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第二节 2010-2015年射频识别(RFID)技术分析
一、RFID技术简介
RFID是 Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别。常称为感应式电子芯片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子卷标、电子条形码等等。一套完整的 RFID系统由 Reader 与 Transponder 两部份组成 ,其动作原理为由 Reader 发射一特定频率之无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部之ID Code送出,此时 Reader便接收此ID Code。 Transponder的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污,且芯片密码为世界唯一无法复制,安全性高、长寿命。
RFID有时被称做电子卷标、射频卷标。通过这种非接触式的自动识别技术,作为条形码的无线版本,应用非常广泛,如动物芯片、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理等。标签根据商家种类的不同能储存从 512字节到 4兆不等的数据。卷标中储存的数据是由系统的应用和相应的标准决定的。例如,卷标能够提供产品生产、运输、存储情况,也可以辨别机器、动物和个体的身份。卷标还可以连接到数据库,存储产品库存编号、当前位置、状态、售价、批号的信息。相应的,射频卷标在读取数据时不用参照数据库可以直接确定代码的含义。
图表:电子卷标内部结构芯片及天线

最基本的 RFID系统由三部分组成。
标签(Tag):由耦合组件及芯片组成,每个卷标具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;
阅读器(Reader):读取(有时还可以写入)卷标信息的设备,可设计为掌上型或固定式;
天线(Antenna):在卷标和读取器间传递射频信号。
RFID系统至少包含电子卷标和阅读器两部分。电子卷标是射频识别系统的数据载体,电子卷标由卷标天线和卷标专用芯片组成。依据电子卷标供电方式的不同,电子卷标可以分为有源电子卷标(Active tag)、无源电子卷标(Passive tag)和半无源电子卷标(Semi—passive tag)。有源电子卷标内装有电池,无源射频标签没有内装电池,半无源电子卷标(Semi—passive tag)部分依靠电池工作。
电子卷标依据频率的不同可分为低频电子卷标、高频电子卷标、超高频电子卷标和微波电子卷标。依据封装形式的不同可分为信用卡卷标、线形卷标、纸状卷标、玻璃管卷标、圆形卷标及特殊用途的异形标签等。 RFID阅读器(读写器)通过天线与 RFID电子卷标进行无线通信,可以实现对卷标识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。
图表:RFID系统组成示意图

典型的射频识别系统包括两部分:它们是 射频卡、读写器。
射频卡的几个主要模块集成到一块芯片中、完成与读写器通信,芯片上有内存部分用来储存识别号码或其它数据:内存容量从几个比特到几十千比特。 芯片外围仅需连接天线 (和电池),可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。卡封装可以有不同形式、倒如常见的信用卡的形式及小圆片的形式等。和条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比,射频卡具有非接触,工作距离长,适于恶劣环境, 可识别运动目标等优点。
在多数 RFID系统中,读写器在-个区域内发射能量形成电磁场、区域大小取决于工作频率和天线尺寸。射频卡经过这个区域时检测到读写器的信号就开始发送储存的通信息及数据。读写器发送的信号通常提供时钟信号及射频卡所需的足够能量,其中的时钟信号使数据同步,从而简化了系统的设计。读写器 接收到卡的数据后、解码并进行错误校验来决定数据的有效性、然后通过 RS232,RS422,RS485或无线方式将数据传送到计算机网络。简单的 RFID产品就是一种非接触的 IC卡、而复杂的 RFID产品能和外部传感器接口连接来测量、记录不同的参数或甚至与 GPS系统连接来跟踪物体。
