RFID（射频识别）

2021-05-22

RFID（射频识别）

什么是RFID（射频识别）？

RFID（射频识别）是一种无線(xiàn)通信形式， 在電(diàn)磁频谱的射频部分(fēn)中结合了電(diàn)磁耦合或静電(diàn)耦合的使用(yòng)，以唯一地识别物(wù)體(tǐ)，动物(wù)或人。

RFID如何工作？

每个RFID系统都由三个组件组成：扫描 天線(xiàn)， 收发器 和 应答(dá)器。当扫描天線(xiàn)和收发器组合在一起时，它们被称為(wèi)RFID阅读器或询问器。RFID读取器有(yǒu)两种类型-固定读取器和移动读取器。RFID阅读器是可(kě)以便携式或永久连接的网络连接设备。它使用(yòng)无線(xiàn)電(diàn)波发送激活标签的信号。激活后，标签会将波发送回天線(xiàn)，在天線(xiàn)中将其转换為(wèi)数据。

应答(dá)器位于RFID标签本身中。RFID标签的读取范围取决于多(duō)种因素，包括标签类型，读取器类型，RFID频率和周围环境或其他(tā)RFID标签和读取器的干扰。具有(yǒu)更强電(diàn)源的标签也具有(yǒu)更長(cháng)的读取范围。

什么是RFID标签和智能(néng)标签？

RFID标签由集成電(diàn)路（IC），天線(xiàn)和基板组成。RFID标签中编码识别信息的部分(fēn)称為(wèi)RFID嵌體(tǐ)。

RFID标签有(yǒu)两种主要类型：

有(yǒu)源RFID。有(yǒu)源RFID标签具有(yǒu)自己的電(diàn)源，通常是電(diàn)池。

无源RFID。无源RFID标签从读取天線(xiàn)接收功率，读取天線(xiàn)的電(diàn)磁波会在RFID标签的天線(xiàn)中感应出電(diàn)流。

还有(yǒu)半无源RFID标签，这意味着電(diàn)池由電(diàn)路驱动，而通信由RFID阅读器供電(diàn)。

低功耗嵌入式非易失性存储器在每个RFID系统中都扮演着重要角色。RFID标签通常包含少于2,000  KB 的数据，包括唯一的标识符/序列号。标签可(kě)以是只读的也可(kě)以是读写的，其中数据可(kě)以由读取器添加或覆盖现有(yǒu)数据。

RFID标签的读取范围会根据各种因素而变化，这些因素包括标签的类型，读取器的类型，RFID频率以及周围环境或其他(tā)RFID标签和读取器的干扰。有(yǒu)源RFID标签具有(yǒu)比无源RFID标签更長(cháng)的读取范围，这归因于其强大的電(diàn)源。

智能(néng)标签是简单的RFID标签。这些标签具有(yǒu)嵌入到不干胶标签中的RFID标签，并带有(yǒu)条形码。RFID和条形码读取器也可(kě)以使用(yòng)它们。可(kě)以使用(yòng)台式打印机按需打印智能(néng)标签，其中RFID标签需要更先进的设备。

RFID系统有(yǒu)哪些类型？

RFID系统有(yǒu)三种主要类型：低频（LF），高频（HF）和超高频（UHF）。也可(kě)以使用(yòng)微波RFID。频率因國(guó)家和地區(qū)而异。

低频RFID系统。尽管典型频率為(wèi)125 KHz，但范围从30  KHz到500 KHz。LF RFID的传输距离短，通常在几英寸到不到六英尺的任何地方。

高频RFID系统的范围从3  MHz到30 MHz，典型的HF频率為(wèi)13.56 MHz。标准范围从几英寸到几英尺。

UHF RFID系统。这些范围从300 MHz到960 MHz，典型频率為(wèi)433 MHz，通常可(kě)以在25英尺以上的距离读取。

微波RFID系统。它们的运行频率為(wèi)2.45  GHz，可(kě)以在30多(duō)英尺的距离内读取。

所使用(yòng)的频率将取决于RFID应用(yòng)，实际获得的距离有(yǒu)时会与预期的有(yǒu)所不同。例如，当美國(guó)國(guó)務(wù)院宣布将发行带有(yǒu)RFID芯片的電(diàn)子护照时，它说只能(néng)从大约4英寸遠(yuǎn)的地方读取这些芯片。但是，國(guó)務(wù)院很(hěn)快收到证据表明，RFID读取器可(kě)以从遠(yuǎn)遠(yuǎn)超过4英寸（有(yǒu)时甚至超过33英尺）的地方掠过RFID标签中的信息。

如果需要更長(cháng)的读取范围，则使用(yòng)具有(yǒu)附加功能(néng)的标签可(kě)以将读取范围提高到300英尺以上。

RFID应用(yòng)和用(yòng)例

RFID的历史可(kě)以追溯到1940年代。但是，在1970年代更频繁地使用(yòng)它。長(cháng)期以来，标签和阅读器的高昂成本禁止了广泛的商(shāng)业用(yòng)途。随着硬件成本的降低，RFID的采用(yòng)也有(yǒu)所增加。

RFID应用(yòng)程序的一些常见用(yòng)途包括：

宠物(wù)和家畜追踪

库存管理(lǐ)

