一篇短文带你认识RFID

RFID是什么？

说起RFID不少小伙伴没听过或者听过但不清楚RFID是什么。我们在超市结账时，收银员挥一下扫码枪就能识别商品；过高速收费站，不停车就能自动扣费；图书馆借书，管理员轻轻一扫就完成登记；这些习以为常的瞬间里，都藏着同一个“隐形功臣”——RFID。

RFID其实在很早之前就已经诞生了，在各个角落悄然无声地为各行各业服务。RFID是Radio Frequency Identification的缩写，中文名字叫做无线射频识别。简单说来就是一种非接触性的自动识别技术，不需要人工干预便可以实现信息识别。

RFID的发展

RFID的应用最早可追溯到第二次世界大战期间，美国军方曾用于识别盟军飞机，避免误击友军。20世纪80年代开始兴起，并且逐渐走向成熟。除了军事方面，在很多其他行业中，人们都有辨识各个物品的需要，为此总要给物品贴上很多标签，标签上又要输入好多好多信息，实在太浪费时间和人力，而且数据误码率比较高。所以人们为了节省劳动力，解放双手，便开始寻找一种能够自动识别的方法，于是乎RFID就应运而生了。帮助人们解决了人工输入速度慢、误码率高、劳动强度大和工作简单重复等等很多问题，还提高了信息系统的实时性和准确性，为各个行业的工作带来了很大的方便。

RFID的组成

RFID的组成很简单，由电子标签、天线和读写器三个组件构成。这些都是RFID完成工作不可或缺的一部分。

1、电子标签是存储目标信息（如ID、属性数据）的微型装置，相当于“无线身份证”，其核心功能是接收能量、解析指令、反馈数据。

2、天线是读写器与标签之间能量和信号的物理传输通道，主要功能是发射和接收信号。

3、读写器是数字收发机，负责发起通信、处理信号、管理数据交互，相当于“无线读卡器”。

RFID的工作原理

RFID的工作原理并不复杂，RFID和读写器之间沟通的语言是电磁波。读写器、天线、电子标签三者通过电磁波实现能量传递和数据交互，其逻辑关系可概括为：读写器在主机的控制下发送指令并接收标签的返回信号，天线负责电磁波的发射与接收，电子标签被动或主动响应并反馈信息。

1、电子标签相当于RFID的 “身份证”，主要有两个存储区 ——ID 区存着全球唯一的 “身份证号”（UID），谁都改不了；用户数据区则像个记事本，能随便写写画画，方便大家存自己需要的信息。

2、天线相当于是RFID的“嘴巴” 和 “耳朵”，负责发送和接收电磁波信号，让RFID能和读写器器 “聊天”。

3、读写器相当于RFID的 “翻译官”，读写器先通过天线发信号，RFID收到后就把标签里的信息通过天线发回读写器，最后读写器再把信息传给主机，完成识别。

 

RFID的频率

RFID按频率可分为四类：低频、高频、超高频和微波。不同频率，特性有别，分别在不同场景中发挥着独特作用。

1、低频（125KHz）：

慢悠悠的 “慢性子”，说话轻声细语，读写器得凑到 1.2 米内才能听清。但它穿透力强，金属以外的障碍物都挡不住，适合停车场、门禁这类近距离场景。

2、高频（13.56MHz）：

像 “机关枪” 一样语速快，但传播距离也在 1.2 米左右。图书馆借书、医药物流管理常能见到它的身影。

3、超高频（860-960MHz）:

像“大嗓门+快嘴”，站 4 米外都能沟通，自带电源（有源），适合生产线、集装箱管理这种需要快速识别的场景。

4、微波（2.45GHz、5.8GHz）

像“长跑冠军”，最远能传 100 多米，移动车辆识别、远程门禁都靠它。

 

有源和无源

信息的传输距离并不单单取决于频率，还有很多其他因素。比如接下来要介绍的能量供应方式是决定因素之一。RFID按能量供应方式来分为2种，分别是有源RFID和无源RFID，同时也分别对应通讯方式中的主动方式（有源）和被动方式（无源）两种。