应该说条码、磁卡、 IC卡、射频卡等识别技术都有各自的优缺点及适于应用的场合。
图表:条码、磁卡、 IC卡、射频卡识别技术的区别
信息载体 信息量 读 /写性 读取方式 保密性 智能化 抗干扰能力 寿命 成本
条码 纸、塑料薄膜、金属表面 小 只读 CCD或激光束扫描 差 无 差 较短 最低
磁卡 磁性物质 一般 读 /写 电磁转换 一般 无 较差 短 低
IC卡 EEPROM 大 读 /写 电擦除、写入 最好 有 好 长 较高
RFID卡 EEPROM 大 读 /写 无线通信 最好 有 很好 最长 较高

数据来源:中研普华数据库
条码 成本最低、适于大量需求且数据不必更改的场合。例如商品包装上就很适宜,但是较易磨损、且数据量很小。 磁卡 的价格也很便宜,但是很容易磨损,数据量小。 IC卡 的价格稍高些、数据存储量很大,数据安全性好、但是由于它的触点暴露在外面,有可能因静电或人为的原因损坏。 射频卡 最大的优点就在于非接触、因此完成识别工作时无须人工干预、适于实现自动化且不易损坏,可识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡,操作快捷方便。射频卡不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境,短距离的射频卡可以在这样的环境中替代条码、例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距离的产品多用于交通上,可达几十米,如自动收费或识别车辆身份。
RFID技术的分类方法主要有四种:
整个系统根据工作频率的不同可分为高频、中频及低频系统。低频系统一般工作在100-500kHZ;中频系统工作在 10到15MHZ左右;而高频系统则可达 850-950MHZ甚至2.4-5GHZ的微波段。高频系统应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合,象火车监控,高速公路收费等系统,但天线波束较窄价格较高;中频系统在 13.56MHz的范围。这个频率用于门禁控制和需传送大量数据的应用;低频系统用于短距离、低成本的应用中,如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪。
根据射频卡的不同可分成三种: 可读写卡 (RW) 、 一次写入多次读出卡 (W0RM) 和 只读卡 (R0 )。RW卡-般比 W0RM卡和 RO卡贵得多,如电话卡、信用卡等。W0RM卡是用户可以一次性写入的卡,写入后数据不能改变,W0RM卡比 RW卡要便宜。R0卡存有一个唯一的号码,不能逐改,这样提供了安全性,R0卡最便宜。射频卡可以做得很薄很小,例如 1厘米长度或更小。
射频卡也可分为 有源的及无源的 两种。有源射频卡使用卡内的电池的能量、识别距离较长,可达几米,但是它的寿命有限并且价格较高;无源射频卡不含有电池,利用耦台的读写器发射的电磁场能量作为自己的能量,它的重量轻、体积小,寿命可以非常长、很便宜,但它的发射距离受限制,一般是几十厘米到一米,且需要读写器的发射功率大。
根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式。主动式的射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器。被动式的射频卡,使用调制散射方式发射数据,它必须利用读写器的载波来调制自己的信号,在门禁或交通的应用中适宜,因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下,用调制散射方式,读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次,因此主动方式工作的射频卡则主要用于有障碍物的应用中,距离更远 (可达 30米)。
目前使用的多数系统中,一次只能读写一个射频卡,射频卡之间要保持一定距离,确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长则射频卡之间的距离也要大。应用起来很不方便。现在的射频卡具有防碰撞的功能,这对于 RFID来说十分重要,所谓碰撞是指多个射频卡进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有射频卡,它的并行工作方式大大提供系统的效率。
