RFID是“無線射頻識別”（Radio Frequency Identification）的縮寫，意思是利用無線電波以非接觸方式傳輸數(shù)據(jù)，從而識別物體、動物或人類。一個完整的RFID系統(tǒng)通常由RFID讀寫器、RFID標簽和天線組成。RFID廣泛應用于醫(yī)療保健、零售、酒店、制造等各類行業(yè)。它類似于條形碼技術(shù)，但不受視線限制。

在本RFID初學者指南中，我們將為您解答關(guān)于RFID的常見問題，例如：RFID是什么、RFID技術(shù)的含義、RFID如何工作、RFID有哪些用途等。

RFID倉儲貨架識別方案是基于RFID技術(shù),以RFID讀寫終端、RFID標簽等為載體對倉庫貨架上的貨物進行庫存盤點，對貨架上貨物的數(shù)據(jù)進行自動化識別采集，保證貨物在庫內(nèi)數(shù)據(jù)的準確性與實時性，及時掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，提高倉庫管理的工作效率。

RFID技術(shù)介紹

RFID如何工作？

通過為物品貼上RFID標簽，用戶可以自動且唯一地識別和追蹤庫存與資產(chǎn)。RFID通過RFID天線發(fā)送無線電波信號給周圍的RFID標簽。RFID讀寫器會放大信號并調(diào)制數(shù)據(jù)信息，通過天線電纜將能量發(fā)射到連接的RFID天線上。

每個RFID標簽中都包含唯一識別信息，因此即使兩個物理上相同的物品也可以通過讀取標簽輕松區(qū)分。與傳統(tǒng)自動識別技術(shù)相比，RFID的優(yōu)勢在于：無需視線即可讀取，且可實現(xiàn)30米以上的讀取距離。RFID技術(shù)最早可追溯至二戰(zhàn)時期，用于識別敵我飛機。如今，RFID不斷進步，系統(tǒng)部署成本也日益降低，使其變得更加經(jīng)濟高效。

RFID有哪些用途？

RFID的應用范圍廣泛，從庫存管理到供應鏈管理，幾乎涵蓋各行各業(yè)，還可以針對特定需求做個性化應用，如IT資產(chǎn)追蹤、布草管理、租賃物品追蹤等。

相比其他系統(tǒng)，RFID的優(yōu)勢在于能快速、高效地唯一識別每一個物品。以下是一些典型應用場景：

• 比賽計時

• 供應鏈管理

• 藥品追蹤

• 庫存管理

• IT資產(chǎn)管理

• 洗衣和紡織品追蹤

• 文件追蹤

• 可回收運輸容器追蹤

• 活動與人員追蹤

• 出入口門禁

RFID頻率類型

了解RFID技術(shù)時，必須注意一個關(guān)鍵點：RFID有三種主要頻率類型，每種頻率的讀取距離和應用場景都不相同。在電磁頻譜中，RFID使用的頻段主要有三類：

