远距离 RFID 技术及应用

随着超高频射频识别技术的发展，RFID自动识别技术应用广泛，为物联网发展奠定基础。上海营信依托场景化定制的抗金属标签、仓储物流标签等RFID电子标签，深度研究RFID远距离读卡技术原理、特点，分析反向散射调制方式、识别距离影响因素，以及读写冲突与防冲突算法，有效解决远距离RFID系统冲突问题。

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1）远距离RFID的组成
RFID系统包含电子标签(TAG)、读写器(Reader)和计算机及应用软件。电子标签由内置天线和RFID芯片组成，搭配抗金属标签可适配车辆管理等工业场景；读写器由天线、控制单元、射频收发前段和通信接口组成，负责读写标签信息；计算机和应用软件通过通信接口实现数据交换。
2）远距离RFID的工作原理
读写器与电子标签组成应答器，读写器发射特定频率无线电波驱动电子标签送出内部数据，读写器接收解读数据后，交由应用程序处理，适配仓储物流标签等多场景数据管理需求。

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2 远距离RFID系统的特点
无源远距离RFID系统主流为UHF频段（读写距离超十米），相比2.45 GHz系统优势显著：
1)实时性：自动读出ID号，实时响应；
2)防伪性：微波标示不可伪造、更改和复制，适配服装防伪标签场景；
3)联网性：通过网络监控物流，适配仓储物流标签管理；
4)准确性：信息读取准确率达99.99%；
5)低成本：单标签使用成本仅数元；
6)可靠性：适应多尘、潮湿等恶劣环境，抗金属标签表现突出；
7)寿命长：无源卡设计，终身免维修；

影响远距离RFID读写距离的因素：
1)读写器RF输出功率、反射能量、射频卡功耗、接收能量与灵敏度；
2)射频卡和读写器天线的有效接收/反射截面积；
3)视场范围相同时，频率升高会减小无源RFID系统作用距离。

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远距离RFID通过电磁波传输信息，采用反向散射调制的能量传输方式，分为两个方向：
1)阅读器到标签的能量传输
读写器发射功率PTX与天线增益GTX的乘积为有效辐射功率EIRP，电子标签吸收的最大功率与发射信号功率密度S成正比。无源RFID标签依靠电磁场供电，低功耗芯片（数十微瓦至数微瓦）搭配抗金属标签，识别距离可达50米以上。
2)电子标签到阅读器的能量传输
标签返回能量与雷达散射截面面积成正比，受目标特性（大小、材料）和电磁波特性（极化方向、波长）影响。频率增高会减小作用距离，保持同等距离时，UHF系统基站发射功率远低于2.45 GHZ、5.8 GHz系统。

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远距离RFID系统的冲突问题
远距离无源RFID系统易出现多卡冲突，需通过仲裁技术解决，核心方法为Binary和Aloha：
1）Binary多卡冲突仲裁
通过状态机实现（Power-OFF、Ready、ID、Data_Exchange），识别卡配备8bit计数器和1bit随机数发生器，读写器通过Group_Unselect/Group_Select命令运行仲裁算法，信道利用率达43%，识别率高但时延长、安全性较差。
2）Aloha算法
基础Aloha协议吞吐率低，适用于只读标签；时隙Aloha算法采用TDMA方法，提升吞吐率；动态时隙Aloha算法可动态调整时隙数量，但三类算法均存在随机性，信道利用率低、可靠性不足。
实际应用需根据场景选择算法，如仓储物流标签管理优先考虑识别率，服装防伪标签场景可兼顾效率与可靠性。

RFID超高频UHF网络接口读写器UR5208：902-928MHz电子标签一体机，支持EPCglobal UHF Class 1 Gen 2 / ISO 18000-6C/6B协议，适配RS232、TCP/IP等接口，广泛应用于停车场管理、环卫车管理、仓储物流、产线管理等场景，搭配抗金属标签使用效果更佳。

RFID超高频UHF网络接口读写器UR5208

RFID超高频分体式电子标签读写器UR6258：基于IMPINJ R2000芯片开发，支持多协议与RS232、RJ45接口，4个外接TNC天线接口，适配仓储物流库位标签、医疗耗材防水标签等场景，应用于仓储管理、物流分拣、医疗耗材柜等RFID系统。

RFID超高频分体式电子标签读写器UR6258

Binary和Aloha算法各有优劣，设计系统时需结合场景选择：如车辆管理、仓储物流等大量标签场景优先选Binary算法，服装防伪等轻量场景可选用Aloha算法，搭配营信场景化定制的RFID标签可进一步提升系统稳定性。