二、RFID技术是物联网核心技术
一条完整的 RFID产业链包括标准、芯片、天线、标签封装、读写设备、中间件、应用软件、系统集成等。
一条完整的 RFID产业链包括标准、芯片、天线、标签封装、读写设备、中间件、应用软件、系统集成等,其中最关键的技术是芯片的设计与制造。通用芯片的设计和制造技术掌握在国外飞利(Phillips)、德州仪器(TI)、Amtech公司等公司。
RFID的应用正在从闭环市场到开环市场,类似互联网初期的局域网到互联网的过程。
RFID可以应用的领域很多,标签成本是推广的主要障碍,RFID还在寻找新的盈利模式。沃尔玛是物流与供应链行业 RFID发展的强有力推动者。RFID提高供应链效率,成本由供应商承担,并最终受益。中国目前还是政府和大型企业推动,应用领域还比较狭窄。
三、国际射频识别技术发展状况
射频识别技术在国外发展的很快, RFID产品种类很多,象德州仪表、 Motoro1a、Phllips等等世界著名厂家都生产 RFID产品,并且它们的产品各有特点,自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域:汽车、火车等交通监控;高速公路自动收费系统;停车场管理系统;物品管理;流水线生产自动化;安全出入检查;仓储管理;动物管理;车辆防盗等等。RFID的应用仍在层出不穷。如澳大利亚将它的 RFTD产品用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用,欧共体宣布 1997年开始生 产的新车型必须具有基于 RFiD技术的防盗系统,瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装 RFID自动识别系统,调度员可以实时的掌握火车运行情况,不仅利于管理,还大大减小发生事故可能性,1996年1月韩国在汉城的 600辆公共汽车上安装 RFID系统用于电子月票,还计划将这套系统推广到铁路和其它城市,德国汉莎航空公司试用非接触的射频卡作为飞机票,改变了传统的机票购销方式,简化了机场人关的手续,德国 BMW公司将射频识别系统应用在汽车生产流水线的生产过程控制中,Motoro1a公司在超净车间里利用 RFID系统来控制流水线的零件流向等等。
据有关权威数据显示,射频识别产品在全世界的销量、 1993年为990万套,1994年就猛增到 2030万套,1997年有关产品的销量将为9810万套,而在全世界范围内射频产品的销售额,1989年为 0.81亿美元,1992年为1。41亿美元、1997年为4.33亿美元, 1999年则为 6。85亿美元,其中在 1992-1999年间射颇识别产品在全世界销售额的年平均增长率将达25.3%。
四、射频识别技术在我国应用状况及发展前景
1、射频识别技术在我国应用状况
相关数据表明目前中国的 RFID市场是世界上最大的市场之一,2008年中国标签的使用量为达到 12. 2亿。首先是技术方面,在标签、读写器、中间件等方面都取得了比较大的突破。再者是应用方面,一是票务的管理,例如现在中国已经有9亿多张身份证用到了RFID系统,而目前很多城市在使用的城市交通一卡通也用到了 RFID技术;二是门票管理方面,2008年我国的奥运会成功地使用了 RFID芯片的门票,2010年的上海世博会门票也将采用 RFID芯片,可实现有效的跟踪;三是危险品的安全追溯方面,现在国内可跟踪的气瓶有 220万枚,可跟踪的烟花爆竹有 100万枚;四是食品安全追溯方面,在蔬菜类、肉类和粮食储运方面用到了 RFID技术,收到了良好的效果。与此同时,RFID在我国发展中的问题也不容忽视,整体来说我国自主创新的能力还有待提高,特别在超高频芯片方面,在产业化方面还有比较大的差距,在 RFID应用模式方面还存在着不足,产业规模相对比较小,批量的产业集群还没有形成,还有一直被大家激烈讨论的标准问题。
2、射频识别技术在我国的发展前景
