时间：2023-02-18 12:25:34
关键词：射频识别 RFID 专利技术 综述
一、RFID简介
最基本的RFID系统由天线、标签、阅读器组成，而完整可应用的RFID系统还包括计算机系统。当带有RFID电子标签的物体经过读写器附近时，电子标签会被读写器天线发送的一定频率的信号激活，标签在磁场中产生感应电流从而获得能量并通过无线电波向读写器发送自身编码等标签中存储的信息，读写器在接收到信息后对信息进行解码，然后将信息发送至计算机系统，信息完成自动采集，自动采集的信息按需由计算机应用系统进行处理、控制。
二、RFID专利文献分析
笔者以“射频识别”、“RFID”等关键字检索（均做相应的相关衍生词汇扩展），并使用分类号排除明显噪声，进行数据统计分析，汇总如下。
2.1 申请量分析
图1展示了1992-2016年射频识别技术全球和中国专利申请趋势图，全球趋势中，1992年申请了第一份有关射频识别技术的专利，到了2002年，有关射频识别技术的申请量依然不足200篇，申请量在2006年基本达到顶峰，之后由于受金融危机的影响，在2008年前后有一个下降势，但是之后又逐步回升；中国的申请量从2002年内开始一直在大幅提升，在金融危机2008年前后，中国的申请量没有大幅增长，比较平稳，但是2010年之后，又继续呈现大幅增长的趋势，这也说明该领域的国内应用范围不断提升，钻研RFID技术的企业和科研院所越来越多。
2.2 热点技术主题分析
该领域国内和全球的专利申请分类号分布情况，每一个分类号即是一个大的技术主题，无论是国内还是全球申请，分布最多的四个分类号都是G06K17/00、G06K19/07、G06K19/077、G06K7/00，其分别对应数据阅读和数据识别，连同机器一起使用的集成电路芯片信息记录载体，载体在电路中的装配，读出载体的方法或装置。说明在该领域，较为热门的研究方向大多集中在上述几个主题，这为专利申请人在进行专利布局时提供了参考。也可以看出该领域的专利分布较为广泛，在检索该领域的专利时，应针对申请专利的技术方案特点，采用合适的关键字和分类号相结合的检索策略，以防止遗漏相关现有技术文献。
2.3 申请国别分析
对全球射频识别领域相关专利申请的申请号进行统计分析，得到该领域专利的主要申请国统计图，图2中可以看出，中国作为后起之秀，目前已稳居第一，射频识别技术主要集中在中美日韩四个国家，集中度较高，这也有利于该技术的稳步发展。欧洲各国中，德国和英国的申请量在欧洲各国中较为靠前，但是相比而言，总量不多。虽然我国在这个领域起步较晚，但是申请数量增长势头比较明显，已经完全超越美国的申请数量，在申请量上面成为该领域的第一申请大国，且可以肯定的是，今后我国在该领域将继续发展壮大，朝着RFID技术主导国的方向稳步迈进。
2.4主要申请人分析
对RFID全球申请进行统计分析，申请量较多的企业有，富士通，艾利丹尼森，SYMBOL TECHNOLOGIES INC，KOREA ELECTRONICS TELECOMM，IBM，以及SENSORMATIC ELECTRONICS CORP。从国别来看，上述企业多属于日本和美国，也有韩国企业，但是韩国企业的申请量还是远不如美日企业，这也给检索指明了一个方向，即不能遗漏日文库，更应当重点检索英文库，及时了解这些企业的相关申请，有助于专利布局。
国内申请中，则以中兴通讯股份有限公司及其下属子公司、国家电网公司、华南理工大学这些企业/高效申请为主导，另外，在国际申请量中排名比较靠前的艾利丹尼森公司、富士通株式会社，在中国申请量同样也比较靠前。另外，中国申请人中，还有较多科研院所，比如北京物资学院、电子科技大学、中国科学院自动化研究所、中山大学。总的来说，国内申请的RFID相关的专利还是国企和科研院所占主导，这也符合我国的基本国情。
3 结语
总体而言，目前全球在该领域的申请量基本趋于平稳，而中国的申请量在近十年则呈现一个爆发式增长的状态，也体现了中国在科技方面的与日俱增的实力，中国的总的申请量已经超越美国，成为该领域专利文献保有量的第一大国。本文通过对申请文献的分类号进行分析，得出了目前该领域的几大研究热点，及时对主要申请人在该领域的最新专利布局进行分析，有助于技术人员更好地洞悉该领域的最新发展状态。RFID技术下还有许多细分领域，在充分了解该领域专利的大致发展方向之后，对涉及该领域的技术企业而言，在细分领域进行深入挖掘，提前进行专利布局，显得尤为重要。
参考文献：
[1]吴永祥.射频识别（RFID）技术研究现状及发展展望[J].微计算机信息，2006，22（11-2）.
20世纪80年代，由于大规模集成电路技术的成熟，射频识别系统的体积大大缩小，使得射频识别技术进入实用化的阶段，成为一种成熟的自动识别技术。
射频识别技术是利用射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据。它与同期或早期的接触式识别技术不同。RFID系统的射频卡和读写器之间不用接触就可完成识别，因此它可在更广泛的场合中应用。
典型的射频识别系统包括射频卡和读写器两部分。
射频卡是将几个主要模块集成到一块芯片中，完成与读写器的通信。芯片上有EEPROM用来储存识别码或其它数据。EEPROM容量从几比特到几万比特。芯片仅需连接天线(和电池)，可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。卡封装可以有不同形式，比如常见的信用卡及小圆片的形式等。与条码、磁卡、IC卡等同期或早期的识别技术相比，射频卡具有非接触、工作距离长、适于恶劣环境、可识别运动目标等优点。
在多数RFID系统中，读写器在一个区域内发射电磁波(区域大小取决于工作频率和天线尺寸)。卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同。当射频卡经过这个区域时，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷。在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存。当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。读写器接收到卡的数据后，解码并进行错误校验来决定数据的有效性，然后，通过RS232、RS422、RS485或无线方式将数据传送到计算机网络。简单的RFID产品就是一种非接触的IC卡，而复杂的RFID产品能和外部传感器接口连接来测量、记录不同的参数，甚至可与GPS系统连接来跟踪物体。
工作原理如图1所示。
2射频识别技术的分类
射频识别技术主要按以下四种方式分类。
(1)工作频率
根据工作频率的不同可分为低频和高频系统。①低频系统一般指其工作频率小于30MHz的系统。其基本特点是：射频卡的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短(无源情况，典型阅读距离为10cm)、射频卡外形多样(卡状、环状、钮扣状、笔状)、阅读天线方向性不强等。低频系统多用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、动物监管、货物跟踪。②高频系统一般指其工作频率大于400MHz的系统。高频系统的基本特点是射频卡及读写器成本均较高、卡内保存的数据量较大、阅读距离较远(可达几m~十几m)、适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及射频卡天线均有较强的方向性。高频系统多应用于需要较长的读写距离和高的读写速度的场合，像火车监控、高速公路收费等系统。
(2)射频卡
根据射频卡的不同可分成可读写(RW)卡、一次写入多次读出(WORM)卡和只读(RO)卡三种。RW卡一般比WORM卡和RO卡贵得多，如电话卡、信用卡等。一般情况下改写数据所花费的时间远大于读取数据所花费的时间(常规为改写所花费的时间为s级，阅读花费的时间为ms级)。WORM卡是用户可以一次性写入的卡，写入后数据不能改变，且比RW卡要便宜。RO卡存有一个唯一的号码，不能逐改，保证了安全性。RO卡最便宜。
(3)射频卡的有源与无源
射频卡可分为有源及无源两种。有源射频卡使用卡内电池的能量、识别距离较长，可达十几m，但是它的寿命有限(3~10年)，且价格较高；无源射频卡不含电池，利用读写器发射的电磁波提供能量，重量轻、体积小、寿命长、很便宜，但它的发射距离受限制，一般是几十cm，且需要读写器的发射功率大。
(4)调制方式
根据调制方式的不同还可分为主动式和被动式。①主动式的射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器。②被动式的射频卡，使用调制散射方式发射数据。它必须利用读写器的载波调制自己的信号，适宜在门禁或交通的应用中使用。因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。
目前使用的多数系统中，一次只能读写一个射频卡。射频卡之间要保持一定距离，确保一次只能有一个卡在读写区域内。读写距离长，射频卡之间的距离就要大，应用起来很不方便。现在的射频卡具有防碰撞的功能，这对于RFID来说十分重要。所谓碰撞是指多个射频卡进入识别区域时信号互相干扰的情况。具有防碰撞性能的系统可以同时识别进入识别距离的所有射频卡，它的并行工作方式大大提高了系统的效率。
3国际射频识别技术发展状况
射频识别技术在国外发展得很快。RFID产品种类很多，像德州仪器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名厂家都生产RFID产品。他们的产品各有特点，自成系列。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。如澳大利亚将它的RFID产品用于澳机场旅客行李管理中并发挥了出色的作用；瑞士国家铁路局在瑞士的全部旅客列车上安装RFID自动识别系统，调度员可以实时掌握火车运行情况，不仅利于管理，还大大减小了发生事故的可能性；德国BMW公司将射频识别系统应用在汽车生产流水线的生产过程控制中等。
据有关权威数据显示，射频识别产品在全世界的销量以每年25.3%的比例增长。由此可见，射频识别技术具有广阔的市场前景。
4射频识别技术在我国的发展
我国政府在1993年制定的金卡工程实施计划，是一个旨在加速推动我国国民经济信息化进程的重大部级工程，由此各种自动识别技术的发展及应用十分迅猛。现在，射频识别技术作为一种新兴的自动识别技术，也将在中国很快地普及。
