射頻識別技術(英文名:Radio Frequency Identification,簡稱:RFID),又稱無線射頻識別,是自動識別技術的一種,是利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)的方式進行非接觸雙向數據通信,對目標進行識別并獲取相關數據的一種技術。射頻識別技術具有精度高、適應環境能力強、抗干擾強、操作快捷等許多優點。它在完成識別工作時無須人工干預,可以同時讀取多個被識別物體(標簽)的信息,在金屬、液體等復雜介質上可通過特殊天線實現可靠讀取,并能在嚴重污染的環境中工作。其原理為閱讀器與標簽之間進行非接觸式的數據通信,達到識別目標的目的。主要應用于物流領域的貨物追蹤、信息自動采集、倉儲應用、港口應用、郵政、快遞等方面;醫療領域的醫療器械管理、病人身份識別、嬰兒防盜等方面;身份識別領域的電子護照、身份證、學生證等各種電子證件等等。
射頻識別技術起源于20世紀40年代,由雷達技術的發展和進步衍生而來。1948年,RFID的理論基礎正式誕生。50年代通過在實驗室進行相關研究實現了對RFID技術的早期探索。目前射頻識別技術已被廣泛應用于生產生活的各個領域,在門禁管制、停車場管制、生產線自動化、物料管理、郵件跟蹤、體育行業、畜牧業等方面發揮著重要的作用。
射頻識別技術系統由閱讀器、電子標簽(應答器)及應用軟件系統三部分組成。其分類方式多樣,通常根據采用的頻率、讀取標簽數據的技術實現手段、以及標簽內是否有電池為其供電進行劃分。
發展進程
RFID技術起源
雷達的改進和應用催生了 RFID 技術,為 RFID發展奠定了理論基礎。1945年,Leon Theremin 為俄羅斯政府發明了第一個基于RFID技術的間諜用裝置。此后,Harry Stockman 于1948年發表的論文《用能量反射的方法進行通信》也為RFID發展奠定了理論基礎,是RFID理論發展的重要里程碑。
早期探索
早期 RFID技術的探索階段,主要處于實驗室研究狀態。在此期間,D.B.Harris在《使用可模式化的被動反應器的無線電波傳送系統》中提出了信號模式化的理論和被動標簽的概念。相關理論不斷發展,并且將這一系統在實際中開始運用。期間出現了 RFID 技術的第一個商業應用系統一一商品電子監視器。貴重商品被貼上了“一位”碼的電子標簽,并在商店門口裝置一個探測器。當顧客攜帶被盜的商品經過門口的探測器時,探測器會自動報警。
持續發展
20世紀下半葉,RFID 技術與產品研發處于一個大發展時期,各種 RFID 技術得到快速發展,出現了一些最早的 RFID 應用。1973年,IBM研發出首臺基于被動標簽的原型“應答器裝置”,實現了無需電池的無線通信。1977 年,美國的 RCA運用 RFID技開發了“機動車電子牌照”。RFID 在動物追蹤、車輛追蹤、監獄犯管理、公路自動收費以及工廠自動化方面得到了廣泛應用。RFID技術和相關產品被開發并且應用在市場中,在多種領域的有應用。在此期間,RFID 的應用包括汽車門遙控開關停車場管理、社區和校園大門控制系統等等。
逐漸成熟
20 世紀 80 年代末,隨著 RFID 應用的擴大,為了保證不同 RFID 設備和系統的相互兼容,人們開始認識到建立一個統一的 RFID 技術標準的重要性。RFID 技術標準化問題日益得到重視,同時RFID產品得到普及。1991 年,美國俄克拉何馬州出現了世界上第一個開放式公路自動收費系統。裝有 RFID標簽的汽車在經過收費站時,無需減速停車,按正常速度通過,固定在收費站的閱讀機識別車輛后自動從賬戶上扣費。它消除了因為減速停車造成的交通擁堵,RFID公路自動收費系統在許多國家都得到了應用。1993年,射頻識別產品在全世界的銷量為990萬套,1994 年為2030 萬套,1997年增長到9810 萬套,銷售額為4.33 億美元。RFID產品在1992-1999年間全球的增長率達25.3%。1996 年1 月,韓國在漢城的 600 輛公共汽車上安裝 RFID 系統用于電子月票,還計劃將這套系統推廣到鐵路和其他城市。歐共體宣布 1997 年開始生產的新車型必須具有基于 RFID技術的防盜系統。瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝 RFID自動識別系統,調度員可以實時地掌握火車運行情況。
