1、RFID 在公共交通领域的应用(2005-07-14 11:00:06)RFID(Radio Frequency Identification 射频识别)系统是利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信，实现识别和交换数据目的的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干 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 RFID 系统中的标签可以是有源标签也可以是无源标签。有源标签中带有电源（通常为电池），标签接收发送数据靠所携带的电源供电。无源标签可
2、以通过变压器、电磁波的吸收或者反射得到能量。无源标签的通信所需要的能量由外部识读器提供，因此在每天需要多次读写标签、长时间传递数据、标签需要长期工作等条件下，需要采用无源标签。与无源标签相比，有源标签的最大优点是标签与识读器之间的距离较大。标签按频率分为低频标签、高频标签、微波标签；按使用范围分为远程标签、近程标签、超近程标签;按可读写分为只读标签、读写标签; 按载码体分为有源标签、无源标签;按外形分为识别头式 Tag、标签式 Label(与条码类似)、PCB 式(可做在物体内部)。RFID 在公交线路上的应用尝试由于城市公共交通与小汽车相比，具有客运量大、相对投资少、占有资源少、效率高、污染
3、相对较少、人均占用道路少等优点。因此，发展公共交通是改善城市交通的优先原则。如何大力发展公共交通，现已成为摆在各城市主管领导及交通管理部门面前的重要课题，许多大中城市都在陆续申请建立城市智能交通示范基地。RFID 的应用可有效实现数字化、智能化的城市公交管理，提高公共交通运营管理效率和社会服务水平。1.1 系统实现功能RFID 应用在公交管理系统中实现的功能和特性有以下几个方面:不停车远距离自动识别，实时定点采集公交车辆进出站和通过站台的时间，确定公交车辆所处位置; 调度中心 LED 显示牌和站台显示牌可以分别显示公交车在某站台或站台之间的在线运行动态信息（包括车辆所处的位置、载客的拥挤程度、
4、空车、正常信息提示），便于灵活调度车辆和方便乘客候车;便于稽查公交车辆是否按规定的线路运行，提高车辆到达站台的准时性; 便于对车辆的调度、流量统计、车辆考勤、任务考核、路单报表生成，以及维修保养期提示、车辆维修记录、审验记录等方面的自动化管理。1.2 系统组成(1) 标签技术指标我们的试验网拟使用低端频率 433 MHz 2 MHz。因为无源标签在高频 UHF 频段的作用距离通常只有310m ，达不到借助移动或联通 GSM 网 GPRS 方式传输信息数据的要求，而正在规划的有可能用于 RFID的更高频段的系统一般均采用有源标签。所以考虑到传输距离、传输速度和芯片内存等方面的要求，采用Laudi
5、s 系列有源读写标签 ,即 sequorauto 挡风玻璃标签。其读写距离可以达到 150m，传输速度可达 300公里/小时以上，输出功率 300 微瓦，传输和操作温度为 -40140 度，湿度为 5%9%（非冰固环境，定制包装能适应恶劣环境），尺寸 3.42.10.2 英寸，重量 0.53 盎司。载码体的存储容量为 32KB，也就是说在可读写载码体中可以存储数页文本。(2) 识读器技术指标Laudis 系列 SequorAuto 读写器，使用 12V14.5V 电压/30ma，尺寸 3.31.60.7 英寸，输入输出使用 2 个 RJ45 插槽，重量小于 20kg。(3) Laudis 系列
6、 SequorAuto 天线功率 20W，天线增益 15dB，天线类型属数据库平面索引面版，定向天线，尺寸 14.51567 英寸，重量 1.6 盎司，可墙壁安装，通过同轴电缆与识读器相连。 (4) 工作原理在系统工作过程中，识读器首先通过天线发送加密数据载波信号到标签，射频标签卡的发射天线工作区域被激活，同时将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号采用某种调制方式经卡内高频发射模块发射出去，接收天线接收到射频卡发来的载波信号，经识读器接收处理后，提取出目标识别码送至计算机，完成预设的系统功能和自动识别，实现目标的自动化管理 (见图 2)。改自如等优点。最基本的 RFID 系统通常由标签(Ta
7、g，即射频卡)、识读器（Reader ）、数据传输和处理系统三部分组成。而标签是由耦合元件及芯片组成，标签内含有内置天线。识读器与标签可按约定的通信协议互传信息，当电子标签进入磁场区域后，接收的读取器发出信号，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（Passive Tag，无电源卷标或称被动卷标），或者主动发送某一频率的信号（Active Tag，有电源卷标或称主动卷标）;识读器读取信息并译码后，送至中央信息系统进行相关处理，但在实际应用中需要其它的软硬件支持。RFID 系统工作过程如图 1 所示。RFID 系统中的标签可以是有源标签也可以是无源标签。有源标签中带有电源（通常为电
8、池），标签接收发送数据靠所携带的电源供电。无源标签可以通过变压器、电磁波的吸收或者反射得到能量。无源标签的通信所需要的能量由外部识读器提供，因此在每天需要多次读写标签、长时间传递数据、标签需要长期工作等条件下，需要采用无源标签。与无源标签相比，有源标签的最大优点是标签与识读器之间的距离较大。标签按频率分为低频标签、高频标签、微波标签；按使用范围分为远程标签、近程标签、超近程标签;按可读写分为只读标签、读写标签; 按载码体分为有源标签、无源标签;按外形分为识别头式 Tag、标签式 Label(与条码类似)、PCB 式(可做在物体内部)。RFID 在公交线路上的应用尝试由于城市公共交通与小汽车相比