资产跟踪和设备跟踪

库存控制

货物(wù)和供应链物(wù)流

車(chē)辆追踪

客户服務(wù)和损失控制

改善供应链中的知名度和分(fēn)布 

安全情况下的访问控制

运输

卫生保健

制造业

零售销售

随到随付信用(yòng)卡付款

RFID与条形码

越来越多(duō)地使用(yòng)RFID作為(wèi)条形码的替代品。RFID和 条形码 技术以类似的方式用(yòng)于跟踪库存，但是它们之间有(yǒu)一些重要的區(qū)别。

RFID标签	条码
可(kě)以识别单个物(wù)體(tǐ)而没有(yǒu)直接的视線(xiàn)。	扫描需要直接的视線(xiàn)。
可(kě)以扫描几英寸到几英尺遠(yuǎn)的物(wù)品，具體(tǐ)取决于标签和阅读器的类型。	需要更近的距离才能(néng)进行扫描。
数据可(kě)以实时更新(xīn)。	数据是只读的，不能(néng)更改。
需要電(diàn)源。	无需電(diàn)源。
每个标签的读取时间少于100毫秒(miǎo)。	每个标签的读取时间為(wèi)半秒(miǎo)或更長(cháng)时间。
包含一个与天線(xiàn)相连的传感器，通常装在一个塑料盖中，比条形码的价格更高。	印在物(wù)體(tǐ)的外面，容易磨损。

RFID与NFC

近场通信（NFC）使数据可(kě)以通过使用(yòng)短距离，高频无線(xiàn)通信技术在设备之间交换。NFC将智能(néng)卡和读卡器的接口组合到单个设备中。

射频ID	近场通讯
单向	双向的
射程可(kě)达100 m	范围小(xiǎo)于0.2 m
LF / HF / UHF /微波	13.56兆赫
连续采样	没有(yǒu)连续采样
比特率随频率变化	高达424 Kbps
功率率随频率变化	<15毫安

RFID挑战

RFID容易出现两个主要问题：

读者冲突。当来自一个RFID阅读器的信号干扰第二个阅读器时，可(kě)以通过使用(yòng)防冲突协议防止RFID标签轮流发送到其相应的阅读器来防止阅读器冲突。

标签碰撞。当太多(duō)标签通过同时传输数据而使RFID读取器混乱时，就会发生标签冲突。选择一次收集一个标签信息的阅读器可(kě)以避免此问题。

RFID安全与隐私

常见的RFID安全性或隐私问题是，具有(yǒu)兼容读取器的任何人都可(kě)以读取RFID标签数据。物(wù)品离开商(shāng)店(diàn)或供应链后通常可(kě)以读取标签。还可(kě)以使用(yòng)未经授权的读取器在用(yòng)户不知情的情况下读取它们，并且如果标签具有(yǒu)唯一的序列号，则可(kě)以将其与消费者相关联。在个人或个人的隐私问题上，在军事或医疗环境中，这可(kě)能(néng)是國(guó)家安全问题或生死攸关的问题。

因為(wèi)RFID标签没有(yǒu)很(hěn)多(duō)计算能(néng)力，所以它们无法进行加密，例如可(kě)能(néng)在质询响应身份验证系统中使用(yòng)的加密。但是，其中一个例外是护照专用(yòng)的RFID标签-基本访问控制（BAC）。在此，芯片具有(yǒu)足够的计算能(néng)力，可(kě)以对来自读取器的加密令牌进行解码，从而证明读取器的有(yǒu)效性。

在阅读器上，对护照上印刷的信息进行机器扫描，并用(yòng)于导出护照的钥匙。使用(yòng)了三项信息-护照号码，护照持有(yǒu)人的出生日期和护照的到期日期-以及这三个信息的校验和数字。

研究人员说，这意味着护照受密码保护，且密码熵比電(diàn)子商(shāng)務(wù)中通常使用(yòng)的密码要少得多(duō)。它们的密钥在护照的整个生命期内也是静态的，因此，一旦实體(tǐ)一次访问了打印的密钥信息，无论护照持有(yǒu)人是否同意，该护照都是可(kě)读的，直到护照到期為(wèi)止。

美國(guó)國(guó)務(wù)院于2007年采用(yòng)了BAC系统，已在電(diàn)子护照中添加了一种防盗版材料，以减轻未发现的窃取用(yòng)户个人信息企图的威胁。

RFID标准

RFID技术有(yǒu)一些准则和规范，但是主要的标准组织是：  

國(guó)际标准化组织（ISO）

電(diàn)子产品代码全球公司（EPCglobal）

國(guó)际電(diàn)工委员会（IEC）

每个射频都有(yǒu)相关的 标准，包括用(yòng)于LF RFID的ISO 14223和ISO / IEC 18000-2，用(yòng)于HF RFID的ISO 15693和ISO / IEC 14443，以及用(yòng)于UHF RFID的ISO 18000-6C。

下一代RFID的使用(yòng)

RFID系统越来越多(duō)地用(yòng)于支持 物(wù)联网 部署。将该技术与智能(néng)传感器和/或GPS 技术相结合 ，可(kě)以无線(xiàn) 传输包括温度，运动和位置在内的传感器数据 。