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RFID标签关键技术应用
文章来源：博能科技 发布时间：2017-07-21 访问量：人 RFID是射频识别技术统称，同条形码、IC卡等其他识别方式的相同，它的基本功能是识别目标物品唯一标识符(UID)，所以不同的是以射频传输方式来完成非接触式自动识别，并且实现运动目标跟多目标的识别。
RFID同时又是一种数据通信的技术，具备通信系统基本构件如发送、接收跟信道及传输信息等基本功能，而所不同的是其传输信息是人为的、同定的。凭借其存储定的容量大、识别目标多、读取距离远、数据加密等优点及发展潜力，RFID被誉为当今重要技术之一。RFID系统应用跟发展的关键是电子标签，文中重点介绍电子标签的关键技术以及国内外研究现状，并且提出了我国现阶段应用和发展电子标签的基本对策。
RFID同时又是一种数据通信的技术，具备通信系统基本构件如发送、接收跟信道及传输信息等基本功能，而所不同的是其传输信息是人为的、同定的。凭借其存储定的容量大、识别目标多、读取距离远、数据加密等优点及发展潜力，RFID被誉为当今重要技术之一。RFID系统应用跟发展的关键是电子标签，文中重点介绍电子标签的关键技术以及国内外研究现状，并且提出了我国现阶段应用和发展电子标签的基本对策。
1 电子标签技术及国内外研究现状
在国内外研究文献中，目前对电子标签的研究主要集中在以下的6个方面。
1.1 芯片技术
芯片技术是RFID技术中一项核心技术，一个标签芯片为一个系统，集成除标签天线及匹配线以外的所有电路包括射频前端、模拟前端、数字基带跟存储器单元等模块。对芯片的基本要求是轻、薄、小、低、廉。
芯片技术是RFID技术中一项核心技术，一个标签芯片为一个系统，集成除标签天线及匹配线以外的所有电路包括射频前端、模拟前端、数字基带跟存储器单元等模块。对芯片的基本要求是轻、薄、小、低、廉。
在国外，TI、Intel、Philips、STMicroelectroNIcs、Infineon、NXP、Atmel等集成电路厂商在开发小体积、微功耗、价格低廉的RFID芯片上取得出色成果。如Atmel公司研制的UHF无源标签最小RF输入功率可以低至16.7 μW。沈阳博能科技有限公司设计了一款最小输入功率仅为2.7μW、读写距离可达到12 m的2.45 GB标签芯片。
RFID芯片设计跟制造技术发展趋势是芯片功耗更低，作用的距离更远，读写的速度更快，可靠性更高，并且成本不断的降低。除增加标签存储容量以携带更多信息、缩小标签的体积来降低成本、提高标签灵敏度以增加读取距离以外，当前研究热点还包括：超低功耗电路；安全跟隐私技术，密码功能以及实现；低成本芯片设计跟制造技术；新型存储技术；防冲突算法以及实现技术；和传感器的集成技术；与应用系统紧密结合整体解决方案。
基于RFID标签对物体标识的唯一的特性，引发对各种功能标签研究热潮。除传统意义上的物品识别、追踪跟监控之外，研究热点还包括了交互式智能标签、空间定位和跟踪、普适计算、移动支付、物品防伪等。
RFID芯片设计跟制造技术发展趋势是芯片功耗更低，作用的距离更远，读写的速度更快，可靠性更高，并且成本不断的降低。除增加标签存储容量以携带更多信息、缩小标签的体积来降低成本、提高标签灵敏度以增加读取距离以外，当前研究热点还包括：超低功耗电路；安全跟隐私技术，密码功能以及实现；低成本芯片设计跟制造技术；新型存储技术；防冲突算法以及实现技术；和传感器的集成技术；与应用系统紧密结合整体解决方案。
1.2 天线设计技术
在RFID标签天线的设计当中，小型化的问题始终倍受关注。为扩展应用的范围，小型化后天线带宽跟增益特性以及交叉极化特性也是重的研究方向。目前RFID标签仍然使用片外独立的天线，它优点是天线Q值较高、易于制造、成本适中，但体积较大、易折断，不能够胜任防伪或以生物标签形式植入动物体内等任务。若能把天线集成在标签芯片的上面，不需要任何外部器件就可以进行工作，能够使整个标签体积减小，而且简化标签制作流程，降低成本，这就引发片上天线技术上的研究。