目前，我国的射频识别技术在下列几种应用中发展前景较好。当然，这里仅仅罗列了射频识别技术应用的一部分。任何一种技术如果得到普及，都将会孕育一个庞大的市场。射频识别将是未来一个新的经济增长点。
4.1安全防护领域
(1)门禁保安
将来的门禁保安系统均可应用射频卡。一卡可以多用。比如，可以作工作证、出入证、停车卡、饭店住宿卡甚至旅游护照等，目的都是识别人员身份、安全管理、收费等等。好处是简化出入手续、提高工作效率、安全保护。只要人员佩戴了封装成ID卡大小的射频卡、进出入口有一台读写器，人员出入时自动识别身份，非法闯入会有报警。安全级别要求高的地方、还可以结合其它的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入射频卡。
公司还可以用射频卡保护和跟踪财产。将射频卡贴在物品上面，如计算机、传真机、文件、复印机或其它实验室用品上。该射频卡使得公司可以自动跟踪管理这些有价值的财产，可以跟踪一个物品从某一建筑离开，或是用报警的方式限制物品离开某地。结合GPS系统利用射频卡，还可以对货柜车、货舱等进行有效跟踪。
(2)汽车防盗
这是RFID较新的应用。目前已经开发出了足够小的、能够封装到汽车钥匙当中含有特定码字的射频卡。它需要在汽车上装有读写器，当钥匙插入到点火器中时，读写器能够辨别钥匙的身份。如果读写器接收不到射频卡发送来的特定信号，汽车的引擎将不会发动。用这种电子验证的方法，汽车的中央计算机也就能容易防止短路点火。
另一种汽车防盗系统是，司机自己带有一射频卡，其发射范围是在司机座椅45~55cm以内，读写器安装在座椅的背部。当读写器读取到有效的ID号时，系统发出三声鸣叫，然后汽车引擎才能启动。该防盗系统还有另一强大功能：倘若司机离开汽车并且车门敞开引擎也没有关闭，这时读写器就需要读取另一有效ID号；假如司机将该射频卡带离汽车，这样读写器不能读到有效ID号，引擎就会自动关闭，同时触发报警装置。
(3)电子物品监视系统
电子物品监视系统(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盗。整个系统包括贴在物体上的一个内存容量仅为1比特(即开或关)的射频卡，和商店出口处的读写器。射频卡在安装时被激活。在激活状态下，射频卡接近扫描器时会被探测到，同时会报警。如果货物被购买，由销售人员用专用工具拆除射频卡(典型的是在服装店里)，或者用磁场来使射频卡失效，或者直接破坏射频卡本身的电特性。EAS系统已被广泛使用。据估计每年消耗60亿套。
4.2商品生产销售领域
(1)生产线自动化
用RFID技术在生产流水线上实现自动控制、监视，提高生产率，改进生产方式，节约了成本。举个例子以说明在生产线上应用RFID技术的情况。
用于汽车装配流水线。德国宝马汽车公司在装配流水线上应用射频卡，以尽可能大量地生产用户定制的汽车。宝马汽车的生产是基于用户提出的要求式样而生产的。用户可以从上万种内部和外部选项中，选定自己所需车的颜色、引擎型号和轮胎式样等。这样一来，汽车装配流水线上就得装配上百种式样的宝马汽车，如果没有一个高度组织的、复杂的控制系统是很难完成这样复杂的任务的。宝马公司在其装配流水线上配有RFID系统，使用可重复使用的射频卡。该射频卡上带有汽车所需的所有详细的要求，在每个工作点处都有读写器，这样可以保证汽车在各个流水线位置，能毫不出错地完成装配任务。
(2)仓储管理
将RFID系统用于智能仓库货物管理，能有效地解决与货物流动有关的信息管理，不但增加了处理货物的速度，还可监视货物的一切信息。射频卡贴在货物所通过的仓库大门边上，读写器和天线都放在叉车上，每个货物都贴有条码，所有条码信息都被存储在仓库的中央计算机里，与该货物有关的信息都能在计算机里查到。当货物出库时，由另一读写器识别并告知中央计算它被放在哪个拖车上。这样，管理中心可以实时地了解到已经生产了多少产品和发送了多少产品。
(3)产品防伪
伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题，将射频识别技术应用在防伪领域有它自身的技术优势。防伪技术本身要求成本低，且难于伪造。射频卡的成本就相对便宜，而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂，使伪造者望而却步。射频卡本身有内存，可以储存、修改与产品有关的数据，利于销售商使用；体积十分小、便于产品封装。像电脑、激光打印机、电视等产品上都可使用。
(4)RFID卡收费
国外的各种交易大多利用各种卡来完成，而我国普遍采用现金交易。现金交易不方便也不安全，还容易出现税收的漏洞。目前的收费卡多用磁卡、IC卡，而射频卡也开始占据市场。原因是在一些恶劣的环境中，磁卡、IC卡容易损坏，而射频卡则不易磨损，也不怕静电及其它情况；同时，射频卡用起来方便、快捷，甚至不用打开包，在读写器前摇晃一下，就完成收费。另外，还可同时识别几张卡．并行收费，如公共汽车上的电子月票。我国大城市的公共汽车异常拥挤、环境条件差，射频卡的使用有助于改善这种情况。
4.3管理与数据统计领域
(1)畜牧管理
该领域的发展起步于赛马的识别，是用小玻璃封装的射频卡植于动物皮下。射频卡大约10mm长，内有一个线圈，约1000圈的细线绕在铁氧体上，读写距离是十几cm。从赛马识别发展到了标识牲畜。牲畜的识别提供了现代化管理牧场的方法。
(2)运动计时
在马拉松比赛中，由于人员太多，有时第一个出发的人同最后一个出发的人能相隔40分钟。如果没有一个精确的计时装置，就会出现差错。射频卡应用于马拉松比赛中，运动员在自己的鞋带上很方便地系上射频卡，在比赛的起跑线和终点线处放置带有微型天线的小垫片。当运动员越过此垫片时，计时系统便会接收运动员所带的射频卡发出的ID号，并记录当时的时间。这样，每个运动员都会有自己的起始时间和结束时间，不会出现不公平竞争的可能性了。在比赛路线中，如果每隔5km就设置这样一个垫片，还可以很方便地记录运动员在每个阶段所用的时间。
RFID还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。在跑道下面按照一定的距离间隔埋入一系列的天线，这些天线与读写器相连，而射频卡安装到赛车前方。当赛车每越过一个天线时，赛车的ID号和时间就被记录下来，并存储到中央计算机内。这样到比赛结束时，每个参赛选手将会有一个准确的结果。
4.4交通运输领域
(1)高速公路自动收费及交通管理
高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。目前，中国的高速公路发展非常快，而高速公路收费却存在一些问题：一是在收费站口，许多车辆要停车排队，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污路费，使国家损失了相当的财政收入。RFID技术应用在高速公路自动收费上，能够充分体现它非接触识别的优势——让车辆高速通过收费站的同时自动完成收费，同时可以解决收费员贪污路费及交通拥堵的问题。利用射频识别技术的不停车高速公路自动收费系统是将来的发展方向；人工收费，包括IC卡的停车收费方式，终将会被淘汰。预计在未来10年内，高速公路自动收费系统将有数十亿元的需求。
在城市交通方面，解决交通日趋拥挤问题不能只依赖于修路。加强交通的指挥、控制、疏导，提高道路的利用率，深挖现有交通潜能也是非常重要的；而基于RFID技术的交通管理系统可实现自动查处违章车辆，记录违章情况。另外，公共汽车站实时跟踪指示公共汽车到站时间及自动显示乘客信息，会给乘客带来很大的方便。
(2)火车和货运集装箱的识别
在火车运营中，使用RFID系统很大的优势在于：火车是按既定路线运行的，因此肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据，能够得到火车的身份、监控火车的完整性，以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故，同时能在车站将车厢重新编组。起初的努力是用超音波和雷达测距系统读出车厢侧的条码，现在被RFID系统取代。射频卡一般安在车厢顶边，读写器安在铁路沿线，就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。
目前，射频自动识别系统的安装遍布全国14个铁路局。2001年3月1日，铁道部正式联网启用车次车号自动识别系统，为自备车企业、合资铁路和地方铁路实现信息化智能运输管理提供了重要良机。
5结论
射频识别技术在中国处于一个刚刚起步的阶段，但是它的发展潜力是巨大的。在信息社会，对于各种信息的获取及处理，要求快速、准确。在不久的将来，RFID技术将同其它识别技术一样，深入到人们生活的各个领域。
关键词：射频识别 通信基站 手机支付 无线通信
一、引言
在一些手机通信技术方面，以往使用的单一的通信网路，在一些程序传输和互联网上面的应用居多。但是在设备的使用资源固定，要求越来越高的同时，对于卫星接收信号的使用人数也逐年增加，该网路的资源已经无法满足不断扩张的需求量，严重的导致网路信号的不理想，甚至出现接收通信信号的瘫痪现象的发生。因此对于这样的情况要急切的寻找一种代替的无线通信网络，来保证现有的网络环境的稳定性。同时在现阶段，使用手机的用户不断的增加，利用手机进行金融交易的情况也不断的增加，需要在通信中有安全稳定的环境才能保证手机支付的顺利进行。而射频识别的方式可以很好的解决这个问题。
二、射频识别技术的发展
在整个地球的大气分布中，有很多不均匀分布的细小介质，这些介质会在物理条件的影响下，形成巨大的载体物质，就如空气中的颗粒聚集起来形成的风，以及还有一些云层，这些自然界的物理现象会对电子通信系统产生一定的干扰作用。在受到了不同的温度、湿度、压强等的变化时，这些空气中的载体会出现不同的变化，对于单片机的发射就会起到很大的干扰作用，对于无线设备中发出的电磁波会出现严重的干扰现象，严重的时候电磁波信号都无法正常的使用。其中所说的影响主要集中在对于电磁波的折射传播影响。电磁波的发射是要依靠合理稳定的载体向不同的方向发散出去，通常意义下我们定义这种行为为电磁波的射频，射频过程中的载体称作为射频媒介。当电磁波在发出的过程中，所发散的频率可以满足借助载体的需要，电磁的分布量在对前端的发散中起到了决定作用，这样的情况下可以实现超视距的无线对接信号的实施，在接收信号的一方可以根据信号的波段和频率来分辨出信号源的变化。对于这种将大气中的介质作为信号传播的载体，以及利用电磁效应进行电磁波的超视距传输模式称作单片机系统的射频识别。
