浅谈射频识别技术在中国的发展

浅谈射频识别技术在中国的发展（精选9篇）

浅谈射频识别技术在中国的发展 篇1

关键词：射频识别技术射频卡分类

引言

??射频识别技术(RFID，RadioFrequencyIdentification)实际上是自动识别技术(AEI，AutomaticEquipmentIdentification)在无线电技术方面的具体应用与发展。该项技术的基本思想是，通过采用一些先进的技术手段，实现人们对各类物体或设备(人员、物品)在不同状态(移动、静止或恶劣环境)下的自动识别和管理。

浅谈射频识别技术在中国的发展 篇2

1 军民融合发展的重大战略意义及其所需的主要条件

在当今世界如何统筹安全与发展, 是一个重大的时代课题, 是世界各国都亟待解决战略问题, 因此, 军民融合发展具有很强的时代意义。当前, 中国把“全面建设小康社会、全面深化改革、全面依法治国、全面从严治党”作为治国理政的总方略, 军民融合发展战略则是这一总方略在统筹国家安全与发展关系上的战略展开, 中国正处在由大向强发展的关键时期, 综合国力快速上升, 既要维持经济发展, 又要保持军事发展, 倘若处理不好“大炮和黄油”的关系, 就会导致国家崛起受阻。因此, 在大国发展战略中如何把握好安全与发展的“黄金分割点”, 破解“资源统筹”困境, 关乎国家发展的前途命运。基于此, 中国更加注重经济建设与国防建设协调发展、平衡发展、兼容发展, 并把军民融合发展上升为国家战略, 不断推动军民融合向深度发展, 这是强国兴军、聚合国力的根本保证。

军民融合发展的条件主要包括四个方面:一是, “四个全面”为军民融合发展奠定了坚实的政治基础。“四个全面”战略布局, 涵盖发展、改革、法治、党建, 通贯内政、外交、国防, 涉及现代国家治理的各主要领域, 蕴含着推动军民融合深度发展的内在要求, 在国家、国防环境日趋复杂的今天, 只有把军民融合上升为国家战略, 才能更好地凝聚国家力量, 形成中央、地方、军队、社会等各方协同推进军民融合深度发展的格局, 加快国家治理现代化进程。二是, 具备了一定的经济基础。我国2010年就已经发展为全球第二大经济体, 且具有很大的发展潜力, 不断地改革创新、挖潜增效, 既是国家需要, 更是对全球应负的责任, 推动军民融合发展是世界发展的必然趋势, 中国务必走在前列。三是, 国际国内环境需要。和平与发展是时代主题, 但当今世界还不太平, 地区冲突、恐怖主义、金融危机等各种矛盾繁杂交织, 中国作为联合国常任理事国肩负着国际、国内的双重重任, 维护世界和平, 加强国防与改善民生同等重要, 因此, 促进军民融合是当今时代的内在需求。四是, 具备了技术基础。当前, 互联网技术的高速发展, 地球已变成了一个村, 村这头的事, 瞬间就传到了村那头, 未来任何物品在任何地方, 都可以通过互联网获取相关信息, 军事与经济发展已经具备了融合发展的技术平台。尤其是以射频识别技术为基础的物联网的发展, 为军民融合发展提供了广阔的空间。射频识别技术又称无线射频识别, 是一种通信技术, 是20世纪90年代兴起的一项非接触式的自动识别技术, 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触, 已经广泛应用于工业生产和日常生活的各个方面, 如商品和证件的防伪、供应链条管理、商品管理、邮件管理和门禁系统等。作为构建“物联网”的关键技术逐渐受到人们的关注。该技术最早起源于英国, 应用于第二次世界大战中辨别敌我双方飞机的身份, 20世纪60年代开始用于商业。该技术是一种自动识别技术, 美国国防部规定2005年1月1日以后, 所有物资都要使用电子标签;美国食品与药品管理局要求制药商从2006年起利用电子标签跟踪常造假的药品。Walmart零售商应用射频识别技术等一系列计划实施推动了该技术在全世界的应用。它主要有三大类:无源RFID产品、有源RFID产品、半有源RFID产品。无源RFID产品发展最早, 也是发展最成熟, 市场应用最广的产品。比如:公交卡、银行卡、宾馆门禁卡、二代身份证等。有源RFID产品, 是最近几年发展起来的, 其远距离自动识别的特性, 决定了该技术庞大的应用空间和市场潜力。在远距离自动识别领域, 如智能医院, 智能交通, 智慧地球及物联网等领域有重大应用。半有源RFID产品, 结合有源RFID产品和无源RFID产品的优点, 在低频125k Hz频率的触发下, 让微波2.45G发挥优势。半有源RFID技术, 也叫做低频激活触发技术, 利用低频近距离精确定位, 微波远距离识别和上传数据, 来解决单纯的有源RFID和无源RFID无法实现的功能。即近距离激活定位, 远距离识别并且上传数据。目前, 射频识别技术已广泛应用于军民, 为军民融合发展提供了技术保障, 如果能够实现军用和民用融合, 就可以大大提高国家的整体经济效益和综合国力。

2 军民融合发展的方法

一是, 要深化改革。当前, 我国军民融合深度发展的“深”, 其根本思想是通过深度融合在两大建设之间建立一个开放系统, 使军地优质资源能够进入彼此体系内部, 最终收到“融入体系、改造体系、重塑体系、催生新型能力”的功效。强化顶层体制统筹, 破解军民二元分离结构, 国家对一些跨军地、跨领域、跨系统的军民融合重大事项缺乏统筹管理, 体制上的条块分割、部门分割、军地分割导致利益板块化, 阻碍着军民深度融合。改变这种状况, 需要按照《宪法》、《国防法》的基本要求, 充分发挥党中央统揽全局、协调各方的集中统一领导作用, 构建党中央统一领导和决策、军政分工清晰的军民融合领导管理体制, 通过持续不断地改革推动军民融合向深层次发展。二是, 引入竞争机制。广泛进行需求端挖掘, 促进军民双向深度互动。某些领域的军民融合难以深入, 一个重要原因是融合需求管理滞后, 需求不开放、需求牵引不力等问题突出。比如:鼓励优势民营企事业参加国防建设的现有举措, 多从供给端发力, 需求端松动不大, 由此形成民参军热情很高, 但参军难却久攻不下, 解决这些问题, 需要加强需求对接, 打通军事需求———技术创新———产业发展的通道, 缩短需求传导链条, 消除军事采购市场垄断, 引入竞争机制, 逐步建立起面向国家大工业基础和各类民营高技术企业的开放型军事市场体系。目前, 军民融合发展的企业已经初具规模, 如:航空、航天、航海、国有军工、民营军工等都有比较广泛的融合发展势头。三是, 技术支撑。从技术的角度讲, 对于一些军民通用的技术, 只要在军事需求上加装安全保密模块, 通过安全设备过滤就可以直接用于军事。比如:美国国防部2005年1月向全军发布了“国防部网络防御”备忘录, 备忘录指出, 计算机安全对军事作战非常重要, 指挥官必须加强网络安全, 要把保护国防部计算机网络系统放在一切工作的首位, 各级领导必须亲自抓好计算机网络的防护工作。美国国防部在2000年5月颁发的《2020联合构想》中把信息网络作战当成一种新的独立模式和其他作战模式的基础, 真正开始了“从基于平台的作战转向基于网络的作战”。可见网络安全对于任何一个国家都是非常重要的。当前, 射频识别技术的安全管理主要包括三个方面:一是, 采用标签与读写器相互认证的机制, 防止非法的读写器获取标签信息或篡改标签数据, 或者伪造的标签哄骗读写器。二是, 基于密码技术的多种安全协议, 例如Hash—Lock协议、随机化Hash—Lock协议、分布式RFID询问一应答认证协议等, 这些方法弥补了RFID协议中的一些安全漏洞, 在一定程度上提高了系统安全性。三是, DES算法可以加强系统的安全性。目前已有许多优秀的加密算法如ECC, RSA, AES等, 但是这些算法资源开销较大, 不适合用于低成本的RFID标签电路中。而DES算法加解密速度快, 安全性好, 从产生到现在仍然有着广泛的应用, 适用于射频识别技术。在通用技术上共同研发, 在使用上通过安全模块过滤, 这样就能够大大降低生产成本, 为军民融合发展和合作机制建立提供技术支撑。

3 射频识别技术在促进军民融合发展方面还需要解决的问题

一是, 射频识别技术存在系统集成稳定性差和物理缺陷等问题。从整个系统情况看, 技术解决方案和系统稳定性还存在一定差距, 尤其是在复杂条件下, 存在误读、漏读等现象, 需要加大研发力度, 提高射频识别技术的准确性和系统稳定性。

