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射頻識別即RFID(Radio Frequency IDentification)技術,又稱電子標籤、無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

1 射頻識別 -定義

中文名稱:射頻識別

英文名稱:radio frequency identification;RFID

定義:利用射頻來閱讀一個小器件(稱作標記)上的信息的技術。

所屬學科: 通信科技(一級學科) ;服務與應用(二級學科)

2 射頻識別 -技術介紹

射頻識別射頻識別
射頻識別,(Radio Frequency IDentification,簡稱RFID)技術,是一種無線通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。

無線電的信號是通過調成無線電頻率的電磁場,把數據從附著在物品上的標籤上傳送出去,以自動辨識與追蹤該物品。某些標籤在識別時從識別器發出的電磁場中就可以得到能量,並不需要電池;也有標籤本身擁有電源,並可以主動發出無線電波(調成無線電頻率的電磁場)。標籤包含了電子存儲的信息,數米之內都可以識別。與條形碼不同的是,射頻標籤不需要處在識別器視線之內,也可以嵌入被追蹤物體之內。

許多行業都運用了射頻識別技術。將標籤附著在一輛正在生產中的汽車,廠方便可以追蹤此車在生產線上的進度。倉庫可以追蹤藥品的所在。射頻標籤也可以附於牲畜與寵物上,方便對牲畜與寵物的積極識別(積極識別意思是防止數只牲畜使用同一個身份)。射頻識別的身份識別卡可以使員工得以建築進入鎖住的部分,汽車上的射頻應答器也可以用來徵收收費路段與停車場的費用。

某些射頻標籤附在衣物、個人財物上,甚至於植入人體之內。由於這項技術可能會在未經本人許可的情況下讀取個人信息,這項技術也會有侵犯個人隱隱私憂。

3 射頻識別 -運作

固定式射頻讀寫器固定式射頻讀寫器
無限射頻辨識系統將標籤附著在要辨識的物體上。一個叫詢問器(或稱閱讀器)的雙向無線電波收發器向標籤發出信號並解讀其應答。閱讀器一般會將其受到的信息傳輸到載有射頻識別中間件或者射頻識別軟體的電腦系統上。

射頻識別標籤通過電子技術將訊息存儲在一個永久性的存儲器上,標籤中間有一個微型無線電波收發器。閱讀器發出編碼過的無線電信號來「詢問」射頻標籤,標籤收到信號后發出自身的識別訊息來應答。識別訊息既可以是標籤自身的序列號,也可以是其他有關產品的信息,如物料編號、生產日期、批數或批號、抑或其他特定信息。

射頻識別標籤包括被動式標籤(無源標籤)、主動式標籤(有源標籤)、以及電池輔助式無源標籤。主動(有源)標籤內置有電池,周期性發射識別信號。電池輔助式無源(BAP)標籤內置有小電池,只在射頻閱讀器附近才會觸發。被動式標籤沒有電池,而是用閱讀器傳出的無線電波的能量來供給自身電力。閱讀/詢問須離標籤足夠近,無線電場才能強到足以給標籤供電。因沒有電池,被動式反而更加便宜小巧。 因為標籤有本身獨特的序列號,設計出來的射頻識別系統可以同時分辨並讀取閱讀器範圍內的數個標籤。

標籤可以是只讀式或讀寫式的:只讀式標籤,廠方定出一個序列號,作為登陸該物品資料庫的密碼;讀寫式標籤,系統使用者可以把某物品的特定數據寫進標籤。現場可編程序的標籤是單次寫入多次讀取(WORM)的,用戶可以把產品的電子碼寫進空白標籤里。

射頻識別標籤至少有兩部分:一是一個集成電路來存儲和處理信息、調製和解調一段射頻信號、從閱讀器傳來信號中的收集直流電能等等;二是一個a天線收取信號傳導信號。

固定式閱讀器,裝置若干部便可以創造一個可嚴密控制的「詢問區」,標籤進出詢問區時就可以在這個界限分明的閱讀器區域中被讀取。移動式閱讀器則可以手持使用或者裝在車輛上使用。

4 射頻識別 -標籤的類別

依據標籤內部供電有無,RFID標籤分為被動式、半被動式(也稱作半主動式)、主動式三類。

被動式

被動式標籤沒有內部供電電源。其內部集成電路通過接收到的電磁波進行驅動,這些電磁波是由RFID讀取器發出的。當標籤接收到足夠強度的訊號時,可以向讀取器發出數據。這些數據不僅包括ID號(全球惟一代碼),還可以包括預先存在於標籤內EEPROM (電可擦拭可編程只讀內存)中的數據。