三、基于射频识别技术的手机支付
现阶段，在手机支付平台中使用RFID技术的方式主要有四种形式：NFC、eNFC、SIMpass、RF-SIM，这些方式也都是在射频技术使用中不断衍生发展出来的。NFC（Near Field Communication）近距离区域覆盖通信是在区域范围内实现的射频识别方式，通过与互联网的连接过程中，不断的将资源整合并处理信息资料，来完成通信的功能。在该技术中，手机中必须安装有一个单一的电子传导器，在具体的使用中也作为读卡器进行使用。在设计中规定，单一的读卡器必须是意义对应，也就是存在单一的解码模式，不会出现不同点多个处理的方式。在较小的范围内，手机的感应设备与外部的接收设备形成整套的识别系统，可以在点与点接触中实现数据资料的快速传输。这利用在手机支付中就是用户在发出金融交易指令之后，系统会根据信号的传递来实现单一的任务完成命令，不会有第三方的干预，有效的保证了手机支付的安全性和快捷性。但是同时需要指出的是，该射频读卡识别手机必须是特制的手机系统，一般的手机功能暂时不能支持这项服务。
目前这项技术在日韩被广泛应用。手机用户凭着配置了支付功能的手机就可以行遍全国：他们的手机可以用作机场登机验证、大厦的门禁钥匙、交通一卡通、信用卡、支付卡等等。eNFC 中的“e”代表“enhanced”即增强的意思，eNFC 也就是增强 NFC 技术。它除了对 NFC 技术 100%兼容以外，增强型还体现在包含了对其他两种使用非常广泛的 ISO 标准的支持，即：ISO 14443B 和 ISO 15693。eNFC 是将手机和智能卡结合起来，以 SIM 卡为核心，将智能卡应用放在单芯片的 SIM卡中，而非接触功能则由内置于手机中的 NFC 芯片实现，并通过 SWP 协议与 SIM 卡进行通信。
SIMpass 是一种双界面 SIM 卡支付方案，集成了天线及射频芯片，支持接触与非接触两个工作接口，接触界面实现 SIM 功能，非接触界面实现支付功能，兼容多个智能卡应用规范。RF-SIM 则是通过在 SIM 卡中内置近距离识别芯片，扩展了传统手机 SIM 卡的功能。RF-SIM 可安装在手机上实现近距离无线通信，通信距离可在 10-500cm 自动调整，单向支持 100M，其工作频率为 2.4GHz。但该技术不支持 ISO14443。
整个RFID体系是由电路组成的，控制系统其实就是线路上的终端，电路的顺畅运行就是操作的必要条件。在控制单片机电路中一般是由电源开关、控制按键、信号指示灯、电源联接器、高压电机组成。但是不管什么样的电路，是复杂还是简单，原理都是大体相同的，这些联接方式都已经形成了定式，如延时电路、联锁电路、顺控电路等。简单的电路就是通过一些简单的联接起到控制的作用，但是在复杂的电路中，就没有想象的那么简单，但是目的也就只有一个，就是起到控制的作用，只是在操控上存在复杂的线路布置。
局域RFID信息系统中，单片机控制起到了决定性的作用，它也是完全的智能化的操作系统，只要操作人员时刻关注仪表盘上的数值指示，再在操作台上对于安全信号的资源进行适当的控制就能很好的完成任务。在手机支付平台中，存在几个重要的问题。首先就是对于识别网络设置的安全，利用手机运营商和银行之间对公网络的相互连接，可以将安全的通道固定在两个终端之间，用户在进行线上交易中，就不再会受到第三方的侵扰，形成了合理、有效的交易环境。
基于RFID技术的手机支付设计是在以往传统的程序设计理念上加上了更多的计算机数据编程，是一种更加科学的现代化识别控制手段。为在交易安全中也得到了很好的优化，也能使网络安全达到更好、更高的要求。
四、结束语
在未来的社会发展进程中，信息化的使用会更加的多元化，对于电子信息设备的使用也会不断的增长，使用移动电子支付的方式也会不断的受到人们的青睐。如何更好的将手机支付功能与RFID相互结合就是需要不断总结经验。在本文中，我们就射频识别的原理进行了详细的说明，并对手机支付过程中如何结合射频识别的方法进行了阐述，通过在射频识别的使用下，来保证手机支付的安全性和稳定性。
参考文献
[1] 金桥，曾嘉，刘阳，等.RFID 技术在移动电子商务中的应用[J].电子技术应用，2007，6（14）：90-91.
RFID技术是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术。自2004年起，全球范围内掀起了一场无线射频识别技术（RFID）的热潮，包括沃尔玛、宝洁、波音公司在内的商业巨头无不积极推动RFID在制造、物流、零售、交通等行业的应用。近期一家美国公司甚至在员工体内植入RFID电子芯片识别身份，限制其员工进入敏感区域。RFID技术应用可见一斑，它被业界公认为是本世纪最具潜力的技术之一，它的发展和应用推广将是自动识别行业的一场技术革命。
该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。可以有效避免人工输入可能出现的失误，大大提高入库、出库、验货、盘点、补货等工作的效率，优化库存，进一步提高管理运作效率，降低运作成本，为企业带来直接经济效益，提高企业核心竞争力。
一、射频识别技术工作原理
1、 RFID的技术优势
RFID利用射频方式识别目的。和传统条形码识别技术相比，RFID有以下优势：① 快速扫描：条形码一次只能扫描一个条形码；RFID辨识器可同时辨识读取多个RFID标签；② 体积小型化、形状多样化：RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质；③ 抗污染能力和耐久性：传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染和损坏，而RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性；④ 可重复使用：现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、更新；⑤ 穿透性和无屏障阅读：在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，能够进行穿透性通信；⑥ 数据的记忆容量大：一维条形码的容量是50bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势；⑦ 安全性：由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。
2、RFID的组成
射频识别系统由三部分组成：标签，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器，读写标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线，在标签和读取器间传递射频信号。
二、射频识别系统在烟草上应用实例
目前RFID在烟草领域中主要应用在二个方面：第一是RFID在烟草数字物流领域的应用：在整个供应链的流通过程中，实现物料跟踪定位和实时处理异常情况；第二是RFID在烟草数字仓储领域的应用：实现货物先进先出和库存实时化管理。
1、RFID在基地种植环节的应用
现代烟草对生产第一车间——基地单元建设的重视与日俱增，如何对基地单元进行有效的、长期的精细化信息化管理，运用RFID技术可以实现“不用亲临田间地头，无论是在家，还是在办公室，甚至是车上，只要一台3G手机在手，您就可以轻松掌握农作物的生长情况，还可以点对点远程操作智能大棚内灌溉、通风等任何设施。” 在基地单元实施RFID项目，可以实现采集温度、湿度、光照、土壤含水量、土壤营养液等农作物生长环境参数，同时显示对灌溉、通风、水帘、遮阳网等的远程智能控制，确保烟叶生产降本节工、提质增效，从而推进烟叶生产实现规模化种植、集约化经营、专业化服务、信息化管理。
2、RFID在烟草数字物流领域的应用
根据国家烟草专卖局的要求，所有成品卷烟生产及销售必须在“行业卷烟生产经营决策管理信息系统”（即一号工程）中运行，每件成品卷烟需粘贴一个32位的“一号工程条码”，出厂时需在烟草工业企业进行出厂扫描，调拨到商业公司后，需由商业公司进行商业接收扫描。
通过流程分析可以发现，在整个操作流程中，每托盘成品烟都经过了一次从整托盘拆垛成单件和从单件码垛成整托盘的过程，而且每件烟都是逐一单个扫描工业出库和单个扫描商业入库。如果中间减少拆垛、码垛的过程，实现整托盘一号工程码一次性扫描，将大大缩减流程、提高物流效率。通过在成垛运输的托盘中采用RFID电子标签的方法，通过条码与RFID电子标签的结合，成功地解决了成垛卷烟的物流和信息流的交互与统一问题。可以满足“现代物流”的“一库制”配送运转模式要求，适用于大规模繁忙物流配送，可确保供应链的高质量数据交流，可为行业卷烟生产经营提供决策依据。
3、RFID在烟草数字仓储领域的应用
关键词：射频识别技术
中图分类号：TP391 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 15-0000-01
Enterprise Network Management of Using of Radio Frequency Identification Technology
Liu Wei
(China Machinery TDI International Engineering Company Ltd.,Luoyang471039,China)
Abstract:In the enterprise network equipment and network information management,the use of radio frequency identification technology on the traditional management approach to innovation,from the demand function,and so discussion of radio frequency identification technology in network management applications,network management provides a new direction.