• 低頻（LF RFID）

• 高頻（HF RFID）

• 超高頻（UHF RFID）

低頻（Low Frequency, LF）RFID頻段

• 頻率范圍（常規(guī)）：30 - 300 kHz

• 主要頻率范圍：125 - 134 kHz

• 讀取距離：接觸到約10厘米

• 每個標簽的平均成本：$0.75 - $5.00

• 典型應用：動物追蹤、門禁控制、汽車鑰匙感應器、含有大量液體或金屬的場景

• 優(yōu)點：在液體和金屬環(huán)境下表現(xiàn)良好，具備全球標準

• 缺點：讀取距離極短、內(nèi)存容量有限、數(shù)據(jù)傳輸速率低、生產(chǎn)成本較高

高頻（High Frequency, HF）RFID頻段

• 主要頻率范圍：13.56 MHz

• 讀取距離：近距離接觸至30厘米

• 每個標簽的平均成本：$0.20 - $10.00

• 典型應用：DVD自助機、圖書館圖書、個人身份證、撲克牌/游戲籌碼、NFC應用

• 優(yōu)點：支持NFC全球協(xié)議、可選內(nèi)存容量較大、具備全球標準

• 缺點：讀取距離短、數(shù)據(jù)傳輸速率低

超高頻（Ultra-High Frequency, UHF）RFID頻段

• 頻率范圍（常規(guī)）：300 - 3000 MHz

• 主要頻率范圍：433 MHz，860 - 960 MHz

• 超高頻RFID分為兩種類型：主動式（Active RFID）和被動式（Passive RFID）

主動式RFID（Active RFID）介紹

• 主要頻率范圍：433 MHz（也可使用2.45 GHz，屬極高頻范圍）

• 讀取距離：30米 - 超過100米

• 每個標簽的平均成本：$15.00 - $50.00

• 典型應用：車輛追蹤、汽車制造、礦業(yè)、建筑工地、資產(chǎn)追蹤、集裝箱追蹤、建筑工具管理

• 優(yōu)點：讀取距離極遠、基礎設施成本較低（相較于被動式RFID）、內(nèi)存容量大、數(shù)據(jù)傳輸速率高

• 缺點：標簽成本高、有電池限制運輸、軟件系統(tǒng)較復雜、易受金屬和液體干擾、缺乏統(tǒng)一的全球標準

被動式RFID（Passive RFID）介紹

• 主要頻率范圍：860 - 960 MHz

• 讀取距離：接觸至約25米

• 每個標簽的平均成本：$0.08 - $20.00

• 典型應用：制造業(yè)、醫(yī)藥追蹤、自動收費、庫存管理、比賽計時、資產(chǎn)追蹤、供應鏈管理、IT資產(chǎn)管理、工具追蹤、布草追蹤、圖書館管理、門禁控制、用戶體驗優(yōu)化

• 優(yōu)點：讀取距離長、標簽成本低、標簽形狀和尺寸多樣、具備全球標準、數(shù)據(jù)傳輸速率高

• 缺點：設備成本高、內(nèi)存容量中等、易受金屬和液體干擾

被動式RFID重點（Passive RFID Focus）被動式RFID的主要子頻段雖然860 - 960 MHz 這一較寬的頻率范圍被公認為超高頻（UHF）被動式RFID的“全球標準”，但由于其較晚普及，最終被進一步細分為兩個主要子頻段：

• 865 - 868 MHz

• 902 - 928 MHz

RFID標簽和設備可根據(jù)制造商及其所在地區(qū)，選擇在其中一個子頻段工作，或者支持整個全球頻段。
865 - 868 MHz —— ETSI 標準（歐洲）ETSI（歐洲電信標準協(xié)會） 是歐洲的管理機構(gòu)，負責為多種通信通道（包括射頻通信）制定和維護統(tǒng)一標準。根據(jù)ETSI規(guī)定，為了避免干擾其他無線通信形式，RFID設備和標簽只能使用865 - 868 MHz這一較小的頻率段。當購買支持歐洲標準的標簽和設備時，這一標準常被標識為 ETSI 或 EU，表示“歐洲”。
902 - 928 MHz —— FCC 標準（北美）FCC（美國聯(lián)邦通信委員會） 是美國的管理機構(gòu)，負責為包括RFID在內(nèi)的多種電磁通信形式制定統(tǒng)一標準。FCC規(guī)定：RFID標簽和設備僅可在902 - 928 MHz的頻段內(nèi)運行，其余頻段分配給其他通信用途。符合FCC認證或標有“北美頻段（NA）”的RFID設備或標簽，可以在整個北美地區(qū)使用。
其他射頻使用情況由于ETSI與FCC是最早制定RFID頻段標準的組織，許多國家要么選擇采納其中之一，要么制定了基于這兩個頻段子集的本地標準。例如：

