无线射频识别的原理

4.2.2　无线射频识别的原理

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种近年来受到广泛重视的新技术，可以用来记录事务活动和自动识别物体，在物流、库存、生产和销售等企业活动中有广泛的应用前景。

埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID是一种突破性的技术:“第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息;第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。”

目前，许多商业界的领先企业都已经试验性地引进了RFID，如沃尔玛已经要求其主要供应商都要采用RFID，美国国防部也要求其供应商在产品上使用RFID。一些研究指出:由于RFID能够快速准确地识别移动的物体，所以RFID的推广和普及或将给企业的事务处理方面带来革命性的变化。

RFID的组成

RFID有多种外形和不同的应用形态，但无论何种应用形态，一个RFID系统基本上是由标签、读写器(经常内置天线)及相应的软件等部分所构成的。以下将分别就其中的标签和读写器部分加以详细说明。

RFID标签(RFID Tag)的大小类似于针尖或者沙粒，是用来标识物体的部件。标签包含一个微型天线和一个含有产品电子代码(EPC)的芯片。芯片可以存储和读写数据，例如产品的标识、有效期、处理和存储的设备、服务和历史等，可记录数据量远远超过条形码。

EPC编码是指每个RFID标签中包含着的一个唯一的96位电子产品代码(Electronic Product Code，EPC)。它是UPC条形码的后继，可以用来唯一地标识该产品。EPC的一个例子如表4-1所示。由此可以得知，EPC可以辨别2.68亿个企业，680亿个物品代码，具有普通条形码难以比拟的数据标识能力。

表4-1　　　　　　　　EPC代码的例子

电子标签使用无线射频与读写器通信，因此，它需要微量能源才能工作。对于电子标签的一种常用的分类方式就是分为有源的和无源的标签。另外，RFID标签依其使用特性可分成只读型与读写型两种。

有源标签使用内嵌的微型电池，可以用自己的能源发出信号，拥有较大的记忆体，较远的读取距离(目前可达一百多米)，能够储存较多的信息，但价格较贵。无源标签内部无电池，而是靠反射读写器发出的射频来通信。无源标签的发射信号只能在10英尺(1英尺=0.3048米)内有效识别。但相较于有源标签，其售价却便宜许多，且体积较小，有较佳的价格竞争力。

RFID标签可依需求的不同，设计成各种不同尺寸、形状之成品，例如玻璃管、卡片、钥匙圈、包装盒等外形。而且根据不同用途、制造成本有不同的有效读取范围，

读写器(readers/writers)类似条码扫描器，其作用是与电子标签通信，读出或写入数据。读写器通常由两部分组成:天线部分的作用是向电子标签提供电源，同时进行数据的发送和接收;另一部分是控制器，对数据进行编码、解码以及和软件系统进行通信。读写器根据使用的场合的不同，可以设计成为固定位置型的，例如停车场出入口之门禁管理、工厂的自动化仓储管理;也可以是移动、手持式的，例如物流中心的库存管理与盘点等。

读写器可以用极快的速度连续读取大量标签数据。因此，它可以用于自动获取数据，大大减少读取物体数据的时间。在自动仓库中，当一个装满货物的大型包装箱通过读写器时，读写器可在瞬间读出箱中所有商品的标识，而且不需要人工干预和接触商品。国外的试验表明:比起传统的条码来，RFID可以节约80%的数据读取时间。

当然，RFID系统的运作离不开软件的支持。在软件中最重要的是编制时所依据的业界标准。软件系统通常包括一个前端管理程序，用来控制读写器;一个中间件将读取的信息送到服务器，另外还需要运行后台数据库应用系统。

RFID的工作原理

RFID技术的基本工作原理并不复杂:标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签)。天线接收到从电子标签发送来的信号后传送到读写器，读写器读取信息并解码后，送至本地服务器进行有关数据处理，而捕获的数据还可以与ERP等系统作进一步的集成。整个RFID系统的工作流程如图4-3所示。

图4-3　RFID的工作流程

RFID与条形码的对比

作为新一代的辨识方法，RFID主要是用来取代传统的条码辨识方式。相较于传统条码标签，RFID最大特点的在于:它能运用无线方式，同时读取多项物品的数字化信息，而传统的方式一次只能读取一组条码信息。这样，可以加速商品的流通速度，并降低可能的人为错误发生率。除此之外，无线射频识别技术在读写能力、读写距离、方向性、使用性、安全性等几个方面，都有优于传统标签的较佳表现。下面将RFID与条形码的区别整理如表4-2。

表4-2　　　　　　　　条形码标签与RFID标签之比较表

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