RFID技术与在物联网中的应用

李洋

（陕西省电子信息产品监督检验院 陕西 西安 710004）

RFID是Radio Frequency Identification首字母的简写，即无线射频识别技术，俗称电子标签。该技术是一项利用射频信号通过空间耦合实现非接触式信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的的技术[1]。作为一种自动识别与数据采集技术快速进入制造业、交通、物流、安检、军事等领域并得到广泛应用，且应用行业不断扩大、发展和完善，正在成为一个跨专业的独立领域。

物联网，顾名思义就是“物物相联的网络”，是物体的互联网。物联网的核心依然是互联网。物联网是在互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，借助红外感应器、激光扫描仪、全球卫星定位系统等信息设备，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息交换与共享，将互联网扩展成人与物之间、物与物之间随时随地交流的网络。

1 RFID技术简述

1.1 RFID基本理论

RFID是一种简单的无线系统。射频识别是信息技术与无线电技术在自动识别领域中的结合，以该技术为基础构建的射频识别系统通常由电子标签、读写器、天线组成[2]。射频识别系统实际上是读写器与电子标签之间用无线电频率进行通讯的无线通讯系统。

RFID技术的基本工作原理：在电子标签中存有一定格式的电子数据，以此作为待识别物品的标识性信息。电子标签附在待识别物品上，读写器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，通过感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息[3]，系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到读写器，读写器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台数据管理系统进行相关处理，数据管理系统发出指令信号控制执行机构动作。从而，读写器通过天线可实现无接触地读取并识别标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的。

1.2 RFID的结构及原理

1.2.1 读写器

也称阅读器，用于读取（或写入）标签信息的设备。读写器的收发距离范围较大，根据输出功率和使用频率的不同，从几厘米到几十米不等。从电路实现角度来说，读写器可分为两大部分，即射频模块与基带模块。射频模块主要由调制解调电路模块及天线组成，主要功能有两个，一是实现将读写器欲发往射频标签的命令调制到射频信号上，经由发射天线发送到射频标签上，而射频标签对照射在其上的射频信号做出响应。二是实现将射频标签返回到读写器的回波信号进行加工处理，并从中解调提取出射频标签回送的数据。

1.2.2 电子标签

也称射频标签、射频识别。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别目标对象并获取相关数据。由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信，它是射频识别系统真正的数据载体，由线圈（天线）和存储有关应用标识信息的存储器及微电子芯片组成。一般来说射频标签的主要特点有：体积小、容量大、寿命长、可重复利用等特点，可支持快速读写、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。

1.2.3 天线

用于在电子标签和读写器之间传递射频信号，以控制数据的获取和通讯。天线在射频标签和读写器间发射电磁波，给射频标签提供微量能量，并负责接收来自射频标签发出的射频信号。一般而言，天线都会与读写器整合在一起，可设计为手持式或固定式。

1.3 RFID的优势

RFID是一种非接触式自动的无线电射频识别技术，它通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID之所以是一种备受瞩目的自动识别技术，主要因为它具有非接触，读取距离远；读写速度快，可对高速物体进行识别；穿透力强，可穿过玻璃、布料、木材、塑料等非金属物体进行识别；耐环境性好、可在油污、粉尘等恶劣环境下工作，能够防水、防磁、耐高温，不受风、雨、雪、雾等天气影响全天候工作。此外，RFID还具有数据的读写功能、容易小型化和多样化的形状、快速自动扫描、耐久性强、可重复使用、安全保密性高、数据的记忆容量大、存储信息更改自如等优点[4]。

2 物联网综述

2.1 物联网基本概念

物联网是通过RFID射频识别技术、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网作为一种大规模的自组织网络，其特点包括：传感器节点密集布设、协作式、自组织、无线通信等。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，它有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。

