2.1 RFID工作原理
射频识别技术是20世纪80年代发展起来的一种新兴非接触式自动识别技术。RFID识别工作无须人工干预，操作快捷方便，可工作于各种恶劣环境，也可以用于识别高速运动物体、同时识别多个目标的场合。
2.1.1 RFID识别过程
RFID系统工作过程如图2.1所示。
图2.1 RFID系统工作过程
工作过程如下：工作时，射频标签进入感应磁场后，如果接收到读写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产品信息（无源标签），或者主动发送某一频率的信号（有源标签），读写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。
从RFID系统结构图可知，RFID工作原理如下：
（1）由读写器发射特定频率的无线电波能量。
（2）当射频标签进入感应磁场后，接收读写器发出的射频信号。
（3）凭借感应电流所获得的能量，射频标签进入工作模式。
（4）在只读工作模式下，发送出存储在芯片中的产品信息（Passive Tag，无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签）。
（5）在读写模式下，射频标签将对接收到的指令进行解析，并根据指令进行应答。
（6）射频读写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系统由三部分组成：射频标签、射频识别读写设备、应用软件。RFID系统结构如图2.2所示。
图2.2 RFID系统结构
1. 射频识别标签
射频识别标签又称射频标签、电子标签，主要由存有识别代码的大规模集成电路芯片和收发天线构成。每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上用来标识目标对象，因此标签是被识别的目标，是信息的载体，本书统称为应答器或射频标签。
2. 读写器
射频识别读写设备是连接信息服务系统与标签的纽带，主要起着目标识别和信息读取（有时还可以写入）的功能，本书统称为阅读器或读写器。
3. 应用软件
针对各个不同应用领域的管理软件。
【知识链接2.1】 射频识别技术的基础——电磁能
RFID技术实现的基础是电磁能。电磁能量是自然界存在的一种能量形式。
追溯历史，公元前中国先民即发现并开始利用天然磁石，并用磁石制成指南车。到了近代，越来越多的人对电、磁、光进行深入的观察及数学基础研究，其中的代表人物是美国人本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin，1706-1790）。
1846年，英国科学家米歇尔·法拉第（Michael Faraday，1791-1867）发现了光波与电波均属于电磁能量。
1864年，苏格兰科学家詹姆士·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831-1879）发表了他的电磁场理论。
1887年，德国科学家海因里希·鲁道夫·赫兹（Heinrich Rudolf Hertz，1857-1894）证实了麦克斯韦的电磁场理论并演示了电磁波以光速传播并可以被反射，具有类似光的极化特性，赫兹的实验不久也被俄国科学家亚历山大·斯捷潘诺维奇·波波夫（Александр Степанович Попов，1859-1906）重复。
1896年，无线电工程师伽利尔摩·马可尼（Guglielmo Marchese Marconi，1874-1937）成功地实现了横越大西洋的越洋电报，由此开创了利用电磁能量为人类服务的先河。
1922年，诞生了雷达（Radar）。作为一种识别敌方空间飞行物（飞机）的有效兵器，雷达在第二次世界大战中发挥了重要的作用，同时雷达技术也得到了极大的发展。至今，雷达技术还在不断发展，人们正在研制各种用途的高性能雷达。
2.1.2 RFID技术的特征
射频识别技术作为非接触式识别技术，具有明显的特征，如表2.1所示。
表2.1 射频识别技术特征
2.1.3 RFID技术发展
RFID技术起源于英国，其技术基础是雷达技术，最早是在第二次世界大战中用于空中作战行动中的敌我识别。当时，英国曾使用RFID技术确认进场飞机是否为己方飞机，以避免误击。这种技术的基本系统构成包括一个发射器、一个接收机和对应的天线。现在，RFID的发射器被标签取代，接收器则演变为RFID标签的读写器，而天线则被内置到标签当中。