Keywords:Radio frequency identification technology
企业的网络建设已形成一定的规模，使用传统的方式和手段已不能满足网络管理和资产管理的需要，采用射频识别技术，突破传统管理模式，来实现信息化设备管理的飞跃。
一、企业网络管理的需求分析
企业网络设备不仅具有固定资产的特征（包括购入的时间、型号、价格、数量、统一的固定资产编号和企业的管理信息等），本身还具有设备的特征（MAC地址、IP地址、管理信息、设备位置信息等），同时一些非固定资产同时也存在管理使用的问题如（软件锁、序列号等）。在资产盘点、核查等工作中不断重复地统计、效率低下、易发生错误，而设备的网络信息及维护维修信息，既与资产属性相互独立又与其相互联系，管理中往往沟通不畅，很难一一对应，信息的更新不及时，经年累月，易造成混乱，而传统的电子化管理又极为繁琐，同时设备的安全管理要求也不断提高，必须采用更科学的管理手段。
二、采用射频识别技术实施网络管理
射频识别技术的基本原理是电磁理论，是一种非接触式的自动识别技术，具有识别距离远，智能性高，使用寿命长，标签数据可以加密，存储数据容量大，存储信息更加自如等优点，是一种应用规模前景很大的高新技术。
在使用射频识别技术的应用系统中应包括读写器、电子标签、计算机网络、除此之外还应考虑读写器天线的安装、传输距离的远近等问题的影响，对应于网络管理的需求实施起来分为两个部分：一部分是系统管理中心，主要负责系统各方面基础信息和设备信息的录入和系统初始化、变更、数据交换，信息的收集和处理。另一部分是手持系统，负责初始化信息，贴标签，及数据导入，收集现场设备信息等。
（一）设备信息初始化。设备信息初始化是设备的固有信息登记，如固定资产，在RFID固定读写器上，扫描身份卡和RFID卡，完成初始化，非固定资产则需要在身份卡上标识非固定资产的时效、版本、形式等信息。
（二）设备的资产管理。设备的出入库配合设备的电子化管理形成统一的手续通过读取设备的RFID标签即可查询设备的情况及信息。
（三）设备报废。设备报废必须经过企业的设备报废程序，经过批准、核实，实现报废，同时更改设备信息，形成设备的报废编号及详细信息。
（四）电子标签的选择。选择适合企业情况的频段的电子标签，确定和定义数据格式，形成统一的数据链。
（五）现场贴标签。将设备的初始化信息导入到手持机，然后根据企业的部门编号找到设备，将必要的信息写入标签并贴上标签。
（六）设备信息的读取、更改、回写。现场对设备进行维护和操作的时候，先读取标签内的设备信息，设备维护更改信息后，临时保存在手持机中，最后将更改后保存在手持机内的信息回写到标签内。
（七）现场数据上传。上传时保持现场的数据和系统内数据一致。
（八）数据库的建立。建立统一的企业数据库系统，完成支持系统运行的核心操作。
（九）数据同步和共享。进入系统中心的数据保持同步，同时能够随时被企业各部门有条件的查询和使用。
（十）系统的安全管理。形成系统独立的权限管理和安全管理，对网络环境、数据链形成保护。
三、射频识别网络化管理的功能
管理中心包括基础信息管理、手持机初始化、设备信息维护、数据交换、数据查询、报表等功能。
基础信息管理是对标签的数据项定义、数据语法格式定义、以及权限的管理。手持机初始化是将设备信息、设备状态信息、管理员信息等一系列基础信息和相关手持机系统程序一起导入到手持机，初始化后手持机原来存储的系统数据和程序都被刷新。设备信息维护包括录入、修改、更新设备的信息。数据交换是管理中心和手持机之间的数据交换，包括中心数据库的建立，数据的流动，数据的安全以及数据的唯一判断，不同的数据在不同数据元中处理，新、旧数据冲突等在管理中心和手持机中被定义。数据查询提供管理中心随时的系统及设备等信息的查询功能，数据库的选择提供了数据的查询能力。报表功能提供了管理中心的网络报表输出功能，根据企业管理功能支持多种报表功能。
手持机的功能包括身份确认、贴标签、标签信息扫描、设备信息读写、手持机和管理中心数据交换、数据的安全管理。
1RFID技术在猪群生产管理中的应用模式
1.1实现“一场一畜一标”管理
基于RFID技术的养殖生产管理，是电子射频耳标打在猪只的耳朵上，记录其生产全过程，即时获取猪只信息（包括其病历资料、饲料喂养情况、喂药、转群及检疫等多种信息）。另外，通过电子射频耳标可实现全方位追踪，不仅便于掌握猪只的系谱及其后裔列表，还能为客户选购提供便利。此外，将该技术应用于猪群生产管理还能确保养殖安全，提高经济效益。例如，将国家明令禁止的违禁药物信息嵌入系统可避免养殖场或养殖户无意中使用上述药物，进而酿成安全生产事故，造成较大的经济损失。同时，还能在猪出栏操作时自动检查药物休药期，有效杜绝将存在安全隐患的猪销售出栏这一现象，避免出现源头污染。
1.2架构网络信息管理平台
可由畜牧业管理部门牵头，采用会员制管理办法，实现数字化管理，将养殖企业的所有信息嵌入至数据模块中，通过网络对接等方式接入，建立信息安全管理体系并发挥其功能作用。尤其是养殖企业及其行政管理部门通过密码进入后，可通过终端控制实现长期跟踪，不仅可提高养殖场的系统化管理水平，还能规范养殖管理，提高管理效益。
1.3通过不同模块实行分类管理
射频识别技术可通过多种管理模块（主要有饲养场管理模块、物流仓储模块、屠宰场管理模块、销售管理模块等）实行分类管理。其中饲养场管理模块除可在生猪日常管理中发挥重要作用之外，还可用于生猪健康管理；物流仓储模块主要用于记录养殖产品上市前的各种信息（主要包括上市时间、地点等信息）；屠宰场管理模块可在生猪屠宰之后实施管理操作，而销售管理模块则可提供上市销售猪肉的具体情况（如肉的等级、重量、销售时间、出场时间和生产日期查询等信息）。这种分类管理模式便于养殖企业对数据进行集中管理，进而有效提高其生产效率和管理水平。
1.4建立数据库，认定子项目
在养殖生产过程中建立数据库，认定子项目，并统计已录入的所有数据信息并实现核对动物基本信息和相关子信息等功能，防疫信息则主要涉及防疫检查、接种疫苗及相应处理等，此外还有屠宰检疫记录、流通环节监督、产品销售情况等信息。将以上信息制成各种报表并录入至数据库，通过计算机操作，可有效提高养殖场的日常经营和管理水平。
2组建基于RFID技术管理系统，实施精细化管理，提高管理及生产效率
关键词：互联网；物联网；射频识别技术；探讨实践
中D分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）01-0193-03
互联网技术高速发展下，其技术逐渐开始纵深化发展，物联网则是此类概念下诞生的技术之一。宏观分析物联网技术的应用，能够加速经济的发展，提供更多的新型就业岗位。微观分析，其技术的发展可以降低企业的运营成本，从而达到提升企业收益的目的。在此现状下，笔者针对当前物联网趋势下射频识别技术的探讨与实践，进行简要的剖析，以盼能为我国此类技术的发展提供参考。
1 物联网
物联网顾名思义其核心为网络，实施的对象为各类物品。互联网技术飞速发展下，物联网技术则是新一代信息技术的重要组成模块。物联网按照其实践应用的现状可以分为两个部分，一部分为沟通物品之间的网络技术，另一部分则为应用物联网技术的用户。用户通过网络技术获取物品的具体参数，并通过此类技术进行物品的交易，产生良好的技术体验。当前物联网技术的应用范围较广，其通过智能技术以及识别技术，快速完成了物品与网络之间的结合。最终达到提高企业收益，便捷人们生活的目的。
2 物联网技术的发展背景
互联网技术经过数十年的发展，其技术已经到达了瓶颈状态。在此现状下，人们对于互联网的应用也提出了更高的要求，除去网络虚拟电子信息的交流外，人们对于物品联网也产生了极大的兴趣。前期利用蓝牙技术，进行控制音响或多媒体设备的技术，也可以看成是物联网技术的发展模型。但随着各类科技产品的快速诞生，网络技术中的无线网络技术也随之诞生。无线网络技术的诞生，对于各类的科研项目产生了巨大的促进意义。因此使得物品之间长距离无线控制，有了实现的可能性。随后随着网络技术的深化发展，物联网技术概念则快速的诞生。并且在短时间内，产生了良好的应用效果。
2.1 国内物联网发展现状
互联网技术起初诞生于西方国家，我国针对互联网技术的应用和研发都较晚，因此关于物联网技术的发展也较晚。物联网概念最初于1999年由美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出，随后该学院利用射频识别技术，建立了自动识别中心。自此之后，西方国家开始了物联网技术方面的发展。当前我国关于物联网技术的发展，市场对此表露出了极大的发展兴趣。大量的企业以及研究单位对此展开了实践工作，并引起了政府部门以及其他行业的关注。例如当前我国最大的电子商务企业阿里巴巴，以及同行业的京东，则是大量应用了物联网技术。
物联网技术的应用，对于我国经济的发展产生了较大的影响。但深入分析，此类技术的发展对于传统行业的影响也较大。尤其是工厂中质检方面的影响较大，但也因此产生了其附属行业例如物联网技术的相关的软硬件生产商。
3 射频识别技术
射频识别技术英语为：Radio Frequency Identification，通常简称其为RFID。此类技术为通信技术的一种，通过无线电讯号以及内置识别参数，对相关数据进行读写和核准。并且在实际应用的过程中，不用进行物品与识别器之间的实际接触。对于工作人员的实际操作产生了极大的便捷，提高了工作效率，一定程度上分析也提升了企业的收益。
射频识别技术属于微波射频，其射频范围为1-100GHz，因此其适用的距离也较短。此外射频识别器也在实际应用的过程中，分为两种类型。一类为读取装置，另一类为识别装置。读取装置为固定安装，识别装置则可进行移动。例如超市收款中利用的扫码器，也属于微波射频技术的一类，固定装置例如门禁系统等。
4 射频识别技术对物联网发展的影响
射频识别技术的发展，一定程度上促进了物联网技术的发展。两者具备相辅相成的关系，其在发展的过程中，两者通过软硬件之间的结合，完成了用户对于物品信息的了解，或对物品的购买。相较于传统的购物方式，以及信息获取方式，对用户产生了较好的应用体验。整体上分析物联网技术属于主干核心技术，射频识别技术则属于物联网技术应用中的辅助应用技术。两者结合下完善了物联网技术的发展，并对物联网技术的后期发展，产生了积极的作用。
5 射频识别技术在物联网发展中的应用
射频识别技术的发展促进了物联网技术的快速发展，完成了物联网技术初期发展的基础建设。当前两者结合下产生了极佳的应用体验，在此背景下笔者针对当前物联网趋势下，射频识别技术在物联网中的具体应用进行分析。其中具体的分析内容为：仓储方面的应用实践、物流方面的应用实践、智能家居方面的应用实践、物品质量检测方面的应用实践、数据采集方面的应用实践。针对此类应用项目，笔者进行简要的分析介绍。
