嗨，親愛(ài)的朋友，你好，我叫RFID，是你的好朋友。也許你對(duì)我不是很熟悉，聽(tīng)說(shuō)過(guò)或者甚至根本沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)我的名字，其實(shí)我很早之前就已經(jīng)誕生，在各個(gè)角落為人類(lèi)朋友服務(wù)。雖然你一直都沒(méi)有注意到我。今天我終于鼓起勇氣向你介紹我自己，我相信，在今后的日子我將會(huì)無(wú)處不在，在每一個(gè)地方發(fā)光發(fā)熱，貢獻(xiàn)我的力量。
我的英文名叫RFID，是Radio Frequency Identification的縮寫(xiě)，中文名字叫做無(wú)線射頻識(shí)別。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就是一種非接觸性的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，不需要人工干預(yù)便可以實(shí)現(xiàn)信息識(shí)別。我有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，就是我比較堅(jiān)強(qiáng)，即使在比較惡劣的環(huán)境中，也依然能完成工作。
首先說(shuō)一下為什么會(huì)有我的存在吧，對(duì)于我——無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)的應(yīng)用，最早可追溯到第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，美國(guó)軍方曾用于識(shí)別盟軍飛機(jī)，20世紀(jì)80年代開(kāi)始興起并逐漸走向成熟。除了軍事方面，在很多其它行業(yè)中，人們都有辨識(shí)各個(gè)物品的需要，為此總要給它們加上很多標(biāo)簽，標(biāo)簽上又要輸入好多好多信息，實(shí)在太浪費(fèi)時(shí)間和人力，而且數(shù)據(jù)誤碼率比較高，所以人們?yōu)榱斯?jié)省勞動(dòng)力，解放雙手，便開(kāi)始尋找一種能夠自動(dòng)識(shí)別的方法，于是乎，我就應(yīng)運(yùn)而生，幫助人們解決了人工輸入速度慢、誤碼率高、勞動(dòng)強(qiáng)度大和工作簡(jiǎn)單重復(fù)等等很多問(wèn)題，還提高了系統(tǒng)信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，為各行業(yè)的工作帶來(lái)了很大的方便。先不忙著自賣(mài)自夸了，接下來(lái)就讓我講講我具體是如何工作的。
我的身體構(gòu)造很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)電子標(biāo)簽(Tag)和一個(gè)天線(Antenna)，再加上我的知己——閱讀器Reader，這些都是我完成日常工作不可或缺的一部分。我的電子標(biāo)簽芯片內(nèi)有兩個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，分別是ID區(qū)和用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)。ID區(qū)用于存儲(chǔ)全球唯一的標(biāo)識(shí)碼UID(在制作芯片時(shí)存儲(chǔ)在ROM中，無(wú)法修改);用戶(hù)數(shù)據(jù)區(qū)則供用戶(hù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行讀寫(xiě)、修改或增加的操作。同時(shí)，我的天線是實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)空間傳播并建立無(wú)線通信連接的設(shè)備。我的工作原理并不復(fù)雜，我和閱讀器之間溝通的語(yǔ)言是電磁波，天線就相當(dāng)于我們的嘴巴。每次閱讀器見(jiàn)到我的時(shí)候，它都通過(guò)天線發(fā)送一定頻率的信號(hào)，在接收到信號(hào)后，我就把電子標(biāo)簽內(nèi)部存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)信息通過(guò)電線發(fā)射出去，閱讀器則會(huì)通過(guò)天線接收并識(shí)別該電子標(biāo)簽發(fā)回的信息，最終由閱讀器將識(shí)別結(jié)果發(fā)送給主機(jī)，這樣便達(dá)到了識(shí)別的目的。
圖1 RFID識(shí)別原理示意圖
在我們這個(gè)大家族，有各種性格的伙伴，且聽(tīng)我慢慢介紹。
RFID按頻率來(lái)分，分為低頻，高頻，超高頻和微波四種。低頻(LF)那一家子說(shuō)話(huà)一字一頓的，頻率一般在125KHz，他們說(shuō)話(huà)不僅慢條斯理，還輕聲細(xì)語(yǔ)，所以讀寫(xiě)器要離得很近才能聽(tīng)到他們說(shuō)什么，傳播距離最遠(yuǎn)在1.2米左右。高頻(HF)他們家說(shuō)話(huà)跟打機(jī)關(guān)槍似的，頻率一般在13.56MHz，和高頻的伙伴們交流，讀寫(xiě)器一般最遠(yuǎn)距離他們也是1.2米左右。而超高頻(UHF)家族說(shuō)話(huà)速度，是特別超級(jí)無(wú)敵快，他們的頻率在860~960MHz之間，一般在856.6MHz，他們家也都是些大嗓門(mén)兒，站4米遠(yuǎn)都可以聽(tīng)得到。頻率最高的，要數(shù)微波家族了，頻率一般有2.45GHz和5.8GHz，傳輸距離在1米以上，因天線的設(shè)計(jì)和功率的不同，有的最遠(yuǎn)甚至可以達(dá)到一百米以上呢。
其實(shí)信息的傳輸距離并不單單取決于頻率，還有很多其它因素，比如接下來(lái)要介紹的能量供應(yīng)方式就是決定因素之一。