我国在政府在 1993年制定的金卡工程实施计划及全国范围的金融卡网络系统的 10年规划,是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大国家级工程。由此各种自动识 别技术的发展及应用十分迅猛。现在,射频识别技术做为一种新兴的自动识别技术,也将在中国很快地普及,可以说、我国射频识别产品的市场是十分巨大的,举一个例子来说明,利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向,人工收费包括 IC卡的停车收费方式也终将被淘汰。随着经济交流、旅游的发展、我国的高速公路发展势头十分强劲、对
自动收费系统的需求会日益增长、我国的国土面积大、公路多、车辆多,预计在未来十年内将有数十亿元的需求。
国内已有几家公司在引进国外的先进技术,开发自己的射频识别系统。现在,在锦山的一条高速公路上已应用了非接触射频卡自动收费,上海的公共汽车使用了电子月票,北京的机场高速公路上、深圳的皇岗口岸也使用了射频识别系统收费等等。
RFID技术在下列几种应用中比较有发展前景。当然在这里仅仅罗列了 RFID技术应用的一部分,但都是可行的且十分重大。可以毫不夸张的预测,任何一种应用如果成为现实,都将会孕育一个庞大的市场。RFID将是未来一个新的经济增长点。
1、高速公路自动收费(AVl)及交通管理
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就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。同时可以解决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、车辆的大小和形状不同、需要大约 4米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 900M Hz和 2500MHz。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、入工收费口。天线架设在道路的上方。在距收费口约 50-100米处,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人不同车道,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帐户上扣除,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 250公里的时速下用少于 0.5毫秒的时间被识别,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-的标准。各个厂家使用自己的专用标准、使得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。能够使得交通流向均匀,大大提高道路利用率。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。
2、门禁保安
将来的门禁保安系统均可应用射频卡,一卡可以多用,比如作工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等等,目的都是识别人员身份、安全管理、收费等等。好处是简化出人手续、提高工作效率、安全保护。只要人员佩戴了封装成 ID卡大小的射频卡、进出入口有一台读写器,人员出入时自动识别身份,非法闯人会有报警。安全级别要求高的地方、还可以结合其它的识别方式,将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。1996夏季奥林匹克运动会的安全机构采用射频卡结合生物测定学技术作为保安系统中的一种,运动员和官方人员随身携带含有自己手掌信息的射频卡,当他们在要进入某一安全区的,必需将其右手搁在扫描器上,只有该人同系统根据其手信息在安全库中检索出的三维图象一样,并且同其本人所携带的卡片上信息一致方可进入该区域,由于卡和携卡人是唯一联系的,所以只有卡主人才可使用自己的卡。而卡丢失、偷卡和借卡使用都构不成对安全的威胁。
公司还可以用射频卡保护和跟踪财产。将射频卡贴在物品上面如:计算机、传真机、文件、复印机或其它实验室用品上,该射频卡使得公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产,可以跟踪一个物品从某一建筑离开,或是用报警的方式限制物品离开某地。结合 GPS系统利用射频卡,还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。