5.1 仓储方面的应用实践
电子商务在近些年来发展迅猛，大量的电子商务企业进入此类行业中。在此背景下，商户在进行商品交易的过程中，则需进行货物的储备以及转移。在此过程中笔者提供一组数据：2015年淘宝双11活动，最终的成交额为912.17亿元，产生的包裹大约为：5亿件左右。2016年淘宝双11活动，最终成交额为1207亿元，产生的包裹数量约为：10.5亿件。如此庞大的交易额以及快件量，对于仓储方面的要求极高，甚至极易引发严重的仓储事故。
在此现状下，阿里巴巴成立了菜鸟驿站，京东成立了京东物流。其在仓储转移中则是大量应用了射频识别技术，射频识别技术在其企业的仓库中，形成了类似当前我国公安部门的天眼网络。通过密集的射频识别装备，达到对货物的快速识别以及快速的转移。以此降低了仓储的出错率，提升了仓储能力。
5.2 物流方面的应用实践
物联网技术在发展的过程中，其核心的内容除去互联网技术的软件方面外。还存在硬件，以及基础设施方面的应用。关于其基础设施方面的应用，主要为物流方面的应用。在此过程中，关于射频识别技术的应用则较多。
例如人们在网络平台进行购物的过程中，网络商铺通过快递公司进行发货。在此过程中大量的快递主要目的地相同，此类货品首先用过仓Φ昶探行发出，之后通过快递公司进行中转分拣发送。前期物流公司针对此类分拣工作，主要通过人工分拣的方式进行规整。但随着电子商务交易规模的逐渐变大，交易过程中产生的物品量也较大。此类现状下，人工分拣不但出错率高。而且成本较大效率也较低，射频识别技术的应用，则是极大改善了此类现状。
通过射频识别技术，以及自动化技术的应用。物品得到了快速、准确的分拣和备货。从而达到了提升效率，稳定企业收益的目的。
5.3 智能家居方面的应用实践
近年来随着互联网技术的快速发展，各行各业都受到了其技术发展带来的影响。其中家装行业则是受益较多的行业之一，智能家居其核心技术为网络技术。通过网络技术，将家庭中的生活设备、门窗、灯具、多媒体设备进行互联。其中射频识别技术在应用的过程中，主要的应用范围为：安防技术、门禁技术等。
例如当前市场中智能家居较多的一类智能门窗中，则是利用了射频识别技术。此类技术将网络技术与硬件进行相互结合，便捷了人们在生活中的使用，也提高了安全效果。例如射频识别技术中的门禁技术，通过管理员模式将家庭成员的指纹或面貌，进行留存设置建立新用户。在保持网路畅通的环境下，开门只需要按指纹或扫描面貌即可。并且在停电或断网期间，其具备传统门锁的特点，可以利用钥匙进行开门。射频识别技术的应用，对于人们的财产安全提供了多一层的保护。
5.4 物品质量检测方面的应用实践
一项合格的产品从生产都成型，直至最后进行产品交易。其中最主要的环节即为质检环节，产品的质检方式对于产品后期的交易，以及产品的合格性影响重大。尤其是当前物联网快速发展的背景下，质检技术更是其中的重中之重。合格的产品质量能够促进物联网的发展，劣质的产品也能对物联网的发展产生极其恶劣的影响。物联网技术当前在我国的发展中，还属于初期阶段。因此关于其技术的稳定性以及安全性等方面，还是引起了较多人群的关注。射频识别技术在物联网物品质量检测中的应用，则有效提升了产品质检的效率。产品在进行质检的过程中，首先对射频识别装置进行参数设置。之后通过流水线设备进行物品的传递，通过射频识别技术进行质检。通过固定数据质检的比对，极短的时间内即可检测出产品的质量现状。以此减少因人工质检产生的误差现象，并且减少了企业的报损费用，提升了企业的经济收益。
5.5 数据采集方面的应用实践
物联网技术在发展的过程中，数据对于其技术发展的影响重大。例如设备在使用的过程中，其正确的使用顺序为：屏幕启动-主机启动-配件启动。但在物联网环境下，人工错误设置为：主机启动-屏幕启动-配件启动。此类现状下造成设备无法正常使用，设备开启后设备配件无法启用，无法加载到应用项。因此在物联网发展的过程中，数据对于其发展的影响重大。射频识别技术在发展的过程中，则存在数据采集的功能。前期在应用的过程中，射频识别设备需输入控件的相关参数，其内部数据在比对的过程中，按照设备参数会进行一定的调整。以此避免设备在启动应用的过程中出现故障现象，降低了设备的故障率。
此外，物联网技术在发展的过程中。其整体的技术具备一定的智能化，系统具备一定的学习能力。因此产生的现象为物联网设备随着应用时间的加长，其故障率以及出错率逐渐降低，最终达到零失误的效果。此类现状下其核心问题即为物联网技术进行数据的积累以及调整，其中针对数据积累和调整的主要技术即为射频识别技术。
6 结束语
随着我国经济的快速发展，市场的发展也获得了较大的成果。企业与企业之间，国家与国家之间的交流也更加频繁。针对物联网的角度分析，互联网技术的诞生则是推动了全球经济的快速发展。当前在物联网技术快速发展的背景下，关于其辅助技术的发展也引起了人们的关注。其中最主要的辅助技术，射频识别技术也得到了快速的发展。射频识别技术配合物联网技术，极大的完善了市场对物联网发展的需求。一定程度上弥补了物联网技术的不足之处，当前物联网技术在发展的过程中，关于射频识别技术主要的应用实践方面为：仓储方面的应用实践、物流方面的应用实践、智能家居方面的应用实践、物品质量检测方面的应用实践、数据采集方面的应用实践。物联网技术通过对射频识别技术的应用，极大促进了实际应用企业的发展，并且加强了应用企业的实际收益。在当前市场竞争激烈的环境下，更是促进了企业的核心竞争力。
参考文献：
[1] 焦青亮，夏魁良.物联网关键技术及现状分析[J].信息化建设，2016（3）：92.
[2] 张秋艳，黄海松，陈伟兴，等.基于RFID技术的白酒物联网数据采集系统可靠性研究[J].制造业自动化，2015（8）：22-25.
关键词：物联网RFID系统；电子标签
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
一、射频识别技术
射频识别技术（RFID）是无线电技术在自动识别领域中的具体应用，RFID技术是通过无线射频方式进行，通信双方自动识别实现交换数据，它主要是通过射频信号进行识别目标对象，并自动获取物体的相关数据，同时也向后台的计算机处理系统进行通信，完成相关的数据信息处理。
射频识别技术包括数据的采集，数据的传输和数据的处理的功能。当标签进入磁场以后，标签接收读卡器发出的无线射频信号，标签内的感应电流所获取的能量把标签内存储的信息发送出去，如果标签自身有电源标签就会主动发送某一频率的信号；解读器读取信息并且解码，然后把信息送到中央信息处理系统，最后由中央信息系统进行数据处理。射频识别技术主要是电子标签和读写器之间的信息主要通过无线信号进行穿梭，这种信息传送的射频信号分两种耦合类型。
二、RFID系统组成
RFID系统有标签、阅读器、Internet，服务器、中间软件和计算机数据库系统。系统通过阅读器发送信号至电子标签，电子标签通过射频信号驱动内部的电磁电路提供电力，由天线将内部存储器所储存的数据传至阅读器，经由中介软件编码，通过网络最后再将信息存入对应数据库。
读写器读出的电子标签的信息，并采用分布式的系统中间件处理由读写器读取的一连串标签信息。由于每一个电子标签上只有唯一代码，计算机需要知道与该EPC匹配的其它信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，EPC中间件将EPC代码传给ONS，ONS指示EPC中间件到一个保存着产品文件的服务器（EPCIS）查找，该文件可由EPC中间件复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上。
三、RFID技术在物联网中的应用
现在国际上对于物联网的体系架构还没有形成一个统一的认识，相对而言，最具有广泛认可度的是欧美认可的EPC global“物联网”体系和日本的“Ubiquitous ID（UID）”物联网系统。RFID技术在英美的物联网体系主要是利用RFID标签采用EPC编码技术，做到一件物品对应一个编码，从而实现对每件物品进行完整的管理，而且还要注意对物品进行实时追踪，同时还要把物品的相关信息比如类别、属性等进行分类进行查询和统计。
（一）物流生产和运输方面
通过RFID技术在物联网中的应用，其标签中的信息可以及时得到获取，从而可以实时监控产品的具体地点位置，以进一步保证产品的安全性。如果在运输过程中出现一系列的问题，也可以根据实时反馈的信息进行准确定位，从而采取补救措施，进一步使损失降低。
（二）物流仓储方面
RFID技术的应用可以让产品出入库的信息更快、更准确地进行采集和获取。正是因为这种技术的智能读写的优点，产品相应的数据才可以更为快捷地嵌入数据库中，经过一系列处理之后，可以提前对产品进行挑拣和筛选，从而进一步进行仓储管理。
此外在仓库中货物被偷的问题时有发生，有时操作人员也会因为大意给企业带来不必要的损失，那么可以在仓库中设立对应的产品自动扫描系统，对货物进出仓库进行实时扫描，从而避免这一系列问题的产生。现如今，这项技术已经在货物库存盘点等方面有了很广泛的应用。
（三）销售管理方面
为了保证供应商不会受到牛鞭效应的影响，准确地安排生产计划，节约成本，基于RFID技术的物联网系统对一些缺货信息可以智能传送给仓库管理系统，并且对于这些信息进行汇总后，层层传递，逐一传递给上一级分销商直至制造商，信息传递速度非常快，在这样一个长的传递链条上，信息传递非常准确和及时，从而可以进一步降低运营成本。
在货物调配过程中，RFID技术的支持可以对货物流向进行即时控制，这样可以进一步提高货物拣选、配送的速度，而且可以提高货物到达的准确性和准时性，从而保证销售环节的畅通性。
对于零售商来说，为了提高订单的供货水平，对库存积压风险进一步降低，实行物联网技术可以对货物的仓储数量进行实时调控。通过大幅度提高自动结算的速度，很多销售企业的安全库存量就可以得到很好地控制，从而较少资金的占有，增加资金的流动性。每个产品都有唯一的识别码，可以实现每一件商品的单品识别，包括生产厂家、生产日期、库存位置、库存状态等，这些相应的信息都可以通过RFID技术传输至互联网以及数据中心，从而在数据处理之后反馈给相应的操作人员，可以大大提高销售的安全性。
（四）商品消费领域
随着电子商务的发展，人们的个性化消费观念进一步深化，如何通过物联网技术来满足消费者的个性化购买需求以及解决排队时间过长等问题，是物联网技术在商品消费领域的最有价值的应用。消费者可以通过物联网技术动态掌握自己感兴趣的商品的所有信息，同时可以对有一定质量问题的商品进行全程的追溯。
参考文献：
[1]张捍东，朱林.物联网中的RFID技术及物联网的构建[J].计算机技术与发展，2011（05）：62-65.