• 阿根廷：采用FCC標準頻段902 – 928 MHz

• 亞美尼亞：采用ETSI頻段中的一個更小子段865.6 – 867.6 MHz

雖然我們通常以頻率范圍討論區(qū)域標準，但各國還有更多細節(jié)管控，例如：

• 最大輻射功率（ERP或EIRP）

• 是否要求跳頻（frequency hopping）

• 是否必須申請許可才能使用RFID

部分國家對RFID的使用環(huán)境和方式要求更加嚴格。如需了解各國具體RFID使用規(guī)范，請參閱《如何遵守各地區(qū)RFID法規(guī)指南》。

RFID系統(tǒng)包含哪些組成部分？

雖然每個RFID系統(tǒng)在設備類型和復雜度上可能有所不同，但傳統(tǒng)的（固定式）RFID系統(tǒng)至少包含以下四個基本組件：

• 讀寫器（Reader）

• 天線（Antenna）

• 標簽（Tag）

• 連接線纜（Cables）

例外情況：如果系統(tǒng)采用的是移動式/手持式/USB型RFID讀寫器或其他集成式讀寫器，那么讀寫器、天線和線纜通常被集成在一個設備中。

一個最簡單的RFID系統(tǒng)由一臺內(nèi)置天線的手持式RFID讀寫器和RFID標簽組成；而更復雜的系統(tǒng)則可能包含：

• 多端口讀寫器

• 天線切換器（參閱：天線多路復用器如何節(jié)省大量成本）

• GPIO擴展盒

• 輔助功能設備（如：報警燈）

• 多個天線和連接線纜

• RFID標簽

• 完整的軟件系統(tǒng)

什么是RFID標簽？

以Smartrac Belt RFID標簽為例。RFID標簽最基礎的結(jié)構(gòu)包括兩個部分：

• 天線：用于發(fā)送和接收信號

• 芯片（又稱集成電路 IC）：用于存儲標簽ID及其他信息

RFID標簽通常被貼附在物品上，借助RFID讀寫器和天線實現(xiàn)物品的自動識別和跟蹤。RFID標簽通過無線電波將芯片中的信息發(fā)送至讀寫器/天線組合。大多數(shù)RFID標簽是無源的，即不帶電池（除非標注為主動式（Active）或BAP標簽）。這些無源標簽通過讀取器發(fā)出的射頻信號獲取能量。當標簽接收到讀寫器發(fā)出的信號時，能量經(jīng)過標簽的內(nèi)部天線傳輸至芯片，芯片被激活后將信息調(diào)制并發(fā)送回讀寫器。

RFID芯片包含的四個存儲區(qū)：

1. EPC區(qū)：可寫入識別信息（如編碼）

2. TID區(qū)：存儲標簽出廠信息和唯一ID，不可更改

3. 用戶區(qū)（User）：可存儲附加數(shù)據(jù)

4. 保留區(qū)（Reserved）：用于特殊操作，如鎖定標簽、擴展EPC長度等

市場上已有數(shù)百種不同形狀和尺寸的RFID標簽，適配各種應用場景、材質(zhì)表面及環(huán)境條件。

選擇最合適的標簽對于確保讀寫性能至關(guān)重要。

RFID標簽的類型

由于RFID應用種類繁多，相應地也存在各種各樣的RFID標簽及分類方式。其中一種常見的分類方法是**軟標簽（Inlay）與硬標簽（Hard Tag）**的區(qū)分：

• 軟標簽（Inlay）價格較低，通常在$0.09 - $1.75之間，具體取決于其功能特性。

• 硬標簽（Hard Tag）則更堅固、耐用，具有較強的抗候性，價格大約在$1.00 - $20.00之間。

標簽的常見分類方式如下：

• 外形類別（Form Factor）：軟標簽（Inlay）、標簽紙（Label）、卡片（Card）、胸卡（Badge）、硬標簽（Hard Tag）

• 頻率類型（Frequency Type）：低頻（LF）、近場通信（NFC）、高頻（HF）、超高頻無源（UHF Passive：902–928 MHz、865–868 MHz 或 865–960 MHz）、BAP標簽、主動標簽（Active）

