集近距離的定位與遠距離的識別與數(shù)據(jù)采集功能為一體的有源三元雙頻RFID系統(tǒng)，在實現(xiàn)了通常RFID的功能外，更提供了定位的功能。這項功能拓展了市場，給各行各業(yè)用戶帶來新的驚喜。同時，在RFID技術(shù)領(lǐng)域，這一系統(tǒng)的開發(fā)具有極大的應(yīng)用潛力。 

對系統(tǒng)的分析是RFID技術(shù)研究的一個重要方面。通常一個最小化的RFID系統(tǒng)只包含兩個部分，即標(biāo)簽（Tag）和讀寫器（Reader）。標(biāo)簽用于攜帶標(biāo)識信息，讀寫器用于無接觸地讀取標(biāo)簽攜帶的標(biāo)識信息，達到自動采集識別數(shù)據(jù)的目的。這樣的RFID系統(tǒng)可以稱為二元RFID系統(tǒng)，其中標(biāo)簽是一元，讀寫器是又一元。根據(jù)標(biāo)簽與讀寫器之間能量傳遞及信息傳遞的物理實現(xiàn)原理，這種二元系統(tǒng)有單頻系統(tǒng)和倍頻系統(tǒng)兩大類。單頻系統(tǒng)是常見的RFID系統(tǒng)，有低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）甚至微波頻段。倍頻系統(tǒng)的典型方式是由標(biāo)簽返回讀寫器的射頻頻率是讀寫器發(fā)向標(biāo)簽射頻頻率的倍數(shù)，其中二倍頻是最為可行的系統(tǒng)。此外，根據(jù)標(biāo)簽的不同供電方式，可以分為有源、半有源和無源這三種。其中無源標(biāo)簽必須通過讀寫器為它提供能量；有源標(biāo)簽完全靠自身的電池提供能量；半有源標(biāo)簽的基帶部分由電池供電，收發(fā)部分由讀寫器提供能量。 

那么，何謂有源三元雙頻RFID系統(tǒng)？ 

顯然，三元系統(tǒng)應(yīng)有三個基本單元，雙頻就是系統(tǒng)工作時采用兩個不同的頻率實現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。三元系統(tǒng)除了可實現(xiàn)二元RFID系統(tǒng)的正常功能之外，還可以附加一個定位功能。概括起來，有源三元雙頻RFID系統(tǒng)即是：可實現(xiàn)近距離的定位與遠距離的識別與數(shù)據(jù)采集功能的RFID系統(tǒng)。 

系統(tǒng)簡介 

所謂有源三元雙頻RFID系統(tǒng)，是指RFID系統(tǒng)除了具有荷載識別信息的標(biāo)簽以及閱讀標(biāo)簽識別信息的讀寫器之外，還有一個標(biāo)簽位置定位器。即，標(biāo)簽為有源標(biāo)簽，可設(shè)定多種工作模式，為一元；讀寫器可以直接喚醒標(biāo)簽并與標(biāo)簽進行有源通信，為二元；標(biāo)簽位置定位器可向標(biāo)簽傳送位置預(yù)置信息，并由標(biāo)簽將合并其自身的標(biāo)識信息向讀寫器傳送標(biāo)簽位置及標(biāo)簽的標(biāo)識信息，為三元。如果將標(biāo)簽位置定位器看成標(biāo)簽擬行通過的路標(biāo)，也可將標(biāo)簽位置定位器稱為“路標(biāo)激勵器”，即當(dāng)標(biāo)簽從路標(biāo)激勵器旁通過時，路標(biāo)激勵器將其激勵并傳給其路標(biāo)信息，標(biāo)簽被激勵喚醒后，接收路標(biāo)激勵器的定位信息，并將其與自身的ID信息發(fā)向讀寫器。 

基本工作原理 

根據(jù)電磁傳播的基本規(guī)律，要實現(xiàn)有源三元RFID系統(tǒng)的近距離定位與遠距離的識別與數(shù)據(jù)采集，三元系統(tǒng)宜采用雙頻實現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的功能。系統(tǒng)基本定位如下： 

1.標(biāo)簽與路標(biāo)激勵器之間的激勵與通信宜采用低頻頻率進行。通信方式可設(shè)定為激勵器向標(biāo)簽單向傳送路標(biāo)信息即可。低頻工作頻率一般可選在300kHz以下。例如：123kHz，125kHz，132kHz，134kHz等。 

