摘 要：物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為是第三次信息革命，而RFID是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，本文主要介紹RFID的基本原理，以及RFID技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合和在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；RFID；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TP391.44

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是將各種客觀存在的“物”通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來，也就是說它本質(zhì)上是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的衍生，通過傳感設(shè)備采集“物”的各種信息，將之引入網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行識(shí)別、分析、管理和控制，讓世界上的一切“物”可以互動(dòng)交流，從而將智能化引入我們的生活。

要實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)，從技術(shù)層面講，包含了感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。首先要做的就是把各種“物”引入到網(wǎng)絡(luò)中，這部分內(nèi)容就稱為感知層，那么就需要一種技術(shù)可以無線、主動(dòng)、準(zhǔn)確地去感知“物”的形態(tài)、體積、周圍環(huán)境及運(yùn)動(dòng)，同時(shí)需要其硬件設(shè)備大小可調(diào)、能承受外部各種環(huán)境等，從當(dāng)前技術(shù)來看，RFID是實(shí)現(xiàn)這一層面的最好選擇。

2 REID技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)即RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別、電子標(biāo)簽，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別的通信技術(shù)，可通過無線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)對(duì)象并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。

目前，RFID技術(shù)應(yīng)用于不同領(lǐng)域，多種標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議并存，并且有不同的工作頻率，有讀寫距離近但是價(jià)格低的無源RFID，也有讀寫距離遠(yuǎn)卻需要提供能量的有源RFID，但是基本的RFID系統(tǒng)主要包括RFID標(biāo)簽、讀寫器、天線、中間件和應(yīng)用軟件等五部分。其基本工作原理（如下圖1所示）：

圖1 RFID技術(shù)的基本原理

讀寫器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入到這個(gè)信號(hào)范圍內(nèi)，如果是無源標(biāo)簽，就會(huì)憑借天線耦合產(chǎn)生的感應(yīng)電流得到能量，從而向讀寫器發(fā)送出自身編碼等儲(chǔ)存的信息；如果是有源標(biāo)簽，就會(huì)主動(dòng)將自身信息以某一特定頻率發(fā)送給讀寫器，然后讀寫器采集信息并解碼，將相應(yīng)的信息或是數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣，就將物品聯(lián)系到網(wǎng)絡(luò)中。

3 RFID實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 標(biāo)簽芯片技術(shù)。標(biāo)簽芯片是一個(gè)集成了各個(gè)模塊電路的系統(tǒng)，是RFID技術(shù)中的核心部分，它要求體積小，重量輕，價(jià)格便宜，并且要求功耗低、讀寫距離更遠(yuǎn)、速度更快、存儲(chǔ)容量更大，就當(dāng)前的熱點(diǎn)來說，更要考慮安全性、集成性、多卡識(shí)別的防沖突以及與應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合等一系列整體解決方案。

3.2 天線設(shè)計(jì)技術(shù)。小型化一直是天線設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)問題，可以考慮將天線集成在芯片上有關(guān)方面的技術(shù)，同時(shí)也要考慮和標(biāo)簽的匹配技術(shù)、自身的優(yōu)化技術(shù)、一致性等；當(dāng)標(biāo)簽貼于某些物體時(shí)，天線可能會(huì)發(fā)生彎曲，這樣就會(huì)影響當(dāng)系統(tǒng)性能，這也需要考慮。

3.3 封裝技術(shù)。封裝技術(shù)主要涉及到封裝密度高低、熱和電性能的好壞以及可靠性和成本的高低，目前比較好的有倒裝芯片技術(shù)，當(dāng)前熱點(diǎn)是高精度、高速度以及在線檢測(cè)技術(shù)等。

3.4 標(biāo)簽的應(yīng)用技術(shù)。在應(yīng)用系統(tǒng)中，涉及到各種軟硬件的接口技術(shù)、數(shù)據(jù)的傳送技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)以及服務(wù)技術(shù)等。除了傳統(tǒng)的識(shí)別、跟蹤和監(jiān)控外，還有交互式智能標(biāo)簽、普適計(jì)算、空間定位與跟蹤、物品防偽、移動(dòng)支付等。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范性問題。目前，RFID標(biāo)簽應(yīng)用在不同行業(yè)、不同領(lǐng)域，不同的國(guó)家和結(jié)構(gòu)各自采用了不同的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)由于通信方式、數(shù)據(jù)格式和防沖突協(xié)議方面的不同造成了不兼容，而各方利益很難協(xié)調(diào)，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)在短期內(nèi)很難制定。

3.6 安全性機(jī)制。安全隱私是一個(gè)很受關(guān)注的問題，目前采用的主要是物理方法和密碼機(jī)制或者兩者的結(jié)合。物理方法適用于低成本標(biāo)簽，主要是通過主動(dòng)干擾或是靜電保護(hù)的方式來保護(hù)信息；密碼機(jī)制主要是利用成熟的密碼方案和機(jī)制來設(shè)計(jì)符合RFID安全需求的密碼協(xié)議。

4 RFID技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的融合

如圖2是基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，圖中讀寫設(shè)備讀出的EPC碼是個(gè)指針，指向Internet中相應(yīng)的IP地址，從中獲取存放在地址中的物品信息，傳送給Savant系統(tǒng)進(jìn)行處理。每個(gè)物品的標(biāo)簽和EPC碼是一一匹配的，那么可以借助ONS提供自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，Savant將EPC碼傳送給ONS，由ONS指示Savant到信息服務(wù)器中查找到保存著的物品信息進(jìn)行處理，Savant也可以和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫交互信息。

5 RFID的應(yīng)用與實(shí)踐

目前，RFID技術(shù)在車輛自動(dòng)識(shí)別方面，高速公路收費(fèi)及智能交通方面，貨物的跟蹤、管理及監(jiān)控方面，生產(chǎn)線的自動(dòng)化及過程控制方面，動(dòng)物的跟蹤和管理方面、供應(yīng)鏈管理方面得到很好的應(yīng)用。

在我國(guó)，除了應(yīng)用于中國(guó)鐵路應(yīng)用的車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)外，RFID主要應(yīng)用于射頻卡，RFID技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和射頻卡之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，從而進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。與傳統(tǒng)的條型碼、磁卡及IC卡相比，射頻卡具有非接觸、閱讀速度快、無磨損、不受環(huán)境影響、壽命長(zhǎng)、便于使用的特點(diǎn)和具有防沖突功能，能同時(shí)處理多張卡片。

比如上海世博會(huì)采用RFID門票，沃爾瑪采用RFID標(biāo)簽管理衣服，RFID智能電子車牌，ETC路橋不停車收費(fèi)，中國(guó)移動(dòng)推廣的RFID-SIM手機(jī)錢包，另外紐約采用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車跟蹤、RFID門禁系統(tǒng)，馬來西亞石油鉆探平臺(tái)采用RFID檢測(cè)事故，RFID用于食品跟蹤來保障食品安全等。同時(shí)可以根據(jù)不同的領(lǐng)域應(yīng)用于不同的方向，比如考勤管理系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)等。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，射頻識(shí)別產(chǎn)品的成本不斷降低，種類繁多，RFID技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系得越加緊密，會(huì)帶著物聯(lián)網(wǎng)走向高峰。

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作者簡(jiǎn)介：肖丹丹（1982-）女，湖北隨州人，碩士，研究方向：信號(hào)檢測(cè)與處理。

作者單位：武漢工商學(xué)院信息工程學(xué)院，武漢 430065