二是, 射频识别技术标准不统一。一些电子标签在国内还没有统一的标准, 由于专利方面的原因, 国际上制定的ISO18000-6C/EPCClass1Gen2协议, 不能作为我国的标准施行, 导致在射频技术的标准制定和生产方面难以统一, 制约了该行业的发展。

三是, 射频识别技术成本较高。虽然射频识别技术已经取得了很大的技术突破, 成本有了大幅下降, 但由于该技术需要的芯片、读写器、电子标签、中间件及系统软件等, 所包含的配套内容较多, 也比较复杂, 导致价格还比较难以让普通民众接受, 制约了该项技术的推广。但2010年以来, 由于经济形势的好转和物联网产业发展等利好因素推动, 全球射频识别技术市场也持续升温, 并呈现持续上升趋势, 与此同时, 射频识别技术的应用领域越来越多, 人们对该产业发展的期待也越来越高, 射频识别技术正处于迅速成熟的时期。

总之, 对于各种信息的获取及处理要求越来越快速、准确的今天, 射频识别技术作为物联网的基础, 发展潜力十分巨大、前景非常可观, 越来越为人们所接受并广泛应用, 它对于推动军民融合发展起了举足轻重的地位, 它发展的程度越高, 技术平台越先进, 对于军民融合发展条件越有利, 必将为推动国防和经济社会协调发展、共同繁荣带来深远的重要影响。

摘要：国家要发展, 靠两条腿走路, 一是国防, 为经济建设和人民生活提供安全稳定的发展环境, 但需要消耗大量的经济资源;二是经济, 它的发展是为了改善民生, 使国家富裕。经济发展成果的分配如果用于国防上投入过大, 必然在经济扩张上就会减少, 对经济发展带来较大的损害;如果在国防上投入较少, 则会影响到经济的安全, 对经济的扩张起到很大的压制作用。因此, 促进军民融合发展、实现双方发展的均衡是破解这一难题的根本途径。如何能够降低成本、提高效益、资源共享是解决军民融合发展的关键, 射频识别技术作为物联网的基础, 为军民融合发展提供了技术平台, 该技术的发展、成熟及在全社会的广泛应用, 必将为军民融合发展提供强有力的技术支撑。

关键词：射频识别技术,物联网,发展,均衡,融合

参考文献

[1]余晓洁, 刘慧.国防科技工业军民融合发展提速[OL].新华网, 2015-07-18.

[2]基于RFID远距离识别技术的智能车辆管理系统[J].RFID射频快报, 2011-11-21.

[3]李彦垄, 谢憬, 毛志刚.基于DES算法的RFID安全系统设计[J].现代电子技术, 2015-7-31.

射频识别技术在农业物流中的应用 篇3

【摘 要】射频识别技术是一种新兴的自动识别技术，其优越的性能特点使其将取代条形码，并将在物流领域发挥重要作用。目前中国和有些先进工业国家一样，都在努力尝试射频识别技术在物流业中，特别是在农业物流领域的应用。通过现代化的物流信息管理，形成一套完整的物流信息管理系统，有效的提高物流的效率。本文介绍了射频识别技术及其在物流管理中的优势，分析了射频识别技术技术在农业物流中的应用，并提出射频识别技术未来的研究方向。

【关键词】射频识别；RFID卡；读写设备；物流

1.射频识别卡

RFID即射频识别（即Radio Frequency Identification，以下简称RFID），又称电子标签。是从90年代走向成熟的非接触式的自动识别技术。它将射频识别技术和IC卡技术成功结合起来，将无源以及免接触的难题解决了，是电子自动化技术领域的一项很大的突破。RFID是将来标签市场中的一种终极产品，在市场上所占的比例越来越大。

2.射频识别技术在物流管理中的优势

2.1使读码劳动力成本降低

使用产品级射频识别技术能帮助零售商的劳动力成本减少，货物管理和货架存品的服务费也减少，对于射频识别技术的产品来说，通过提高自我的服务项目，减少检查的时间和检查的错误，将能改进目前这种“自动扫描”的检查方式。

2.2使库存和销售人员方面的成本减少

一般情况下，对商家来说库存及销售成本比较高。利用读写器来读取容器、货盘、纸箱和物品，从而取代消耗人力的条形码识别过程。射频识别技术能够使销售人员的数量减少30%以上，从而降低了成本。

2.3使偷盗情况的减少

对于商家来说，就货品被偷盗一项，每年造成的损失就高达几百多亿美元，保守估计造成的损失将占到全部销售额的1%-2%。采用了射频识别技术后，可以在供应过程中实时追踪货品，指明某个时刻某件货品所处的具体位置，并且也能减少存货中的出货遗露。射频识别技术已在部分货品中得到了成功的应用，尤其适用于那些具有比较高的利润或价格很贵的货品。

2.4使存货有所节余

射频识别技术能有效地降低存货中的错误，很大程度的提高存货报告的有效性。通过使用射频识别技术来准确地追踪货品，公司能够清楚地掌握货品销售的历史记录，并且对实际所需存货预测的准确性有所提高。

3.射频识别技术在农业物流中的应用

物流是射频识别技术的应用领域之一，物流所特有的高度准确率和快捷性很大程度的降低了农业中的物流成本，提高了货品分拣中的自动化程度，从而降低了差错率，使农业的市场竞争力和服务效率提高了，也使整个供应链管理显得透明而高效。射频识别技术在农业物流领域主要用于对货品的跟踪，运载工具和货架等的识别方面。以下是射频识别技术的一些典型运用。

3.1可以实现智能化的托盘系统管理

把每个托盘上都安装了射频标签，在托盘进出仓库的必经通道口的上方位置上安装射频识别器。当装载着托盘货物的叉车通过时，射频识别器就会获取射频标签内的信息，并将信息传递给计算机，将托盘的通过情况记录下来；当托盘装满了货物时，自动称重系统便会自动比较单个托盘的重量和装载货物的总重量，从而获取它们之间的差异，了解货物的实际信息。通过使用射频技术，可以准确地获得仓库中的托盘、货物状况，进而使仓库的管理水平得到提高。

3.2可以实现通道控制系统管理

把射频标签安装在仓库中的各个包装箱上作为唯一标识，把射频识读器安装在包装箱进出仓库的通道进出口处，识别器天线固定在上方。当包装箱通过天线所在处时，计算机会把从标签里获得的信息与主数据库里的信息进行比较，信息正确时绿色的信号灯亮，说明包装 箱可以通过，信息不正确时，会将红色信号激活，同时也将日期和时间记录在主数据库中。该系统建立了高速、有效的信息输入途径。也就可以在高速移动的过程中获取信息，很大程度的节省时间。同时还可快速获得信息的回馈，从而降低货主的风险。

3.3可以实现集装箱自动识别系统管理

集装箱上安装标签。当运送集装箱的汽车、货船、火车到达或离开货场时，通过射频识别设备，对集装箱进行自动识别，并将识别信息传递给信息系统，实现集装箱的跟踪管理，提高集装箱的运输效率。

3.4可以实现配送过程中贵重货品的保护

在有的仓库中可能会存储着价值比较贵重的货品，为了防止货品丢失，或者防止装着这些货品的托盘放错位置而导致交货延迟，可以采用射频识别技术，以保证叉车移动托盘时按照正确设置的线路走，降低了在没有监控道路上货物被盗的可能。

4.射频识别技术的未来研究方向

射频识别技术与其他新兴起的技术一样，也会存在一些问题，但射频识别技术的发展趋势在未来物流管理中是不容忽视的。为保证射频识别技术在物流领域的广泛的应用，其未来研究方向应重点注意以下几个方面：

4.1制定统一的射频识别技术标准

射频识别技术标准的不统一是制约射频识别技术发展的第一因素。因為每个射频识别标签中都有一个惟一的识别码，如果射频识别的数据格式都不同而且又互不兼容，那么这些的射频识别产品就不能通用，这对全球化经济商品流通是非常不利的。因此，制定统一的射频识别技术标准，让一个射频识别产品能顺利地在全球范围中流通下去，是当前迫切需要解决的大问题。

4.2实现射频识别技术软硬件技术的突破

尽管射频识别技术具有远距离读取数据、非常高的储存量及有强大的抗污性等特性，但是射频识别技术读取的准确性的问题仍然需要进一步增加，主要是开发研究射频识别标签与读取机的工作。射频识别技术的应用管理过程中，与读取设备和相关的管理应用软件是离不开的。所以，射频识别技术的软件开发和研究工作也有待进一步发展。如何用射频识别技术带来的数据来降低成本，提高生产效率是非常重要的问题。

4.3解决射频识别技术安全问题

应用射频识别技术的最大的一个好处就是可以对企业的供应链进行透明管理，但同时也会使个人隐私不安全。因此，就迫切需要尽快研究出增强安全性能的射频识别技术产品。

4.4降低射频识别技术的成本

目前最困扰企业大量应用射频识别技术的关键问题是射频识别技术成本的降低问题，其成本的消耗最主要的是标签的使用、读写设备及管理软件的成本。其中，由于标签是贴于每个单件产品上，使用数量非常大，因此标签成本的降低，将是射频识别技术成本降低的最重要的部分。

由此，射频识别技术已经成为本世纪最具发展潜力的技术之一。因其耐用性、方便性且可高速通信等特点，在电子信息领域中越来越广泛应用。尤其在农业物流的应用上，促进了我国农业信息技术及其应用的发展。现代农业物流将射频识别技术与现代的物流管理相结合，将会极大地提升物流管理各个环节的智能化水平和服务水平，其势必成为本世纪现代物流发展的不可逆转的趋势。 [科]

【参考文献】

[1]游战清，李苏剑.无线射频识别技术（RFID）原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2004：146-173.