关键词：射频技术 ；岩土剥离； 自动计量
1. 引言
岩土剥离计量是困扰我矿的一大难题。多年来，我矿一直采用人工进行计量，由于剥离运输车流量过大，而车辆在经过计量房时并不停下，只是通过人工来数过往车辆并记录下来，有时难免出现差错，甚至出现虚报的现象，而驾驶员的工资是直接与产量挂钩的。因此，计量的准确性直接关系到驾驶员的切身利益，也直接影响我矿部的成本核算。针对这一现象，我矿决定与昆明恒瑞通经贸有限公司合作，开发岩土剥离计量项目。该项目将我矿正在使用的4个排土场作为管理试点，建立4座车辆过往数据采集基站，在每辆运输车辆上安装RFIC卡。只要装有RFIC卡的车辆经过数据采集站，系统将自动记录该车辆的情况，实现了岩土剥离自动计量，做到准确无误。
2. 场地主要情况：
多尘、雷区、震动、场地多变、路径多变。
3. 技术简介
针对上述需求和设计目标，我们认为将涉及以下几方面的技术手段，并使用这些技术来实现本项目的设计目标：
（1） RFID射频识别技术；
（2） 计算机软件和数据库；
（3） WLAN无线局域网；
这些技术目前的实际应用情况已经能够满足目前的应用需求。
①、RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写。射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术。该技术在世界范围内正被广泛的应用，这种技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。?射频识别系统通常由电子标签(射频标签)和阅读器组成。电子标签内存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品的标识性信息。应用中将电子标签附着在待识别物品上，作为待识别物品的电子标记。阅读器与电子标签可按约定的通信协议互传信息，通常的情况是由阅读器向电子标签发送命令，电子标签根据收到的阅读器的命令，将内存的标识性数据回传给阅读器。这种通信是在无接触方式下，利用交变磁场或电磁场的空间耦合及射频信号调制与解调技术实现的。射频识别系统的另一主要性能指标是阅读距离，也称为作用距离，它表示在最远为多远的距离上，阅读器能够可靠地与电子标签交换信息，即阅读器能读取标签中的数据。这里我们采用能在3~100m范围内可调的读写系统，可以在现场根据道路的实际情况来调节。
②、工业级网络数字相机，随着数码相机的日益普及，工业方面的应用产品也在市面上出现，它具有以太网络接口，高分辨率，直接连入企业网络中就能够使用，可将拍摄到的高清照片传递到指点位置。
③、计算机软件和数据库技术，目前的应用已经非常普遍，无论从操作界面，数据处理和存储能力已经非常强大，对于一般的应用通常都是过剩的
④、WLAN就是指的无线局域网，使用IEEE802.11协议的无线数字通讯方式，目前常用的有11Mbps的802.11b，54Mbps的802.11g以及300Mbps的802.11n几种速率方案，其中54Mbps的方式最常见。由于其覆盖范围较小，通常在300米的视距范围以内，一般用于有线网络的末端进行小范围的信号覆盖，比如家庭或公共热点地段使用。大功率无线局域网络设备通常是网桥,用于定向无线数据通讯。
4. 设计方案
在装载设备和排土场的关键路径上建立独立运行的基站，采集过往运载设备的识别信息和装载量图片。采用人工携带便携计算机到基站附近连接基站，将基站中采集到的数据下载到便携计算机中，带回企业网络中进行进一步的处理。
基站由远距离读卡器、网络数码相机、工控计算机、无线路由器和把这些设备连接在一起的基站交换机构成。当然，还有不间断电源、放置这些设备的机箱、以及将相机和读卡器安置到足够高度位置的支撑架。
在每台运载设备的合适位置安放一张电子标签，用于基站识别每一辆安装了电子标签的车辆。
按照项目要求，需要建设4座这样的基站，对不同排土场的过往车辆进行检测。当有安放了电子标签的车辆经过基站的检测范围时，会被基站内的读卡器检测到，工控机将读卡器读到的卡号信息，以及发生的时间等数据编成一组数据保存。
基站内的无线路由器，采用小功率设备，主要用于将基站内采集，编好的数据组下载到便携计算机中。基站数据采集人员定期携带便携计算机到基站附近，通过无线局域网的链接方式，连接到基站内网，将数据下载。基站内的系统在工控机操作系统没有崩溃的情况下，也可以通过wlan连接到基站服务器，采用仿真终端模式进行维护，避免在基站内部放置显示器、鼠标、键盘等设备。
本系统从物理情况来看分为后台信息处理系统，数据传输系统以及基站系统3个部分构成。
（1）后台信息处理系统。
后台信息处理是各基站数据的汇总点，是一套常见的带数据库应用的专用MIS系统，如图2所示的流程结构。各基站下载来的数据，通过便携计算机上的数据传输系统将数据导入到系统中。与调度的排班表进行合并处理以后，保存到数据库服务器上，同时，该服务器与企业局域网交换设备相互连接，将采集到的数据到企业协同平台上去。
系统中保存有运载设备，运载设备和电子标签的对照关系，驾驶员等基本信息，这些作为基础数据保存于服务器中。
日常通过输入排班表，结合车辆和电子标签的对照关系，后台处理系统就可以将基站传过来的数据进行处理，能够计算自动每个驾驶员、每车的作业往返次数。这是本项目的最终目的。
所生成的统计数据可以通过企业内局域网，在企业协同管理平台上使用，有关权限和数据安全，遵从协同平台上的对权限的设置。
（2） 数据传递系统。
由于目前采场范围内建立固定的通信通道存在一定的难度，因此，不得不采取人工获取基站数据的方式维持系统的正常运作。
由人工携带便携计算机，到达需要采集数据的基站附近，通过便携计算机上的无线网卡联通基站内网，下载基站内自上次采集以后的数据。之后，将采集了数据的便携计算机带回企业局域网内，上传到后台信息管理系统中进一步处理。
（3）基站系统
基站系统在野外运行，为 保证其可靠运行，采用工业控制用计算机作为中心控制设备和数据保存设备。用于采集读卡器检测到的电子标签信息，结合发生的时间，编成一组数据保存待取。
基站内系统无需取得后台信息管理系统的数据即可运行，这样可以使得两个基站的配置完全一致。
5. 结论：
该项目实施后，每年可减少虚方量10-20万m?,若按5元/m?的成本计算，每年可为矿里节约成本50-100万元，同时可以杜绝虚报假报等现象，真正做到按劳分配。
参考文献：
[1] 昆阳磷矿岩土剥离计量项目设计方案
[2] 昆阳磷矿剥离运输统计报表
关键词：射频识别 隐私 威胁 安全性
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)05-0092-02
射频识别技术(RFID)是采用无线技术，对各种物体或者是设备，在其移动或静止状态下，进行自动识别与管理。射频识别技术为最新自动识别技术。因该系统的设计呈现明显开放性，使用时，容易受到多方攻击，用户安全很难保障，因此，加强对该技术相关隐私保护的探讨就特别重要。
1、射频识别系统
射频识别系统主要是由三部分构成，即后台数据库(DateBase)、读写器(Reader)、标签(Tag)等。该系统遭受多种形式威胁，例如跟踪定位、重放攻击等。针对跟踪威胁进行认真研究，原理是持有者在得到该标签，入侵者就会对扫描该标签，进而对持有者实行追踪，但需要注意的是标签内数据和持有者信息没有任何关系。要制止标签被入侵者恶意跟踪，就应该让标签有不可分辨性，也就是经过数次扫描后在对标签进行认定。
设计射频识别系统协议，首先应重视前向安全性，让入侵者不能联系历史数据和现在数据，杜绝其发现客户信息。其次，认证。标签遇见已经授权的读写器时，才出现识别符，但这只是在读写器向该标签确认身份后，才能完成。这容易出现的问题是，为消除欺骗性攻击，读写器在正式开始通信前，应该向标签表明其身份，这就需要确定该标签ID后，才开始通信。另外，读写器在向标签表明其身份后，标签才能显示其识别符。
Hash函数能解决这一问题，因为该函数是一单向函数，在对变长信息M录入后，得到的结果是定长Hash码H(M)。该函数的基本性质能够保证在输入不一样的情况下，输出就会存在差异，也势必不出现2个同样的输入值与输出值。另外，在仅仅知道输出的情况下，还没有办法对输入值进行判断。考虑体积、成本等多个方面的因素，在该系统内用于隐私保护、安全保护等的门电数量还是很少的，使用Hash函数的电路则更少，这是采用Hash函数的另外一个原因。
2、现有基于Hash函数的算法及其安全性分析
Hash函数能加密处理标签标示符，认证阅读器和标签，保证标签不被非法读取和非法跟踪。目前有三种操作方案，分别是随机hash锁、hash锁、hash链。但是这三种可操作方案毕竟有自身的优点与不足之处，还需继续改进。
2.1 Hash锁
Hash锁原理是存储标签访问的密钥K和metaID,此处的meta ID=Hash(K)。该方案的成本低，但是可信度高，能对标签数据实行保护与访问控制，但因meta ID是固定的，侵入者能够通过meta ID来对标签展开追踪，获得标签进而侵犯隐私。使用明文传输来访问密钥K，因此，隐私侵犯者可获取该密钥，并将该密钥形成标签来对阅读器进行欺骗。
2.2 随机Hash锁
随机Hash 锁原理是阅读器访问标签时，标签具体输出信息随时间变化而不同，这解决标签定位隐私方面的文体。这一方案实际上是在该锁基础上重新加进随机数r，标签在获得访问申请后，一般会发送(r,Hash(IDr)),后面的数据库会使用穷举搜索的方式来对标签ID和r的Hash值展开搜索，假如某一个ID和随机数Hash值与发过来的Hash(IDr)相等，表明这一ID是相关的标签ID。随机Hash锁对标签定位隐私的问题彻底予以解决，如果标签信息已经被入侵者截获，入侵者就得到了访问控制权，采用信息回溯的基本方式来得到该标签所有历史记录，对该标签持有人隐私进行推断。后面的数据库解码操作使用穷举的方式展开搜索，对所有的标签实行穷举搜索，并计算Hash函数，因此，可以拒绝服务遭受攻击。
2.3 Hash链
Hash链是阅读器访问标签时，标识符被人为改变。在标签经2个Hash函数后更新标识符。后面数据库能够及时存储标签身份序列号ID、计数器k、标签标识符Sk序列对(ID,k,Sk)，阅读器R第K次对标签T进行访问时，该标签返回，输出信息是Rk，这时Rk=G(Rk)，更新标识符Sk+1=H(Sk)。后端数据库对计数器进行检索访问，探寻与其符合的访问次数序列对，之后，对该序列对内的每一个Sk计算其Rk=G(H(Sk)),检测Rk和已经发过来Rk情况是否一致。假如一致的话，ID会即刻返回，并及时更新数据，当ID标签对计数器k=k+1进行访问时，标识符Sk+1=H(Sk).该方案保护原来的交易，但其本身也有不足之处：入侵者询问某一标签后获取另一有效信息，在合法阅读器前冒充合法标签，使得标签和数据库间不可同步运行，如果攻击者对标签扫描的话，标签对阅读器没有展开认证，标签会对标识符进行更新，合法阅读器将对该标签的下次通讯予以制止，因该标签和后台数据库数据不同，说明标签已经不再起作用。
3、安全增强认证协议
