一、RFID技术简介

     1.RFID。RFID是射频识别技术的英文(RadioFrequencyIdentification)的缩写,它是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术,RFID技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

    2.RFID的发展。从信息传递的基本原理来看,RFID技术在低频段基于变压器耦合模型(初级与次级之间的能量传递及信号传递),在高频段基于雷达探测目标的空间耦合模型(雷达发射电磁波信号碰到目标后携带目标信息返回雷达接收机)。1948年哈里斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了RFID技术的理论基础,此后,RFID技术的理论得到丰富和完善。单芯片RFID电子标签、多RFID电子标签识读、无线可读可写、无源RFID电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的 RFID技术与产品已经产生并走向应用。

     3.RFID工作原理。标签进入磁场后,当接收到阅读器发出的特殊射频信号时,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即Passive Tag,无源或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag,有源或主动标签),阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。

     4.RFID系统的组成。RFID系统至少应包括读写器和RFID电子标签(或称射频卡、应答器等,统称为RFID电子标签),还应包括天线、主机等。RFID系统的构成随具体的应用过程、目的和环境的不同而不同,但从RFID系统的工作原理来看,RFID系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线组成。

     5.RFID的特性。RFID(射频识别)是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,作为条形码的无线版本,RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。RFID具有如下特性:（1）非接触式的数据读写机能；（2）外观形状容易小型化和多样化；（3）良好的耐环境性；（4）可重复使用性；（5）穿透性:（6）数据的记忆容量大。

     6.RFID技术与其他识别技术的比较。RFID技术与其他识别技术的功能对比如表所示。

    二、RFID应用系统分类

    因为RFID具有许多优点和已经取得的巨大成功,它正在成为全球热门新科技,将给全球各行业带来新的变革。按功能可把RFID系统分成四种类型:EAS系统、便携式数据采集系统、网络系统、定位系统。

    1.EAS系统。Electronic Article Surveillance(EAS)是一种设置在需要控制物品出入的门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等地方,当未被授权的人从这些地方非法取走物品时,EAS系统会发出警告。在应用EAS技术时,首先在物品上粘付EAS标签,当物品被正常购买或者合法移出时,在结算处通过一定的装置使EAS标签失活,物品就可以取走。物品经过装有EAS系统的门口时,EAS装置能自动检测标签的活动性,发现活动性标签EAS系统会发出警告。EAS技术的应用可以有效防止物品的被盗,不管是大件的商品,还是很小的物品。应用EAS技术,物品不用再锁在玻璃橱柜里,可以让顾客自由地观看、检查商品,这在自选日益流行的今天有着非常重要的现实意义。典型的EAS系统一般由三部分组成:（1）附着在商品上的RFID电子标签,电子传感器；（2）RFID电子标签灭活装置,以便授权商品能正常出入；（3）监视器,在出口造成一定区域的监视空间。

    2.便携式数据采集系统。它使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性,适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。

    3.物流控制系统。在物流控制系统中,RFID阅读器被分散布置在既定的区域,阅读器直接与数据管理信息系统相连,而信号发射机是移动的,一般安装在移动的物体、人上面。当物体、人流经阅读器时,阅读器自动扫描标签上的信息并传送到数据管理信息系统以供存储、分析和处理,达到控制物流的目的。

     4.定位系统。用于自动化加工系统中的定位以及车辆、轮船等的运行定位。阅读器放置在移动的车辆、轮船上或者自动化流水线中移动的物料、半成品、成品上,信号发射机嵌入到操作环境的地表下面。信号发射机上存储有位置识别信息,阅读器一般通过无线或有线的方式连接到主信息管理系统。

     总之,一套完整的RFID系统解决方案包括标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示范应用演示等六部分。

     三、我国RFID技术应用中存在的问题与对策

    RFID技术作为20世纪的十大技术之一,已经在工业、交通、物流等多个领域得到了越来越广泛的应用,并且日益显示出它的巨大潜力。但是,RFID必然是一门新兴的技术,在应用中还存在着许多问题。下面分析RFID技术应用中存在的几个主要问题,并给出相应的解决对策。

    1.大多数RFID芯片易被破解问题。问题分析:因为最廉价和最流行的RFID芯片都没有电池,它们在扫描时由读卡机提供能量,缺乏自己的动力系统,这种芯片也容易受到“能耗途径窃取”的攻击。一些专业界人士已经能侵入到RFID标签中,并开发出相应的密码杀手（一种可使标签自毁的代码）。

    相应对策:目前,我国基本具有RFID天线的设计和研发能力,但还不具备应用于金属材料、液体环境上的可靠性RFID标签天线设计能力；还不能进行UHF 频段的标签封装,封装设备还依靠进口；还没有UHF频段以上读写器设计和制造能力,RFID芯片的安全隐患问题始终不能得到根本上的解决。因此,应多向 RFID先进技术国家学习,加强RFID技术研发力度,最终走向完全自己独立开发。

    2.RFID的安全问题。问题分析:RFID行业将很快成为电脑黑客们下一个战场。对RFID系统的各类攻击,如重写标签以篡改物品信息；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。对RFID黑客来说存在一个日益增长的金钱诱惑,因为在信用卡支付和其他金融交易中越来越多地使用了RFID标签,它将成为一个很严重的问题。假设一位黑客进入一家商店,购买了一个贴有“RFID电子标签”（RFID）的商品并将其带回了家；接着他撕下标签并贴上另一个包含了恶意代码的标签；他回到商店并让收银台重新扫描一下这件商品；这样恶意代码就进入了商店的电脑系统,更改产品的价格和销售数据,并创建一个登录口允许外部访问者进入商店的数据库。