[2]陈大才，王卓人译.Klaus Finkenzeller.射频识别（RFID）技术[M].北京：电子工业出版社，2001.6：115-143.

[3]潘利华.我国IC卡行业的现状及发展趋势[J].信息技术与标准化，2004（7）：35-39.

浅谈射频识别技术在中国的发展 篇4

一、目前医药行业物流所存在的问题

医药行业是高科技行业，药品制造企业要完全按照国家的GMP标准进行生产，而药品流通企业则要按照国家的GSP进行存储和配送。在整个系统中存在着许多重大问题，这些问题阐述如下：

1、在生产过程中，原辅材料不能及时到位，极大地影响了生产效率;

2、因人工操作，在整个存储和配送过程中的差错率达到3%以上，不但增加了物流成本，还影响了企业的信誉，给客户的销售造成许多困难;

3、有一些不法厂商，利用各种机会制造假药，而国家食品药品监管局(SFDA)却没有手段对其进行及时查处，使得假药泛滥，严重影响人民的身心健康;

4、为了获取不正当利益，各销售组织及其人员进行异地串货，获得大额的销售佣金，极大地损害了其它人员的利益，并且打击了后者的工作积极性，破坏了市场的正常运转，加速企业的衰亡速度。

为了解决这些问题，各药品制造企业和流通企业都想尽了各种办法，还是无法解决这些问题。美国的国家食品药品监管局(FDA)应用射频识别技术，就较好地解决了这些问题。射频识别技术对药品生产和流通的每一个环节都可以做到实时监控，差错率几乎为零，有效控制假药的生产与销售，一旦发现，立即进行查处。

二、RFID的简介

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签。对ERP(企业资源规划)和SCM(供应链管理)系统来说，RFID是一种革命性的突破。它的精确化管理将触角伸到了企业经营活动的每一个环节，使生产、存储、运输、分销、零售等各方面管理都将变得过去无法想象的便利。过去的物料编号无法实现对单一部件的跟踪，而今天，物料的精确化管理却将触角伸到了每一个环节的每一个部件，无论是质量控制、自动化管理、产品的生命周期管理都将变得非常有效而且便利，例如，对产品次品率的分析可以将次品来源定位在某一点，而仓库中的某一个产品也不会因为同一类产品的数量过多而被单独过久放置。

相对于一维条码和二维条码来说，RFID的优点在于，(1)用电波在离开的位置处(最大5米左右)可以取得信息;(2)在电波能够达到的范围内哪怕有障碍物也能进行识别;(3)一次可以识别数个标签(搭载有抗冲突机能的情况);(4)可以改写标签里的信息;(5)标签的内存容量很大(最大可达几万位数);(6)对于抗污染和损伤能力较强;(7)可以采用密码化等高水平技术来保护信息。

在物流界，RFID的电子标签使得管理效率大为提高，成本大为降低。RFID所开拓的新世界，绝不仅仅在于用电子标签使物流、零售变得方便，RFID为把我们的现实世界和虚幻世界连结起来提供了一个崭新的界面。

1)RFID带动零售业革命

随着无线射频识别技术RFID的出现，现有商品条形码的地位受到了挑战，零售业供应链管理面临新的革命，

根据科尔尼国际管理咨询公司(A.T. Kearney)的计算，从数据上衡量，零售商采用RFID后的利益来源于三个方面：降低库存水平约5%;每年减少店内和仓库人工成本约7.5%;提高周转，减少缺货，在每年每10亿美元的销售额中，增加周转额70万美元。

2)RFID带动物流供应链革命

由于RFID标签的存储容量是2的96次方以上，所以物流行业第一次发现他们可以将世界上所有的商品每一个都以惟一的代码表示。以往使用条形码，由于长度的限制，物流行业只能给每一类产品定义一个类码，就是说，一批牛奶，不管保质期是哪一天，他们在商场的代码都是一样的，商场无法通过代码判断每一件产品的准确库存周期。RFID彻底抛弃了这种限制，现在所有的产品都可以享受独一无二的识别。

在供应链管理上，无论哪个环节应用RFID都可以提供更高的技术支持，获得更佳的管理效果。有专家认为，要想提高物流供应链管理的效益，就必须使供应链上的成员及时获得其它成员和各业务环节上的运行信息，而信息的共享不足就会发生供应链的断裂和效率低下。先进的射频技术信息可以加强这些环节的自动化程度。这样便可提高业务运行的自动化程度，大幅降低差错率，提高供应链的透明度和管理效率。

高效的供应链和物流管理体系就是它的核心竞争能力。充分利用现代信息技术打造的供应链与物流管理体系，不仅可为天士力制药获得了成本上的优势，而且加深了它对顾客需求信息的了解、提高了它的市场反应速度，从而为其赢得了宝贵的竞争优势。

三、RFID在医药物流行业的具体应用价值，主要体现在以下几个环节：

1、生产环节。在药品生产制造环节应用RFID技术，可以完成自动化生产线运作，实现在整个生产线上对原材料、半成品和产成品的识别与跟踪，减少人工识别成本和出错率，提高效率和效益。特别是在采用JIT(Just-in-Time)准时制生产方式的流水线上，原材料与零部件必须准时送达到工位上。采用了RFID技术之后，就能通过识别电子标签来快速从品类繁多的库存中准确地找出工位所需的原材料和半成品。RFID技术还能帮助管理人员及时根据生产进度发出补货信息，实现流水线均衡、稳步生产，同时也加强了对质量的控制与追踪。

2、存储环节。在药品仓库里，射频技术最广泛的使用是存取货物与库存盘点，它能用来实现自动化的存货和取货等操作。在整个药品仓库管理中，将供应链计划系统制定的收货计划、取货计划、装运计划等与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，如指定堆放区域、上架取货与补货等。RFID技术的另一个好处在于在库存盘点时降低人力。RFID的设计就是要让商品的登记自动化，盘点时不需要人工的检查或扫瞄条码，更加快速准确，并且减少了损耗。

3、运输环节。在途运输的货物和车辆贴上RFID标签，运输线的一些检查点上安装上RFID接收转发装置，接收装置收到RFID标签信息后，连同接收地的位置信息上传至通信卫星，再由卫星传送给运输调度中心，送入数据库中。

4、配送/分销环节。在配送环节，采用射频技术能大大加快配送的速度和提高拣选与分发过程的效率与准确率，并能减少人工、降低配送成本。如果到达中央配送中心的所有商品都贴有RFID标签，在进入中央配送中心时，托盘通过一个阅读器，读取托盘上所有货箱上的标签内容。系统将这些信息与发货记录进行核对以检测出可能的错误，然后将RFID标签更新为最新的商品存放地点和状态。

浅谈射频识别技术在中国的发展 篇5

摘要：介绍了以TMS3705为射频基站的射频识别系统，给出了其在汽车智能防盗装置中的应用工作原理、硬件组成，以及软件设计方法和软件流程;同时介绍了为提高识别可靠性而对TMS3705信息读取采用的16位循环冗余校验的具体算法。

关键词：TMS3705;射频识别;汽车防盗;CRC校验

射频识别(RadioFrequencyIdentification,以下简称RFID)技术是近几年发展起来的一项新技术，它是射频技术和IC卡技术有机结合的产物。较之普通的磁卡和IC卡，RFID技术具有使用方便、数据交换速度快、便于维护和使用寿命长等优点。特别是它解决了无源(卡中无电源)和免接触这两大难题。与磁卡、IC卡等接触式识别技术不同，RFID系统的应答器和读写器之间无须物理接触就可完成识别功能，因而可实现多目标识别、运动目标识别，因而可应用在更广泛的场合。文中介绍的射频识别系统和相应的数据校验算法是射频识别技术在汽车防盗器中应用的一次成功尝试。

1射频识别基本原理

典型的射频识别系统由应答器(Transponder)、阅读器(Reader)以及数据交换和管理系统等组成。该系统的基本工作原理为：阅读器读写终端不断地发出一组固定频率(一般为134.2kHz)的电磁波信号，这样，当非接触式卡(应答器)片内的一个LC串联谐振电路进入阅读器读写终端的工作区域内，且其工作频率与读写终端发送信号的频率相同时，在电磁波激励下，LC谐振电路产生共振。共振使卡内的电容有了电荷，此时在电容另一端接的一个单向导通电子泵就可以将电容内的电荷送到另一个电容内并存储。当所积累的电荷的电压值达到2V时，这个电压就可作为应答器的工作电源。此时，应答器响应阅读器的要求，并将信息调制，同时发出以供阅读器解调读取。应答器内的E2PROM用来存储其唯一电子标签的ID号(编码长度为64位)以及其它用户数据。

图1

2射频识别汽车防盗报警器设计

本文研制的射频识别系统是以美国德州仪器公司的TMS3705为射频信号读写芯片，并以该公司的RI-TRP-RR2B(只读型)作为应答器。该设计中的基站芯片与微处理器(MCU)的通信只需两根通用I/0口线即可，因而使用起来十分方便。调制解调电路如图1所示.

