射频识别技术及应用主要内容介绍

1.射频识别技术的概念

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种利用射频信号通过空间耦合实现识别目标对象，达到交换信息目的的一种非接触式的自动识别技术。

射频识别技术与条形码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比，具有非接触，工作距离长，适于恶劣环境，可识别运动目标，不局限于视线，无须人工干预，精度高，抗干扰能力强，速度快以及适应环境能力强等优点。RFID可广泛应用于物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、资产管理以及国防军事等领域。

2.RFID系统基本组成

在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从射频识别系统的工作原理来看，系统一般都由标签、读写器和天线三部分组成，如图7－4所示。

图7－4 RFID系统组成

（1）标签

标签也称电子标签或应答器，由耦合元件及芯片组成，芯片中存储有能够识别目标的信息。每个标签具有唯一的电子编码，高容量电子标签还有用户可写入的存储空间。标签能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。

（2）读写器

读写器也称阅读器或询问器，是对RFID标签进行读取或写入标签信息的设备，读写器可以固定安装也可以手持应用。读写器主要负责与电子标签的双向通信，同时接收来自主机系统的控制指令。读写器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率决定了射频识别的有效距离。

（3）天线

天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号，或者将电流信号转换成电磁波发射出去的装置。在RFID系统中天线是标签与读写器之间传输数据的发射、接收装置。读写器必须通过天线来发射能量，来形成电磁场，通过电磁场对电子标签进行识别。

3.RFID系统的工作原理

RFID系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子标签中保存有约定格式的电子数据。读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，电子标签接收到这个无线电波时，如果是无源标签，则凭借感应电流所获得的能量将芯片中储存的信息发送给读写器；如果是有源标签，则主动将芯片信息以某一特定频率的信号发送给读写器。读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器传送到读写器信号处理模块，经解调和解码后送至后台主机系统进行相关处理。

4.射频技术在物流领域的应用

（1）在生产、流通、销售环节的应用

①在生产环节的应用

在生产制造环节应用RFID技术，可以完成自动化生产线运作，实现在整个生产线上对原材料、零部件、半成品和产成品的识别与跟踪，减少人工识别成本和出错率，提高效率和效益。

②在仓储环节的应用

在仓储环节，射频识别技术主要应用在仓库货物的出入库和库存盘点，能够节省人力，提高准确率，提高效率。

③在运输环节的应用

在运输管理中，通过在货物和车辆贴上电子标签，利用运输线路上安装的定点读写器读取信息，接收装置收到电子标签信息后，连同接收地的位置信息上传至通信卫星，再由卫星将信息传送给运输调度中心，实现对货物和车辆的动态跟踪和监控。

④在配送／分销环节的应用

在配送环节，采用RFID技术可以自动获取进／出配送中心的货物信息，并将这些信息与计算机系统中的收／发货任务单进行核对，提高配送的速度和分拣的效率与准确率，并能减少人工、降低配送成本。

⑤在零售环节的应用

RFID技术可以改进零售商的库存管理，实现适时补货，有效跟踪运输与库存，提高效率，减少出错。同时，电子标签能对某些时效性强的商品的有效期限进行监控，商店利用RFID系统可以在付款台实现自动扫描和收费。

（2）在民航、交通和票务方面的应用

①民航领域的应用

在民航业中，RFID技术可用于行李的识别和运输、机场人员的身份管理、机场的运输工具管理、地面车辆识别管理、机场设备追踪监管、电子票据、智能机牌等方面。目前在民航业应用最广的是行李的识别和运输。

②交通领域的应用

RFID已经在交通领域开始逐步成功推广应用，并且取得了良好的社会和经济效益。在智能交通领域，RFID主要应用在电子车牌系统、车辆智能称重系统、多义性路径识别系统、交通管理系统、电子收费系统等方面。

③票务方面的应用

RFID技术与票务信息管理系统相结合，能实现从制票、查询、结算、防伪和验票等全过程的票证管理。

【案例7－6】 RFID技术在高速公路自动收费系统的成功应用^[2]

高速公路自动收费系统是RFID技术最成功的应用之一。目前中国的高速公路发展非常快，地区经济发展的先决条件是有便利的交通条件，而高速公路收费却存在一些问题：一是交通堵塞，收费站口，许多车辆要停车排队，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污路费，使国家损失了相当的财政收入。RFID技术应用在高速公路自动收费上能够充分体现它非接触识别的优势。让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费。同时可以避免收费员贪污路费及交通拥堵的问题。

一般来说，对于公路收费系统，由于车辆的大小和形状不同，需要大约4m的读写距离和很快的读写速度，也就要求系统的频率应该在900MHz和2 500MHz。射频卡一般在车的挡风玻璃后面。现在最现实的方案是将多车道的收费口分两个部分：自动收费口、人工收费口。天线架设在道路的上方。在距收费口50～100m处，当车辆经过天线时，车上的射频卡被头顶上的天线接收到，判别车辆是否带有有效的射频卡。读写器指示灯指示车辆进入不同车道。人工收费口仍维持现有的操作方式。进入自动收费口的车辆，养路费款被自动从用户账户上扣除，且用指示灯及蜂鸣器告诉司机收费是否完成，不用停车就可通过，挡车器将拦下恶意闯入的车辆。

1996年佛山市政府安装了RFID系统用于自动收取路桥费，以提高车辆通过率，缓解公路瓶颈。车辆可以在250km的时速下用少于0.5ms的时间被识别，并且正确率达99.95%。

上海也安装了基于RFID的自动收聚养路费系统。另外两个安装在广州的与上海和佛山的工程不同，广州的工程尝试在开放的高速公路上对正在高速行驶的车辆进行自动收费，通道采用RFID系统。中国有把握改善其公路基础设施，而现在最大的问题是应用于高速公路收取养路费的RFID技术没有统一的标准。各个厂家使用自己的专用标准，使建立全国高速公路自动收费系统时，情况变得很混乱。

在城市交通方面，交通的状况日趋拥挤，解决交通问题不能只依赖于修路、加强交通的指挥、控制、疏导，提高道路的利用率，深挖现有交通潜能也是非常重要的。而基于RFID技术的实时交通督导和最佳路线电子地图很快将成为现实。用RFID技术实时跟踪车辆，通过交通控制中心的网络在各个路段向司机报告交通状况，指挥车辆绕开堵塞路段，并用电子地图实时显示交通状况，能够使交通流向均匀，大大提高道路利用率。RFID技术还可用于车辆特权控制，在信号灯处给警车、应急车辆、公共汽车等行驶特权；自动查处违章车辆，记录违章情况。另外，公共汽车站实时跟踪指示公共汽车到站时间及自动显示乘客信息，给乘客带来很大的方便。用RFID技术能使交通的指挥自动化、法制化，有助于改善交通状况。