按能量供應(yīng)方式來(lái)分，我們家族分有源RFID和無(wú)源RFID兩種，同時(shí)也分別對(duì)應(yīng)通信方式中的主動(dòng)方式和被動(dòng)方式兩種。一般低頻的小伙伴是無(wú)源的，他們的電子標(biāo)簽沒(méi)有自帶電源，缺乏能量供給，沒(méi)辦法主動(dòng)開(kāi)口說(shuō)話(huà)，需要讀寫(xiě)器靠近一點(diǎn)，向他發(fā)射電子信號(hào)，它利用收到的感應(yīng)電流，才將自己的信息告訴讀寫(xiě)器。屬于被動(dòng)一族。中高頻和超高頻家族他們的電子標(biāo)簽自己帶電源，為了達(dá)到比較高頻率的說(shuō)話(huà)速率，他們需要自帶電源提供能量，也正因?yàn)樽詭щ娫�，他們可以任性地主�?dòng)向閱讀器發(fā)送射頻信號(hào)，而且自帶電源可以讓他們的信號(hào)傳得更遠(yuǎn)。
我們這個(gè)大家族因?yàn)橛蓄l率的不同，傳播距離遠(yuǎn)近各異，傳播速度也有快有慢，所以我們都有所分工，按照各自的特點(diǎn)被應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。這用古話(huà)說(shuō)，叫做術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻嘛。
雖然低頻那一家說(shuō)話(huà)慢，聲音小，但是他們的聲音穿透力強(qiáng)，一般的障礙物，除了金屬之外，都阻擋不了他們和讀寫(xiě)器之間的溝通。但是因?yàn)樗麄兊臏贤ň嚯x限制，通常活躍在酒店的門(mén)鎖、門(mén)禁、自動(dòng)停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)、畜牧業(yè)管理系統(tǒng)等這些對(duì)距離要求不高的地方。
高頻家族的聲音除了金屬外，也可以穿過(guò)大多數(shù)材料，但是這些障礙物會(huì)使他們聲音傳播的距離有所降低，他們被應(yīng)用在圖書(shū)館管理系統(tǒng)，服裝生產(chǎn)線上和物流系統(tǒng)中，還有醫(yī)藥物流系統(tǒng)的管理與應(yīng)用等等一些場(chǎng)所。
超高頻和微波家族傳達(dá)信息時(shí)倒是不怕金屬的阻礙，可就是害怕水、灰塵、霧等等這些懸浮顆粒物質(zhì)，超高頻RFID的工作地點(diǎn)一般在生產(chǎn)線自動(dòng)化、航空包裹管理、集裝箱的管理還有鐵路包裹管理和應(yīng)用等對(duì)傳輸速度要求比較高的場(chǎng)所，微波RFID更多的應(yīng)用在移動(dòng)車(chē)輛的識(shí)別、電子遙控門(mén)鎖等對(duì)傳輸速度、傳輸距離都有較高要求的地方。
圖2 RFID頻段分類(lèi)及特性匯總
講了這么多，可能你都看得有點(diǎn)暈了，沒(méi)關(guān)系，接下來(lái)讓我舉個(gè)實(shí)用的栗子(別饞，不是“食用”)，更清楚地介紹一下我平時(shí)是怎么工作的。就拿車(chē)輛自動(dòng)收費(fèi)來(lái)說(shuō)，由于車(chē)開(kāi)動(dòng)時(shí)移動(dòng)速度較快，所以需要講話(huà)比較快的超高頻家族RFID，車(chē)主把電子標(biāo)簽貼在它的愛(ài)車(chē)?yán)�，超高頻電子標(biāo)簽自帶電源，隨時(shí)通過(guò)電線發(fā)射電磁波，喊著：“我在這里我在這里”，當(dāng)車(chē)子經(jīng)過(guò)收費(fèi)站的時(shí)候，閱讀器通過(guò)它的天線發(fā)出信號(hào)問(wèn)：“嗨，你是哪位?”小小標(biāo)簽把我的車(chē)主車(chē)牌信息告訴它，然后閱讀器根據(jù)我的車(chē)型計(jì)算出我需要繳納的費(fèi)用，告訴我：“嗨，親愛(ài)的，你的過(guò)路費(fèi)是200元，請(qǐng)繳費(fèi)。”“好的，我已經(jīng)從我主人錢(qián)包里扣除了，給你，請(qǐng)收好�！薄班�，收到收到，太棒了，么么噠�！薄昂玫�，合作愉快，再見(jiàn)。”就這樣輕松地完成收費(fèi)手續(xù)了，時(shí)間最快在2秒內(nèi)，效率高吧!
圖3 RFID在車(chē)輛過(guò)關(guān)檢測(cè)中的應(yīng)用
各行各業(yè)因?yàn)槲�，獲益不少呢，在采用RFID技術(shù)后，高速公路收費(fèi)卡口和海關(guān)監(jiān)管可以實(shí)現(xiàn)卡口不停車(chē)驗(yàn)放，大大加快了卡口的通行速度，提高了高速公路通行效率以及海關(guān)監(jiān)管效能和通關(guān)效率。
RFID技術(shù)應(yīng)用在物流管理方面，比之前的人工視覺(jué)管理正確率提高了很多，正確率可以達(dá)到99%，為各個(gè)企業(yè)減少了很多成本浪費(fèi)，這可不是吹的。倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，RFID系統(tǒng)的讀取精準(zhǔn)率超過(guò)了99%，與之前由工人視覺(jué)控制相比，大大減少甚至消除了發(fā)貨錯(cuò)誤現(xiàn)象。所有的商品物流都被自動(dòng)記錄下來(lái)并生成文檔，這使得進(jìn)一步優(yōu)化追蹤和識(shí)別變得更容易。
今天看了我的自我介紹，你就可以細(xì)心留意一下我的身影，在你住旅店用門(mén)禁卡開(kāi)門(mén)的時(shí)候，在公司用員工卡打卡的時(shí)候，圖書(shū)館借書(shū)的時(shí)候，還有到機(jī)場(chǎng)托運(yùn)行李、停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費(fèi)的時(shí)候，都不要太感謝這個(gè)叫做RFID的小小的我哦!