应答器发射的信号经阅读器天线接收、基站处理后即可送至微处理器的I/O口。送入阅读器的是FSK(FrequencyShiftKeyed)信号，阅读器只负责信号的解调工作，而信号的解码由微处理器来完成。微处理器可根据输入信号的高、低电平持续时间进行解码操作。

2.1RI-TRP-RR2B射频卡中的数据存储格式

RI-TRP-RR2B应答器内共有14字节的数据，其存放顺序如表1所列。用户数据区共有10个字节，其中第2～9字节为用户64位ID区，第10、11字节为CRC校验码。

表1RI-TRP-RR2B内的数据

第1个字节起始字节FEH第2～11个字节用户数据区第12个字节停止字节FEH第13、14个字节第13个字节=第2个字节;第14个字节=3字节

2.2基于射频识别技术的汽车防盗器

该系统以ATMEL公司的AT89C51单片机为核心，其硬件组成如图2所示。该系统由射频识别装置、外部存储器、语音电路、时钟电路、电源管理电路、看门狗和检测控制电路组成。此系统的兼容性很高，可与其它防盗器配套使用，是一种性价比较高的汽车防盗装置。该防盗报警系统的主要功能特点如下：

(1)普通汽车防盗器主要是采用键盘输入方式对司机身份进行识别的，这种方式给驾驶带来诸多不便，而且由于其密码组合有限，较容易被窃取和破译。而采用射频识别技术来识别身份，则可有效解决这一问题。车主只须携带应答器(32mm)靠近阅读器的感应线圈(进入7cm左右的感应范围)，即可在瞬间完成身份识别，并且其密码不宜破译，因而大大提高了防盗效果。如果原有的应答器丢失，那么，使用者只须按下“学习”键，然后将备用的应答器靠近感应天线即可完成ID的学习，原有的ID会自动清除，同时使丢失的应答器失效，备用应答器生效。

(2)它的外部存储器采用ATMEL的AT24C01串型E2PROM。AT24C01是具有I2C总线的1k位电可擦除存储器，可用来存储车主的ID和突然掉电前单片机的标志信息。由于它是非易失性存储器，所以，掉电后其存储的信息不会丢失。重新上电后，系统又会回到掉电前的状态，这样可以有效地防止人为对汽车电源的破坏，提高安全性。

(3)语音电路以ISD1420集成语音芯片为核心，结合调理和功放电路便可实现多段语音的录放，而且其音质良好。利用该电路可以方便地实现防盗系统的安全提示和报警功能。

(4)电源管理电路和看门狗电路采用MAX705来完成。该芯片兼有电源管理与看门狗的功能。其中电源管理与单片机软件结合主要可用来对突然掉电进行数据保护，使单片机将掉电前瞬间的状态信息保存到E2PROM中，以备重新上电时读取。而看门狗电路则可有效地进行单片机监控，防止汽车上的各种干扰使单片机陷入死循环，从而提高整机的稳定性和可靠性。

图3

(5)检测控制电路用来检测汽车的各种状态信息，以供单片机决策判断之用。其中包括对车门的检测、对电源的检测、对刹车信号的检测和对按键的检测。控制电路则包括方向灯的控制、电源的控制、中控锁的控制和轮毂锁的控制。

3射频识别系统的软件设计

射频识别系统的软件设计核心是对射频卡发出的信号进行读取和校验。其中身份识别子程序流程图如图3所示。本系统中所用到的射频卡是只读卡，所以只需将其唯一的64位ID读出，然后经校验无误后与E2PROM中已存的ID进行对比，即可确定车主身份。

3.1射频信号的读取

图4给出了信号每个字节的格式，它由10位组成。第一位是起始位，固定为1，最后一位是停止位，固定为0，第2～9位是实际发送的`数据(最先收到的位为LSB)，由于是负逻辑?故数据需反相处理。

图5所示是阅读器读取数据的时序。射频卡发出的数据采用FSK调制。操作时可将TXCT置为0，延时50ms，然后再将TXCT恢复成1。此后约经过3ms，SCIO开始输出数据。该数据的第一个字节即为起始字节，总共输出14字节数据。

3.2CRC数据校验算法

CRC校验是为了检查信息字段是否传送正确而设置的，它是信息字段的函数。本文采用16位循环冗余校验码(CRC-CCITT)，其生成的多项式为：

CRC校验码由于其实现简单、准确率高而在通讯中广泛采用。本文采用的CRC-CCITT能检测出所有的双错、奇数位错、突发长度不大于16的突发错、99.997%的突发长度为17的突发错和99.998%的突发长度大于或等于18的突发错。CRC校验码的运算可以用移位寄存器和半加器来实现?具体的校验原理如图6所示。发送端的校验过程如下：

(1)先将CRC校验码(2个字节)的初始值设定为00H，00H(图6中0～15表示CRC的位0～15)。

(2)CRC校验码全部右移一位，并在A处与要进行CRC校验的数据的第1位作XOR运算。

(3)经步骤2运算后,A处的结果如为1，则反相MSB(位15)，然后检查MSB是否为1，如MSB为1则反相位13和位10，否则转到步骤4。而如果A处的结果为0，则检查MSB是否为1，若MSB为1则反相位3和位10，不是则转到步骤4。

(4)检查A处是否已运算64次，若不是，则重复步骤2到4。

(5)重复2～4步，做CRC运算，所得最后数值就是CRC校验码。

接收端校验的过程实际是所有信息码加上CRC校验码，然后将其作为一个整体再求一次CRC校验的过程，如果最后结果是全零，则表示CRC校验正确，否则表示错误。

应答器信息的读取必须严格按照其时序进行，否则将得不到所需的正确信息。限于篇幅，本文未列出具体程序。

4结束语

射频识别技术在医疗行业中的应用 篇6

1 射频识别系统简介

1.1 基本构成

完整的射频识别系统应包括以下四个部分:电子标签、应答器、阅读器、应用软件, 这四个部分是射频识别系统必不可少的[1]。

射频识别系统中的标签主要由两个部分组成:集成电路、天线。这两个部分功能不同。其中, 集成电路部分主要承担着处理和储存信息并调制、调解射频信号的职能, 而天线部分则主要承担着接收与发射信号的职能[2]。射频识别系统中标签需附着于特定物体, 并且其电子编码是唯一的。依据能源供给方式, 可以将射频识别系统的电子标签分为多种类型, 如有源标签、无源标签、半有源标签。

在射频识别系统中, 对标签信息的读取主要通过阅读器实现, 是射频识别系统的信息控制和处理中心。阅读器为了方便操作, 常设计为手持式与固定式。阅读器有读和写两种装置, 这两种装置使用的结构和技术不同, 可以根据具体需要进行选择。在阅读器中主要包括耦合模块、收发模块、控制模块、接口单元4个部分。阅读器与应答器之间的信息交换一般通过半双工通信方式实现, 另外, 应答器所需的能量与时序也由阅读器提供。在实践中, 借助WLAN等技术, 阅读器还可以具有更多功能, 如采集、处理、远程传送物体识别信息等。应答器是射频识别系统的信息载体, 射频识别系统的应用软件也可根据具体需要进行选择。与当前广泛应用的条码技术相比, 射频识别技术优势显著, 如信息容量大、通讯距离长、难以复制、环境适应性强, 能同时进行多个标签读取等。但是由于射频识别技术属于新兴技术, 费用昂贵, 随着科技的发展, 射频识别技术将会普及到各行各业。

