【正文】 — 41 — 密 級 分類號 編 號 成 績 本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 外 文 翻 譯 原 文 標 題 A Survey Paper on Radio Frequency Identification (RFID) Trends 譯 文 標 題 射頻識別 (RFID)趨勢 的調(diào)查報告 作者所在系 別 機械工程系 作者所在專業(yè) 測控技術(shù)與儀器 作者所在班級 B08122 作 者 姓 名 作 者 學(xué) 號 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 講師 完 成 時 間 2021 年 2 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 共 22 頁 第 1 頁 譯文標題 射頻識別 (RFID)趨勢的調(diào)查報告 原文標題 A Survey Paper on Radio Frequency Identification (RFID) Trends 作 者 Christophe Jechlitschek 譯 名 國 籍 原文出處 射 頻識別 (RFID)趨勢的調(diào)查報告 摘要： 本文提供的 是 關(guān)于 射頻識別 (RFID)技術(shù)的 一項 調(diào)查 。最初開發(fā)的射頻識別標簽 用以 取代條形碼 。 它 的優(yōu)勢是能夠 進行 無線閱讀 ，雖 然 沒有可看見的線但 比條形碼包含更多的信息 ,而且 功能 也更強大。本文介紹了 該 技術(shù) 的 目前 發(fā)展狀況 ,包括使用 的 頻率范圍和標準。然而 ,隨著 RFID 電子標簽的普及 ,隱私 問題 就越來越受到人們的 關(guān)注。 該文概述了可能 存在的 個人私隱攻擊而且還介紹了應(yīng)對措施。 此項技術(shù) 在項目級 標簽 方面仍有 研究， 而且 本文還 著重 介紹了 該技術(shù) 當前在定位和跟蹤標示物體移動 方面 的研究。 RFID 標簽的 用途 是如此 廣泛 ,所以在生產(chǎn)時降低成本 就 可以有 很大利潤。結(jié) 果表明 ,印刷標簽可能是替代傳統(tǒng)生產(chǎn)的一個可行方案。本文綜述了此方案近期的 研究進展狀況。 關(guān)鍵詞 :射頻識別 RFID,RFID電子標簽 ,電子產(chǎn)品代碼 EPC,供應(yīng)鏈管理， 安全 ，有機印刷， 定位和跟蹤 1． 前言 RFID電子標簽 或僅 是 “ 標簽 ”, 是 小轉(zhuǎn)發(fā)器響應(yīng)閱讀器查詢到的無線傳輸序列號或類似的標識符的要求 。 該標簽 正在被大量使用 于 生產(chǎn)環(huán)境和超市的 標簽項目 跟蹤 上。 它 們通常 可認為是一個先進的條碼，且應(yīng)用廣泛。 本文 介紹了一些新應(yīng)用，可能 利 用 RFID技術(shù)如定位丟失物品 ,跟蹤移動的物體和其他人。 隨后 幾年里RFID電子標簽預(yù)計增 產(chǎn) 到幾十億個 。 然而 它 只不過是被當做條形碼 ， 沒有考慮到該先進技術(shù)對隱私的影響。本文 還介紹了 RFID系統(tǒng)的可能擴展領(lǐng)域 ,同時也提出了一些解決方案。 2． RFID技術(shù)的發(fā)展歷史 第一個 RFID 應(yīng)用 的 系統(tǒng) 是 “ 識別的朋友或敵人 ”, 被英國人用在第二次世界大戰(zhàn)中。轉(zhuǎn)發(fā)器被置于戰(zhàn)斗機和坦克中 ,這樣 閱讀單元 就可以 檢測敵機并決定是否進行攻擊。 世界各地的軍隊仍在使用該 技術(shù)的 演變； 第一個 RFID 商業(yè) 應(yīng)用是“電子物品監(jiān)視” ， 是在 70 年代開發(fā)的一個防盜系統(tǒng)。它的基礎(chǔ)是可儲存單點的標簽。當用戶離開了商店時該點會被識別 ,若該點沒被設(shè)置則警報 器會響起來。 70 年代末RFID 電子標簽成功邁進農(nóng)業(yè)如對動物的標簽。 80 年代 ,射頻識別技術(shù)在挪威和美國幾個州決定使用 RFID 收費公路上的[EZPass]時又得到了很大發(fā)展。除了收費 ， 在接 下 來的十年里 它 又有了很多新的 共 22 頁 第 2 頁 應(yīng)用 ,比如滑雪通行證 ,汽油卡 [速度通過 ],錢卡等方面。 