     随着RFID芯片的功能越来越复杂,它们受到攻击的危险也越高,新一代电脑通常更复杂、功能更多,引发的安全问题日益突出。根据去年发表的一份报告,已经有人破解了超过1.5亿个安装了RFID系统的汽车钥匙,黑客们为破解密码,采取将16块芯片连接起来并进行编程,找出标签上包含的密码。这些都是我国实施RFID要重点考虑的安全问题。

    相应对策:我国在大力推广应用RFID的同时,应采取适当措施,加大投入,开展具有针对性的RFID安全封装技术的研究,提高RFID标签的安全性能。

     3.恶意者通过RFID侵犯私人隐私问题。问题分析:RFID会成为恶意者侵犯私人隐私的工具。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:(1)用户对标签的拥有信息不被未经授权访问,以保护用户在消费习惯、个人行踪等方面的隐私。(2)由于RFID系统读取速度快,可以迅速对超市中所有商品进行扫描并跟踪变化,而被利用来窃取用户商业机密。

    相应对策:（1）在中国的法律上,关于RFID侵权问题的保障还不够完善,需要进一步完善补充。（2）研发自毁型卷标或消磁型卷标来解决这问题；配合纳米技术所研发适用于特殊物品的超小型标签；（3）针对RFID隐私问题,我国要鼓励开发“夹子标签”(clippedtag)技术,消费者能够将RFID天线扯掉或者刮除,使标签不能被随意读取。研发设计一种命令来使RFID标签丧失功能,而且是不可逆操作。当消费者返回来退货时,RFID标签读不出来,这样可以防止隐私被侵犯。（4）利用hash锁方法解决这一问题:读写器认证。在响应读写器并让读写器获得标签ID信息前,读写器和标签确定了认证体制。因为读写器的Reader ID提前存储在标签的RAM中,所以标签通过读写器ID识别出有权限的读写器。标签不响应没有权限的读写器,因此,不可能被敌人跟踪（因为读写器都有权限）。另外,这种权限化过程是基于标签产生的随机数,因此,还可以防止敌人的哄骗。因此,我国不仅可以引进外国的先进科学技术,同时也可以自己针对具体问题,在现有的技术基础上,进行改进创新,也同样能够解决这些问题的。

    4.RFID技术人才缺口问题。问题分析:目前,掌握无线RFID（RFID）技术的人数依然低于市场需求的数量。据调查显示,一些公司需要花费更多的时间、支付更多的资金来进行对员工的培训和教育。

    相应对策:在高校开设RFID课程,为将来建设我国特色的RFID技术奠定技术人才基础；此外,国家加大对RFID技术的研究与开发,同时鼓励更多的企业高素质人才参加RFID的学习、研究与应用,为中国各行各业应用RFID技术打下坚实的人才基础。

    5.RFID成本问题。问题分析:RFID在中国落地之前不仅首先将遭遇来自成本方面的阻力,而且还面临从哪些行业率先取得突破的问题。“到2007年,现有的RFID项目有一半会失败！”这是权威公司最近做出的悲观预测。据行内专家分析,RFID目前相对偏高的生产成本是使得大多数国内连锁超市望而却步的主因。

    相应对策:为减少RFID的成本,RFID制造商可采取与国内外芯片制造厂商进行强强联合,在持续提高RFID技术性能的同时,使其成本持续下降。此外,要研究和探索更为高效的运营管理模式以降低成本。

     6.RFID实施标准的开放问题。问题分析:当前国际上在UHF频段的RFID技术主要使用430MHz左右和860～960MHz两段频率,但在我国 430MHz频段属于专用频段,现阶段开放此频段的RFID业务的条件不成熟。860～960MHz频段的主要业务为固定和移动,次要业务为无线电定位。我国在这个频段上已经没有空闲的频率直接规划给RFID使用。

    相应对策:我国应结合自身的国情,在考虑RFID频率规划时,必须慎重考虑RFID业务与现有的无线电业务频率的供应问题。并着力于尽快构建我国关于 RFID的技术标准(如符号、射频识别技术、IC卡标准)、数据内容标准(如编码格式、语法标准等)、一致性标准(如印刷质量、测试规范等标准)和应用标准(如船运标签、产品包装标准等)。

    7.RFID产业发展滞后问题。问题分析:芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装及封装设备制造、读写设备开发、数据管理软件设计?u8943 .一个个生产环节构成了一条完整的RFID产业链。目前,已有基于13.56MHz频段的芯片,而国际上应用最广的UHF芯片则还在研制之中,这种研发是基于ISO标准的。产业发展滞后尤其核心技术的缺失成了制定中国RFID标准难以逾越的高墙,而RFID中国标准的缺位又反过来制约了产业的发展,没有 RFID中国标准不仅影响到用户应用RFID,而且影响到了企业的研发。

    相应对策:我国应针对国情,结合刚刚颁布的RFID应用标准,尽快制订RFID的国内标准。有了标准才能够推动RFID技术的深入应用,促进RFID产的发展。

    四、结论
    整体看来,RFID无线射频身份识别系统在未来的发展在很多的产业都是相当被看好的,虽然目前仍然存在着一些技术和应用上的问题,相信要克服RFID的种种隐忧,指日可待。在强大的市场导向下,RFID技术在世界范围内必将引起一场重大变革,它将成为未来新的经济增长点,也将最终成为中国企业发展方向的最大信息技术支持。相信在不太久的将来,RFID技术将同条形码技术一样深入到我国现代化建设中,并慢慢延伸到的各行业方方面面,提高作业效率和经济效益起到关键性作用,增加各行业的收入,促进我国国民经济的全新飞跃