维普资讯 http://www.cqvip.com 商业科善交 无线射频识别【Ｒ Ｆ Ｉ １３）系统响应用研夯 ・张爱丽 李志勇 刘春红 河南师范大学计算机与信息技术学院 河南师范大学０５科研启动课题（０５２２１４） 基金项目：河南师范大学青年科学基金项目（２００５０１４） ［摘 要］无线射频识别（ＥＦＩＤ）系统，利用射频信号和空问耦合传输特性，可实现对物体的自动识别。可将ＩＣ芯片贴 在所需管理的物品上，特别适用于现代商场管理。利用射频技术将ＩＣ芯片内存储的辨别信息传递到系统终端作为追踪、统 计、管理、存贷控制等识别用途，是目前商品流通领域的研究热点，它可以逐步取代条形码技术，从而得到越来越广泛的 应用 ［关键词］无线射频识别 编码体系 码分多址 表面声波滤波器 信息化建设的基础是基本的现实数据 这些数据的完备和 签进入磁场时产生感应电流从而获得能量 发送出自身编码等 真实与否，直接关系到信息化建设的成败。自动识别技术 就 信息，被读头读取并解码后送至计算机进行有关处理。在电磁 是在信息化建设中 根据现实数据 利用计算机系统进行信息 场系统中 读头发出一个电磁波 电磁波以一个球形波向前传 化数据自动采集的一种集计算机、光磁物理、机电、通信技术 播。电子标签位于电磁场中．淹没在这样传播的电磁波中并从 ｊ、与 为一体的高新信息技术．条形码技术就是其中一种。但是近年 电磁波中收集一些能量。在任何一个点上，可用能量的大／来，由于条形码本身具有一些缺陷，人们一直在探求一种更新 该点距发射机的距离有关，读头必须在可阅读的距离范围内产 更完善的信息解决方案。ＲＦＩＤ电子标签此时应运而生。ＲＦＩＤ无 生一个合适的能量场以激励电子标签。线射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术．是自动识别 技术的一种高级形式．它具有防水、防磁、耐高温．标签上数 二、ＲＦｌＤ系统的分类 依采用频率的不同．ＲＦＩＤ系统可分为低频．高频、超高频 ＯＯｋＨｚ～５００ｋＨｚ．高频系统 据可加密．存储量大，可读写，穿透力强，识别距离远．识别 和微波系统。低频系统一般工作在１ ＯＭＨｚ～１ ５ＭＨｚ，超高频系统工作在８５０ＭＨｚ～９６０ＭＨｚ． 速度快，使用寿命长．环境适应性好等特点，除此之外．还可 工作在１以实现多标签的同时识别．避免了条形码的局限。ＲＦＩＤ技术可 微波系统工作在２ ４ＧＨｚ～５ＧＨｚ频段。低频系统用于短距离、低 广泛应用于供应链管理，门禁安防系统．物流系统．身份识别 成本的应用，如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪：高频 系统，物品监控系统．金融收费．生产自动化等领域。特别是 系统用于门禁控制和需传送大量数据的场合 超高频系统应用 近年来随着零售和物流行业信息化的不断深入．这些行业越来 于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，像火车监控， 越依赖于应用信息技术来控制库存、改善供应链管理．降低成 高速公路收费等系统．但天线波束较窄价格较高。本．提高工作效率。 一１．根据电子标签获取电能的方式．ＲＦＩＤ系统可分为有源系 统和无源系统 有源式电子标签通过标签自带的内部电池进行供电 它电 、ＲＦＩＤ系统的工作原理 １．ＲＦＩＤ系统的组成 ＲＦＩＤ系统主要包括：电子标签（Ｔａｇ）由耦合元件及芯片组 能充足．工作可靠性高，信号传送的距离远。无源式标签内部 成．每个标签具有惟一的电子编码．附着在物体上标识目标对 不带电池．需靠天线接收到特定的电磁波．由线圈产生感应电 象 当受无线电射频信号照射时．