另外，目前标签天线研究重点还包括，天线匹配技术、结构优化技术、覆盖多种频段宽带天线设计、多标签天线优化分布的 技术、抗金属设计技术、一致性和抗干扰技术等。在RFID标签天线的设计当中，小型化的问题始终倍受关注。为扩展应用的范围，小型化后天线带宽跟增益特性以及交叉极化特性也是重的研究方向。目前RFID标签仍然使用片外独立的天线，它优点是天线Q值较高、易于制造、成本适中，但体积较大、易折断，不能够胜任防伪或以生物标签形式植入动物体内等任务。若能把天线集成在标签芯片的上面，不需要任何外部器件就可以进行工作，能够使整个标签体积减小，而且简化标签制作流程，降低成本，这就引发片上天线技术上的研究。
1.3 封装技术
电子标签封装主要包括芯片的装配、天线制作等主要的环节。随着新封装技术发展，在标签封装技术上相继出现新的加工工艺，如果倒装芯片凸点生成(Bunping)、天线印刷等。 与传统线连接或者载带连接相比，倒装芯片技术优点是封装密度较高、具有良好电跟热性能、可靠性好、成本低。使用导电油墨印刷标签天线代替传统腐蚀法制作标签天线，大幅度的降低了电子标签的制作成本。除此之外，标签封装技术的研究热点还包括了低温热压封装工艺、精密机构设计的优化、多物理量检测跟控制、高精高速运动控制、在线检测技术等。
1.4 标签应用技术电子标签封装主要包括芯片的装配、天线制作等主要的环节。随着新封装技术发展，在标签封装技术上相继出现新的加工工艺，如果倒装芯片凸点生成(Bunping)、天线印刷等。 与传统线连接或者载带连接相比，倒装芯片技术优点是封装密度较高、具有良好电跟热性能、可靠性好、成本低。使用导电油墨印刷标签天线代替传统腐蚀法制作标签天线，大幅度的降低了电子标签的制作成本。除此之外，标签封装技术的研究热点还包括了低温热压封装工艺、精密机构设计的优化、多物理量检测跟控制、高精高速运动控制、在线检测技术等。
基于RFID标签对物体标识的唯一的特性，引发对各种功能标签研究热潮。除传统意义上的物品识别、追踪跟监控之外，研究热点还包括了交互式智能标签、空间定位和跟踪、普适计算、移动支付、物品防伪等。
(1)交互式智能标签。交互式智能标签结构仍由单芯片无线微功率收发机跟单片机组成。在单片机中预先写入了各种所需的应用程序，必要的时候通过无线指令来调用这些程序，使标签执行包括了识别、定位、数据采集等物联网应用所需要的各种工作。
标签平时并不向外发射任何得信号，而根据需要每隔一定的时间，周期性地在监听频道上接收并且记录协调器以广播的方式发来的信号，只有在收到唤醒指令后才跳转到读写器的工作频道，接收来自协调器指令，并且根据指令按照预先写入的程序方式进入跟读写器进行信息交流状态， 在规定时间内完成指的工作任务，再回到监听跟睡眠状态。
可见，这个技术的核心是通过快速过滤无效信号，实现标签的超低功耗无线远距离的传输，其代价是需要额外使用的一个协调器。由于交互式智能标签解决物联网应用中低成本、低功耗跟无线远距离传输等关键的问题，从而拓展电子标签应用范畴，可以广泛应用于城市智能交通的系统、城市基本数据采集的系统等需要远距离识别、定位或者数据采集的领域。
(2)实时定位和跟踪标签。现有定位系统主要包括卫星定位的系统、红外线或者超声波定位系统及基于移动网络定位系统，但是受定位时间、定位精度以及环境条件等限制，目前还没有出现一种定位技术可以较为完善地解决诸如机场的大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、地下矿井等室内复杂的环境中设施与物品的位置信息问题。
RFID技术为空间定位和跟踪服务提供了新的解决方案，尤其适用于卫星定位系统很难应对的室内定位。它主要利用标签对物体唯一标识特性，根据读写器和安装在物体上的标签之间射频通信的信号强度来测量物品空间位置。
(3)普适计算标签。通过跟传感器技术相结合，RFID标签还能够以感知物联网节点处物品或者环境的温度、湿度以光照等状态的信息，并且利用无线通信技术将这些信息及其变化传递到计算单元，提高了环境对计算模块的可见度，构建未来普适计算的基础设施。
(4)移动支付标签。RFID移动支付通过在手机终端跟POS终端间采用了短程通信方式来进行交易的，既可以采用手机话费支付交易的金额，又能够采用SIM卡绑定银行账户由银行处理交易。
RFID移动支付是RFID产业跟电信业相互的融合物，现阶段主要有Felica、NFC、DISIM跟RF-SIM 4种应用方式。其中RF-SIM是一种基于SIM卡中近距离无线的通信技术，把RFID模块镶嵌在SIM卡内，SIM卡用于正常手机移动通信、鉴权，跟手机建立物理连接。RF-SIM卡支持市面上所有手机，是一个能够代替钱包、钥匙跟身份证的全方位服务平台。