由於被動式標籤具有價格低廉,體積小巧,無需電源等優點。目前市場所運用的RFID標籤以被動式為主。

半被動式

一般而言,被動式標籤的天線有兩種作用:

接收讀取器所發出的電磁波,藉以驅動標籤內的IC標籤回傳信號時,需要藉由天線的阻抗作信號的切換,才能產生0與1的數字變化。

關鍵是,想要有最好的回傳效率的話,天線阻抗必須設計在「開路與短路」,這樣又會使信號完全反射,無法被標籤的IC接收,半主動式的標籤設計就是為了解決這樣的問題。半主動式的規格類似於被動式,只不過它多了一顆小型電池,電力恰好可以驅動標籤內的IC,若標籤內的IC僅收到讀取器所發出的微弱信號,標籤還是有足夠的電力將標籤內的內存資料回傳到讀取器。這樣的好處在於,半主動式標籤的內建天線不會因讀取器電磁波信號強弱,而無法執行任務,並自有足夠的電力回傳信號。相較至下;半主動式標籤,比被動式標籤在反應上速度更快,距離更遠及效率更好。

主動式

與被動式和半被動式不同的是,主動式標籤本身具有內部電源供應器,用以供應內部IC所需電源以產生對外的信號。一般來說,主動式標籤擁有較長的讀取距離和可容納較大的內存容量可以用來儲存讀取器所傳送來的一些附加訊息。主動式與半被動式標籤差異為;主動式標籤可藉由內部電力,隨時主動發射內部標籤的內存資料到讀取器上。

5 射頻識別 -技術及性能參數

射頻識別標籤是目前射頻識別技術的關鍵。射頻識別標籤可存儲一定容量的信息並具一定的信息處理功能,讀寫設備可通過無線電訊號以一定的數據傳輸率與標籤交換信息,作用距離可根據採用的技術從若干厘米到1千米不等。

識別標籤的外形尺寸主要由天線決定,而天線又取決於工作頻率和對作用距離的要求。目前有四種頻率的標籤在使用中比較常見。他們是按照他們的無線電頻率劃分:低頻標籤(125或134.2 kHz),高頻標籤(13.56 MHz),超高頻標籤(868~956 MHz)以及微波標籤(2.45 GHz)。由於目前尚未制定出針對超高頻標籤使用的全球規範,所以此類標籤還不能夠在全球統一使用。而超高頻標籤的應用目前也最受人們的注意,此類標籤主要應用在物流領域。頻率越高,作用距離就越大,數據傳輸率也就越高,識別標籤的外形尺寸就可以做得更小,但成本也就越高。目前面向消費者的識別標籤外形尺寸需求,一般以信用卡或商品條形碼為準。

2005年初每標籤的價格仍在30歐分左右,大批量(十億個以上)生產的射頻識別標籤的價格在2011年已在10歐分上下。

鑒於標籤和讀寫設備之間無需建立機械或光學接觸,密碼技術在整個射頻識別技術領域中的地位必將日益提高。隨著射頻識別的普及,不同廠家的標籤和讀寫設備之間的兼容性也將成為值得關注的問題。

此外,使用壽命、使用環境和可靠性也是重要參數。

射頻識別技術還包括了一整套信息技術基礎設施,包括:

射頻識別標籤,又稱射頻標籤、電子標籤,主要由存有識別代碼的大規模集成線路晶元和收發天線構成,目前主要為無源式,使用時的電能取自天線接收到的無線電波中的能量;

射頻識別讀寫設備以及與相應的信息服務系統,如進存銷系統的聯網等。

將射頻類別技術與條碼(Barcode)技術相互比較,射頻類別擁有許多優點,如:

可容納較多容量。

通信距離長。

難以複製。

對環境變化有較高的忍受能力。

可同時讀取多個標籤。

相對地有缺點,就是建置成本較高。不過目前透過該技術的大量使用,生產成本就可大幅降低。

6 射頻識別 -存在問題及爭議

金屬及液體環境對RFID的影響

RFID超高頻(UHF)標籤因電磁反向散射(Backscatter)特點,對金屬和液體等環境比較敏感,可導致這種工作頻率的被動標籤(Passive tag)難以在具有金屬表面的物體或液體環境下進行工作,但此類問題隨著技術的發展已得到完全解決,例如,韋僑科技(SAG)已研發出能夠在金屬或液體環境下進行完好讀取應用的被動標籤產品,以方便在上所述的環境或應用下部署RFID標籤。

使用風險

由於 RFID 標籤無須直接與收發器接觸,用家會在不知情的情況下被他人讀取標籤內存儲的信息,構成安全隱憂。

爭議

美國:從自由到法西斯主義(America: From Freedom to Fascism)是一部在2006年由阿羅·拉索執導拍攝的紀錄片,這部片在美國部分城市上映。