標準化問題逐漸得到重視,RFID產品種類更加豐富,有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽得到發展,電子標簽成本不斷降低。
應用現狀
2004年起,包括沃爾瑪公司、寶潔、波音公司在內的商業巨頭積極推動RFID 在制造、物流、零售、交通等行業的應用,全球范圍內掀起了一場 RFID的推廣熱潮。
RFID的技術理論不斷得到豐富和發展,人們研發單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、適應高速移動物體的RFID技術不斷發展,并廣泛應用于日常生活中。
工作原理
基本原理
閱讀器在區域內通過天線發射射頻信號,形成電磁場,區域大小取決于發射功率、工作頻率和天線尺寸。RFID標簽處于該范圍內,接收閱讀器發射的信號,引起天線出現感應電流,從而使 RFID標簽開始工作,借由其內部的收發天線向閱讀器傳輸所要求的數據。通過系統中的接收天線接收到 RFID標簽所發射的載波信號,再經由調節器傳輸給閱讀器,對信號進行解調和解碼后,傳送給主系統來完成有關處理操作。主系統根據邏輯運算判斷該標簽的合法性,針對不同的設定做出相應的處理和控制,發出指令信號控制執行機構動作。RFID標簽所存儲的電子信息代表了待識別物體的標識信息,相當于待識別物體的身份認證,從而射頻識別系統實現了非接觸物體的識別目的。
工作流程
閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號,當附著有射頻標簽的目標對象進入閱讀器的電磁信號輻射區域時,會產生感應電流。
借助感應電流或自身電源提供的能量,射頻標簽將自身編碼等信息通過內置天線發送出去。
閱讀器天線接收來自射頻標簽的載波信號,經天線調節器傳送到閱讀器的控制單元,進行解調和解碼后,送到應用系統進行相關處理。
應用系統根據邏輯運算判斷該射頻標簽的合法性,并針對不同的應用做出相應的處理和控制,發出指令信號并執行相應的應用操作。
RFID系統
RFID系統的讀寫距離是評價其性能的重要參數。影響 RFID系統讀寫距離的因素包括天線工作頻率閱讀器的射頻輸出功率、閱讀器的接收靈敏度、標簽的功耗閱讀器和標簽的耦合度等。大多數系統的讀取距離和寫入距離是不同的,寫入距離大約是讀取距離的40%~80%。
根據應用功能不同,RFID 系統分成四種類型:EAS 系統、便攜式數據采集系統、物流控制系統和定位系統等。
EAS系統
EAS(Electronic Article Surveillance)是一種設置在需要控制物品出入的門口的 RFID 系統。其典型應用場景有商店、圖書館、數據中心等。當未被授權的人從這些地方非法取走物品時,EAS 系統會發出警告。EAS技術的應用可以有效防止物品被盜,無論是大件的商品,還是小件的物品。應用 EAS 系統之后,物品不再鎖在玻璃櫥柜里,可以讓顧客自由地觀看、檢查。典型的 EAS 系統一般由三部分組成:一是附著在商品上的電子標簽;二是電子標簽滅活裝置,以便授權商品能正常出入;三是監視器,在出口形成一定區域的監視空間。
便攜式數據采集系統
便攜式數據采集系統是使用帶有 RFID 識讀器的手持式數據采集器。這種系統具有比較大的靈活性,適用于不易安裝固定式 RFID 系統的應用環境。手持式閱讀器(數據輸入終端)可以在讀取數據的同時,通過無線電數據傳輸方式(RFDC)實時向主計算機系統傳輸數據,也可以暫時將數據存儲在閱讀器中,再一批一批地向主計算機系統傳輸數據。
物流控制系統
在物流控制系統中,固定布置的 RFID 讀寫器分散布置在給定的區域,并且讀寫器直接與數據管理信息系統相連,而射頻識別標簽是移動的,一般安裝在移動的物體、人上面。當物體、人流經過讀寫器時,讀寫器會自動掃描標簽上的信息并把數據信息輸入數據管理費用信息系統存儲、分析、處理,達到控制物流的目的。
定位系統