3、RFID卡收费
国外的各种交易大多利用各种卡来完成,而在我国普遍采用现金交易,现金交易不方便也不安全,还容易出现税收的漏洞、目前的收费卡多用磁卡、 IC卡,而射频卡也开始抢占市场,原因是在一些恶劣的环境中、磁卡、IC卡容易损坏、而射频卡则不易磨损、也不怕静电及其它情况。同时射频卡用起来很方便、快捷。甚至不用打开包、在读写器前摇晃一下,就完成收费。还可以同时识别几张卡.并行收费。比如公共汽车上的电子月票.我国大城市的公共汽车异常拥挤、人员素质差、环境条件差,一般在国外还较有效的收费系统在国内就无法使用。射频卡的使用有助于改善这个情况。
又比如会员制收费卡、职工就餐卡、商店收费、电话卡、储蓄卡等等均可使用射频卡。射频卡上有内存分区,不同区域有不同的安全级别、可以在各种的应用中使用,互不干扰,而未来的发展必将各种卡的应用统一到一张卡上,个人手持一张卡就可以各处使用。
4、生产线自动化
用 RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视,提高生产率,改进生产方式、节约了成本,举两个例子以说明在生产线上应用 RFID技术的情况。
用于汽车装配流水线。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的:用户可以从上万种内部和外部选项中选定自己所需车的颜色、引擎型号还有轮胎式样等要求,这样一来,汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车、如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司就在其装配流水线上配有 RFID系统,他们使用可重复使用的射频卡,该射频卡上可带有详细的汽车所需的所有要求,在每个工作点处都有读写器,这样可以保证汽车在各个流水线位置处能毫不出错地完成装配任务。
Motorola、SGSThomson等集成电路制造商在竞争激烈的半导体工业中采用了加入了射频识别技术的自动识别工序控制系统。半导体生产对于超净的特殊需要,使得 RFID应用在此非常理想,而其它自动识别系统,如条形码在如此苛刻的化学条件和超净要求下就不适用。
晶片是集成电路生产的关键。一片 8英寸的晶片可以制造出100-1000个芯片。假如每片芯片零售价为$100,那么一片晶片上所包含的芯片价值至少就是$10000。一个晶片容器可装 25个晶片,四个晶片容器可同时进行处理、那么一次误操作造成的损失就达$1000000。显然.跟踪每个晶片容器并消除误操作是非常必要的。
在一个超净车间里、通常能有 800位点.晶片容器要从一处位点移动到下-一位点。有时,晶片会因进入了错误的堆而造成损失。射频识别系统将核查晶片堆、设备、工序和操作人员。如果其中任何一项的身份不对,设备将不能开始工作,同时向操作人员显示指示。
5、仓储管理
将 RFID系统用于智能仓库货物管理,RFID完全有效地解决了仓库里与货物流动有关的信息的管理,它不但增加了一天内处理货物的件数还监看着这些货物的一切信息,射频卡是贴在货物所通过的仓库大门边上,读写器和天线都放在叉车上、每个货物都贴有条码、所有条码信息都被存储在仓库的中心计算机里、该货物的有关信息都能在计算机里查到。当货物被装走运往别地时,由另一读写器识别并告知计算中心它被放在哪个拖车上。这样管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品,并可自动识别货物,确定货物的位置。
6、汽车防盗
这是 RFID较新的应用。由于已经开发了足够小的射频卡、能够封装到汽车钥匙当中含有特定码字的射频卡,在汽车上装有读写器。当钥匙插入到点火器中时,读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的,特定信号、汽车的引擎将不会发动。用这种电子验证的方法、汽车的中央计算机也就能容易的防止短路点火。目前欧洲的丰田汽车、福特汽车和 Mitsubishi汽车公司、韩国汽车制造商 Hyundai等在它的欧洲车型中也应用射频卡在欧洲和美国出售的汽车中用于防盗。目前全世界已经有大约数百万辆汽车装有该防盗系统。
