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）是一种无线通信形式， 在电磁频谱的射频部分中结合了电磁耦合或静电耦合的使用，以唯一地识别物体，动物或人。

RFID如何工作？

每个RFID系统都由三个组件组成：扫描 天线， 收发器 和 应答器。当扫描天线和收发器组合在一起时，它们被称为RFID阅读器或询问器。RFID读取器有两种类型-固定读取器和移动读取器。RFID阅读器是可以便携式或永久连接的网络连接设备。它使用无线电波发送激活标签的信号。激活后，标签会将波发送回天线，在天线中将其转换为数据。

应答器位于RFID标签本身中。RFID标签的读取范围取决于多种因素，包括标签类型，读取器类型，RFID频率和周围环境或其他RFID标签和读取器的干扰。具有更强电源的标签也具有更长的读取范围。

什么是RFID标签和智能标签？

RFID标签由集成电路（IC），天线和基板组成。RFID标签中编码识别信息的部分称为RFID嵌体。

RFID标签有两种主要类型：

有源RFID。有源RFID标签具有自己的电源，通常是电池。

无源RFID。无源RFID标签从读取天线接收功率，读取天线的电磁波会在RFID标签的天线中感应出电流。

还有半无源RFID标签，这意味着电池由电路驱动，而通信由RFID阅读器供电。

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。标签可以是只读的也可以是读写的，其中数据可以由读取器添加或覆盖现有数据。

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RFID标签和读取器的干扰。有源RFID标签具有比无源RFID标签更长的读取范围，这归因于其强大的电源。

智能标签是简单的RFID标签。这些标签具有嵌入到不干胶标签中的RFID标签，并带有条形码。RFID和条形码读取器也可以使用它们。可以使用台式打印机按需打印智能标签，其中RFID标签需要更先进的设备。

RFID系统有哪些类型？

RFID系统有三种主要类型：低频（LF），高频（HF）和超高频（UHF）。也可以使用微波RFID。频率因国家和地区而异。

低频RFID系统。尽管典型频率为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频率为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，典型频率为433 MHz，通常可以在25英尺以上的距离读取。

微波RFID系统。它们的运行频率为2.45  GHz，可以在30多英尺的距离内读取。

所使用的频率将取决于RFID应用，实际获得的距离有时会与预期的有所不同。例如，当美国国务院宣布将发行带有RFID芯片的电子护照时，它说只能从大约4英寸远的地方读取这些芯片。但是，国务院很快收到证据表明，RFID读取器可以从远远超过4英寸（有时甚至超过33英尺）的地方掠过RFID标签中的信息。

如果需要更长的读取范围，则使用具有附加功能的标签可以将读取范围提高到300英尺以上。

RFID应用和用例

RFID的历史可以追溯到1940年代。但是，在1970年代更频繁地使用它。长期以来，标签和阅读器的高昂成本禁止了广泛的商业用途。随着硬件成本的降低，RFID的采用也有所增加。

RFID应用程序的一些常见用途包括：

宠物和家畜追踪

库存管理

资产跟踪和设备跟踪

库存控制

货物和供应链物流

车辆追踪

客户服务和损失控制

改善供应链中的知名度和分布 

安全情况下的访问控制

运输

卫生保健

制造业

零售销售

随到随付信用卡付款

RFID与条形码

越来越多地使用RFID作为条形码的替代品。RFID和 条形码 技术以类似的方式用于跟踪库存，但是它们之间有一些重要的区别。

RFID标签	条码
可以识别单个物体而没有直接的视线。	扫描需要直接的视线。
可以扫描几英寸到几英尺远的物品，具体取决于标签和阅读器的类型。	需要更近的距离才能进行扫描。
数据可以实时更新。	数据是只读的，不能更改。
需要电源。	无需电源。
每个标签的读取时间少于100毫秒。	每个标签的读取时间为半秒或更长时间。
包含一个与天线相连的传感器，通常装在一个塑料盖中，比条形码的价格更高。	印在物体的外面，容易磨损。

RFID与NFC

近场通信（NFC）使数据可以通过使用短距离，高频无线通信技术在设备之间交换。NFC将智能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
射程可达100 m	范围小于0.2 m
LF / HF / UHF /微波	13.56兆赫
连续采样	没有连续采样
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，可以通过使用防冲突协议防止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，具有兼容读取器的任何人都可以读取RFID标签数据。物品离开商店或供应链后通常可以读取标签。还可以使用未经授权的读取器在用户不知情的情况下读取它们，并且如果标签具有唯一的序列号，则可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，这可能是国家安全问题或生死攸关的问题。

因为RFID标签没有很多计算能力，所以它们无法进行加密，例如可能在质询响应身份验证系统中使用的加密。但是，其中一个例外是护照专用的RFID标签-基本访问控制（BAC）。在此，芯片具有足够的计算能力，可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效性。

在阅读器上，对护照上印刷的信息进行机器扫描，并用于导出护照的钥匙。使用了三项信息-护照号码，护照持有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，且密码熵比电子商务中通常使用的密码要少得多。它们的密钥在护照的整个生命期内也是静态的，因此，一旦实体一次访问了打印的密钥信息，无论护照持有人是否同意，该护照都是可读的，直到护照到期为止。

美国国务院于2007年采用了BAC系统，已在电子护照中添加了一种防盗版材料，以减轻未发现的窃取用户个人信息企图的威胁。

RFID标准

RFID技术有一些准则和规范，但是主要的标准组织是：  

国际标准化组织（ISO）

电子产品代码全球公司（EPCglobal）

国际电工委员会（IEC）

每个射频都有相关的 标准，包括用于LF RFID的ISO 14223和ISO / IEC 18000-2，用于HF RFID的ISO 15693和ISO / IEC 14443，以及用于UHF RFID的ISO 18000-6C。

下一代RFID的使用

RFID系统越来越多地用于支持 物联网 部署。将该技术与智能传感器和/或GPS 技术相结合 ，可以无线 传输包括温度，运动和位置在内的传感器数据 。