通过上面Hash函数匿名算法的探讨，有不同程度的安全患。每一次标签ID对读写询问后来改变的话，与侦听是基本一致的，跟踪追击的方式将没有办法对方案安全性能进行破坏；为防止出现抵御重放和欺骗攻击，应实行身份验证，使用安全Hash函数对标识符展开随机会话，这是验证标签与阅读器身份，消息自身具有保鲜性，确定不遭受回放攻击。
3.1 认证过程
(1)阅读器询问标签，发送数字Nr。
(2)标签生成新标识符Nt,然后将Nt发回到阅读器，该阅读器把具体值发到后台数据库内。该数据库认证标签后，假如计算出标签ID，就会出现新标示符IDi+1。
(3)后台数据库采用新密钥IDi+1建立信息，并将信息返回到阅读器内，阅读器将信息发送到标签内。标签在对返回的数据接收前，其生成新密钥计算值，接受信息和本身计算信息相同时，标签认定阅读器后就能信任，并且在存储器内对原来的密钥IDi和随机Nt进行删除，否则标签一般会拒绝进行接受并保留原有的密钥IDi。
3.2 协议模型
TR附图的IDi指的是在进行第i次对ID号开展标签访问时，h(m)说明对信息M开展Hash运算，hk(m)显示的是经过加密的hash函数,k是用于产生该hash值消息认证码（MAC），用于信息起源认证上，Nr是阅读器内标识符，Nt是该标签内的识别符。该协议对绝大多数攻击都能抵御，并能保证在互相认证地方，加入识别符和阅读器，如果阅读器将要询问的信息不包含一次性数Nr,入侵者的攻击让标签和数据库内就会有异步情况出现。假如不存在数Nr，攻击者常常是冒充阅读器，并发送咨询信息，之后获得返回信息Nr，并实时加以存储。之后，入侵者会进行重放攻击，并且一般是针对阅读器与后台数据库，说明这一数据由于发出标签，数据库也会对数据加以论证，生成新标识符IDi+1,该情况出现的原因是数据库对已经接收的数据是否合法，数据库中加入一次性函数Nr，来验证该数据库，就有效避免出现该情况。如果信息不存在一次函数Nr，阅读器身份不能得到验证，对中间人攻击没有办法进行抵御。
3.3 安全性分析
(1)保护标签免受攻击。在上面谈到的协议第3条信息是避免在数据库与标签之间出现失步的问题，如果冒充阅读器并对标签进行扫描，由于只对3条信息进行接受，标签对秘密进行升级，所以，一般是接受完第3条信息后中断。因为全部的非法阅读器对标签功能不起任何作用。(2)避免对阅读器展开进攻。入侵者一般是将其先伪装成是有用标签，因对共享的秘密并不知情，这类入侵往往会失败。假如入侵者对重放原来的信息，因每次使用的Nr是不同的，因此数据库不能进行识别。(3)防止其攻击阅读器和标签间的通信。对每次会话进行侦听时，那些已经改变的信信息未能提供有效信息，因为Hash函数呈单向性，每一次会话后掺入随机数N，确保消息新鲜。(4)避免对用户隐私进行威胁。在该协议内确保所有和标签相关的编码，识别符都是未使用明文的方式进行直接访问。因此，与用户直接关系信息未予以披露，切实保护用户隐私方面的信息。(5)规避定位方面的威胁。该项方案确保标签密钥与阅读器通讯后出现改变，并保证不遭受定位和跟踪方面的威胁。(6)规避对标签拆分。RFID 系统标签不能设计为是阻止拆分设备，因此，入侵者将标签进行拆分并将加密材料取出，在RFID系统内没有办法避免，即便在设计时全面进行考虑，并采用不可逆算法，保障前向安全性，但一般不会想到这一情况。
4、结语
本文探讨的是能确保阅读器和标签交易时的安全，还能实现协议之间的相互认证。在开展相关设计时，需适时考虑标准性攻击，例如跟踪定位、假冒等。此外，由于使用另外的咨询回应机制来展开认证，能避免原来协议不能充分克服的标签和数据库间存在的失步方面的问题。特别是在标签遭遇攻击，破坏标签，秘密在被揭穿的情况下，使用了不可逆算法确保前向安全性。
参考文献
关键词：射频电子识别技术；电梯电子监管系统；研究与应用
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01
大量调查数据表明，我国电梯安全监管水平较低，同时存在诸多亟待解决的问题，例如：就维修单位而言，尽管电梯维修单位具有等级许可资质，但维修人员的整体素质普遍偏低，由此直接导致维修记录不完善或维修操作不规范等问题，此外维修人员无证上岗的现象普遍存在；就检验机构而言，尽管我国已出台一系列电梯技术法规，但电梯安全检测的整体水平尚不高，此外检测装备与检测技术较落后，且电梯安全评定与风险评估缺失可靠的技术数据；就政府管理部分而言，目前我国政府管理部分往往依赖下属部分的上报来了解电梯的状况，由此难以获取准确可靠的电梯动态实时管理状况。由此可见，必须加强对电梯的安全监管。基于此，本文引入射频电子识别技术，同时对其的具体应用进行全面分析。
一、射频电子识别技术（RFID）
射频电子识别技术（RFID）是一种以射频信号为手段对目标对象进行自动识别，同时获取所需数据的非接触式电动识别技术。射频电子识别技术能够对多个标签进行同时识别，此外其还能与通信技术、互联网技术、定位技术相互结合，由此实现大范围的信息共享与物质跟踪。射频电子识别系统主要由读写器与电子标签组成，其中电子标签芯片及标签天线组成，此外各标签对应的电子编码具有唯一性，其能够对产品的型号、名称、检验日期、保养日期等信息进行存储。电子标签通常与电梯设备捆绑到一起，其监测到的信息经阅读器输出，此时工作人员便可把监测信息与视读信息相对比，由此完成对设备运行状况与信息资料的准确判断。射频电子识别技术具有超高频、高频、低频三种工作频率，其中不同频率范围需执行不同的标准，而且不同频段的产品具有不同的特性。视频电子识别系统所用RFID产品的工作频率是13.56MHz，此外该频率的波长能够从多数材料中间穿过，而且读写区域的分布相当均匀，支持多个电子标签同时被读取。本文把射频电子识别技术引入电梯电子监管系统，以期发挥该技术的优点来提高电梯电子监管水平。
二、电梯电子监管系统频电子设备技术的应用
（一）系统总体设计
基于射频电子识别技术的电梯电子监管系统主要包括三大部分，即电梯维保数据管理与交换平台、电梯发卡管理系统、电梯维保现场作业系统。其中电梯维保数据管理与交换平台主要收集源自电梯发卡管理系统维护所用的电梯电子标签信息，同时把接收到的标签信息向平台中心反馈。电梯维保单位借助系统前台界面对人员与电梯的基本信息等进行维护，此时电梯维保数据管理与交换平成基本信息的整合存储，具体的操作步骤包括：电梯维保人员用NFC手机终端对电子标签进行扫描，由此完成对标签内电梯维保信息的收集把所收集到的维保信息录入保存电梯维保数据管理与交换平台对源自维保人员的维保信息实施整合存储处理把信息的整合存储结果向平台中心进行反馈。此时，电梯监管部门用手机终端或系统前台界面对电子标签进行扫描，由此实现对电梯维保情况的查询，与此同时电梯维保数据管理与交换平台把维保数据向监管部门反馈。
（二）电梯电子监管系统的实现
射频电子识别技术的电子标签是传递或反馈所有电梯维保信息的载体。基于射频电子识别技术的电梯电子监管系统的实现流程为：发卡系统分配标签信息维保平台数据库存储电梯信息维保单位用终端设备维护信息并上传监管部门用智能终端查看电梯维护记录安全人员通过维保平台数据库查看情况。由此可见，对电梯维保实施电子动态化管理是电梯运行安全度与电梯维保规范化的必然要求，其具体实现过程为：维保单位把每次维保电梯所收集的维保项目内容以智能终端的方式录入电梯的电子标签，同时借助GPRS传输至数据库。电梯安全监管人员仅需用智能终端扫描现场的电子标签，其便可马上获取对应电梯的维保时间间隔及维保项目内容，由此实现对电梯维保监督的及时便捷性。电梯维保电子标签信息化管理系统对全面动态监控电梯维保，明确电梯维保单位与使用单位的责任，规范电梯维保工作，提高电梯维保透明度，增强电梯维保监管水平等意义重大。
三、讨论
基于射频电子识别技术的电梯电子监管系统的应用是遏制电梯安全事故频发及电梯维保市场混乱的最佳选择。总体而言，电梯电子监管系统主要解决现场环节与监管环节两大问题，其中现场环节解决的具体内容包括：电梯维保人员借助电梯维保现场作业系统对电梯电气标签进行现场扫描，而后再有序开展维保工作；维保人员再把此维保信息录入电子标签，同时借助无线网络技术把信息传输到监管部门的服务器，由此解决电梯维保不按时或不到位等问题。监管环节包括：设备监管人员根据源自维保单位的电梯电子维保记录，通过电梯维保数据管理与交换平台对电梯维保情况予以统计分析。
综上所述，基于射频电子识别技术的电梯电子监管系统是互联网技术深入发展的必然产物，同时也是提高电梯管理水平与增强电梯维保监管力度的必然要求。但此项技术必须坚持“与时俱进”原则，即结合质监事业电子化发展的程度及工作的实际需要，把各种先进的计算机技术应用起来，由此实现系统的优化升级，同时扩大系统的覆盖面积，此外必须提高系统内数据的安全性，尽快建成更加完善的安全保护体系。
参考文献：
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关键词： 物联网设备； 定位算法； 射频识别； 被动标签
中图分类号： TN92?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）05?0029?04
Abstract： In order to solve the positioning problem of the Internet of Things devices， a positioning algorithm based on radio frequency identification （RFID） technology is proposed. The algorithm doesn′t depend on the unreliable reader?writer power scan and complex method based on arrival direction， but uses the RFID tag to determine the location of the Internet of Things devices according to the response of the different readers. The application method of the algorithm used to the known scene of the location of the RFID reader is analyzed， and then expanded to the unknown scene of the location of the RFID reader. The boundary for the quantity of the reader in the network is set to obtain the reliable positioning results. The experimental results show that the RFID positioning algorithm has high positioning accuracy for the Internet of Things devices.