定位系統用于自動化加工系統中的定位以及對車輛、輪船等進行定位支持。讀寫器放置在移動的車輛、輪船上或者自動化輸送流水線中移動的物料、半成品、成品上,射頻識別標簽嵌入到操作環境的地表下面。射頻識別標簽上存儲有位置識別信息,讀寫器一般通過無線或有線方式連接到主信息管理系統。
組成部分
RFID 系統在具體應用過程中,根據不同的應用目的和應用環境,系統的具體組成會有所不同。從宏觀考慮,RFID系統由電子標簽(Tag)、閱讀器(Reader)和計算機網絡系統三部分組成;從微觀考慮RFID系統由電子標簽、閱讀器和天線組成。
閱讀器
閱讀器是將標簽中的信息讀出,或將標簽所需要存儲的信息寫入標簽的裝置。根據使用的結構和技術不同,閱讀器可以是讀寫裝置,是RFID系統信息控制和處理中心。在RFID系統工作時,由閱讀器在一個區域內發送射頻能量形成電磁場,區域的大小取決于發射功率。在閱讀器覆蓋區域內的標簽被觸發,發送存儲在其中的數據,或根據閱讀器的指令修改存儲在其中的數據,并能通過接口與計算機網絡進行通信。
閱讀器的基本構成通常包括:收發天線,頻率產生器,鎖相環,調制電路,微處理器,存儲器,解調電路和外設接口組成。
標簽
標簽也稱電子標簽、應答器,由天線、耦合元件及芯片組成,每個標簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象。應答器就是指能夠傳輸信息、回復信息的電子模塊。由于射頻技術發展迅猛,應答器又被叫作智能標簽或標簽。
應答器可分為以集成電路芯片為基礎的應答器和利用物理效應的應答器,而以集成電路為基礎的應答器又可分為具有簡單存儲功能的應答器和帶有微處理器的智能應答器利用物理效應的應答器包括1bit應答器和聲表面波應答器。
具有存儲功能的應答器主要包括天線、高頻接口、存儲器以及地址和安全邏輯單元四個功能塊。具有微處理器的非接觸智能卡包含自己的操作系統。操作系統的任務是對應答器進行數據存取的操作、對命令序列的控制、文件管理以及執行加密算法。
電子標簽由收發天線、AC/DC電路、解調電路、邏輯控制電路、存儲器和調制電路組成。
中間件
隨著 RFID 系統的廣泛應用,不同接口的 RFID 硬件設備越來越多。軟件上,應用程序的規模越來越大,出現了適合不同行業的系統軟件及用戶數據庫。如果每個技術細節的改變都要求銜接 RFID 系統各部分的接口改變,那么RFID 的發展將會受到嚴重制約,后期維護、管理的工作量也會大大增加。
RFID 中間件支持各種標準的協議和接口,可以將不同操作系統或不同應用系統的應用軟件集成起來。當用戶改變數據庫或增加 RFID 數據時,只需改變中間件的部分設置就可以使整個 RFID 系統繼續運行。
天線
天線在電子標簽和讀寫器間傳遞射頻信號。天線是一種以電磁波形式把無線電收發機的射頻信號功率接收或輻射出去的裝置,天線按其工作的頻段可分為短波、超短波、微波等天線;按方向性可分為全向、定向等天線;按外形可分為線狀、面狀等天線。
電子標簽與讀寫器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間耦合;在耦合通道內,根據時序關系,實現能量的傳遞和數據的交換。在射頻識別系統的工作過程中,始終以能量為基礎,通過一定的時序方式來實現數據的交換。因此,在 RFID 工作的空間通道中存在 3 種事件模型,即以能量提供為基礎的事件模型、以時序方式實現數據交換的事件模型和以數據交換為目的的事件模型。
分類
射頻識別技術較常見的分類方式包括根據電子標簽的供電形式、工作頻率以及讀取標簽數據的技術實現手段進行分類。
電子標簽的供電形式
實際應用中,盡管電子標簽的功耗非常低,也需要供電進行工作。射頻識別技術依據其標簽的供電方式可分為三類,即無源RFID,有源RFID,與半有源RFID。
無源RFID
內部不帶電池,工作所需的電能主要由天線接收閱讀器的射頻信號的能量轉換為直流電源提供。這種電子標簽具有永久的使用期,但是由于轉換所得的電能比較弱,導致信號的傳輸距離比有源標簽短。無源RFID主要工作在較低頻段125kHz、13.56MHz等,適用于讀寫次數多、對信號傳輸距離要求不高的場合。無源標簽發展最早,也是發展最成熟、市場應用最廣的產品。其典型應用包括:公交卡、二代身份證、銀行卡、食堂餐卡、賓館門禁卡等,屬于近距離接觸式識別類。