(5)防伪标签。传统的防伪技术如物理防伪、生物防伪、结构防伪、条码跟数码防伪等由于不具备唯一性和独占性，易复制，不能够起到真正的防伪作用。RFID技术防伪具有绝对性优势，因为每个标签都有一个全球唯一ID号，无法修改跟仿造。此外，RFID防伪技术具有无物理磨损、读写器物理接口安全性高、标签数据可以加密、读写器跟标签之间相互认证等特点，所以基本上无法完全的仿制，从而起到了杜绝伪造之功效。目前，RFID防伪在证件的管理、门票管理、电子车牌、酒类防伪、艺术珍品防伪等领域已经逐步得到应用，且呈扩大趋势。
1.5 标准问题研究
当前，国际上跟电子标签相关的通信标准主要有：(1)ISO/TEC18000标准。(2)EPC标准、(3)DSRC标准。(4)UID标准。除此以外，还有很多国家和机构均在积极制订跟RFID相关的区域、同家或者产业联盟标准，并且希望通过不同渠道提升为同际标准。各标准体系均按照工作频率划分为了多个部分，它们之间并不是兼容主要差别在于通信方式、防冲突协议和数据格式三个方面。
2008年1月，欧盟FP7项目组出资赞助举办全球RFID通用性标准论坛(GRIFS)，旨在通过加强协作使RFID标准在全球取得最大程度的一致。随着RFID技术发展，电子标签各种标准出现融合的趋势，如用于高频13.56 MHz的ISO/IFC15693标准已经成为ISO18000-3标准的一部分，EPC GEN2标准也已经成为ISO18000-6C标准。就目前而言，美国、欧盟以及其他国家分别采用各自不同的标准，由于利益难以协调，标准统一尽管迫切，但是过程仍较为漫长。
1.6 安全隐私问题研究
研究跟采用的安全性机制主要有物理方法、密码机制及二者的结合。物理方法通常使用在低成本标签之中，通过静电屏蔽或者主动干扰实现对标签信息保护。与基于物理方法硬件安全机制相比，基于密码技术软件安全机制受到更多的青睐，其主要利用各种成熟密码方案和机制来设计符合RFID安全需求的密码协议。
标签平时并不向外发射任何得信号，而根据需要每隔一定的时间，周期性地在监听频道上接收并且记录协调器以广播的方式发来的信号，只有在收到唤醒指令后才跳转到读写器的工作频道，接收来自协调器指令，并且根据指令按照预先写入的程序方式进入跟读写器进行信息交流状态， 在规定时间内完成指的工作任务，再回到监听跟睡眠状态。
可见，这个技术的核心是通过快速过滤无效信号，实现标签的超低功耗无线远距离的传输，其代价是需要额外使用的一个协调器。由于交互式智能标签解决物联网应用中低成本、低功耗跟无线远距离传输等关键的问题，从而拓展电子标签应用范畴，可以广泛应用于城市智能交通的系统、城市基本数据采集的系统等需要远距离识别、定位或者数据采集的领域。
(2)实时定位和跟踪标签。现有定位系统主要包括卫星定位的系统、红外线或者超声波定位系统及基于移动网络定位系统，但是受定位时间、定位精度以及环境条件等限制，目前还没有出现一种定位技术可以较为完善地解决诸如机场的大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、地下矿井等室内复杂的环境中设施与物品的位置信息问题。
RFID技术为空间定位和跟踪服务提供了新的解决方案，尤其适用于卫星定位系统很难应对的室内定位。它主要利用标签对物体唯一标识特性，根据读写器和安装在物体上的标签之间射频通信的信号强度来测量物品空间位置。
(3)普适计算标签。通过跟传感器技术相结合，RFID标签还能够以感知物联网节点处物品或者环境的温度、湿度以光照等状态的信息，并且利用无线通信技术将这些信息及其变化传递到计算单元，提高了环境对计算模块的可见度，构建未来普适计算的基础设施。
(4)移动支付标签。RFID移动支付通过在手机终端跟POS终端间采用了短程通信方式来进行交易的，既可以采用手机话费支付交易的金额，又能够采用SIM卡绑定银行账户由银行处理交易。
RFID移动支付是RFID产业跟电信业相互的融合物，现阶段主要有Felica、NFC、DISIM跟RF-SIM 4种应用方式。其中RF-SIM是一种基于SIM卡中近距离无线的通信技术，把RFID模块镶嵌在SIM卡内，SIM卡用于正常手机移动通信、鉴权，跟手机建立物理连接。RF-SIM卡支持市面上所有手机，是一个能够代替钱包、钥匙跟身份证的全方位服务平台。