1.2 基本工作原理

射频识别技术的基本工作原理:在标签进入磁场后, 解读器会向标签发出射频信号, 标签接收信号, 依靠感应电流获得的能量将代表产品信息的某一频率信号发出, 阅读器接收标签发出的信息并进行解码, 然后将解码后的信息发送给中央信息系统, 中央信息系统接收阅读器解码后的信息并进行相应的处理[3]。

2 射频识别技术在医疗行业的应用

目前, 射频识别技术已经在许多行业中得到了应用, 尤其是在医疗行业, 应用最为广泛, 如患者识别与跟踪、医疗垃圾跟踪与监控、新生儿标识管理、医院资产和设备管理等[4]。

2.1 射频识别系统在医院的应用

2.1.1 加强设备管理与使用

在医院日常管理工作中, 医疗设备管理是一个重大难题。相关数据显示, 大型医院每年丢失的医疗设备价值达2万元以上。许多医院都在寻找丢失的医疗设备方面耗费了大量的人力物力, 医疗设备与资产的丢失, 造成设备使用率低下, 并增加了医院的运营成本。应用射频识别技术, 有利于加强设备管理与使用, 提高医院管理效率。通过在每个医疗设备上附着唯一的标签, 医务人员可以在众多医疗设备中轻易辨别所需设备, 特别是对于小型医疗设备, 效果更为显著。另外, 在医疗设备上附着唯一的标签, 还可以有效减少设备丢失。例如在医院门口设定射频识别设备, 当某个带有唯一标签医疗设备经过时, 射频识别系统就会发出警报, 提醒管理人员注意。射频识别系统对于加强医院设备管理与使用, 提高医院整体工作效率具有重要意义。

2.1.2 提高医院库存周转效率

在医院日常运营中, 医疗设备药品与采购也是难题之一。由于医院设备、药品众多, 很难及时的获取设备数量、药品使用量等信息。由于缺乏明确的数量信息, 在进行采购工作时, 不知道哪种设备、药品紧缺, 盲目性很大。利用射频识别技术, 对每种设备、药品都附着唯一的标签, 在采购前进行扫描, 可以直接获得准确的设备、药品使用数据信息, 依据获得的数据信息进行采购, 就使采购工作更加明确, 这就有利于提高医院库存周转效率, 降低医院经营成本。

2.1.3 有利于降低病人治疗成本

近年来, 医患关系越来越紧张, 行政管理过度是重要的原因。相关数据显示, 美国医院的医务人员每周用于填写表格的时间就超过25h, 大量医务人员忙于日常行政工作, 很少有时间同病人进行沟通交流, 这就拉开了病人与医生之间的距离, 医患之间不能及时的沟通与了解, 医患关系更加紧张。通过应用射频识别系统, 可以使医院工作流程自动化, 减少医生日常行政工作量, 使他们有更多的时间用于诊疗工作。更重要的是, 医务人员日常行政工作量的减少, 医院的人力成本就会降低, 相应的病人的治疗成本也会下降。因此, 射频识别系统有利于降低病人治疗成本。

2.2 射频识别系统在医药行业中的应用

2.2.1 加强药品监管

当前, 假药泛滥使医药行业面临着严峻的形势。对制药公司而言, 假药问题有损公司形象, 对公司长远发展不利。对病人而言, 假药直接威胁病人生命健康安全。将射频识别技术应用于医药行业, 给每一种药品都附着唯一的标签, 可以轻易使病人辨别药品真伪, 还显著减少假药、药品流失、串货现象[5]。利用射频识别技术的标签, 药品ECP编码, 能够对药品的原材料来源、生产过程实现全面监控和追踪, 打造一个安全的产业链。射频识别技术对医药行业具有重要作用, 是加强药品监管的重要方法。

2.2.2 提高药品召回率

由于药品具有特殊性, 药品召回在医药行业较为普遍。药物召回不仅影响公司形象, 更重要的是, 药品召回需要耗费医药公司大量人力物力。应用射频识别技术, 在医药召回工作中, 可实现对召回药品的自动扫描, 这就可以减少医药召回工作对人力的依赖, 减轻医药公司的人力成本, 并加快药品召回率。

3 在医疗行业应用中的问题

由于射频识别技术会产生电磁, 目前部分学者认为, 这会对医院特殊医疗设备的正常运行产生不良影响, 特别是电磁干扰, 是射频识别技术在医疗行业应用中最显著的问题。另外, 电磁干扰还可能对患者的治疗造成一定影响。射频识别技术是一项新型技术, 在有些方面还不是成熟, 因此在医疗行业应用中, 必须依据国际标准并经严格的检测程序才能使用, 在使用过程中应尽量减少射频识别技术对医疗行业产生的负面影响。

4结论

射频识别技术是前沿技术, 在医疗行业应用, 能够促进医疗行业的发展, 降低病人治疗成本。但是事物皆具有两面性, 在看到射频识别技术的优势时, 也不能忽略其存在的问题, 只有正视射频识别技术, 积极发挥射频识别技术的优势, 才能不断发挥射频识别技术的积极作用。

摘要：简要阐述了射频识别技术的工作原理、基本构成与功能, 探讨了射频识别技术在医疗行业的应用, 分析了射频识别技术在医疗行业应用中存在的问题。

关键词：射频识别技术,射频信号,电子标签,阅读器

参考文献

[1]郭斌.RFID技术及其在医疗行业中的应用[J].中国医疗设备, 2010, 25 (1) :59-63.

[2]李岩, 赵体玉.射频识别技术在手术室信息化建设中的应用进展[J].护理研究, 2014, 28 (5) :525-526.

[3]邢俊凤, 白金牛, 唐思源, 等.基于RFID的婴儿防盗系统的研究与实现[J].电子世界, 2014 (2) :100.

[4]马锡坤, 杨国斌.无线射频识别技术在医疗垃圾管理系统中的应用[J].中国数字医学, 2010, 5 (4) :62-63, 70.

浅谈射频识别技术在中国的发展 篇7

1、射频识别系统

射频识别系统主要是由三部分构成, 即后台数据库 (DateBase) 、读写器 (Reader) 、标签 (Tag) 等。该系统遭受多种形式威胁, 例如跟踪定位、重放攻击等。针对跟踪威胁进行认真研究, 原理是持有者在得到该标签, 入侵者就会对扫描该标签, 进而对持有者实行追踪, 但需要注意的是标签内数据和持有者信息没有任何关系。要制止标签被入侵者恶意跟踪, 就应该让标签有不可分辨性, 也就是经过数次扫描后在对标签进行认定。

设计射频识别系统协议, 首先应重视前向安全性, 让入侵者不能联系历史数据和现在数据, 杜绝其发现客户信息。其次, 认证。标签遇见已经授权的读写器时, 才出现识别符, 但这只是在读写器向该标签确认身份后, 才能完成。这容易出现的问题是, 为消除欺骗性攻击, 读写器在正式开始通信前, 应该向标签表明其身份, 这就需要确定该标签ID后, 才开始通信。另外, 读写器在向标签表明其身份后, 标签才能显示其识别符。

Hash函数能解决这一问题, 因为该函数是一单向函数, 在对变长信息M录入后, 得到的结果是定长Hash码H (M) 。该函数的基本性质能够保证在输入不一样的情况下, 输出就会存在差异, 也势必不出现2个同样的输入值与输出值。另外, 在仅仅知道输出的情况下, 还没有办法对输入值进行判断。考虑体积、成本等多个方面的因素, 在该系统内用于隐私保护、安全保护等的门电数量还是很少的, 使用Hash函数的电路则更少, 这是采用Hash函数的另外一个原因。

2、现有基于Hash函数的算法及其安全性分析

Hash函数能加密处理标签标示符, 认证阅读器和标签, 保证标签不被非法读取和非法跟踪。目前有三种操作方案, 分别是随机hash锁、hash锁、hash链。但是这三种可操作方案毕竟有自身的优点与不足之处, 还需继续改进。

2.1 Hash锁

Hash锁原理是存储标签访问的密钥K和metaID, 此处的meta ID=Hash (K) 。该方案的成本低, 但是可信度高, 能对标签数据实行保护与访问控制, 但因meta ID是固定的, 侵入者能够通过meta ID来对标签展开追踪, 获得标签进而侵犯隐私。使用明文传输来访问密钥K, 因此, 隐私侵犯者可获取该密钥, 并将该密钥形成标签来对阅读器进行欺骗。