能反射回携带有数字字母编 流，再经过整流稳压后作为工作电压。无源式标签具有永久的 码信息的无线电射频信号．以供读头处理识别；阅读器 使用期．常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地 （Ｒｅａｄｅｒ）：用以产生发射无线电射频信号并接收由电子标签反射 方 而且它支持长时间的数据传输和永久性的数据存储，再加 回的无线电射频信号．经处理后获取标签数据信息 微型天线 上它的价格、体积和方便性，决定了它是电子标签的主流。 （Ａｎｔｅｎｎａ）：在标签和读头间传递射频信号 网络与工作站等。 ２ 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 ２根据电子标签内保存信息的注入方式可将ＲＦＩＤ系统分为 集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类 集成电路固化式即通常所讲的只读标签．其内部只有只读 面．电子标签中保存有约定格式的电子数据。读头可无接触地 存储器ＲＯＭ，ＲＯＭ中存储着生产商代码和无重复的序列码。由 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 于每个电子标签都有惟一码，这个惟一码又存放在ＲＯＭ中， 物体的目的。读头通过天线发送出一定频率的射频信号，当标 所以标签就没有可仿制性：现场有线改写式电子标签一般将电 商场现代化 ２００７年９月（上旬ｆ４）总第５１４期 维普资讯 http://www.cqvip.com 商业科技 子标签保存的信息写入其内部的存贮区．改写时需要专用的编 程器或写入器．改写过程中必须为其供电；现场无线改写式电 ２．长距离非ＵＨＦ标签 众所周知．大多数国家对无线频率都进行了管制．ＲＦＩＤ难 子标签一般适用于有源类电子标签．具有特定的改写指令，电 以在超过１米的范围之外发挥作用．除非使用ＵＨＦ（超高频，即 ＲＦＩＤ的性能还不错，但 子标签内保存的信息位于其中的存贮区。一般情况下改写标签 ９００ＭＨｚ左右的免许可频率）。尽管ＵＨＦ数据所花费的时间远大于读取标签数据所花费的时间。常规改 是如果附近有水或金属．其性能就难以保证。加上欧洲军方和 写花费的时间为秒级．阅读花费的时间为毫秒级。 其他既得利益集团阻止ＵＨＦ无线规范制定者批准更高的功率和 ：３的范围和控制，业界很快就把 ３根据标签的数据调制方式可将ＲＦＩＤ系统分为主动式、被 带宽，极大地了读头间接１动式和半主动式三类 目光转向了传统ＨＦ和微波系统的提高上。这些提高包括： （１）带有密码保护功能的ＨＦ标签的读取距离具有可控性 般来讲，有源系统为主动式，无源系统为被动式。主动 式系统用自身的射频能量主动地发送数据给读头，调制方式可 分为调幅、调频或调相；被动式系统使用调制散射方式发射数 据．它必须利用读头的载波来调制自己的信号．而且读头可以 确保只激活一定范围内的ＲＦＩＤ系统，适用于门禁或交通系统； 半主动式ＲＦＩＤ系统又称电池支援式反向散射调制系统．它本身 也带有电池．只起到对标签内部数字电路供电的作用，而不通 过自身能量主动发送数据．只有被读头的能量场”激活”时， 才通过反向散射调制方式传送自身数据。 三、ＲＦＩＤ应用架构 ＲＦＩＤ应用参考架构由下列四层组成：阅读器层、边缘层、集 成层和应用层。阅读器层位于架构的最底层．阅读器经常由触 发器控制．每秒读取标签上百次。无论何时．可设定ＩＰ地址的 阅读器都由一个且只能由一个边缘服务器控制．以避免出现与 网络分区相关的问题 边缘层．边缘服务器定期轮询阅读器（例 如．每秒两次）．以消除重复操作．并执行过滤和设备管理。边 缘服务器还产生ＡＬＥ事件并将事件发送到集成层。