一篇短文帶你認識RFID

說起RFID不少小伙伴沒聽過或者聽過但不清楚RFID是什么。我們在超市結賬時，收銀員揮一下掃碼槍就能識別商品；過高速收費站，不停車就能自動扣費；圖書館借書，管理員輕輕一掃就完成登記；這些習以為常的瞬間里，都藏著同一個“隱形功臣”——RFID。

RFID其實在很早之前就已經誕生了，在各個角落悄然無聲地為各行各業服務。RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，中文名字叫做無線射頻識別。簡單說來就是一種非接觸性的自動識別技術，不需要人工干預便可以實現信息識別。

       RFID的發展     

RFID的應用最早可追溯到第二次世界大戰期間，美國軍方曾用于識別盟軍飛機，避免誤擊友軍。20世紀80年代開始興起，并且逐漸走向成熟。除了軍事方面，在很多其他行業中，人們都有辨識各個物品的需要，為此總要給物品貼上很多標簽，標簽上又要輸入好多好多信息，實在太浪費時間和人力，而且數據誤碼率比較高。所以人們為了節省勞動力，解放雙手，便開始尋找一種能夠自動識別的方法，于是乎RFID就應運而生了。幫助人們解決了人工輸入速度慢、誤碼率高、勞動強度大和工作簡單重復等等很多問題，還提高了信息系統的實時性和準確性，為各個行業的工作帶來了很大的方便。

       RFID的組成     

RFID的組成很簡單，由電子標簽、天線和讀寫器三個組件構成。這些都是RFID完成工作不可或缺的一部分。

 電子標簽

電子標簽是存儲目標信息（如ID、屬性數據）的微型裝置，相當于“無線身份證”，其核心功能是接收能量、解析指令、反饋數據。
 天線

天線是讀寫器與標簽之間能量和信號的物理傳輸通道，主要功能是發射和接收信號。 讀寫器

讀寫器是數字收發機，負責發起通信、處理信號、管理數據交互，相當于“無線讀卡器”。

(國芯物聯G2手持式讀寫器)
       RFID的工作原理     

RFID的工作原理并不復雜，RFID和讀寫器之間溝通的語言是電磁波。讀寫器、天線、電子標簽三者通過電磁波實現能量傳遞和數據交互，其邏輯關系可概括為：讀寫器在主機的控制下發送指令并接收標簽的返回信號，天線負責電磁波的發射與接收，電子標簽被動或主動響應并反饋信息。

 電子標簽

電子標簽相當于RFID的 “身份證”，主要有兩個存儲區 ——ID 區存著全球唯一的 “身份證號”（UID），誰都改不了；用戶數據區則像個記事本，能隨便寫寫畫畫，方便大家存自己需要的信息。 天線

天線相當于是RFID的“嘴巴” 和 “耳朵”，負責發送和接收電磁波信號，讓RFID能和讀寫器器 “聊天”。 讀寫器

讀寫器相當于RFID的 “翻譯官”，讀寫器先通過天線發信號，RFID收到后就把標簽里的信息通過天線發回讀寫器，最后讀寫器再把信息傳給主機，完成識別。
       RFID的頻率     

RFID按頻率可分為四類：低頻、高頻、超高頻和微波。不同頻率，特性有別，分別在不同場景中發揮著獨特作用。

 低頻（125KHz）

慢悠悠的 “慢性子”，說話輕聲細語，讀寫器得湊到 1.2 米內才能聽清。但它穿透力強，金屬以外的障礙物都擋不住，適合停車場、門禁這類近距離場景。

 高頻（13.56MHz）

像 “機關槍” 一樣語速快，但傳播距離也在 1.2 米左右。圖書館借書、醫藥物流管理常能見到它的身影。

 超高頻（860-960MHz）

像“大嗓門+快嘴”，站 4 米外都能溝通，自帶電源（有源），適合生產線、集裝箱管理這種需要快速識別的場景。

 微波（2.45GHz、5.8GHz）

像“長跑冠軍”，最遠能傳 100 多米，移動車輛識別、遠程門禁都靠它。

       有源與無源     

信息的傳輸距離并不單單取決于頻率，還有很多其他因素。比如接下來要介紹的能量供應方式是決定因素之一。RFID按能量供應方式來分為2種，分別是有源RFID和無源RFID，同時也分別對應通訊方式中的主動方式（有源）和被動方式（無源）兩種。