2.2 随机Hash锁

随机Hash锁原理是阅读器访问标签时, 标签具体输出信息随时间变化而不同, 这解决标签定位隐私方面的文体。这一方案实际上是在该锁基础上重新加进随机数r, 标签在获得访问申请后, 一般会发送 (r, Hash (ID‖r) ) , 后面的数据库会使用穷举搜索的方式来对标签ID和r的Hash值展开搜索, 假如某一个ID和随机数Hash值与发过来的Hash (ID‖r) 相等, 表明这一ID是相关的标签ID。随机Hash锁对标签定位隐私的问题彻底予以解决, 如果标签信息已经被入侵者截获, 入侵者就得到了访问控制权, 采用信息回溯的基本方式来得到该标签所有历史记录, 对该标签持有人隐私进行推断。后面的数据库解码操作使用穷举的方式展开搜索, 对所有的标签实行穷举搜索, 并计算Hash函数, 因此, 可以拒绝服务遭受攻击。

2.3 Hash链

Hash链是阅读器访问标签时, 标识符被人为改变。在标签经2个Hash函数后更新标识符。后面数据库能够及时存储标签身份序列号ID、计数器k、标签标识符Sk序列对 (ID, k, Sk) , 阅读器R第K次对标签T进行访问时, 该标签返回, 输出信息是Rk, 这时Rk=G (Rk) , 更新标识符Sk+1=H (Sk) 。后端数据库对计数器进行检索访问, 探寻与其符合的访问次数序列对, 之后, 对该序列对内的每一个Sk计算其Rk=G (H (Sk) ) , 检测Rk和已经发过来Rk情况是否一致。假如一致的话, ID会即刻返回, 并及时更新数据, 当ID标签对计数器k=k+1进行访问时, 标识符Sk+1=H (Sk) .该方案保护原来的交易, 但其本身也有不足之处:入侵者询问某一标签后获取另一有效信息, 在合法阅读器前冒充合法标签, 使得标签和数据库间不可同步运行, 如果攻击者对标签扫描的话, 标签对阅读器没有展开认证, 标签会对标识符进行更新, 合法阅读器将对该标签的下次通讯予以制止, 因该标签和后台数据库数据不同, 说明标签已经不再起作用。

3、安全增强认证协议

通过上面Hash函数匿名算法的探讨, 有不同程度的安全性隐患。每一次标签ID对读写询问后来改变的话, 与侦听是基本一致的, 跟踪追击的方式将没有办法对方案安全性能进行破坏;为防止出现抵御重放和欺骗攻击, 应实行身份验证, 使用安全Hash函数对标识符展开随机会话, 这是验证标签与阅读器身份, 消息自身具有保鲜性, 确定不遭受回放攻击。

3.1 认证过程

(1) 阅读器询问标签, 发送数字Nr。

(2) 标签生成新标识符Nt, 然后将Nt发回到阅读器, 该阅读器把具体值发到后台数据库内。该数据库认证标签后, 假如计算出标签ID, 就会出现新标示符IDi+1。

(3) 后台数据库采用新密钥IDi+1建立信息, 并将信息返回到阅读器内, 阅读器将信息发送到标签内。标签在对返回的数据接收前, 其生成新密钥计算值, 接受信息和本身计算信息相同时, 标签认定阅读器后就能信任, 并且在存储器内对原来的密钥IDi和随机Nt进行删除, 否则标签一般会拒绝进行接受并保留原有的密钥IDi。

3.2 协议模型

TR附图的IDi指的是在进行第i次对ID号开展标签访问时, h (m) 说明对信息M开展Hash运算, hk (m) 显示的是经过加密的hash函数, k是用于产生该hash值消息认证码 (MAC) , 用于信息起源认证上, Nr是阅读器内标识符, Nt是该标签内的识别符。该协议对绝大多数攻击都能抵御, 并能保证在互相认证地方, 加入识别符和阅读器, 如果阅读器将要询问的信息不包含一次性数Nr, 入侵者的攻击让标签和数据库内就会有异步情况出现。假如不存在数Nr, 攻击者常常是冒充阅读器, 并发送咨询信息, 之后获得返回信息Nr, 并实时加以存储。之后, 入侵者会进行重放攻击, 并且一般是针对阅读器与后台数据库, 说明这一数据由于发出标签, 数据库也会对数据加以论证, 生成新标识符IDi+1, 该情况出现的原因是数据库对已经接收的数据是否合法, 数据库中加入一次性函数Nr, 来验证该数据库, 就有效避免出现该情况。如果信息不存在一次函数Nr, 阅读器身份不能得到验证, 对中间人攻击没有办法进行抵御。

3.3 安全性分析

(1) 保护标签免受攻击。在上面谈到的协议第3条信息是避免在数据库与标签之间出现失步的问题, 如果冒充阅读器并对标签进行扫描, 由于只对3条信息进行接受, 标签对秘密进行升级, 所以, 一般是接受完第3条信息后中断。因为全部的非法阅读器对标签功能不起任何作用。 (2) 避免对阅读器展开进攻。入侵者一般是将其先伪装成是有用标签, 因对共享的秘密并不知情, 这类入侵往往会失败。假如入侵者对重放原来的信息, 因每次使用的Nr是不同的, 因此数据库不能进行识别。 (3) 防止其攻击阅读器和标签间的通信。对每次会话进行侦听时, 那些已经改变的信信息未能提供有效信息, 因为Hash函数呈单向性, 每一次会话后掺入随机数N, 确保消息新鲜。 (4) 避免对用户隐私进行威胁。在该协议内确保所有和标签相关的编码, 识别符都是未使用明文的方式进行直接访问。因此, 与用户直接关系信息未予以披露, 切实保护用户隐私方面的信息。 (5) 规避定位方面的威胁。该项方案确保标签密钥与阅读器通讯后出现改变, 并保证不遭受定位和跟踪方面的威胁。 (6) 规避对标签拆分。RFID系统标签不能设计为是阻止拆分设备, 因此, 入侵者将标签进行拆分并将加密材料取出, 在RFID系统内没有办法避免, 即便在设计时全面进行考虑, 并采用不可逆算法, 保障前向安全性, 但一般不会想到这一情况。

4、结语

本文探讨的是能确保阅读器和标签交易时的安全, 还能实现协议之间的相互认证。在开展相关设计时, 需适时考虑标准性攻击, 例如跟踪定位、假冒等。此外, 由于使用另外的咨询回应机制来展开认证, 能避免原来协议不能充分克服的标签和数据库间存在的失步方面的问题。特别是在标签遭遇攻击, 破坏标签, 秘密在被揭穿的情况下, 使用了不可逆算法确保前向安全性。

参考文献

[1]粟伟, 崔喆, 王晓京.基于Hash链的RFID隐私增强标签研究[J].计算机应用, 2006, (10) .

浅谈射频识别技术在中国的发展 篇8

射频识别技术RFID (radio frequency identifiestion) 是21世纪非常流行的一种自动识别技术, 其应用场合越来越广, 尤其随着物联网技术发展, 应用将更上一层楼, 目前在停车场, 学校图书馆, 食堂, 公交车上已经屡见不鲜。这里我们设计一种利用单片机开发的新型手持射频卡读写器, 作为通用射频卡检测设备。

1 系统设计

本系统主要由电源管理单元、单片机AT89C52、射频卡读写模块 (主要由MFRC500构成) 、无线模块、键盘显示电路及其他外围电路构成, 系统如图1所示。

手持射频卡读写器的工作原理如下:整个手持机由电源管理单元给各个模块提供工作电压, 由单片机控制射频卡芯片, 并通过天线发射电磁波 (区域大小取决于天线的设计质量) , 当有射频卡 (也可以称作电子标签, RFID卡, 非接触卡) 进入天线发射的有效范围时, 射频卡里有一个LC串联谐振电路, 它的工作频率与射频卡读写器天线发射的频率相一致, 由于电磁波提供的激励能量, 使得射频卡里的LC谐振电路产生了感应电势, 电压达到一定电压值, 就作为卡内其它电路工作的电源, 然后射频卡将数据通过内部电路以同样的频率发送回去, 读写器通过天线接收到射频卡的信号后, 进行解调解码, 并根据冲突检测和校验, 来判断有效的数据, 接着通过单片机的串口发送数据给无线模块SIM900D, SIM900D可使用短信或者TCP/IP数据流两种方式来进行数据的无线传输, 由于短信方式比较适合数据量少, 单方向的场合, 这里为了使该设计具有更广的使用, 所以采用TCP/IP数据流的方式, 与远程控制数据中心进行数据交互。

2 硬件电路设计

2.1 读写器的主要控制器

手持读写器的主要的CPU采用ATMEL公司的AT89C52。它是一款常用的51单片机。被应用到各种工业控制和消费电子领域中。其成本低, 开发平台简单。当然在这个系统里理论上完全可以用其他单片机或者ARM控制器来替换。

2.2射频卡读写器设计

射频卡读写主要通过射频卡芯片MF RC500及其必要的外围电路构成, 射频卡芯片是整个读写器的核心, 它可以实现读写射频卡 (电子标签) 所有必要的功能, 包括射频信号的产生、调制、解调等。此芯片实际上是单片机与射频卡之间进行数据传输的关键。任何射频卡上的数据读写都要通过此芯片来传送。通过传送不同的命令给此芯片, 就能实现不同的控制。