另一种汽车防盗系统。司机自己带有一射频卡,其发射范围是在司机座椅 45-55厘米以内。读写器安装在座椅的背部。当读写器读取到有效的 ID号时,系统发出三身呜叫,然后汽车引擎才能启动。该防盗系统还有令一强大功能。倘若司机离开汽车并且车门敞开引擎也没有关闭的话,这时读写器就需要读取另一有效 ID号,假如司机将该射频卡带离汽车,这样读写器不能读到有效 ID号、则引擎会自动关闭同时会触发报警装置。同样这种射频卡也可用于家庭和办公室的防盗。
射频卡可应用于寻找丢失的汽车。在城市的各主要街道路线处埋设 RFID的天线系统,只要车辆带有射频卡,则在路过任何天线读写器时、该汽车的 ID号和当时时间都将会被自动记录,并被返回到城市交通管理中心的计算机中,除了城市街道埋设天线外,警察还开动若干辆带有读写器的流动巡逻车,以更加方便地监测车辆的行踪。如果车辆被盗,就将很方便快捷地被找回,在巴西的圣·保罗市已经使用这样的系统。
7、防伪
伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题,在中国大量伪造产品充斥市场将会沉重打击民族工业。现在应用的防伪技术如全息防伪等技术同样也被不法分子伪造。
将射频识别技术应用在防伪的领域有它自身的技术优势。防伪技术本身要求成本低,但是却很难伪造。射频卡的成本就相对便宜,而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂,使伪造者望而却步。射频卡本身具有内存,可以储存、修改与产品有关的数据、利于销售商使用;体积十分小、便于产品封装。象电脑、激光打印机、电视等等产品上都可使用。
建立严格的产品销售渠道是防伪问题的关键。利用射频识别技术、厂家、批发商、零售商之间可以使用唯一的产品号来标识产品的身份。生产过程中在每样产品上封装入射频卡,卡上记载了唯一的产品号。批发商、零售商用厂家提供的读写器就可以严格检验产品的合法性。
利用这种技术不能改变现行的数据管理体制。唯一的产品标识号完全可以做到与已用数据库体系兼容。
有关防伪的应用请参考《中国防伪》 2000年6月号46页〈加拿大射频识别防伪及应用〉。
8、 电子物品监视系统
( Electronic Article Surveillance, EAS) 这系统的目的是防止商品盗窃。系统是基本配置的RFID、内存容量仅为 1比特,即开或关。它是基于从 1930年就已知道的磁性物质的特性,有四种主要技术:微波、磁场、声磁、射频。系统包括贴在物体上的射频卡,和商店出口处的扫描器,射频卡在安装时被激活,它在激活状态时接近扫描器将会被探测到,这样就会报警。货物购买之后,射频卡由销售人员用专用工具拆除(典型的是在衣服店里),或者射频卡可以用磁场来使其失效或破坏射频卡本身的电特性。EAS系统已被广泛的使用。据估计每年消耗六十亿套。
9、畜牧管理
这个领域的发展起步于赛马的识别,是用小玻璃封装的射频卡植于动物皮下,提供赛马的识别。射频卡大约 10MM长,内有一个线圈,约 1000圈的细线绕在铁氧体上,读写距离是十几个厘米。从赛马发展到了标识牲畜。牲畜的识别提供了现代化管理牧场的方法。
10、火车和货运集装箱的识别
在火车运营中使用 RFID系统有个很大的优势在于火车是按既定路线运行。所以肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据,能够得到火车的身份、监控火车的完整性,以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故,同时在车站能将车厢重新编组。起初的努力是用超音波和雷达测距系统读出车厢侧的条码,现在被 RFID系统取代,射频卡一般安在车厢顶边,读写器安在铁路沿线,就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。
11、运动计时
在马拉松比赛中,由于马拉松比赛人员太多,有时第一个出发的同最后一个出发的人离开起跑线能相隔 40分钟、如果没有一个精确的计时装置会造成不公平的竞争。射频卡应用于马拉松比赛的精确计时。运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡,在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片,当运动员越过此垫片时,计时系统接收运动员所带的射频卡发出的 ID号,并记录当时的时间。这样每个运动员都有自己的起始和结束时间,不带有不公平的竞争可能性了。在比赛路线的中如果每隔 5公里就设置这样的垫片,也可以很方便地记录运动员的阶段跑所用时间。该装置用于 1995年以来各大型的马拉松比 赛,有1995的柏林马拉松、1996的洛山玑马拉松、1996伦敦马拉松、1996的柏林马拉松、1996亚特兰大夏季奥林匹克奥运会马拉松比赛等。
