RFID技术的应用及发展(最新整理)

1、rfid 技术的应用及发展射频识别(radio frequency identification，rfid)技术起源于第二次世界大战，使用射频电波识别敌机和友机。rfid 技术利用无线射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到自动识别的目的，该技术具有防水、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签上数据可以加密、存储数据容量大、存储信息可以随意修改、可以识别高速运动中的物体，可识别多个标签，可以在恶劣环境下工作等优点。随着该技术的不断完善，在社会生产生活中的应用将越来越广泛。例如商品防伪，国防军事，物联网(internet of things，iot)，智能交通，电子门票，身份识别和一卡通等领域。

2、1 系统简介1.1 系统组成rfid 系统主要由电子标签，天线，读写器和主机组成。电子标签(tag)，非接触式 ic 卡， 放在需要被识别的物体上，由耦合元件和芯片组成，标签有内置天线，可以发送和接收信 号；天线(antenna)：完成无线信号的发送和接收；读写器(reader)可以发送和接收命令，并与主机通信，执行主机命令；主机(host)发送用户命令和显示接收数据。rfid 系统根据工作频段和工作方式具有不同的性能，应用于不同场合。1) 标签 根据标签是否有电源，分为有源和无源标签；根据标签的可读写性，分为只读和读写标签；根据调制方式，分为主动式、被动式和半主动式标签；根据标签和阅读器发言

3、顺序，分为 rtf(reader talk first)和 ttf(tag talk first)；根据频段的不同，分为低频、高频、超高频和微波标签。2) 天线 天线是一种以电磁波形式把无线电收发机的射频信号功率接收或辐射出去的装置。天线按其工作的频段可分为短波、超短波、微波等天线；按方向性可分为全向、定向等天线；按外形可分为线状、面状等天线。3) 读写器读写器是 rfid 系统的核心，其基本作用就是作为连接前向信道和后向信道的核心数据交换环节。读写器与应用系统之间通信：读写器将标签发来的调制信号，经过解调解码后，通过usb、串口、网口等，将得到的信息传给应用系统。应用系统可以给读卡器发送相应

4、的命令，控制读写器完成相应的任务。读写器可以将其有效射频范围内可以激活符合标准的多个电子标签，可以同时识别多个标签，具有防碰撞功能。rfid 系统基本工作原理是：阅读器通过天线发出含有信息的一定频率的调制信号；当电子标签进入到阅读器的工作区时，其天线通过耦合产生感应电流，从而为电子标签提供相应的能量，此时标签根据阅读器发来的信息决定是否响应，是否发送数据；当阅读器接收到电子标签发送过来的信号，经过解调和解码之后，将标签内部的数据识别出来。1.2 rfid 的工作频率射频卷标的工作频率不仅决定着射频识别系统的工作原理(电感耦合还是电磁耦合)、识别距离，还决定着射频标签及读写器实现的难易程度和设备

5、的成本。从功能方面来看，rfid 标签主要分为 3 种：只读卷标、可重写卷标、带微处理器卷标。只读型卷标的结构功能最简单，包含的信息较少并且不能被更改；可重写型卷标集成了容 量为几十字节到几万字节的闪存，卷标内的信息能被更改或重写；带微处理器卷标依靠内 置式只读存储器中存储的操作系统和程序来工作，出于安全的需要，许多标签都同时具备 加密电路。工作在不同频段或频点上的射频标签具有不同的特点。射频识别应用占据的频段或频点在国际上有公认的划分，即位于 ism 波段之中。典型工作频率：125、133khz，1356、2712、433、902928 mhz，245、58 ghz 等。1) 低频段射频标签

6、 其工作频率范围为 30300 khz。典型工作频率有 125，133 khz。低频标签一般为无源标签，其工作能量通过电感耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。低频标签与阅读器之间传送数据时，低频标签需位于阅读器天线辐射的近场区内。低频标签的阅读距离一般情况下小于 1 m。2) 中高频段射频标签 中高频段射频标签的工作频率一般为 330 mhz。典型工作频率为 1356 mhz。该频段的射频标签，从射频识别应用角度来说，因其工作原理与低频卷标完全相同，即采用电感耦合方式工作。另外，根据无线电频率的一般划分，其工作频段又称为高频，所以也称为高频标签。中频标签一般采用无源设计，其工作能量同低频

7、标签一样，也是通过电感(磁)耦合方式从阅读器耦合线圈的辐射近场中获得。中频标签的有效阅读距离一般情况下小于 1 m，其典型应用有电子车票、电子身份证、电子闭锁防盗等。3) 超高频与微波标签 超高频与微波频段的射频标签，简称为微波射频卷标，其典型工作频率为 43392、862(902)928 mhz，245、58 ghz。微波射频卷标可分为有源卷标与无源卷标两类。工作时，射频卷标位于阅读器天线辐射场的远区场内，标签与阅读器之间的 耦合方式为电磁耦合方式。阅读器天线辐射场为无源标签提供射频能量，将有源标签唤醒。相应的射频识别系统阅读距离一般大于 1 m，典型情况为 46 m，最大可达 10 m 以