有源RFID
有源標簽的電能由自身內部的電池提供。電量充足時,其信號的傳輸距離遠,屬于遠距離自動識別類標簽,主要用于有障礙物的應用中。但隨著電量的消耗,其傳輸距離會越來越小,可能會影響系統的正常工作。有源RFID興起的時間不長,但已在各個領域,尤其是在高速公路電子不停車收費系統中發揮著不可或缺的作用。在遠距離自動識別領域,如智能監獄、智能醫院、智能停車場、智能交通、智慧城市等領域有重大應用。主動標簽(即有源RFID)往往配備更大的存儲空間和多種傳感器,能夠實現環境監測、位置定位和狀態報告等高級功能,因而在供應鏈全程可視化、冷鏈物流、危險品監控以及大型設施資產的實時管理中得到廣泛應用。然而,主動標簽的成本最高,體積相對較大,電池壽命受限于使用頻率,一般在數年到十年之間,需要定期更換或回收。
半有源RFID
半有源RFID又叫做低頻激活觸發技術,半有源RFID介于有源RFID和無源RFID之間,內部帶電池,且電池只用于激活系統,當系統被激活后,半有源RFID在無源狀態下工作,工作電能考外部提供。相比于無源RFID,半有源RFID反應速度更快、距離更遠。其通常應用場景為:在一個高頻信號所能所覆蓋的大范圍中,在不同位置安置多個低頻閱讀器用于激活半有源RFID產品,既完成了定位,又實現了信息的采集與傳遞。
電子標簽的工作頻率
根據電子標簽的工作頻率,可分為低頻(30~300kHz)、高頻(3~30MHz)超高頻與微波頻段(300MHz~3GHz)標簽。
低頻標簽
成本低廉,電子標簽外形多樣,一般為無源標簽。其特點是電子標簽內保存的數據量較少,閱讀距離較短,閱讀天線方向性不強等。主要用于短距離的應用中,如多數的門禁控制、校園卡、煤氣表、水表等。
低頻標簽的典型應用有動物識別、容器識別、工具識別、電子閉鎖防盜(帶有內置應答器的汽車鑰匙)等。與低頻標簽相關的國際標準有 ISO 11784/11785(用于動物識別)、ISO/IEC 18000-2(125~135 kHz)。低頻標簽有多種外觀形式,應用于動物識別的低頻標簽外觀有項圈式、耳牌式、注射式、藥丸式等。應用的典型動物有牛、信鴿等。
高頻標簽
識讀速度較快,可以實現多標簽同時識讀,形式多樣,價格合理,可以用于需傳送大量數據的應用系統。一般也采用無源標簽為主。但是高頻RFID 產品由于其頻率特性,識讀距離較短,對可導媒介(如液體、高濕、碳介質等)穿透性不如低頻產品,該系統主要用于電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)、小區物業管理、大廈門禁系統等
高頻標簽便于做成卡狀,典型應用包括電子車票、電子身份證、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)等。相關的國際標準有 ISO 14443、ISO 15693、ISO 18000-3(13.56MHz)等。
超高頻與微波標簽
超高頻與微波頻段的電子標簽,簡稱為微波電子標簽。其典型工作頻率為433.92MHz、862(902)~928 MHz、2.45 GHz、5.8GHz。成本較高,其特點是標簽內保存的數據量較大,閱讀距離較遠(可達十幾米),適應物體高速運動性能好。閱讀天線及電子標簽天線均有較強的方向性,但其天線波束方向較窄且價格較高,主要用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合,如鐵路車輛自動識別、集裝箱識別、公路車輛識別與自動收費系統。但超高頻電磁波對于可導媒介(如水等)完全不能穿透,對金屬的繞射性也較差。
微波電子標簽的典型應用包括移動車輛識別、電子身份證、倉儲物流應用、電子閉鎖防盜(電子遙控門鎖控制器)等。相關的國際標準有 ISO 10374、ISO 18000-4(2.45GHz)、ISO 18000-5(5.8 GHz)、ISO 18000-6(860-930 MHz)、ISO 18000-7(433.92MHz)和 ANSI-NCITS 256-1999 等。