RFID还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。读写器连接到跑道下面一系列的天线,射频卡安装到车前、就在天线的上方。当赛车越过起跑线时,赛车的 ID号和时间被计时记录,并存储到中心计算机内,这样到比赛结束时,每个参赛选手将会有一个满意的结果。
射频识别技术在中国处于一个刚刚起步的阶段,但是它的发展潜力是巨大的,它的前景非常诱人。在信息社会,对于各种信息的获取及处理要求快速、准确、在不久的将来 RFID技术就将同其它识别技术一样深入我们的生活、改善我们的生活。对于这样一个新技术,我们应当加强宣传力度,希望能够尽早普及它,利用它,提高我们的工作效率和经济效益。
相比之下。我仍认为对于 RFID应用的管理和标准化的工作就需要迎头赶上,否则众多厂家各行其是,造成既成事实,再统一管理会很困难。现在 RFID的国际标准尚未完成、仅有一些行业标准,这给标准化工作带来一定的难度。但从战略角度来讲。这个问题日益紧迫。
RFID技术作为 20世纪的十大技术之一,已经在工业、交通、物流等多个领域得到了越来越广泛的应用,并且日益显示出它的巨大潜力。
应当看到的是,凭我们现在的技术条件、尤其是集成电路工业的落后,在这个市场上很难和国外产品竞争。国内更多的是引进国外的产品,怎样改变这种状况、让我们的产品在这样一个巨大的市场上占有一席之地,是一个严峻的课题。
五、中国 RFID技术开发应用面临的问题及对策
RFID技术作为 20世纪的十大技术之一,已经在工业、交通、物流等多个领域得到了越来越广泛的应用,并且日益显示出它的巨大潜力。但是,RFID必然是一门新兴的技术,在应用中还存在着许多问题。下面分析 RFID技术开发应用中存在的几个主要问题,并给出相应的解决对策。
1、大多数 RFID芯片易被破解问题。问题分析:因为最廉价和最流行的 RFID芯片都没有电池,它们在扫描时由读卡机提 供能量,缺乏自己的动力系统,这种芯片也容易受到“能耗途径窃取”的攻击。一些专业界人士已经能侵入到 RFID标签中,并开发出相应的密码杀手(一种可使标签自毁的代码)。
相应对策:目前,我国基本具有 RFID天线的设计和研发能力,但还不具备应用于金属材料、液体环境上的可靠性 RFID标签天线设计能力;还不能进行 UHF频段的标签封装,封装设备还依靠进口;还没有UHF频段以上读写器设计和制造能力,RFID芯片的安全隐患问题始终不能得到根本上的解决。因此,应多向 RFID先进技术国家学习,加强RFID技术研发力度,最终走向完全自己独立开发。
2、RFID的安全问题。问题分析:RFID行业将很快成为电脑黑客们下一个战场。对 RFID系统的各类攻击,如重写标签以篡改物品信息;使用特制设备伪造标签应答欺骗读写器,以制造物品存在的假相;根据 RFID前后向信道的不对称性远距离窃听标签信息;通过干扰 RFID工作频率实施拒绝服务攻击;通过发射特定电磁波破坏标签等。对RFID黑客来说存在一个日益增长的金钱诱惑,因为在信用卡支付和其他金融交易中越来越多地使用了 RFID标签,它将成为一个很严重的问题。假设一位黑客进入一家商店,购买了一个贴有“电子标签”(RFID)的商品并将其带回了家;接着他撕下标签并贴上另一个包含了恶意代码的标签;他回到商店并让收银台重新扫描一下这件商品;这样恶意代码就进入了商店的电脑系统,更改产品的价格和销售数据,并创建一个登录口允许外部访问者进入商店的数据库。
随着 RFID芯片的功能越来越复杂,它们受到攻击的危险也越高,新一代电脑通常更复杂、功能更多,引发的安全问题日益突出。根据去年发表的一份报告,已经有人破解了超过 1.5亿个安装了 RFID系统的汽车钥匙,黑客们为破解密码,采取将 16块芯片连接起来并进行编程,找出标签上包含的密码。这些都是我国实施 RFID要重点考虑的安全问题。
相应对策:我国在大力推广应用 RFID的同时,应采取适当措施,加大投入,开展具有针对性的 RFID安全封装技术的研究,提高 RFID标签的安全性能。