這部紀錄片探討了許多有關抗稅運動的題材,包括了美國稅務局(Internal Revenue Service)、所得稅、聯邦儲備系統、國民身分證、植入人體RFID標示(間諜晶元)、Diebold電子投票機器、全球化、美國淪為警察國家的可能性,以及其他主張政府迫害公民權利的案件。

7 射頻識別 -應用

射頻標籤可以附著於物品上並用於對庫存、資產、人員等的追蹤與管理。譬如,射頻標籤可以附著於轎車上,電腦設備上,書籍上,行動電話上等。

射頻識別與手動系統如條形碼相比有幾項優勢。即便標籤被他物遮蓋或者不可見,射頻標籤只要靠近通過一個讀取器就可以讀取。無論是在手提箱里,紙箱里,盒子里,或是其他什麼容器里,射頻標籤都可以被讀取。讀取機可以一次讀取上百個射頻標籤,而條形碼只能一次一讀。

在2011年,生產一個被動式射頻標籤的價格是美元五分起跳;配在金屬上的或是可以承受伽馬射線除菌過程的特殊標籤最高可以達到美金五元。用於追蹤貨櫃、醫療器械、或者在數據中心監視環境的主動式標籤的單價是美金五十元起跳,一百元封頂。可以監控溫度與濕度的「電池援助型被動標籤」(Battery Assisted Passive tags,BAP tags)在美元三至十元之間。

射頻識別技術可應用的領域十分廣泛,主要決定因素是該項技術在相應領域中的經濟效益。經常提到的具體應用包括:

鈔票及產品防偽技術;

身份證、通行證(包括門票);

電子收費系統,如香港的八達通與台灣的悠遊卡、台灣通、一卡通 (高雄捷運);

家畜或野生動物識別;

病人識別及電子病歷;

遇難者尋找;

物流管理

RFID技術可以實現從商品設計、原材料採購、半成品與製成品之生產、運輸、倉儲、配送、銷售,甚至退貨處理與售後服務等所有供應鏈環節之即時監控,準確掌握產品相關信息,諸如各類、生產商、生產時間、地點、顔色、尺寸、數量、到達地、接收者等。

行李分揀

香港國際機場、荷蘭阿姆斯特丹國際機場等都部署了基於被動式無源標籤的RFID行李分揀解決方案。同基於條碼行李分揀解決方案相比,基於被動式無源標籤的RFID行李分揀解決方案可從不同角度識別行李標籤的ID,識讀速度更快,結果更準確,標籤上的信息存儲量也比條碼多。

門禁系統

許多居民小區、倉庫、辦公室、大學 (如香港城市大學、香港理工大學、高雄師範大學、屏東教育大學)都在大門及房門設有讀卡器,用以控制何人,何時,何地的出入。

電子商務

在整個電子商務領域,許多人把射頻識別技術看作為繼互聯網和移動通信兩大技術大潮后的又一次大潮。但是目前RFID在中國大陸、香港、台灣的發展遠遠落後於美國及歐洲,需要非常的努力方能趕上這次「新的浪潮」。

晶元植入人體

美國食物及藥物管理局允許 VeriChip 公司把 RFID 晶元直接移植到人體內,讓使用者不需攜帶卡片也可被識別。此外,也有科技狂熱者將RFID植入體內,控制自己的電子設備。

遙控汽車

比亞迪速銳比亞迪速銳
2013年1月,網上一段「美女深夜扮鬼逃天價停車費」監控視頻在網路上突然爆火,視頻顯示,一輛小車被攔停在停車場收費站門前,收費員伸手索費,卻發現該車內竟空無一人,方向盤獨自打轉,非常詭異。收費員走出亭子查看問題時,一名身穿白衣、披頭散髮的女子,居然從后慢慢爬上車頂,非常嚇人,收費員被嚇得當場跌倒,后連滾帶爬迅速跑開,然後該女子從車上下來,淡定的開了閘門、駕車離去,成功逃費。

但有人指出,這可能是汽車廠商比亞迪的推廣手段,2012年8月21日,比亞迪汽車自主研發的全球首創可用遙控器自動駕駛的家庭轎車速銳,在北京舉辦上市發布會。比亞迪汽車銷售公司總經理侯雁介紹說,比亞迪研發的全球首創遙控駕駛技術,在10米左右的可視範圍內,用戶可站在車外,使用遙控駕駛智能鑰匙,遠程遙控發動機啟動、關閉,車輛前進、後退,左右轉向以及低速行駛。

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