2.標(biāo)簽與讀寫器之間的喚醒與通信宜采用超高頻頻率進行。通信方式可采用廣播命令與偵聽接收方式。超高頻頻率一般可選在433MHz、915MHz或2.45GHz頻段內(nèi)的單頻點進行。為簡化系統(tǒng)設(shè)計，標(biāo)簽與讀寫器之間的通信頻率可選為同一頻率。 

3.有源標(biāo)簽依然是系統(tǒng)的核心。標(biāo)簽受到路標(biāo)激勵器激勵或收到讀寫器發(fā)送的喚醒命令時均會進入激活狀態(tài)。根據(jù)接受的命令或預(yù)設(shè)的工作模式，有源標(biāo)簽進入工作狀態(tài)發(fā)送內(nèi)存信息或接受讀寫器的進一步指令。 

系統(tǒng)的特點 

不同工作頻段的RFID系統(tǒng)及系統(tǒng)組成有各自的特點。有源三元雙頻系統(tǒng)的特點可歸結(jié)如下： 

1.低頻RFID系統(tǒng)是利用電感耦合來傳遞能量和數(shù)據(jù)，它的工作距離相當(dāng)近，數(shù)據(jù)傳送速率也較低，但受到的空間電磁干擾的影響相對也較小，并且低頻波能繞射和穿過很多材質(zhì)，譬如木頭、水、鋁、人體等等。因而由路標(biāo)激勵器可以有效地覆蓋一個適當(dāng)?shù)男^(qū)域（參考范圍約為4米以內(nèi)），譬如倉庫入口等。此外，低頻系統(tǒng)的實現(xiàn)成本通常較低，通信距離短也可以是一個優(yōu)勢，即能比較精確的標(biāo)定標(biāo)簽的位置。 

2.超高頻系統(tǒng)擁有相當(dāng)長的讀寫距離以及較大的帶寬，這就意味著系統(tǒng)可以實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率。采用有源RFID系統(tǒng)的工作原理，從通信能量角度來說，相當(dāng)于單程傳輸，可以用幾個毫瓦的發(fā)射功率實現(xiàn)較遠的數(shù)百米的通信距離。 

3.由于采用有源通信方式進行數(shù)據(jù)傳遞，因而也適合較大數(shù)據(jù)量的傳送。 
總體上來說，如果應(yīng)用中既有用到小范圍、小數(shù)據(jù)量操作，又有大范圍、大數(shù)據(jù)量操作的時候，使用低頻系統(tǒng)顯然不能滿足大范圍、大數(shù)據(jù)量的要求；使用超高頻系統(tǒng)，由于UHF電磁波穿透力并不好，在小范圍的表現(xiàn)不夠好。于是，三元雙頻RFID系統(tǒng)就是一個很好的折衷選擇了。 

系統(tǒng)實現(xiàn)的三元結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)長與短的充分結(jié)合。即如果讓讀寫器同時有LF和UHF的通信功能，短距通信具有“定位”功能。當(dāng)用戶知道標(biāo)簽正在和某個低頻單元的路標(biāo)激勵器通信時，即可斷言該標(biāo)簽在這個低頻單元方圓幾米的范圍內(nèi)。由標(biāo)簽采集了路標(biāo)的位置信息后，再與讀寫器的長距離通信即可實現(xiàn)將“標(biāo)簽信息+定位信息”傳到較遠的讀寫器收集。 

系統(tǒng)應(yīng)用 

不同的RFID系統(tǒng)實現(xiàn)方式具有各自的特點，根據(jù)有源三元雙頻模式構(gòu)建的RFID系統(tǒng)，可靈活的具有多種使用功能。比如，抽出標(biāo)簽與讀寫器可實現(xiàn)常規(guī)意義上的有源RFID系統(tǒng)，即二元RFID系統(tǒng)；具有標(biāo)簽喚醒后工作，工作時限結(jié)束后轉(zhuǎn)入休眠的功能與作用；加入路標(biāo)激勵器后，可為標(biāo)簽添加定位功能。因而，有源三元雙頻RFID系統(tǒng)可以應(yīng)用到許多方面。 