讀取標簽的技術實現手段
射頻識別技術根據讀取標簽數據的技術實現手段,可將其分為廣播發射式系統、倍頻式系統和反射調制式系統三大類。
廣播發射式系統
廣播發射式系統,實現起來較為簡單。標簽采用有源方式工作,并實時將其存儲的標識信息向外廣播,閱讀器相當于一個只收不發的接收機。這種系統的缺點是電子標簽必須不停地向外發射信息,既費電,也會對環境造成電磁污染,同時系統不具備安全保密性。
倍頻式系統
倍頻式系統,實現起來有一定難度。一般情況下,閱讀器發出射頻查詢信號,標簽返回的信號載頻為閱讀器發出射頻的倍頻。這種工作模式對閱讀器接收處理回波信號提供了便利,但是對無源系統來說,標簽將接收的閱讀器射頻信號轉換為倍頻回波載頻時其能量轉換效率較低。但提高轉換效率需要較高的微波技術以及更高的電子標簽成本,同時這種系統工作須占用兩個工作頻點,一般較難獲得無線電頻率管理委員會的產品應用許可。
反射調制式系統
反射調制式系統,實現起來要解決同頻收發問題。系統工作時,閱讀器發出微波查詢(能量)信號,標簽(無源) 將部分接收到的微波查詢能量信號整流為直流電供其內部的電路工作,另一部分微波能量信號被標簽內保存的數據信息調制(ASK)后反射回閱讀器。閱讀器接收到反射回的幅度調制信號后,從中解析出標識性數據信息。系統工作過程中,閱讀器發出微波信號與接收反射回的幅度調制信號是同時進行的。反射回的信號強度較發射信號要弱得多,因此技術實現上的難點在于同頻接收。
特點
通常來說,射頻識別技術具有適用性、高效性、獨一性、簡易性等特性。根據閱讀器的發射頻率,射頻識別技術又被分為低頻 (135 kHz 以下)、高頻(13.56 MHz)、超高頻(860~960 MHz)和微波(2.45 GHz 或5.8 GHz)四個頻段。
非接觸式:RFID 技術最大的優點在于非接觸,它依靠電磁波,能夠穿透塵、霧、塑料、紙張、木材及各種障礙物建立連接,讀取距離從十厘米到幾十米不等。
信息存儲規范:在 RFID 標簽中存儲預先寫入的規范信息,以便將其自動采集到應用系統中進行處理。
攜帶方便:RFID 磁條可以任意形式附帶在包裝中,讀寫器每隔 250s 便從射頻標簽中讀出位置和物品的數據。
適用性:RFID不僅應用于物流跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸式數據采集和交換的場合,對于需要頻繁改變數據內容的場合也極為適用。但由于各廠商間不兼容的標準與相對較高的標簽成本會制約射頻識別系統的發展。
高效性:RFID讀寫速度非常快,高頻 RFID 閱讀器可同時識別、讀取多個標簽數據,也可識別高速移動的物體,適合在惡劣環境中工作且具備很強的保密性。
唯一性:每個RFID標簽都是獨一無二的,通過RFID標簽與產品的對應關系,可以跟蹤每一件產品的后續流通情況。
簡易性:RFID標簽結構簡單,識別速率高、所需讀取設備簡單。尤其是隨著NFC技術在智能手機上逐漸普及,每個用戶的手機都將成為最簡單的RFID閱讀器。
優缺點
優勢
RFID 是一項易于操控、簡單實用,特別適合于自動化控制的靈活性應用技術,識別工作無須人工干預,既可支持只讀工作模式,也可支持讀寫工作模式,且無須接觸或瞄準,可自由工作在各種惡劣環境中。短距離射頻產品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境,可以替代條碼,用在工廠的輸送流水線上跟蹤物體;長距射頻產品多用于交通上,識別距離可達幾十米,如自動收費或識別車輛身份等。
射頻識別技術主要具有讀取方便快捷、識別速度快、數據容量大、使用壽命長、應用范圍廣、標簽數據可動態更改、更高安全性、動態實時通信等優勢。
讀取方便快捷:數據的讀取無須光源,甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更大,采用自帶電池的主動標簽時,有效識別距離可達到 30 米以上。
識別速度快:標簽一進入磁場,解讀器就可以即時讀取其中的信息,而且能夠同時處理多個標簽,實現批量識別。