 低頻

低頻一般是無源，無源的電子標簽沒有自帶電源，缺乏能量供給，沒辦法主動開口說話，需要讀寫器向他們發射無線電波，他們利用收到的感應電流才能將自己的信息告訴讀寫器，屬于被動一族。雖然低頻說話速度慢，聲音小，但是他們的聲音穿透力強。一般的障礙物除了金屬之外都阻擋不了他們和讀寫器之間的溝通。但是因為他們的溝通距離限制，通常活躍在寵物管理、體育馬術賽事管理等方面，這些對距離要求不高的地方。

 高頻

高頻一般是無源，信號除了金屬外，也可以穿過大多數材料，但是這些障礙物會使他們的聲音傳播的距離有所降低。他們被應用在自動停車場收費、酒店和小區的門禁、圖書館管理等場所。

 超高頻

超高頻一般是無源，超高頻信號同樣無法穿透金屬，金屬對RFID超高頻信號的影響非常顯著且強烈，是超高頻RFID應用中最常見的干擾源之一。超高頻的工作地點一般在生產線自動化航空包裹管理、集裝箱的管理，還有鐵路包裹管理和應用等對傳輸速度要求比較高的場所。

 微波

微波一般是有源，微波電子標簽自己帶電源，為了達到比較高頻率的說話速率，他們需要自帶電源提供能量。也正因為自帶電源，他們可以主動向讀寫器發送頻射信號，并且自帶電源可以讓他們的信號傳得更遠。微波RFID更多的應用在移動車輛的識別、電子遙控等對傳輸速度、傳輸距離都有較高要求的地方。就拿高速ETC車輛自動收費來說，由于車開動時移動速度較快，所以需要講話比較快的微波RFID。車主把微波電子標簽貼在車里，微波電子標簽自帶電源，隨時通過天線發射電磁波以標示自己的位置。當車輛經過收費站時，讀寫器通過他的天線發出信號獲取車輛信息，微波電子標簽將車輛信息傳給讀寫器，讀寫器接收信息再根據車型和路程計算出需要繳納的費用，再把處理過的信息（過路費）傳回微波電子標簽，接著車主付清費用后車輛就可以通過了。整個過程最快在2秒內，效率非常高。

簡而言之，區分有源和無源最簡單的方法，可以看電子標簽是否自帶電源。自帶電源的標簽屬于有源，反之不帶電源的屬于無源。
       RFID的應用     

各行各業因RFID的技術普及和應用得到巨大的效益。例如傳統零售行業，依賴條形碼進行庫存管理，需人工逐件掃描，不僅效率低下（一個1000㎡的大型商超盤點可能需要數小時甚至1天），還易因漏掃、錯掃導致庫存數據失真，進而引發 “缺貨” 或 “積壓” 問題。而采用 RFID 技術后，通過RFID 標簽可記錄商品的入庫、上架、銷售、退貨等全生命周期數據，系統實時更新庫存狀態。門店能精準掌握 “哪些商品在貨架、哪些在倉庫、哪些即將售罄”，避免因信息滯后導致的 “虛假缺貨”（商品實際在倉庫但未上架）或過量囤貨，庫存周轉效率提升 20%-50%。

(工作人員利用讀寫器盤點)

在倉儲物流行業，以往貨品出入庫需要通過人工計數登記表格，這不僅耗費大量的人力和時間。現采用了RFID技術以后，叉車在一插一卸之間快速讀取貨物信息，并把貨物出入庫信息傳回大數據可視化看板，工廠倉庫管理者通過看板數據對倉庫運營情況一目了然。

(安裝了RFID讀寫器的叉車)

RFID技術應用在物流管理和倉儲管理系統方面，正確率和準確率都達到甚至超過了99%，比之前人工視覺管理的正確率提高了很多，減少了企業的成本浪費和包裹發貨錯誤的現象。所有的商品物流都被自動記錄下來并生成文檔，這使得進一步優化跟蹤和識別變得更加容易。

其實RFID在我們生活中無處不在，你住酒店用門禁卡開門時，在公司用員工卡打卡時，圖書館借書刷卡時，出入停車場自動收 費時，都是這個神奇的RFID在發揮作用。看完上面的介紹，是不是對RFID有了一個更深的認知。