因此,分析RFID技术现状,并展望其未来无疑将非常重要。
当前RFID的研究主要围绕RFID技术标准、RFID标签成本、RFID技术和RFID应用系统等多个方面展开。
2.1RFID技术标准
2.2RFID技术研究
2.2.1工作频率选择
工作频率选择是RFID技术中的一个关键问题。工作频率的选择既要适应各种不同应用需求,还需要考虑各国对无线电频段使用和发射功率的规定。当前RFID工作频率跨越多个频段,不同频段具有各自优缺点,它既影响标签的性能和尺寸大小,还影响标签与读写器的价格。此外,无线电发射功率的差别影响读写器作用距离。
低频频段能量相对较低,数据传输率较小,无线覆盖范围受限。为扩大无线覆盖范围,必须扩大标签天线尺寸。尽管低频无线覆盖范围比高频无线覆盖范围小,但天线的方向性不强,具有相对较强的绕开障碍物能力。低频频段可采用1至2个天线,以实现无线作用范围的全区域覆盖。此外,低频段电子标签的成本相对较低,且具有卡状、环状、钮扣状等多种形状。高频频段能量相对较高,适于长距离应用。低频功率损耗与传播距离的立方成正比,而高频功率损耗与传播距离的平方成正比。由于高频以波束的方式传播,故可用于智能标签定位。其缺点是容易被障碍物所阻挡,易受反射和人体扰动等因素影响,不易实现无线作用范围的全区域覆盖。高频频段数据传输率相对较高,且通讯质量较好。表1为RFID频段特性表。
2.2.2RFID天线研究
受应用场合的限制,RFID标签通常需要贴不同类型、不同形状的物体表面,甚至需要嵌入到物体内部。RFID标签在要求低成本的同时,还要求有高的可靠性。此外,标签天线和读写器天线还分别承担接收能量和发射能量的作用,这些因素对天线的设计提出了严格要求。当前对RFID天线的研究主要集中在研究天线结构和环境因素对天线性能的影响上。
天线结构决定了天线方向图、极化方向、阻抗特性、驻波比、天线增益和工作频段等特性。方向性天线由于具有较少回波损耗,比较适合电子标签应用;由于RFID标签放置方向不可控,读写器天线必须采取圆极化方式(其天线增益较大);天线增益和阻抗特性会对RFID系统的作用距离产生较大影响;天线的工作频段对天线尺寸以及辐射损耗有较大影响。
天线特性受所标识物体的形状及物理特性影响。如金属物体对电磁信号有衰减作用,金属表面对信号有反射作用,弹性基层会造成标签及天线变形,物体尺寸对天线大小有一定限制等。人们根据天线的以上特性提出了多种解决方案,如采用曲折型天线解决尺寸限制,采用倒F型天线解决金属表面的反射问题等。
2.2.3防冲突技术研究
2.2.4安全与隐私问题
RFID安全问题集中在对个人用户的隐私保护、对企业用户的商业秘密保护、防范对RFID系统的攻击以及利用RFID技术进行安全防范等多个方面。面临的挑战是:
(3)防护对RFID系统的各类攻击,如:重写标签以窜改物品信息;使用特制设备伪造标签应答欺骗读写器以制造物品存在的假相;根据RFID前后向信道的不对称性远距离窃听标签信息;通过干扰RFID工作频率实施拒绝服务攻击;通过发射特定电磁波破坏标签等;
(4)如何把RFID的唯一标识特性用于门禁安防、支票防伪、产品防伪等。
2.3RFID应用研究
基于RFID标签对物体的唯一标识特性,引发了人们对基于RFID技术的应用进行研究的热潮。物流与实物互联网是当前RFID应用研究的热点,其他应用研究还包括空间定位与跟踪、普适计算、系统安防等多个方面。
2.3.1物流与实物互联网
2.3.2空间定位与跟踪
2.3.3普适计算
RFID将构建虚拟世界与物理世界的桥梁。可以预见,在不久的将来,RFID技术不仅会在各行各业被广泛采用,最终RFID技术将会与普适计算技术相融合,对人类社会产生深远影响。
作为全球的制造业基地,中国将是未来全球最大的RFID应用市场。这对于国内的科研机构和企业将是一次难得的机遇。目前,我国在RFID芯片、RFID系统安全等核心技术方面的研究几乎还是空白,在RFID应用方面也还处于起步阶段。但是可以相信,在政府推动、企业参与的环境下,在庞大市场空间的吸引下,在中国会有越来越多的企业和研究机构参与RFID技术的研发和应用,会有更多的企业利用RFID技术进行企业信息化改造。中国将不仅主导RFID技术的应用市场,也应该成为RFID技术的全球研发中心。