物联网中射频技术的应用

1、引言

2005年，国际电信联盟在《ITU2005互联网报告: 物联网》中，正式提出物联网的概念。即通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。2009年IBM公司提出了“智慧地球”的概念，旨在在实体中嵌入传感器使其智能化。目前，物联网已经在众多领域有所建树，例如一种称为Finder的产品，在物品上贴上电子标签。如果此物品丢失不见找不到了，可以通过类似手机的一种终端通过电子标签将其定位，顺利找到物品。这无疑给人们的生活带来了极大的便利。这项技术也可以用来防盗，实现物品自动找主人。

RFID（Radio Frequency Identification，RFID）简称射频识别技术，对物联网的实现起着决定性的作用。从物联网体系来看，可分为感知层、传输层和智能应用层三个层面。感知层在物联网体系中处于信息采集的最前端，对物联网的实现起着基础性作用；在感知层中最重要的技术就是RFID技术。

RFID技术在物联网的发展中具有举足轻重的地位，研究RFID技术也自然是热点。本文首先介绍RFID的原理，然后分别详细讲述其在智能停车场、公安领域、防伪领域中的应用。

2、RFID技术

RFID是非接触式自动识别技术的一种。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID是一种简单的无线系统，最简单的RFID系统由电子标签、阅读器和天线三部分组成。电子标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，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，或者主动发送频率的信号，解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。RFID具有非接触工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。

RFID技术的工作原理是：当电子标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量，发送出存储在芯片中的信息（无源标签或被动标签）或者主动发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）。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。

RFID芯片的工作频率主要有：低频125kHz、高频13.56 MHz、甚高频860-960MHz、微波频段2.45GHz和5.8 GHz等。根据工作频率的不同，ISO/IEC 18000-X给出了各频段的RFID的技术标准。

物联网中的RFID技术已经在诸多领域有很成熟的应用了。基于物联网的糖尿病治疗仪已被证明具有控制血糖过多和血糖水平的功效；运用RFID技术的ETC系统实现不停车即可收费的功能；智能腕表实时监控服刑人员的活动信息等等。

3、在公安领域中的应用

1）、交通管控上的RFID

ETC系统，即通常所说的不停车收费系统，它是以现代通信技术、电子技术、自动控制技术、计算机和网络技术等高新技术为主导，实现车辆不停车自动收费的智能交通电子系统。

当装有RFID标签的车辆在距离0～10米范围内接近ETC读写器时，ETC读写器受控发出微波查询信号，安装在受查车辆固定位置的电子标签收到读写器的查询信号后，将此信号与电子标签自身的数据信息（如高速里程）反射回读卡器。这种技术无疑可以减少人为的乱收费现象，同时提高通关速度、防止堵车。这显然已是一种物联网了。

ETC系统要求RFID能够实现至少十米的远距离识别。由于技术要求和实际情况的不同，所采用的读卡器的型号也不同。日本、美国、中国等大多数国家的标准定在5.8～5.9 GHz频段。在我国选用5.8 GHz频段具有如下优点：首先，我国通信系统标准体系靠近欧洲体系，无线电频率资源的分配大致相同。其次，5.8GHz频段背景噪声小，而且解决该频段的干扰和抗干扰问题要比解决915MHz、2.45 GHz更容易。

2）、监狱司法上的RFID

监狱智能管理系统是可以安全可靠地区分识别劳动教育人员、管理人员，将管理系统中每个人的信息和现实中的每个人一一对应，从真正意义上实现劳教所管理信息化。其应用是在服刑人员佩带腕式标签，在监狱的主要出入口装上阅读器和定位器，当服刑人员到达定位器的有效感应区域的时候，定位器就把自身的位置信息发送给腕式标签，腕式标签在将接受到的位置信号和自身的ID信息传递给阅读器，由阅读器将信息传递给电脑系统，并做出统一分析腕式标签的ID信息和地址信息是否正常，腕式标签的活动状态是否异常。如果发现异常则发出警报，通知监狱管理人员。

感应式电子巡更通过采用RFID技术，将巡逻人员在巡更巡检工作中的时间、地点及情况自动准确记录下来。工作进行科学化、规范化管理的全新产品，是治安管理中人防与技防一种有效科学的整合管理方案。感应式电子巡更和标签无需接触，即可通过相互之间的电波对射达到读卡效果，避免接触带来的磨损。这种腕带对服刑人员的个人信息和活动信息能够实时监控。但是，这种腕带是可摘除的，这对防止服刑人员逃逸似乎没什么作用。

4、在防伪领域中的应用

目前，国际防伪领域逐渐兴起的射频识别（RFID）技术，其优势已经引起了广泛的关注：非接触、多物体、移动识别；企业加入防伪功能简单易行；防伪过程几乎不用人工干预；防伪过程中标签数据不可见，无机械磨损，防污损；支持数据的双向读写；与信息加密技术结合，使得标签不易伪造；易于与其他防伪技术结合使用进行防伪。

工作频率在UHF（860 MHz．960 MHz）的射频识别（RFID）技术读写距离达到10 m，而且无源被动式射频标签成本低，因此在供应链管理领域受到了广泛的关注。它利用无线射频方式进行非接触双向通讯，以达到识别目的并交换数据。无线射频识别技术防伪，与其他防伪技术如激光防伪、数字防伪等技术相比，其优点在于：每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改，无法仿造；无机械磨损，防污损；读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据安全方面除标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理。