1、无源

低频一般是无源，无源的电子标签没有自带电源，缺乏能量供给，没办法主动开口说话，需要读写器向他们发射无线电波，他们利用收到的感应电流才能将自己的信息告诉读写器，属于被动一族。虽然低频说话速度慢，声音小，但是他们的声音穿透力强。一般的障碍物除了金属之外都阻挡不了他们和读写器之间的沟通。但是因为他们的沟通距离限制，通常活跃在宠物管理、体育马术赛事管理等方面，这些对距离要求不高的地方。

 

高频一般是无源，信号除了金属外，也可以穿过大多数材料，但是这些障碍物会使他们的声音传播的距离有所降低。他们被应用在自动停车场收费、酒店和小区的门禁、图书馆管理等场所。

 

超高频一般是无源，超高频信号同样无法穿透金属，金属对RFID超高频信号的影响非常显著且强烈，是超高频RFID应用中最常见的干扰源之一。超高频的工作地点一般在生产线自动化航空包裹管理、集装箱的管理，还有铁路包裹管理和应用等对传输速度要求比较高的场所。

 

2、有源

微波一般是有源，微波电子标签自己带电源，为了达到比较高频率的说话速率，他们需要自带电源提供能量。也正因为自带电源，他们可以主动向读写器发送频射信号，并且自带电源可以让他们的信号传得更远。微波RFID更多的应用在移动车辆的识别、电子遥控等对传输速度、传输距离都有较高要求的地方。

就拿高速ETC车辆自动收费来说，由于车开动时移动速度较快，所以需要讲话比较快的微波RFID。车主把微波电子标签贴在车里，微波电子标签自带电源，随时通过天线发射电磁波以标示自己的位置。当车辆经过收费站时，读写器通过他的天线发出信号获取车辆信息，微波电子标签将车辆信息传给读写器，读写器接收信息再根据车型和路程计算出需要缴纳的费用，再把处理过的信息（过路费）传回微波电子标签，接着车主付清费用后车辆就可以通过了。整个过程最快在2秒内，效率非常高。

简而言之，区分有源和无源最简单的方法，可以看电子标签是否自带电源。自带电源的标签属于有源，反之不带电源的属于无源。

 

RFID的应用

各行各业因RFID的技术普及和应用得到巨大的效益。例如传统零售行业，依赖条形码进行库存管理，需人工逐件扫描，不仅效率低下（一个1000㎡的大型商超盘点可能需要数小时甚至1天），还易因漏扫、错扫导致库存数据失真，进而引发 “缺货” 或 “积压” 问题。而采用 RFID 技术后，通过RFID 标签可记录商品的入库、上架、销售、退货等全生命周期数据，系统实时更新库存状态。门店能精准掌握 “哪些商品在货架、哪些在仓库、哪些即将售罄”，避免因信息滞后导致的 “虚假缺货”（商品实际在仓库但未上架）或过量囤货，库存周转效率提升 20%-50%。

在仓储物流行业，以往货品出入库需要通过人工计数登记表格，这不仅耗费大量的人力和时间。现采用了RFID技术以后，叉车在一插一卸之间快速读取货物信息，并把货物出入库信息传回大数据可视化看板，工厂仓库管理者通过看板数据对仓库运营情况一目了然。

RFID技术应用在物流管理和仓储管理系统方面，正确率和准确率都达到甚至超过了99%，比之前人工视觉管理的正确率提高了很多，减少了企业的成本浪费和包裹发货错误的现象。所有的商品物流都被自动记录下来并生成文档，这使得进一步优化跟踪和识别变得更加容易。

其实RFID在我们生活中无处不在，你住酒店用门禁卡开门时，在公司用员工卡打卡时，图书馆借书刷卡时，出入停车场自动收 费时，都是这个神奇的RFID在发挥作用。看完上面的介绍，是不是对RFID有了一个更深的认知。