• 環(huán)境適應性（Environmental Factors）：防水、耐磨、耐高低溫、耐化學腐蝕

• 可定制性（Customizable）：外形、尺寸、印刷內(nèi)容、編碼方式

• 特定功能/應用（Specific Features/Applications）：洗衣標簽、帶傳感器標簽、可嵌入式標簽、可高溫高壓消毒標簽（Autoclavable Tags）、車輛標簽、大容量存儲標簽

• 特定表面材料（Specific Surface Materials）：金屬表面專用標簽、玻璃表面標簽、適用于液體容器的標簽

什么是RFID讀寫器？

RFID讀寫器是RFID系統(tǒng)的大腦，是系統(tǒng)運行不可或缺的核心組件。讀寫器（也稱為詢問器 Interrogator）是一種通過發(fā)射和接收無線電波，與RFID標簽進行通信的設備。

根據(jù)移動性/靈活性，RFID讀寫器通常分為三種類型：

一、固定式讀寫器（Fixed RFID Readers）

固定讀寫器安裝在一個固定的位置，如墻面、桌面、門禁通道等。大多數(shù)固定讀寫器具備外部天線接口，可連接1至8個天線。若配合多路復用器使用，有些讀寫器甚至可連接多達64個天線。
所需天線數(shù)量取決于應用所需的覆蓋區(qū)域。例如：文件進出管理只需較小的讀取區(qū)域，一個天線即可；而類似比賽終點識別這種需要廣覆蓋的場景，通常需要多個天線建立識別區(qū)域。

二、移動式讀寫器（Mobile RFID Readers）

移動讀寫器為手持設備，具有靈活性，可隨時讀取標簽并與主機或智能終端通信。它們大多為無線設備，依靠電池供電，通過Wi-Fi或藍牙進行數(shù)據(jù)傳輸。
移動讀寫器主要分為兩類：

• 帶有內(nèi)置計算機的移動終端（Mobile Computing Devices）

• 通過藍牙或輔助接口與手機/平板配合使用的手柄式讀寫器（Sleds）

三、USB讀寫器（USB Readers）

USB讀寫器是固定與移動之間的特殊類型。它雖然連接在電腦上，但無需插墻電源，因此比傳統(tǒng)固定讀寫器更具靈活性。
USB讀寫器常用于桌面場景，特別適合對單個RFID標簽的讀取與寫入。

集成式讀寫器（Integrated Readers）

這是固定或移動讀寫器中的一個子集。大多數(shù)移動讀寫器為集成式，固定讀寫器也有集成式和非集成式之分。集成式讀寫器內(nèi)置天線，無需外接天線，通常外觀美觀，適用于室內(nèi)、低流量標簽的應用環(huán)境。