事实上，RFID最初设定为一种与传统意义上的标签完全不同的电子产品，只不过被人们赋予了吊牌标签的形状和标签的定义（在英文中，RFID标签使用的名词是Tag，而不是标签的Label）。但标签行业是一个对新生事物充满高涨热情的行业，这种貌似标签的电子产品很快吸引了标签行业的关注，并将其真正应用到标签的制造中，成为标签走进智能化时代的突破口。
诞生之初，RFID的应用领域局限在军事方面。资料显示，自20世纪90年代起，这项技术开始被美国军方广泛应用在武器和后勤管理系统。美国在伊拉克战争中利用RFID对武器和物资进行精确地调配，保证前线弹药和物资的准确供应。和以往的“充足”供应不同，现代化的管理实现了准确供应，从而降低了成本。此后，美国军方在2005年规定，所有军需物资均使用RFID标签。这实际上已经是RFID技术与标签结合的一种形式。
在民用领域的应用，目前已知最早可以追溯到20世纪60年代，不过那时虽然有人将该技术运用到商业领域，但应用面非常窄，而且只是试验性的，远非规模化应用。至20世纪80、90年代，随着相关技术日臻成熟，欧洲率先在公路收费系统启用RFID技术，这是该技术首次在民用市场实现规模化应用。首先将RFID技术运用在零售业的是沃尔玛。在商场和仓库配送中心广泛采用RFID标签后，沃尔玛货物短缺和商品短暂脱销的情况大幅减少，极大地提升了消费者的购物满意度。
RFID技术的发展，可按10年期划分，如表2.2所示。
表2.2 RFID技术的发展
进入21世纪，RFID标签和识读设备成本不断降低，其在全球的应用领域也更加广泛，甚至有人称之为条码的终结者。
同时，RFID技术的标准化纷争促使出现了多个全球性技术标准和技术联盟，其中主要有EPC Global、AIM Global、ISO/IEC、UID、IP-X等。这些组织主要在标签技术、频率、数据标准、传输和接口协议、网络运营和管理、行业应用等方面试图达成全球统一的平台。目前，我国RFID技术标准主要参考EPC Global的标准。
1999年，麻省理工学院Auto-ID中心正式提出了产品电子代码（EPC）的概念。EPC的概念、RFID技术与互联网技术相结合，构筑无所不在的“物联网”。这个概念尤其是在美国前总统奥巴马提出“智慧地球”之后引起了全球的广泛关注。
2.1.4 国内外应用现状
目前，RFID技术的应用已趋成熟。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部都得到了相当广泛的应用。RFID典型应用领域如图2.3所示。
图2.3 RFID典型应用领域
（1）道路交通自动收费管理，如北美部分收费高速公路的自动收费、中国部分高速公路自动收费管理、东南亚国家部分收费公路的自动收费管理。
（2）动物识别（养牛、养羊、赛鸽等），如大型养殖场、家庭牧场、赛鸽比赛。
（3）生产线产品加工过程自动控制，主要应用在大型工厂的自动化流水作业线上。
（4）各类基于射频卡的小额消费应用，如地铁票、校园卡、饭卡、高校手机一卡通、乘车卡、会员卡、城市一卡通、驾照卡、健康卡（医疗卡）等。
（5）集装箱、物流、仓储自动管理，如大型物流、仓储企业。
（6）储气容器的自动识别管理，如危险品管理。
（7）铁路车号自动识别管理，如北美铁路、中国铁路、瑞士铁路等。
（8）旅客航空行包的自动识别、分拣、转运管理，如北美部分机场。
（9）车辆出入控制，如停车场、垃圾场、水泥场车辆出入、称重管理等。
（10）汽车遥控门锁、门禁控制/电子门票等。
（11）文档追踪、图书管理，如图书馆、档案馆等。
（12）邮件/快运包裹自动管理，如北美邮局、中国邮政。
国内RFID成功的行业应用有中国铁路的车号自动识别系统，其辐射作用已涉及铁路红外轴温探测系统的热轴定位、轨道衡、超偏载检测系统等。
目前，已经推广的应用项目还有电子身份证、电子车牌、铁路行包自动追踪管理等。在近距离RFID应用方面，许多城市已经实现了公交射频卡作为预付费电子车票、预付费电子饭卡等的应用。
在RFID技术研究及产品开发方面，国内已具有了自主开发低频、高频与微波RFID射频标签与读写器的技术能力及系统集成能力。与国外RFID先进技术之间的差距主要体现在RFID芯片技术方面。尽管如此，在标签芯片设计及开发方面，国内已有多个成功的低频RFID系统标签芯片面市。