此芯片需要在OSCSIN和OSCOUT引脚上外接13.56MHz晶振, 当然也可使用其他外部时钟, 但不推荐这样做, 因为它本身的时钟已经足够稳定。

为了实现最佳性能, 射频卡芯片的模拟部分使用单独的电源, 它对内部的震荡器、模拟解调器和解码器提供工作电压, 同时对驱动部分和数字部分也各使用单独电源供电, 此读卡器, 我利用磁珠把各电源进行分开。

此芯片支持不同的CPU接口, 单片机通过控制射频卡芯片的NCS引脚来选择射频卡芯片, 在射频卡芯片上电或硬件复位后, 此芯片马上复位它的接口模式, 并根据几个固定引脚上的逻辑电平来识别当前CPU接口的类型。我们这里选择了地址线与数据线分时复用的接口类型, 其具体操作是:当ALE为逻辑1时, 将地址锁存到内部的相应锁存器中, 然后由读写信号完成对芯片的数据读写。

在这个部分, 读写器的天线设计也相当的重要, 它的设计质量将直接影响读写射频卡的有效距离, 我们参考芯片的数据手册, 采用直接匹配的天线, 其有效距离最远可以达到10cm。在天线电路的设计里, 我们主要考虑两个方面的问题:

第一个方面是对电磁干扰的滤波, 由于这个读写器的工作频率为13.56MHz, 由时钟电路产生, 但它也伴随产生13.56 MHz中的3次、5次等高次谐波。为达到国际EMC要求, 良好地控制这些电磁干扰。本读写器使用低通滤波器来控制电磁干扰。

第二个方面是为了天线的性能达到最好, 需要考虑天线电路的阻抗匹配。

2.3 电源的设计

由于本手持机在使用无线模块时, 需要较大的电流。另外本设备为手持机, 所以系统设计采用优科能源的可充电聚合物锂离子电池组件 (2节串联, 每节3.7V的标称电压) , 可充电 (需另购充电器, 充电电压为8.4V) , 电池电压通过降压型DCDC芯片AOZ1016A转换成5V电压输出, 此芯片的输入电压范围较大 (从4.5V~16V) , 最大可以输出3.6A的电流, 完全满足本手持机的电压需要。

2.4 显示器的设计

显示部分采用160×96点阵液晶屏, 这个液晶屏是总线型的, 它与单片机的连接采用数据并行模式, 直接与单片机的PO口相连, 而液晶屏的读写控制信号R/W则直接连接单片机的读写信号上, 另外液晶屏的片选信号CS, 指令/数据寄存器选择信号A0, 复位信号RESET和串并行选择端P/S, 都需要分别连接到单片机的其他I/O口。

2.5 键盘的设计

键盘设计使用单片机P1口的八个I/O口实现, 采用4×4矩阵动态扫描模式, 可设计提供11个数字键 (包括小数点) 、确认键、取消键、退格键、2个功能键, 共16个按键。满足一般手持设备的按键需求。

2.6 无线通讯模块

目前市场上提供的无线通讯模块有很多, 为了适应更多的国家使用, 我们使用刚刚推出的四频的无线模块SIM900D (它是SIM340DZ的替代品) , 此模块自带TCP/IP协议栈, 无需其他CPU的支持就能利用TCP/IP数据流方式进行无线数据传输。当然它也使用标准的AT命令, 性能稳定, 使用方便。本手持机中, 单片机通过串口与SIM900D进行通信, 由于单片机AT89C52采用5V供电, 而SIM900D使用4.3V供电, 所以需要在5V电压的基础上进行降压, 我们这里采用简单的二极管进行串接降压。当然此模块还需要SIM卡接口电路, 由于SIM卡是经常被手碰到的地方, 需要给SIM卡加上ESD保护电路。

3 软件设计

手持机软件系统用C51进行直接编写, 当然如果扩展外部储存器, 也可考虑在本系统中采用嵌入式操作系统, 并在操作系统的基础上编写自己的应用驱动程序, 我们这里考虑到本手持机只是作为物流读写射频卡的中间设备, 数据处理类型和任务较少, 较复杂的应用处理可以由远程数据控制中心来实现, 所以这里采用C51直接编写全部程序, 系统的各个单元部分用单独的任务线程设计, 在减少了软件设计的复杂度的同时, 也增强了软件系统的稳定性和可读性。

本系统软件设计主要包括, 系统初始化, 键盘扫描处理, 液晶显示, 射频卡的读写, 以及无线模块的控制与数据通讯等主要部分, 由于系统初始化, 键盘扫描处理, LCD显示, 都是非常常见的应用设计, 下面主要说明射频卡的读写部分的设计。

3.1 射频卡的读写软件设计

射频卡的读写, 最主要是对芯片进行控制。因此读写程序也主要是完成单片机对射频卡芯片MF RC500的控制, 从而实现芯片与射频卡之间的数据交互, 工作流程如下:

1) 单片机对射频卡芯片进行初始化, 使其进入正常的工作状态;

2) 等待中断信号 (射频卡芯片通过天线检测到有效的射频卡进入有效范围后, 产生中断信号给单片机) ;

3) 由单片机发送相应的指令给射频卡芯片, 进行请求, 防碰撞, 选择等操作;

4) 单片机发送相应的指令对读写射频卡密码进行验证;

5) 验证完毕后, 读取射频卡指定块的内容或者写入相应地址块的数据;

6) 完成数据读写后, 向卡发送停止命令, 并可判断卡有没有离开。

3.2 无线模块的数据传输的软件设计

由于无线模块SIM900D自带TCP/IP协议栈, 在本手持读写器里, 单片机通过其串口, 利用AT命令就可以对SIM900D进行数据通讯。主要流程如下:

1) 先由单片机通过I/O脚控制模块上电, 使SIM900D上电复位;

2) 单片机通过串口发送AT命令控制无线模块SIM900D与远程服务器建立TCP连接 (预先需要知道远程数据控制中心服务器的IP地址和端口) ;

3) 连接建立后, 单片机把准备好的数据发送给无线模块SIM900D, 通过前面建立好的数据通道进行数据传输;并读取无线模块SIM900D从远程数据中心返回的数据;

4) 数据处理好后, 关闭当前建立的TCP连接, 然后再关闭无线模块SIM900D的电源, 以节约耗电, 继续等待下一次的通讯。

4 结论

本手持机主要支持IS014443A协议的射频卡的读写, 此射频卡目前已经被广泛使用。利用此设计方案, 开发的物流手持射频卡读写器, 具有携带方便, 成本低, 软件修改方便, 可使用场合多的特点, 随着物联网的发展, 其应用前景一定非常广阔。

参考文献

[1]谢高生, 易灵芝, 王根平.动态密钥在Mifare射频IC卡识别系统中的应用[J].计算机测量与控制, 2009, 17 (4) :725-726.

浅谈射频识别技术在中国的发展 篇9

随着我国高等教育的快速发展，建立符合高等教育规律的现代大学管理体系是建设高水平大学的重要保证，管理信息化是实现管理现代化的重要途径。管理信息化带动管理科学化，管理科学化促进管理规范化，运用现代科学技术，加强信息化管理，是提高高校管理水平和效率的有效手段。射频识别技术具有广阔的应用前景，在高校的信息化管理中将发挥重要的作用。

2、射频识别技术简介

2.1 射频识别技术的发展

射频识别（R a d i o F r e q u e n c y Identification，以下称RFID）是一种非接触式的自动识别技术。早在二战时期，美军就曾使用这种技术来识别盟军的飞机，但是由于技术和成本原因，一直没有得到广泛应用。近年来，RFID技术及应用正处于迅速上升的时期，被业界公认为是本世纪最有潜力的技术之一。

2.2 RFID系统的组成和工作原理

R F I D应用系统一般由射频识别读写硬件、通信与接口中间件、应用系统三部分组成。射频识别读写硬件是系统的关键部分，完成被识别物体的信息采集和存储，主要由RFID电子标签、阅读器和射频天线组成。RFID电子标签由标签芯片及标签天线（或线圈）组成，附着在待识别的物体上。标签芯片是具有无线收发和存贮功能的单片系统，它存有一定格式的电子数据，可根据需要标识信息。标签天线用于和射频天线间进行通信。阅读器主要用于读取或写入电子标签信息。射频天线在电子标签和阅读器间传递射频信号，可与阅读器集成在一起。

R F I D系统的基本工作原理如图1所示。阅读器通过射频天线发送一定频率的射频信号, 当电子标签进入发射天线工作区域时产生感应电流，获得能量被激活；电子标签将自身编码等信息通过标签天线发送出去；射频天线接收从电子标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器；阅读器对接收的信号进行解调和解码，然后送到后台主系统进行相关处理[1]。