9、，具有客运量大、相对投资少、占有资源少、效率高、污染相对较少、人均占用道路少等优点。因此，发展公共交通是改善城市交通的优先原则。如何大力发展公共交通，现已成为摆在各城市主管领导及交通管理部门面前的重要课题，许多大中城市都在陆续申请建立城市智能交通示范基地。RFID 的应用可有效实现数字化、智能化的城市公交管理，提高公共交通运营管理效率和社会服务水平。1.1 系统实现功能RFID 应用在公交管理系统中实现的功能和特性有以下几个方面:不停车远距离自动识别，实时定点采集公交车辆进出站和通过站台的时间，确定公交车辆所处位置; 调度中心 LED 显示牌和站台显示牌可以分别显示公交车在某站台或站台之间的在
10、线运行动态信息（包括车辆所处的位置、载客的拥挤程度、空车、正常信息提示），便于灵活调度车辆和方便乘客候车;便于稽查公交车辆是否按规定的线路运行，提高车辆到达站台的准时性; 便于对车辆的调度、流量统计、车辆考勤、任务考核、路单报表生成，以及维修保养期提示、车辆维修记录、审验记录等方面的自动化管理。1.2 系统组成(1) 标签技术指标我们的试验网拟使用低端频率 433 MHz 2 MHz。因为无源标签在高频 UHF 频段的作用距离通常只有310m ，达不到借助移动或联通 GSM 网 GPRS 方式传输信息数据的要求，而正在规划的有可能用于 RFID的更高频段的系统一般均采用有源标签。所以考虑到传输
11、距离、传输速度和芯片内存等方面的要求，采用Laudis 系列有源读写标签 ,即 sequorauto 挡风玻璃标签。其读写距离可以达到 150m，传输速度可达 300公里/小时以上，输出功率 300 微瓦，传输和操作温度为 -40140 度，湿度为 5%9%（非冰固环境，定制包装能适应恶劣环境），尺寸 3.42.10.2 英寸，重量 0.53 盎司。载码体的存储容量为 32KB，也就是说在可读写载码体中可以存储数页文本。(2) 识读器技术指标Laudis 系列 SequorAuto 读写器，使用 12V14.5V 电压/30ma，尺寸 3.31.60.7 英寸，输入输出使用 2 个 RJ45
12、插槽，重量小于 20kg。(3) Laudis 系列 SequorAuto 天线功率 20W，天线增益 15dB，天线类型属数据库平面索引面版，定向天线，尺寸 14.51567 英寸，重量 1.6 盎司，可墙壁安装，通过同轴电缆与识读器相连。 (4) 工作原理在系统工作过程中，识读器首先通过天线发送加密数据载波信号到标签，射频标签卡的发射天线工作区域被激活，同时将加密的载有目标识别码的高频加密载波信号采用某种调制方式经卡内高频发射模块发射出去，接收天线接收到射频卡发来的载波信号，经识读器接收处理后，提取出目标识别码送至计算机，完成预设的系统功能和自动识别，实现目标的自动化管理 (见图 2)。在
13、这种系统中，射频标签可安装在汽车内部的仪表盘上，在一级公路上可以在不减速、不停车的情况下使用。该系统数据传输速率可以达到 300kbit/s，标签移动速度(车速) 可以达到 300 公里/ 小时。识读器直接安装在各个站台或交通流量大的路口，并通过移动 GSM 网用 GPRS 方式或短信通信方式传输到公交信息中心。为避免多辆公交车同时经过站台附近或路口时可能形成的径向干扰，造成相移，影响天线对信号的接收，在部分流量大的站台和地点，可考虑将天线埋地(见图 3)。RFID 的应用前景RFID 技术能够被广泛应用在民用领域得益于两个推动力量:第一个就是芯片制造成本被大幅度降低，从起初的几十美元降低到几
14、个美分，使得 RFID 电子标签可以为超市的管理者接受；第二个就是用户对 RFID 技术的广泛接受，欧洲两个最大的超市麦德龙 ( Metro ) 、沃尔玛 ( WalMart ) 相继开始要求其供应商在所有的货箱和托盘上安装 RFID 标签。 RFID 正在成为零售、物流业炙手可热的主流技术趋势。对 RFID 进行的一系列市场调查表明， RFID 的市场价值十分可观。换句话说，RFID 的驱动力量是市场。RFID 的应用相当广泛，最常见的应用为:人员出入门禁监控、管制及上下班人事管理 ;可回收资产管理;航空运输的行李识别、物流运输的货物管理 ;工厂的物料清点、物料控制系统;垃圾回收处理、废弃物
15、管控系统;医院的病历系统、危险或管制之生化物品管理;高速公路的收费系统;超市、图书馆或书店的防盗管理;畜牧动物管理、宠物识别、野生动物生态的追踪; 汽车、家电、电子业的组装生产;联合多种用途的智能型储值卡、红利积点卡等联合票证管理;压力气瓶在线系统等。据权威咨询机构研究报告称，到 2008 年，全球每年将使用 200 亿个 RFID 标签，2010 年全球 RFID 市场将达 3000 亿美元，零售业将不可避免地要全面采用 RFID。目前欧美发达国家 RFID 市场的迅速发展，表明了 RFID 市场的广阔前景，这对中国 RFID 市场的形成和发展将起到示范作用。虽然目前频段尚未划分，标准有待确立，产业基础也比较薄弱这三大因素制约着RFID 在我国的大规模应用，但中国国家标准化管理委员会已正式成立“电子标签”国家标准工作组，负责起草、制定中国有关“电子标签”国家标准，使其既具有中国的自主知识产权，同时也和目前国际的相关标准互通兼容，促进中国的“电子标签”发展纳入标准化、规范化的轨道。信息产业部无线电管理局也已经开始了针对 RFID 频率规划的研究工作。(宁波市无线电管理处 周晓云 吴兆根)