在发送消息 时，通常需要”～次成功”的消息语义来保证消息传且只传～ 次 集成层接收多个ＡＬＥ事件．并将它们合并到工作流中 工 作流会作为更大业务流程的一部分与多个不同系统和人员接 触。集成层使用基于标准的ＪＣＡ适配器与打包应用ｆ如库存管 理或产品信息管理系统）交互。该层还通过控件与系统协作。 控件是一种开放源框架．它提供抽象层．将后端组件表示为可 重用组件。 四、ＲＦｌＤ技术面临的主要问题 １．ＲＦＩＤ中间件技术 ＲＦｆＤ中问件又称ＲＦｆＤ管理软件．它既可以消除不同来源 ＲＦＩＤ标签的差别．把这些标签的数据进行整合．十分有利于建 立灵活的、配置可变的ＲＦＩＤ系统 又可以及早过滤掉无效的 ＲＦＩＤ数据．从而使ＲＦＩＤ项目的开发速度加快．系统投入使用的 时间缩短。ＲＦＩＤ中间件技术拓展了基础中间件的核心设施和特 性．屏蔽了ＲＦＩＤ设备的多样性和复杂性，能够为后台业务系统 提供强大的支撑．从而驱动更广泛、更丰富的ＲＦＩＤ的应用。更 重要的一点是，它还继承了传统中间件在安全方面的优势．帮 助ＲＦＩＤ应用削减了安全隐患。 《商场现代化 ２００７年９月（上旬－ＴｔＪ）总第５ Ｔ４期 与ＵＨＦ标签相比对水和金属的耐受度更高。 （２）采用了新方法来扩展ＨＦ ＲＦＩＤ标签的读取距离，有时可 以扩展到１Ｏ米。 （３）用表面声波芯片代替ＲＦＩＤ标签中的硅芯片。这些表面 声波芯片没有电压范围的，它们无需另外的传感器就可感 应温度，并且也更加容易制造。 尤其是ＳＡＷ（表面声波）ＲＦＩＤ，其芯片独特的物理特性可 以解决ＲＦＩＤ的一些主要问题，如标签与读头相互距离较大时的 可靠读取、不让读取信号被液体和金属阻断等。它还通过多路 访问可扩展频谱信号实现了关键信号处理功能（如多标签读 取）．进一步优化了整个系统的成本。此外 这种信号在具备 高速读取速度的同时．还具有较高的抗干扰性．与其他ＲＦＩＤ系 统和读头也有较好的频谱相容性。与ＵＨＦ不同的是．目前它在 全世界都可以合法的操作，不需要等待欧洲、中国和其他国家 的无线管制。 五、结束语 目前美国的大型物流公司、零售商店 医药公司都在陆续 试用这种短距离无线通信技术．主要用于对货物或商品的质 量、数量的控制．以及对库存更精确、安全、有效的管理。中 国的ＲＦＩＤ应用主要集中在中低频领域ｆ工作频率小于３０ＭＨｚ）， 如身份识别、安全门禁、电子购票、交通等领域。如果能把该 功能集成到手机上．使其成为人们购物结算的工具．那么移动 运营商就有希望从行业合作中获得新的收益。未来的世界， ＲＦＩＤ将无所不在。 参考文献： ［１］游战清 李苏剑：无线射频识别技术（ｇＦＩＤ）理论与应用 ［Ｍ］．电子工业出版社，２００４年 ［２］Ｆｕｋｕｍｉｚｕ ｙ，Ｎａｇａｔａ Ｍ，０ｈｎｏ Ｓ，ｅｔａ１．．Ａ［￣ｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ ＩＣ ｆｏｒ Ｈｉｇｈｌｙ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｐｏｅｓｔｉｖｅ ｇＦＩＤ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ２００４．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ２００４ ＩＥＥＥ．Ａｓｉａ－Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ４－ ５ Ａｕｇ，２００４：５１ ２－５；５６ ［５］罗海勇 李等：新一代超高频ｇＦＩＤ无线接口标准ＥＰＣ ＣＬＡＳＳ一１／Ｇｅｎ一２研 Ｊ］＿电子技术应用，２００６，（５）：１ ５１—１ ５５