物联网体系可划分为3个层次：感知层、网络层和应用层[5]。感知层所要解决的是信息的感知与采集，主要包括RFID及其读写技术、传感器与传感器网络、RFID射频标签技术等。网络层主要包括各种通信网络与物联网形成的承载网络。承载网络主要是现行的通信网络，如互联网、移动通信网络等，完成物联网感知层与应用层之间的信息通信与数据传输。应用层主要由各种应用系统组成，主要功能包括对感知层采集的数据进行汇集、转换、分析与共享，以及为用户提供物联网的应用接口，为各种用户设备及终端提供应用服务。

物联网是通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用，物联网也被视为互联网的应用拓展。因此应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。

2.2 RFID技术在物联网中的应用

RFID中的射频模块是物联网的基础，RFID的应用是物联网的核心。RFID中的射频模块主要实现3大功能：1）通过天线发射足够功率的射频电磁波，以激发电子标签并为其提供能量；2）对发射信号进行调制，然后将已调制的信号数据转化为电磁波传送给标签；3）接收并解调来自电子标签的射频信号。据RFID射频模块功能分析可知，一个简易的RFID包括了：射频振荡器、频率合成器、射频放大器、功率控制器、射频天线、射频接收等与射频电路有关的技术。

射频识别技术优势很明显，它可以容纳大量数据信息，能反复修改，读取速度快，识别的功能、效率也得到了大大提升，可以同时远距离识别多个高速运动的物体，不受恶劣环境影响，且安全性好。从理论上说，装上射频标签后，全世界的物品都将拥有一个独一无二、功能强大、非接触快速读取的“身份证”。正是因为这个特征，它可以被广泛的应用在各个领域，如物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，快递；商品的销售数据实时统计、补货、防盗 ；生产数据的实时监控、质量追踪、自动化生产；旅客机票，行李包裹追踪；车辆管理、人员进出；物流管理、资产跟踪识别、产品核心组件跟踪识别、产品核心组件的生命周期管理等各个领域[6]，RFID技术是物联网技术的重要组成部分，它的发展将极大地推动物联网的应用，其应用前景不可估量。

3 结 论

基于RFID的系统显著特征是操作方便快捷，所以它必然会为人们所利用，而RFID也将在各行业得到广泛的应用。但目前国内的RFID产业发展存在一定的障碍，核心问题是成本和标准化；成本偏高是其替代传统识别技术的最大障碍，而国内标准迟迟不能够出台，因此难以形成产业规模，没有规模反过来就难以降低成本，难以在应用行业形成普及和覆盖。但是，RFID的种种优势仍是传统识别技术无法比拟的，我们应该积极研究各行业RFID的应用情况，为物联网的进一步发展汲取经验，互相发展。

随着物联网时代的临近，应加深RFID技术的研究，进一步推动其在各行业的应用。发展RFID产业对提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量等方面都将产生深远影响，具有重大战略意义。如果将其发展应用，就会有巨大的发展潜力与应用空间，那么真正的“智慧地球”就会实现。

[1]游战清.无线射频识别技术RFID理论与应用 [M].北京：电子工业出版社，2004.

[2]孙肖子，李要伟.现代电子线路和技术实验简明教程[M].北京：高等教育出版社，2009.

[3]李要伟.射频技术在物联网中的应用 [J].学术研究，2011（3）：49-51.

LI Yao-wei.Application of RF technology in internet of thing[J].Academic Forum， 2011（3）：49-51.

[4]乔永峰，曹美玲.射频识别技术研究[J].工业控制计算机，2010， 23（6）：121-122.

QIAO Yong-feng，CAO Mei-ling.Overview of RFID technology[J].Industrial Control Computer，2010，23（6）：121-122.

[5]赵进，王曙燕，曹小鹏，等.基于物联网的多路径识别和通行费拆分研究[J].学术研究，2011（3）：56-59.

ZHAO Jin，WANG Shu-yan， CAO Xiao-peng， et al.Research of multi-path identification and toll distribution based on IOT[J].Academic Forum， 2011（3）：56-59.

[6]罗春彬，彭龒，易彬.RFID技术发展与应用综述[J].通信技术， 2009，12（42）：112-114.

LUO Chun-bin，PENG Yan，YI Bin.Overview on RFID technology and application[J].Communications Technology，2009，12（42）：112-114.