Keywords： Internet of Things device； positioning algorithm； RFID； passive tag
0 引 言
物网（Internet of Things，IoT）对许多企业和个人产生了重大的影响[1]，一直广泛应用于各种行业中，包括消费行业、零售行业、医疗行业、政府制造行业以及运输行业[2]。物联网的一些应用案例还包括智能电器、自动化的公共交通、远程健康监测、数字标牌、车联网以及空中交通监控等。
物联网是指机器与机器（Machine To Machine，M2M）之间安全地进行交互的技术。通常假设有一个三层结构的物联网系统[3]。这些层结构分为传感层、数据通信层以及应用程序层。最常见的物联网设备均配备定位技术，比如GPS等。然而，这些系统受到物理约束，如不能在室内以及高干扰场景中操作，或实现这些系统的成本过高等，从而限制了物联网设备定位技术的利用率。
射频识别已经成为物联网的基本架构之一[4]。由于实施成本较低，射频识别已经得到广泛使用。本文提出一种采用被动RFID（Radio Frequency Identification）标签的解决方案，允许物联网设备获得它们在同一个网络中的精确位置。在提出的算法中，将主动阅读器和被动标签应用于射频识别系统中。主动阅读器传递一个询问信号，接收到该信号的标签开启以身份验证信息来应答。该算法不依赖于不可靠的读写器功率扫描[5?6]以及基于抵达方向的复杂方法[7]，而是运用RFID标签对不同阅读器的反应来确定物联网设备的位置。该射频识别系统配置的主要优点是标签的成本低。标签可以被附加到很多设备上，并不需要电源。缺点是范围有限，标准的范围高达50 m。本文为物联网提出一种计算效率高和可伸缩的定位算法。此外，还为提出的定位算法所产生的误差设定分析性的界限。
1 系统模型
假设在一个正方形区域内，分布着[N]个配备被动射频识别标签的物联网设备。使用[M]个射频识别阅读器来询问标签。假设服务器知道标签的数量。如果不是这样，那么服务器常常可以通过阅读器接收到的认证信号来填充标签的列表。
在每一个时隙中，阅读器都会发出一个询问信号（在超高频波段内）。在阅读器的范围[d]内，被动的标签可以将询问信号反向散射给阅读器，然后阅读器可以探测到该询问信号。每个阅读器覆盖的面积都要比[A]小得多，也就是说，[d2?A]。每个阅读器在接收到标签反向散射的验证信号后，都会将收到的验证信号发送到中心服务器。假设在阅读器和中心节点之间存在一个可靠的信道[8]。不失一般性，假设服务器位于原点，而且标签的定位要考虑到中心服务器。阅读器[j]的位置表示为[x′j，y′j，]射频识别标签[i]的位置表示为[xi，yi]。
从每个阅读器收到标签列表之后，中心服务器都会为每个阅读器创建一个相邻向量，即对于阅读器[j=][1，2，…，M，]相邻向量为[aj。]相邻向量是一个[N]维二进制的向量，可以确定能被阅读器探测到的标签。具体来说，[aj=aj，1，aj，2，…，aj，N，]如果阅读器[j]可以检测到标签[i]， 那么[aj，i=1]， 否则[aj，i=0]。
用一个模糊函数[ei]来表示提出算法的性能，这是为每一个标签[i]作出的定义[9?10]。如果服务器能够精准定位一个标签，那么该标签的定位模糊度将是零。另一方面，如果没有一个阅读器可以验证标签[i]，那么它可以在区域[A]内的任何地方，该区域内没有阅读器的覆盖。这就导致模糊度的产生（即[ei≤1]）。
2 射频定位算法
本节在两种不同的场景中介绍提出的射频定位算法。在第一种场景中，射频识别定位阅读器的位置在服务器中是已知的。然而在第二种场景中，射频识别阅读器和标签的位置都是未知的。第二种场景的结果会有转化和旋转模糊度，因此还需要一些锚点来准确地确定设备的位置[11]。
2.1 阅读器位置已知
本节提出射频定位算法的逻辑框图，如图1所示。应用于[x′j，y′j]是已知的情况下，[j=1，2，…，M。]在这个场景中，阅读器作为标签范围内的一个锚节点。
对于标签[i]而言，中心节点决定了阅读器的数量，[ni]表示已经验证的标签[i]的数量，可表示为[ni=aj1]。那些没有经过任何阅读器验证的标签都不能定位（不在任何阅读器覆盖的区域A中）。利用式（1）可以获得每个标签的位置：
式（1）中，如果只有一个阅读器验证标签，那么服务器就会将标签的位置设置成和验证该标签的阅读器相同的位置。这可能会对标签的位置产生重大的误差（高达[2d]）。然而通过增加每个标签的阅读器数量，定位的误差将会降低。但是当标签是由两个或两个以上的阅读器进行检测时，误差是微不足道的。下文中提出的引理用于计算在标签被两个阅读器检测的情况下，定位误差的平均值。
引理1 [E（S）]表示交集区域[S]的平均值，两个圆的半径均为[d，]两个圆的相互随机距离为[r，]可以得出以下结论：
证明：两个半径为[d]相交的圆之间的距离是一个均匀分布的随机变量，用[R]表示，数值可以介于0～[2d]之间。两个圆之间距离为[r，]两个半径为[d]的圆之间的区域可以表示为：
因此，[E（S）]表示交集区域的平均值，两个圆圈之间的交集[S]可以表示为（假设[fr]为随机变量[r]的概率分布）：
从引理1可以看到，只有两个阅读器验证一个标签的情况下，该标签的模糊度函数才会大幅减少。同时，很明显看到对于标签[i]而言，模糊度函数[ei]表示每次可以认证标签的阅读器数量的递减函数。
假设每个标签至少都有两个阅读器可以成功验证该标签，在所有标签中的平均模糊度函数表示为[e，][e≤3d24A?1]。在阅读器数量很高的特殊情况下，这一结果符合预期值。
在引理2中得到了覆盖所有标签所需要的阅读器最小数量，至少要有两个阅读器，概率为[1-ε]。
引理2 [M]表示圆圈的最小数量，半径为[d]，在正方形区域[A]内，圆圈至少可以覆盖任意点两次（[d2?A]），概率至少为[1-ε]，表示如下：
2.2 阅读器位置未知
如果阅读器的位置是未知的，那么就不可能应用在前一节介绍的算法中。在这种情况下，不仅存在着定位模糊的问题，还带来旋转和转化模糊度的问题。为了避免这些模糊度的产生，必须具备集合节点。在理论上有三个集合节点就可以满足每个位置上每个阅读器的需求。集合节点是服务器上有固定的已知位置的标签。例如一些固定的目标环境可以被添加标签，比如在室内场景中建筑物的柱子或在室外配置的消火栓，因此当阅读器在这些标签附近时，就可以确定它们的位置，显然由于物理约束的问题，集合可能不是均匀随机地分布。阅读器可能仍有一个相当大的定位模糊度，这将转入标签的定位问题中。对于阅读器位置未知的问题设置如图2所示。
3 实验结果
本节进行仿真实验以便评估提出射l定位算法的性能。模拟的面积为100 m×100 m。在此区域内随机均匀分布了[N=]200个RFID标签，和[M=]100个相同的RFID阅读器，可靠的范围为[d=10]m。此外，在每个时隙内所有阅读器都会在其范围内询问所有的标签。在超过100个时隙后得到了仿真结果。
在阅读器位置已知和未知的两种场景中，仿真实验的最终结果如图3，图4所示，分别描述了随着阅读器的范围以及标签数量的增大，所有标签的定位模糊度平均值[e]的结果。在阅读器位置未知的情况下，假设有10%的节点为锚节点。可以看到，当阅读器的范围很小时，会面临一个较大的定位模糊度，这是因为接收到的标签数量少，可以得到每个阅读器的验证。
4 结 论
本文提出一种基于RFID技术的定位算法，可以应用于物联网设备定位。该算法不依赖不可靠的读写器功率扫描以及基于抵达方向的复杂方法，而是运用RFID标签对不同阅读器的反应来确定物联网设备的位置。数值实验的结果表明，运用本文提出的射频定位算法可以实现高度精确的物联网设备定位。
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