可能的應(yīng)用場景 

場景1：實現(xiàn)對沿線運輸車輛的實時定位。沿交通線預(yù)布路標(biāo)激勵器，為每臺運輸車輛配置有源標(biāo)簽，在適當(dāng)?shù)募蟹秶鷥?nèi)配置聯(lián)網(wǎng)的讀寫器作為信息采集工具。當(dāng)運輸車輛通行時，可及時采集到通過車輛的標(biāo)識信息及路標(biāo)信息，為后臺系統(tǒng)應(yīng)用提供必要的前端信息采集功能。 

場景2：煤礦安全人員實時定位系統(tǒng)。沿煤礦坑道布設(shè)適當(dāng)?shù)穆窐?biāo)激勵器，在適當(dāng)范圍的集中區(qū)域設(shè)置聯(lián)網(wǎng)的讀寫器。每一個礦工或礦車車體配置一個有源標(biāo)簽。當(dāng)?shù)V工或礦車通過路標(biāo)激勵器時，有源標(biāo)簽自動發(fā)送其ID信息及來自激勵器的路標(biāo)信息，由讀寫器構(gòu)成的后臺信息采集系統(tǒng)即可隨時掌握每個礦工或礦車在礦下的具體位置情況。 

場景3：在傳染病院跟蹤并確認(rèn)每一位傳染病患者的位置分布情況?？稍卺t(yī)院的各重要通道口設(shè)置路標(biāo)激勵器，并在適當(dāng)位置高架配置一臺讀寫器。為每一個傳染病患者配置一個有源標(biāo)簽，當(dāng)患者在醫(yī)院監(jiān)控范圍內(nèi)活動時，可隨時掌握患者的動向，綜合利用患者通過路標(biāo)激勵器的順序等信息。為患者跟蹤管理提供實時信息。 

附加特點 

有源三元雙頻RFID系統(tǒng)擁有低頻RFID系統(tǒng)精確定位的功能，由于同時使用UHF頻段且是有源標(biāo)簽，所以也可以處理較大的信息量。下面以集裝箱運輸為例，簡單說明一些系統(tǒng)的附加特點： 

1.在集裝箱運輸?shù)倪^程中，每個集裝箱對應(yīng)一個有源標(biāo)簽。標(biāo)簽里存儲著關(guān)于集裝箱的基本信息，如：集裝箱編號、集裝箱所屬單位或個人、始發(fā)地點、目標(biāo)地點等。這些信息總長度不是太長，可以適應(yīng)快速讀取操作。當(dāng)集裝箱駛?cè)腭偘l(fā)港口時，門口的路標(biāo)激勵器就可以激活標(biāo)簽，讓標(biāo)簽向讀寫器發(fā)射基本信息。此時，通過聯(lián)網(wǎng)的計算機，就可以知道集裝箱已經(jīng)進入港口。整個過程完全自動，省時省力。同樣的，這樣的系統(tǒng)也會裝在其他各個港口、火車站、機場以及大型物流中心。這樣就可以全程跟蹤物流。 

2.標(biāo)簽里面除了可以存儲基本信息，還可以存儲所裝載的貨物的信息。通過讀寫器或者手持機可以把這些信息讀出來。這樣，不用打開集裝箱就可以知道集裝箱里面的貨物是什么。我們還可以利用這個功能來清點貨物，查找特定的貨物等。這些功能對貨物的跟蹤管理無疑是很有益的。 

3.此外，還可以為有源標(biāo)簽加上傳感器，把傳感器的結(jié)果存放在標(biāo)簽中。當(dāng)標(biāo)簽通過路標(biāo)激勵器的時候，標(biāo)簽向讀寫器發(fā)射的基本信息就包含了傳感器的結(jié)果，因此系統(tǒng)能迅速對此結(jié)果做出反應(yīng)。例如，傳感器可以是一個電子鎖，讀寫器可以知道電子鎖是否被非法打開過。如果是，就會報警。又譬如，我們可以在運輸冷凍食品的貨柜加裝溫度傳感器。通過讀寫器，我們就可以知道這個冷凍貨柜的溫度的歷史紀(jì)錄，從而判定食物是否存在變質(zhì)的危險。同樣的傳感器也可以用于冷凍送血車。 

隨著技術(shù)的發(fā)展，可以預(yù)見有源三元雙頻RFID系統(tǒng)的成本將會降低到更令人接受的程度。同時，讀寫速度、存儲器容量等指標(biāo)也會有相應(yīng)的提升。我們有理由相信將有更多的用戶使用這種潛力巨大的RFID系統(tǒng)。