數據容量大:數據容量最大的二維條形碼(PDF417),最多只能存儲2 725 個數字若包含字母,存儲量則會更少。RFID 標簽則可以根據用戶的需要擴充到數十K。
使用壽命長,應用范圍廣:無線電通信方式使其可以應用于粉塵、油污等高污染環境和放射性環境,而且其封閉式包裝使得該系統使用壽命大大超過印刷的條形碼。
標簽數據可動態更改:用戶利用編程器可以向標簽寫入數據,從而賦予RFID 標簽交互式便攜數據文件功能,而且寫人所用時間比打印條形碼更短。
更高安全性:射飄識別系統不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產品上,還可以為標簽數據的讀寫設置密碼保護,從而使其具備更高的安全性。
動態實時通信:標簽以每秒 50~100 次的賴率與解讀器進行通信,所以只要 RFID 標簽所附著的物體出現在解讀器的有效識別范圍內,就可以對其位置進行動態的追蹤和監控。
缺點
技術成熟度不夠:RFID技術出現時間較短,在技術上還不是非常成熟。由于超高頻RFID電子標簽具有反向反射性特點,使得其在金屬、液體等商品中應用比較困難。
成本高:RFID電子標簽相對于普通條碼標簽價格較高,為普通條碼標簽的幾十倍,如果使用量大的話,就會造成成本太高,在很大程度上降低了市場使用RFID技術的積極性。
安全性不夠強:RFID技術面臨的安全性問題主要表現為RFID電子標簽信息被非法讀取和惡意篡改。
技術標準不統一:RFID技術因地區或研發群體的不同而有所差異。各個標準體系不但編碼體系不盡相同其使用的頻率也不同,即使在同一頻段,其在空中接口、實現方法上也有差異,加上各國無線電管理的差異,預留的 RFID 使用頻段很難達到一致。
相關法規和標準
個人信息保護法規
針對射頻識別技術,歐盟數據保護監督局號召“射頻識別技術的運用必須要貫徹‘隱私設計’的要求”。2016 年 4 月,歐盟正式通過《一般數據保護法》,第 25條明確規定隱私設計原則,實現了隱私設計理論的法律化。
美國國土安全部隱私局于 2007 年也發布了報告《隱私科技執行指南》,倡導科技的管理者和開發者應當將隱私保護的需求嵌入到信息通訊技術最初的開發階段中。2012 年,聯邦貿易委員會(FTC)發布了報告《快速變革時代的消費者隱私保護》,明確將隱私設計作為保護消費者的三大建議之一,鼓勵企業將隱私保護的需求融入到日常商業實踐中。2015年 2 月,美國政府發布的《消費者隱私權利法案(草案)》也是明確引入隱私設計原則。2017 年 4月,加州參議院提出法案,要求所有物聯網設備制造商都必須強制執行隱私設計的要求,以確保用戶個人信息安全。
在國際層面,隱私設計理論也備受關注與重視。2009 年,在馬德里召開的第 31 屆數據保護和隱私委員會國際會議上,大會專門成立了一個有關隱私設計理論的工作小組。2010 年 10 月,第 32 屆數據保護和隱私委員會國際會議在耶路撒冷召開,大會一致通過《隱私設計方案》(Resolutionon Privacy by Design),也被稱為《耶路撒冷宣言》(Jerusalem Declaration),明確將隱私設計理論作為未來個人信息保護至關重要的部分,鼓勵各國數據保護機構和隱私委員會踐行該理論。此外,蘋果公司、谷歌、惠普、臉書、騰訊等互聯網巨頭都在積極踐行隱私設計理論。
RFID標準
RFID 的應用涉及行業眾多,其相關的標準也比較復雜。從類別看,RFID 標準可以分為以下4類:技術標準(如 REID 技術、IC 卡標準等);數據內容與編碼標準(如編碼格式、語法標準等);性能與一致性標準 (如測試規范等);應用標準(如船運標簽、產品包裝標準等)。具體來講,RFID 相關的標準涉及電氣特性、通信頻率、數據格式和元數據、通信協議、安全、測試與應用等方面。
與RFID技術和應用相關的國際標準化機構主要有國際標準化組織(ISO)、國際電工委員會(IEC)、國際電信聯盟(ITU)和世界郵聯(UPU)。此外其他的區域性標準化機構(如 EPC GIobal、UID Center、CEN)、國家標準化機構(如 BSI、ANSI、DIN) 和產業聯盟(如 ATA、AIAG、EIA)等也制定了與 RFID相關的區域、國家、產業聯盟標準,并通過不同的渠道提升為國際標準。