(5)防伪标签。传统的防伪技术如物理防伪、生物防伪、结构防伪、条码跟数码防伪等由于不具备唯一性和独占性，易复制，不能够起到真正的防伪作用。RFID技术防伪具有绝对性优势，因为每个标签都有一个全球唯一ID号，无法修改跟仿造。此外，RFID防伪技术具有无物理磨损、读写器物理接口安全性高、标签数据可以加密、读写器跟标签之间相互认证等特点，所以基本上无法完全的仿制，从而起到了杜绝伪造之功效。目前，RFID防伪在证件的管理、门票管理、电子车牌、酒类防伪、艺术珍品防伪等领域已经逐步得到应用，且呈扩大趋势。
1.5 标准问题研究
当前，国际上跟电子标签相关的通信标准主要有：(1)ISO/TEC18000标准。(2)EPC标准、(3)DSRC标准。(4)UID标准。除此以外，还有很多国家和机构均在积极制订跟RFID相关的区域、同家或者产业联盟标准，并且希望通过不同渠道提升为同际标准。各标准体系均按照工作频率划分为了多个部分，它们之间并不是兼容主要差别在于通信方式、防冲突协议和数据格式三个方面。
2008年1月，欧盟FP7项目组出资赞助举办全球RFID通用性标准论坛(GRIFS)，旨在通过加强协作使RFID标准在全球取得最大程度的一致。随着RFID技术发展，电子标签各种标准出现融合的趋势，如用于高频13.56 MHz的ISO/IFC15693标准已经成为ISO18000-3标准的一部分，EPC GEN2标准也已经成为ISO18000-6C标准。就目前而言，美国、欧盟以及其他国家分别采用各自不同的标准，由于利益难以协调，标准统一尽管迫切，但是过程仍较为漫长。
1.6 安全隐私问题研究
研究跟采用的安全性机制主要有物理方法、密码机制及二者的结合。物理方法通常使用在低成本标签之中，通过静电屏蔽或者主动干扰实现对标签信息保护。与基于物理方法硬件安全机制相比，基于密码技术软件安全机制受到更多的青睐，其主要利用各种成熟密码方案和机制来设计符合RFID安全需求的密码协议。
2 电子标签的发展趋势与对策
电子标签的应用跟发展是建立在RFID产业链发展的基础上面的，任何一个环节落后都将影响整个产业的发展。我围在RFID领域研发时间上面落后于欧美韩日等同，在UHF跟微波频段上还缺少完整产业链，在目前国内RFID已经有的技术和市场基础上发展中国的电子标签，就必须瞄准整个RFID产业链，并且制定具体的措施跟策略。
电子标签的应用跟发展是建立在RFID产业链发展的基础上面的，任何一个环节落后都将影响整个产业的发展。我围在RFID领域研发时间上面落后于欧美韩日等同，在UHF跟微波频段上还缺少完整产业链，在目前国内RFID已经有的技术和市场基础上发展中国的电子标签，就必须瞄准整个RFID产业链，并且制定具体的措施跟策略。
(1)加大研发力度，寻求技术的突破。电子标签目前还存在较多的缺陷，如由于天线具有方向性使得单标签读出可以靠性偏低容易产生漏读、射频识别信号容易受金属跟水等导电物质影响造成识别距离下降、RFID系统与频段接近的其它的无线通信系
(2)尽快制定电子标签的相关标准。
(3)找准应用突破口，提升行业应用的规模。由企业甚至停留在表层，业务的流程简单，逻辑单一，缺少后端系统集成，未真正发挥出电子标签在供应链管理以及企业信息化建设中的作用。因此，如何整合RFID和企业现有的信息系统如ERP、SCM、MIS等，对业务的流程进行创新，充分的发挥电子标签的优势，提升行业应用规模，形成完整产业链，是日前急需解决问题。
(4)加强技术融合，实现跨区域、跨行业的应用。随着RFID发展不断的拓展，近些年来在世博会门票的管理、智能交通、物流、食品安全、商品防伪、电力等领域得到新的应用。中国RFID产业已从政府需求转向市场需求。在RFID发展过程当当中，既要看到RFID产业的发展潜力，又要看到在这个发展的过程中出现问题，用更加科学的方法来不断深化RFID的应用，以此推动围内RFID产业的发展。
3 结束语
RFID的基本功能、优点以及发展趋势。并且介绍了电子标签的关键技术，及对国内外所出现的标准问题和安全隐私问题进行了分析跟研究。最终就国内现阶段的电子标签应用和发展，提出基本政策跟发展趋势。这对RFID发展起到关键性的作用。
RFID的基本功能、优点以及发展趋势。并且介绍了电子标签的关键技术，及对国内外所出现的标准问题和安全隐私问题进行了分析跟研究。最终就国内现阶段的电子标签应用和发展，提出基本政策跟发展趋势。这对RFID发展起到关键性的作用。