3、恶意者通过 RFID侵犯私人隐私问题。问题分析:RFID会成为恶意者侵犯私人隐私的工具。RFID安全问题集中在对个人用户的隐私保护、对企业用户的商业秘密保护,防范对 RFID系统的攻击以及利用RFID技术进行安全防范等多个方面。
面临的挑战是:
(1)
用户对标签的拥有信息不被未经授权访问,以保护用户在消费习惯、个人行踪等方面的隐私。

(2)由于
RFID系统读取速度快,可以迅速对超市中所有商品进行扫描并跟踪变化,而被利用来窃取用户商业机密。

相应对策:

(1)在中国的法律上,关于 RFID侵权问题的保障还不够完善,需要进一步完善补充。

(2)研发自毁型卷标或消磁型卷标来解决这问题;配合纳米技术所研发适用于特殊物品的超小型标签。
(3)针对 RFID隐私问题,我国要鼓励开发“夹子标签”(clippedtag)技术,消费者能够将 RFID天线扯掉或者刮除,使标签不能被随意读取。研发设计一种命令来使 RFID标签丧失功能,而且是不可逆操作。当消费者返回来退货时,RFID标签读不出来,这样可以防止隐私被侵犯。
(4)利用 hash锁方法解决这一问题:读写器认证。在响应读写器并让读写器获得标签 ID信息前,读写器和标签确定了认证体制。因为读写器的 ReaderID提前存储在标签的 RAM中,所以标签通过读写器ID识别出有权限的读写器。标签不响应没有权限的读写器,因此,不可能被敌人跟踪(因为读写器都有权限)。另外,这种权限化过程是基于标签产生的随机数,因此,还可以防止敌人的哄骗。因此,我国不仅可以引进外国的先进科学技术,同时也可以自己针对具体问题,在现有的技术基础上,进行改进创新,也同样能够解决这些问题的。
4、RFID技术人才缺口问题。问题分析:目前,掌握无线 RFID(RFID)技术的人数依然低于市场需求的数量。据调查显示,一些公司需要花费更多的时间、支付更多的资金来进行对员工的培训和教育。
相应对策:在高校开设 RFID课程,为将来建设我国特色的 RFID技术奠定技术人才基础;此外,国家加大对 RFID技术的研究与开发,同时鼓励更多的企业高素质人才参加 RFID的学习、研究与应用,为中国各行各业应用 RFID技术打下坚实的人才基础。
5、RFID成本问题。问题分析:RFID在中国落地之前不仅首先将遭遇来自成本方面的阻力,而且还面临从哪些行业率先取得突破的问题。RFID目前相对偏高的生产成本是使得大多数国内连锁超市望而却步的主因。
相应对策:为减少 RFID的成本,RFID制造商可采取与国内外芯片制造厂商进行强强联合,在不断提高 RFID技术性能的同时,使其成本不断下降。此外,要研究和探索更为高效的运营管理模式以降低成本。
6、RFID实施标准的开放问题。问题分析:当前国际上在 UHF频段的 RFID技术主要使用 430MHz左右和860~960MHz两段频率,但在我国 430MHz频段属于专用频段,现阶段开放此频段的 RFID业务的条件不成熟。860~960MHz频段的主要业务为固定和移动,次要业务为无线电定位。我国在这个频段上已经没有空闲的频率直接规划给RFID使用。
相应对策:我国应结合自身的国情,在考虑 RFID频率规划时,必须慎重考虑 RFID业务与现有的无线电业务频率的供应问题。并着力于尽快构建我国关于 RFID的技术标准(如符号、射频识别技术、IC卡标准)、数据内容标准(如编码格式、语法标准等)、一致性标准(如印刷质量、测试规范等标准)和应用标准(如船运标签、产品包装标准等)。
7、RFID产业发展滞后问题。问题分析:芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装及封装设备制造、读写设备开发、数据管理软件设计u8943.一个个生产环节构成了一条完整的 RFID产业链。目前,已有基于 13.56MHz频段的芯片,而国际上应用最广的 UHF芯片则还在研制之中,这种研发是基于 ISO标准的。产业发展滞后尤其核心技术的缺失成了制定中国 RFID标准难以逾越的高墙,而 RFID中国标准的缺位又反过来制约了产业的发展,没有 RFID中国标准不仅影响到用户应用 RFID,而且影响到了企业的研发。
相应对策:我国应针对国情,结合刚刚颁布的 RFID应用标准,尽快制订 RFID的国内标准。有了标准才能够推动 RFID技术的深入应用,促进 RFID产业的发展。

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