RFID讀寫器的分類方式：

最常見的分類方式是按移動性區(qū)分。此外，還可以根據(jù)以下維度區(qū)分：

• 頻率范圍：

• 美國/FCC：902 – 928 MHz

• 歐洲/ETSI：865 – 868 MHz

• 移動性：

• 固定讀寫器、移動讀寫器、USB讀寫器

• 連接方式：

• Wi-Fi、藍牙、以太網(wǎng)LAN、串口、USB、輔助接口

• 可用功能/拓展模塊：

• HDMI、GPS、攝像頭、GPIO、1D/2D條碼識別、蜂窩通信等

• 處理能力：

• 帶本地處理功能 / 無本地處理功能

• 供電方式：

• 電源適配器、PoE以太網(wǎng)供電、電池、車載供電、USB

• 天線端口數(shù)量：

• 無外接端口、1口、2口、4口、8口、16口等

如何選擇RFID讀寫器？

選擇時建議參考以下幾個關(guān)鍵問題：

1. 您需要的讀取距離是多少？

2. 應用環(huán)境是否存在極端條件？例如高溫、嚴寒、潮濕或沖擊等？

3. 是否需要將讀寫器接入網(wǎng)絡？

4. 讀寫器將被安裝在哪里？是固定位置，還是移動設備上（如車載）？

5. 讀寫器是否需要具備移動性？

6. 預計會有多少個讀取點/讀取區(qū)域？

7. 一次需要讀取多少個標簽？

8. 標簽通過讀取區(qū)域的速度快慢如何？是緩慢移動的傳送帶還是快速移動的傳送帶？

什么是 RFID 天線？

以 Vulcan RFID UHF RFID 天線為例

RFID 天線是 RFID 系統(tǒng)中必不可少的組成部分，它的作用是將 RFID 讀寫器發(fā)出的信號轉(zhuǎn)換為射頻（RF）波，從而被 RFID 標簽接收。無論是集成在讀寫器內(nèi)部，還是作為外部組件，沒有 RFID 天線，讀寫器都無法與標簽正常通信。

與 RFID 讀寫器不同，RFID 天線被稱為“啞設備”，主要有兩個原因：一是它本身無法通電或存儲電能，二是它沒有任何計算能力。讀寫器將能量傳輸給天線后，天線生成一個射頻場（RF field），并將信號發(fā)送到附近的標簽。天線將能量以特定方向有效傳播的能力被稱為“增益”（Gain）。簡單來說，增益越高，天線產(chǎn)生的射頻場就越強、傳輸距離就越遠。

RFID 天線最常見的分類方式是基于其發(fā)射射頻波的方式，即“極化方式”（Polarity）。線極化（Linear Polarization）天線以水平或垂直平面?zhèn)鞑ド漕l波；而圓極化（Circular Polarization）天線則以旋轉(zhuǎn)的方式在水平和垂直平面之間傳播射頻波。

線極化天線（Linearly-Polarized Antennas）

線極化 RFID 天線在水平或垂直的平面上發(fā)射射頻波。如果射頻場為水平面，則稱為水平線極化，垂直面則為垂直線極化。

使用線極化天線時，極化方向?qū)ψx取距離有顯著影響。為了最大化讀取距離，天線的極化方向需與 RFID 標簽的極化方向匹配。例如，如果天線為垂直線極化，而標簽的天線為水平放置，讀取距離會大幅減少。標簽的極化方向通?？梢酝ㄟ^觀察其天線的放置方向判斷 —— 通常標簽較長的一邊表示其極化方向。線極化天線的極化方向可通過測試確定，也有部分產(chǎn)品會標注極化方向。

不過，在購買設備時無需太過關(guān)注水平或垂直極化，因為在安裝時可以通過旋轉(zhuǎn)天線或標簽來匹配方向。

圓極化天線（Circularly-Polarized Antennas）

圓極化天線會連續(xù)在水平與垂直方向之間切換其射頻波方向，從而提升對 RFID 標簽朝向的兼容性。這種靈活性意味著標簽可以以不同朝向被可靠讀取。但由于能量被分配在兩個方向上，相同增益下，圓極化天線的讀取距離會短于線極化天線。

RFID 天線的分類方式

與大多數(shù) RFID 設備類似，天線也可以按多種維度分類，用于選擇適合具體應用的產(chǎn)品。最常見的分類方式包括極化方式（圓極化或線極化）與環(huán)境適應性（室內(nèi)或室外）。

• 頻率范圍：美國/FCC 902–928 MHz，歐洲/ETSI 865–868 MHz，全球通用 860–960 MHz

• 極化方式：圓極化、線極化

• 適用環(huán)境：室內(nèi)（IP防護等級），室外（IP防護等級）

• 讀取距離：近距離（近場），遠距離（遠場）

• 安裝方式：貨架型、地面型、面板型、門禁型