2.3 RFID的技术特点和应用

R F I D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，识别过程无须人工干预，可快速批量识别多个物体，可工作于各种恶劣环境。作为条形码的无线版本，R F I D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、标签数据可加密、存储数据容量大、可重复写入等优点。

R F I D技术可广泛应用于电子物品监视、商品防伪、身份识别、零售行业、物流控制系统、车辆收费、定位系统等领域。

R F I D在高校中有广泛的应用环境，作为一种自动识别技术，对于人，利用它可以进行身份识别，对于物品，利用它可以获取物品标识信息。R F I D能够解决分散数据自动快速采集的难题，对于提高信息化管理水平和数字化校园建设具有显著的推动作用。下面分别介绍几种典型的应用实例。

3、RFID在图书馆中的应用

从20世纪90年代初期开始，条形码作为一种自动化管理的手段，结合计算机信息化管理系统进入了图书馆管理领域，从此图书的借阅和管理方式发生了质的改变，工作人员从烦琐的手工操作中解脱出来。

近年来，随着高校在校学生数量的迅速增加，为了满足读者的需要，高校图书馆改进了多方面的服务内容，如开设网上图书检索和读者服务功能、增加借阅册数、实行开架借阅等等，这些措施显著提高了图书馆的服务质量和效率，方便了读者借阅。

当前，多数图书馆采用基于条形码的管理系统，面对新的使用环境和要求，这种管理方式在服务功能和内部管理方面显露出一些突出问题[2]，主要有：图书的借还过程无法自动处理，必须经工作人员逐册扫描，速度低；还回的图书经常乱架，进行架位整理费时费力；闭馆后无法借阅归还图书，读者不能获得自助服务；条形码为纸质印刷，易污损破坏，无防盗功能等。

在RFID应用系统中，阅读器能够穿透纸张、木材和塑料等非金属和非透明的材质，具有非接触式地快速批量识别电子标签的能力。图书馆应用RFID技术，在每册图书中置入RFID电子标签，通过阅读器自动获取图书信息，可以解决上述主要问题。

使用RFID电子标签管理图书后，借书还书时，只要将图书放置在操作台上，阅读器自动读取每册图书上的标签信息，批量完成多册图书的识别处理，避免了逐册扫描图书条形码的人工操作，完成图书的快速借还服务。这种方式很容易实现自助借还图书服务，自助借还图书不受开馆和闭馆的时间限制，可以为读者提供全天候服务。

图书馆提供开架借阅服务后，产生的问题就是归还的大量图书发生乱架，管理人员整理排架费时费力。R F I D电子标签存储有每册图书的位置信息，管理人员通过阅读器可以快速读取，简化了排架过程，提高了排架速度。另外读者也可以利用阅读器寻找自己需要的图书。

采用条形码管理的图书，进行图书加工入库时，在图书上除了粘贴条形码外，还要在图书中插入防盗磁条，以防止读者私自将图书带出图书馆。R F I D电子标签可以制作成各种形状和大小，甚至还可以用电子油墨直接印刷，在图书出版时一次制作完成。入馆加工时只需向图书的R F I D电子标签中写入特定数据，即可使图书自身携带馆藏信息，由阅读器自动识别辨认，避免条形码标签的易污损破坏，而且具有防盗功能。

2002年，新加坡国家图书馆管理局发布了世界上首个全面部署RFID的图书管理系统，成为世界上第一个应用RFID技术的图书馆。在使用RFID电子图书馆管理系统后，该馆的借阅率增长了30倍，每年的借阅次数由原来的1000万次提升到了3100万次，而且每年节省了2800万美元的开销和2000名工作人员的人力成本[3,4]。

4、RFID在校园一卡通中的应用

校园一卡通系统是高校数字化校园建设的重要组成部分，基于RFID技术建立的一卡通系统，以射频卡为载体，以校园网为基础，通过计算机、网络、通信、数据库和自动识别技术的集成应用，在校园中实现身份识别、生活消费、综合查询和管理的信息化，使管理过程自动化、科学化、规范化。

校园一卡通系统中的应用系统包括学生注册管理系统、收费系统、水控电控管理系统、门禁管理系统等，另外还有可以与之对接的系统，如图书馆管理系统、教务管理系统、机房管理系统、医疗管理系统等。

学校管理部门通过一卡通系统给每个学生制作发放射频卡，卡表面印制有持卡人的彩色照片、姓名、学号、院系、班级和标志性图案，易于辨认。卡片相当于学生随身携带的电子标签，内部存储有持卡人的基本信息，可通过阅读器自动快速获取，实现对持卡人非接触式的身份识别。

学生使用一卡通就餐、打水、洗澡、购物，实现电子支付，避免了找零的烦琐过程，有效防止校外人员使用学校资源。学生的每笔支出和各个收费点的收费都由系统记录，学生和商户可以方便地查询自己的消费和收入情况，学校也能宏观地统计学生的消费习惯和对收费的监管，避免不合理收费和资金的分散管理，减少了现金流量，加强了资金管理，提高了资金的运转能力和使用效率。

校园一卡通系统的射频卡可以和银行磁条卡绑定，学生可以通过一卡通系统中的自助终端设备，完成从个人银行卡帐户向一卡通的资金划转，避免了学生到指定地点排队充值的过程。学校将学生补助直接发放到卡中，避免的烦琐的现金发放。

一卡通为学生公寓管理提供了先进的手段[5]。在公寓楼内安装通道机，学生刷卡出入，可有效防止闲杂人员进入公寓楼；学生公寓安装门禁系统，在晚上规定时间之后必须刷卡才能进入宿舍，系统自动记录晚归学生信息，辅导员实时准确了解学生的夜间活动情况。

一卡通系统还可与其它管理系统进行对接，如图书馆管理系统，这样，射频卡就可以代替借书证，通过身份识别后进入图书馆并借阅图书。

5、RFID在仪器设备管理中的应用

高校的仪器设备等资产管理也是RFID重要的应用领域，可以将RFID应用系统与现有的仪器设备管理系统进行集成，充分发挥RFID的技术优势，解决仪器设备清查效率低下等主要问题[6]，加强资产的有效管理。

5.1 提高仪器设备清查效率

建立RFID应用系统后，在仪器设备登记入库时，管理部门制作对应的R F I D电子标签，内部存储仪器设备的基本信息，固定在仪器设备上。目前使用的条形码是纸制材料，必须粘贴于仪器设备表面，由光笔扫描读取信息，易脱落损坏，而RFID电子标签外部具有防护层，结实耐用，可固定于仪器设备上的合适位置，不易损坏，内部信息可由阅读器通过射频信号无线读取。进行仪器设备清查时，管理人员只需手持阅读器，在仪器设备安放地点周围巡查，只要RFID电子标签处于阅读器所形成的电磁场内，即可批量准确获取仪器设备信息，免去了翻看、搬移设备，逐台扫描条码的烦琐过程，可以大大降低劳动强度、提高清查效率。通过G P R S或无线网络，R F I D系统与仪器设备管理系统相连接，可快速核对仪器设备的账物相符情况，缩短清查周期。

5.2 随机存储技术档案

与条形码相比，R F I D电子标签存储容量更大，且可以重复读写，这就为随机存储仪器设备的技术档案提供了可能。RFID电子标签内除了存储仪器设备的固定基本信息，如设备编号、名称、规格型号、生产厂家、出厂日期、安放地点等，还可以存储保修期限、动态维修记录等技术信息，方便查询，有助于对设备的及时维护维修，使其处于正常的工作状态。

6、结语

提高高校信息化管理的水平，实现数字化校园建设的目标，关键在于统一全校的信息编码规范和业务数据，保障数据的权威性和唯一性，建立完善全校公共的数据平台，逐步消除高校管理中的“信息孤岛”现象。

射频识别技术应用于高校管理领域，可充分发挥其技术优势，实现对人和物标识信息的自动识别，完成管理信息系统目标管理对象数据的快速批量获取，对于建立和统一公共数据平台，实现管理的信息化、智能化具有重要的应用价值。

参考文献

[1]孙晔, 王艳秋.RFID射频识别技术及应用[J].电大理工.2009 (3) .

[2]田菊宁.图书馆领域RFID取代条型码的分析研究[J].科技情报开发与经济.2008 (29) .

[3]马漫江.RFID系统对图书馆员的影响探析[J].科技情报开发与经济.2009 (9) .

[4]施巧莲.RFID电子标签与条型码之比较[J].大学图书情报学刊.2009 (2) .

[5]吴唐燕, 李伊涵.校园一卡通在数字化校园建设中的作用[J].中国教育信息化.2008 (19) .