總的來說, RFID 存在3 個主要的技術標準體系:總部設在麻省理工學院(MIT)的自動識別中心 (Auto-ID Center)、日本的泛在 ID 中心(Ubiquitous ID Center,UID)和 ISO 標準體系。
應用領域
由于應用頻段的靈活性和不同應用環境下的適應能力,RFID 技術可以應用于各行各業。目前,RFID 技術已經廣泛地應用在交通運輸、醫療服務、零售業物流配送、工農業產品追溯管理、車輛管理服務、電子口岸及檢驗檢疫管理、大型活動、軍事、應急物資和圖書檔案管理等領域,并已逐步形成規模化應用。
射頻門禁系統可采用射頻卡,并且一卡可以多用,比如作工作證、出入證、停車卡、旅館住宿卡甚至旅游護照等,目的是幫助識別人員身份、安全管理、收費等,可以簡化出入手續、提高工作效率。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器,人員出入時自動識別身份,非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方,會結合其他識別方式,如將指紋、掌紋或面部特征存入射頻卡。
物流
物流倉儲是RFID最有潛力的應用領域之一,ups快遞、DHL、聯邦快遞等國際物流巨頭都在積極實驗RFID技術,以期在將來大規模應用于提升其物流能力。可應用的過程包括:物流過程中的貨物追蹤、信息自動采集、倉儲管理應用、港口應用、郵政包裹、快遞等。
交通
出租車管理、公交車樞紐管理、鐵路機車識別等,已有不少較為成功的案例。可以應用于汽車的自動化、個性化生產,汽車的防盜,汽車的定位,可以作為安全性極高的汽車鑰匙。
高速公路自動收費系統是 RFID 技術最成功的應用之一,RFID 技術應用在高速公路自動收費上能夠充分體現它非接觸識別的優勢。目前中國的高速公路發展非常快,地區經濟發展的先決條件就是有便利的交通條件,RFID 技術的應用解決了高速公路收費可能存在的問題:一是交通堵塞,收費站口,許多車輛要停車排隊,成為交通瓶頸問題,二是少數不法的收費員貪污路費、使國家損失了相當的財政收入。
醫療
射頻識別技術應用于醫療行業,可以對藥品、病人,以及廢棄的醫療垃圾進行跟蹤和檢測。美國的醫療產業中,RFID 已經得到了廣泛的關注和應用。在醫院中,RFID 可以用于患者的登記、標識和監護,醫療器械的管理,醫護人員管理,接觸式追蹤管理,藥房管理,醫療垃圾的處理等。在醫藥供應鏈上,RFID 可以用于藥品生產和流通、藥品防偽等方面。在特殊醫療產品(如血液制品)的管理中RFID也大有用武之地。
航空軍事
RFID可以應用于飛機的制造、飛機零部件的保養、旅客的機票、快速登機旅客的包裹追蹤。彈藥、槍支物資、人員、卡車等識別與追蹤,美國在伊拉克戰爭中已有大規模使用。
身份識別
RFID技術具有快速讀取與難偽造性,被廣泛應用于個人的身份識別證件中。如電子護照、第二代身份證、學生證等其他各種電子證件。
防偽
RFID具有很難偽造的特性,但是如何應用于防偽還需要政府和企業的積極推廣。可以應用的領域包括貴重物品(煙、酒、藥品)的防偽和票證的防偽等。由沃爾瑪公司、麥德龍超市等大超市一手推動的 RFID 應用,可以為零售業降低勞動力成本,提高商品的可視度,降低因商品斷貨造成的損失,減少商品被盜現象等。可應用的過程包括:商品的銷售數據實時統計、補貨、防盜等。
資產管理
RFID可應用于各類資產的管理,包括貴重物品、數量大相似性高的物品或危險品等。隨著標簽價格的降低,RFID幾乎可以管理所有的物品。
信息統計
射頻識別技術的運用,信息統計就變成了一件既簡單又快速的工作。由檔案信息化管理平臺的查詢軟件傳出統計清查信號,閱讀器迅速讀取館藏檔案的數據信息和相關儲位信息,并智能返回所獲取的信息和中心信息庫內的信息進行校對。如針對無法匹配的檔案,由管理者用閱讀器展開現場核實,調整系統信息和現場信息,進而完成信息統計工作。
查閱應用