8、上。阅读器天线一般均为定向天线，只有在阅读器天线定向波束范围内的射频标签才可被读 写。1.3 rfid 防冲突算法1.3.1 防冲突的多址接入方式rfid 的多址接入方式主要有 3 类：1) 空分多址(sdma)空分多址通过采用智能天线阵技术降低了对单个阅读器识别距离的要求，空分多址对于 uhf 和微波频率更有实用价值。目前 rfid 空分多址技术已被成功应用在马拉松赛事，通过给每个运动员配置 1 个电子标签，用标签检测运动员的到达时间。2) 频分多址(fdma) 通过给阅读器分配不同估道，降低阅读器之间发生冲突的概率。3) 时分多址(tdma)基于 tdma 方式的防冲突协议已被大多数国际标

9、准采纳，其中aloha 协议和二进制树协议就采用 tdma 方式。1.3.2 rfid 防冲突算法的新进展防冲突算法是 rfid 解决多目标识别的关键技术，具体可分为标签防冲突和阅读器防冲突 2 大类型。当阅读器信号范围内存在多个标签，同一时刻有 2 个或以上的标签向阅读器发送信息时，就会产生标签冲突，解决途径是使用 aloha 或二进制树搜索防冲突算法。aloha 防冲突算法由于延迟时间和检测时间是随机分布的，是一种不确定性算法，可分为非时隙、时隙以及自适应 aloha 防冲突算法，其中自适应 aloha 方法的信道利用率最高。先对标签的数量进行动态估计，然后根据一定的优化准适应选取延迟时间

10、和帧长，其优点是能显著提高识别速率，缺点是复杂度明显提高。基于 aloha 协议的防冲突算法不能完全解决冲突，可能存在“标签饥饿”问题，即某特定标签在很时间都没有被识别。2 rfid 信息安全rfid 的保密性相对于条码识别等传统的识别系统具有较好的保密性，但是其数据非常容易受到攻击，主要是芯片以及芯片在读写数据的过程中容易被他人攻击。所以，保护存储在 rfid 芯片数据的安全是一个关键的问题。最新的 rfid 标准重新设计了 uhf 空中接口协议，该协议用于管理从标签到读卡器的数据的移动，为芯片中存储的数据提供了一些保护措施。新标准采用“一个安全的链路”，保护被动标签免于受到大多数攻击行为。

11、当数据被写入卷标时，数据在经过空中接口时被伪装。从卷标到读卡器的所有数据都被伪装，所以当读卡器在从卷标读或者写数据时数据不会被截取。一旦数据被写入卷标，数据就会被锁定，这样只可以读取数据，而不能被改写，就是具有人们常说的只读功能。没有可靠安全机制，对于只读标签中的数据信息无法进行很好的保密，对于可读可写标签，还存在电子标签上的信息被恶意更改的隐患。如果电子标签中的信息被窃取甚至恶意更改，将来可能带来无法估量的损失。解决这些安全问题的一个途径就是研究 rfid 标签加密技术。加密技术可用来防止未授权的窥探者取得或篡改电子标签信息，但目前只有少数 rfid 芯片能够处理压入加密钥等较复杂的工作。此

12、外，能够处理这些工作的 rfid 标签，都是市面上最昂贵的产品。因此，目前的 rfid 技术要想在对信息有保密要求的军事等项目展开应用还存在着障碍。从国家安全的高度考虑，应该积极开发自己的 rfid 加密技术。新的 epcgolbal 超频第二代协议标准增强了无源标签的安全性能。据 epcglobal 产品管理总监 sue hutchinson 介绍，新标准不仅提供了密码保护，而且能对数据从标签传输到读取器的过程进行加密，而不是对标签上的数据进行加密。隐私安全问题主要体现在 rfid 标签上。一种想法是“软屏蔽器”(softblocker)。它能加大对顾客的隐私偏好的保护，不过这是在商品已经购

13、买之后。在销售点，顾客会出示其 会员卡，通过这张卡就能看到其隐私偏好的数据。 “商品购买之后，销售点就会立即对隐私数据进行更新，保证这些数据不会被某些读取器读取，比如供应链读取器。”rsa 实验室rfid 解决方案构架师 dan bailey 说。软屏蔽器可能是解决 rfid 标签隐私问题的一个好办法， 在 epcglobal 第二代标签中就加入了这种功能。借鉴其他网络技术。在零售商店中，或者在货物从一个地点运输到另一个地点的过程中，有很多机会可以覆盖甚至修改 rfid 标签上的数据。这种漏洞在公司用来处理贴有 rfid 标签的货箱、托盘或其他货物的网络上同样存在。这些网络分布在公司的配送中心

14、、仓库或商店的后台。未经安全处理的无线网络，给拦截数据带来了机会。而在 rfid 读取器的后端是非常标准化的互联网基础设施，因此，rfid 后端的网络存在的安全问题及其机会和互联网是一样的。“”“”at the end, xiao bian gives you a passage. minand once said, people who learn to learn are very happy people. in every wonderful life, learning is an eternal theme. as a professional clerical and teaching position, i understand the importance of continuous learning, life is diligent, nothing can be gained, only continuous learning can achieve better self. only by constantly learning and mastering the latest relevant knowledge, can employees from all walks of life