在查詢檔案信息時,檔案管理者借助查詢管理平臺找出檔號,系統按照檔號在中心信息庫內讀取數據資料,核實后,傳出檔案出庫信號,儲位管理平臺的檔案智能識別功能模塊會結合檔號對應相關儲位編號,找出該檔案保存的具體部位。管理者傳出檔案出庫信號后,儲位點上的指示燈立即亮起。資料出庫時,射頻識別閱讀器將獲取的信息反饋至管理平臺,管理者再次核實,對出庫檔案和所查檔案核查相同后出庫。而且,系統將記錄信息出庫時間。若反饋檔案和查詢檔案不相符,安全管理平臺內的警報模塊就會傳輸異常預警。
安全控制
安全控制系統能實現對檔案館的及時監控和異常報警等功能,以避免檔案被毀、失竊等。檔案在被借閱歸還時,特別是實物檔案,常常用作展覽、評價檢查等,管理者對歸還的檔案仔細檢查,并和檔案借出以前的信息核實,能及時發現檔案是否受損、缺失等。
發展趨勢
射頻識別標簽趨勢
隨著標準的制定、應用領域的廣泛、應用數量的增加、工藝的不斷提高、技術的飛速進步(如在圖書方面,在封面或版權頁上用導電油墨直接在印制射頻識別天線),其成本會更低;其次識別距離更遠,即使是無源射頻識別標簽也能達到幾十米;體積也將更小。同時也會朝著高頻化、網絡化、多能化的方向持續發展。
高頻化
超高頻射頻識別系統與低頻系統相比,具有識別距離遠、數據交換速度更快、偽造難度更高、對外界的抗干擾能力更強、體積小巧,且隨著制造成本的降低和高頻技術的進一步完善,超高頻系統的應用將會更加廣泛。
網絡化
部分應用場合需要將不同系統(或多個閱讀器)所采集的數據進行統一處理,然后提供給用戶使用,如使用二代身份證在自動取票機取火車票,需要將射頻識別系統網絡化管理,來實現系統的遠程控制與管理。
多能化
隨著移動計算技術的不斷提高和普及,射頻識別閱讀器設計與制造的發展趨勢是將向多功能、多接口、多制式,并向模塊化、小型化、便攜式、嵌入式方向發展;同時,多閱讀器協調與組網技術將成為未來發展方向之一。
應用前景
物聯網的興起
物聯網架構可分為3 層,即感知層、網絡層和應用層。物聯網感知層由各種傳感器構成,包括溫濕度傳感器、二維碼標簽、射頻識別標簽和讀寫器、攝像頭、紅外線、GPS 等感知終端。感知層是物聯網識別物體、采集信息的來源。網絡層由各種網絡,如互聯網廣電網、網絡管理系統和云計算平臺等組成,是整個物聯網的中樞負責傳遞和處理感知層獲取的信息。應用層是物聯網和用戶的接口它與行業需求結合,實現物聯網的智能應用。
在物聯網中,射頻識別技術是實現物聯網的關鍵技術。射頻識別標簽中存儲著規范且其有互用性的信息,通過無線數據通信網絡自動把它們采集到中央信息系統,實現物品(商品)的識別,進而通過開放的計算機網絡實現信息交換和共享,實現對物品的“透明”管理。
越來越多的物聯網設備可供消費者使用,包括聯網的車輛、家庭自動化設備、可穿戴設備,聯網的遠程監控健康狀況的設備。物聯網設備是范圍更大的家庭自動化概念的一部分,其中包括照明、供暖、空調、媒體和安全系統。
與其他技術的結合
結合其他高新技術,由單一識別向多功能方向發展。隨著應用需求的變化,射頻識別技術將與其他高新技術結合,如與GPS 相結合,可用于全球范圍的物品識別及跟蹤定位;與生物識別技術相結合,形成可的門禁保安系統;將掌紋存入 RFID 標簽,當攜帶此 RFID 標簽的人進入安全區時,必須將手掌放在掃描器上,只有該人手紋信息同安全檢索出的三維圖像一樣,并且同本人所攜帶的 RFID 中的信息一致時,才可進入該區域。
結合現代通信及計算機技術,實現地區、行業應用隨著計算機網絡技術和現代通信技術的發展,為射頻識別技術能在全球范圍內高速準確的數據傳輸提供了條件 。射頻識別技術與計算機及通信技術結合,可形成跨地區的行業性信息管理網絡,范圍從一個小區域擴展到全國甚至全界,滿足跨國運行的物品的識別跟蹤需要,實現國際大流通。
結合計算機及通信技術,射頻識別能進入跨行業、跨部門的綜合性網絡系統。例如在日本的高級物流系統中,利用建立在運輸線商戶的 RFID系統及計算機網絡,構成同時實現高速公路不停車收費、運輸車輛的調配、物品流通及運輸過程的跟蹤等多項功能系統網絡。在城市交通管理中,可用射頻識別技術實時跟蹤車輛,通過交通控制中心的網絡實施疏導交通,利用電子地圖實施顯示交通狀況,查處違章和被盜車輛。
參考資料 >