1999 年 ,麻省理工學(xué)院的 Auto ID 中心 成立了 ， 任務(wù)是建立一個全球的標準的 項目級 標簽。 Auto – ID 中心 在完成了電子產(chǎn)品代碼 (EPC) 的作業(yè)后，于 2021年關(guān)閉了。同時新成立的全球 EPCglobal Inc. 繼續(xù)這項工作。 可能出現(xiàn)有關(guān) RFID 技術(shù)信息的 第一篇 論文是亨利斯托克曼在 1948 年 10 月發(fā)表的標志性論文 —— 《反射功率手段的通信》。在 1973 年認證的 第一個 關(guān)于 RFID的專利是 一個被動式 有內(nèi)存的無線電發(fā)射器 [US. Patent 3,713,148]。 3． 當前的 RFID技術(shù) 該 節(jié)描述的是 RFID 標簽由哪些 部分組成 、 工作原理 和 確實存在的標簽類型 ，關(guān)注標簽 的供電方式和 使用 頻率范圍 。這部分也總結(jié)了一些重要的標準。 RFID應(yīng)答器 的一般組成 :微 芯片 、 天線 、線圈和 電池 (僅適用于有源標簽 )。 芯片的大小主要取決于天線， 它的規(guī)模和形 式的取決于標簽的 使用頻率， 也取決于它的使用面積。它的大小 范圍可 從不到一毫米的植入體 大 到一本關(guān)于集裝箱物流的書。除了微型芯片 ,有些標簽也附有可重寫內(nèi)存，這樣 標簽 就可 儲存更新閱讀周期之間的或新的數(shù)據(jù)，如序號 。 如圖 1 所示的 RFID 標簽。天線清晰可見。 正如前面所說的 ， 天線對標簽大小的影響最大 。在標簽 的中心可 看見的是芯片 。 因為 這是一個無源 標簽 所以無 內(nèi)部的能源。 RFID 標簽工作原理是如下 :閱讀單元產(chǎn)生 電磁場引導(dǎo)電流流進標簽的天線。該電流用 以 給芯片提供能源。 在無源標簽中該電流還為冷凝器充電，以保證芯片的不間斷供電。 在有源標簽中電池取代了冷凝器。 有源和無源標簽的區(qū)別是短期內(nèi)的 信息闡釋 。 一旦被激活的標簽收到閱讀的命令 它 就可以發(fā)送序列號或所要求的信息 ?？偟膩碚f ,標簽沒有足夠的能量 來創(chuàng)造 自己的電磁場 , 相反 它 可以 采用反向散射調(diào)制（反映 /吸收） 來 產(chǎn)生由閱讀單元發(fā)射的電磁場 。 由于大多數(shù)流體吸收電磁場和大多數(shù)金屬反射這些場 ， 故 可使用 的標簽閱讀材料是復(fù)雜的 在一次循環(huán)解讀中 , 閱讀器不得不持續(xù)給標簽供電。它所建立的場將產(chǎn)生連續(xù)波 ,因為磁場的強度隨距離的平方而減少，故閱讀器必須有一個相當大的能源。該場迅速響 應(yīng)標簽給的任何指示 , 因此 標 簽 位于正下方的側(cè)渠道可以響應(yīng)上述連續(xù)波的頻率 。 能源 我們辨別三種不同的 RFID 電子標簽的能量或能源 ： 被動 、 半被動 和 主 動 。 被動式標簽沒有 內(nèi)部電源 ,因此它們的能量來源于閱讀器。這意味著閱讀器必須保持磁場直到轉(zhuǎn)換完成。由于 沒有 電池 ,故 這些都是可用的最小和最便宜的標簽 。但它的 閱讀范圍 可 從 2 毫米和幾米。 這些標簽 的另一個好處是適用于印刷生圖 1：無源 RFID標簽（ [維基 RFID]，下 GNU 自由文檔許可證） 共 22 頁 第 3 頁 產(chǎn)。此外，因為它不依賴于 內(nèi)部電源，所以它們的壽命是無限的 。 第二種類型 是半被動 式標簽。這些標簽都有 內(nèi)部電源 可 在任何時候都給微 芯片供電。它有許多優(yōu)點 :由于芯片 在 持續(xù)帶電的情況下 反應(yīng)迅速 ,因此 可以 增加 每秒查詢的標簽 數(shù)量，這 是非常重要的 應(yīng)用。此外 ,由于天線不需要收集能量，故可以優(yōu)化 用以 反向散射和回歸 來 增加閱讀范圍。 最后但并非不重要 ，因為標簽不使用任何磁場能量所以反向散射 的 信號越強， 閱讀 范圍 更廣 。由于最后 兩個原因，半被動標簽通常比被動標簽應(yīng)用范圍 更 廣 泛 。 第三種類型 是主動 式 標簽。 類似于 半主動標簽，它的內(nèi)部 也有能源但 它的能源用于兩個方面 ： 給微芯片供電和使天線產(chǎn)生信號。主動式標簽發(fā)送信號而不被質(zhì)疑 ,這 被稱為信標。主動 標簽可 查詢的范圍是幾十公尺 ,從而使其適 宜于 定位對象或 理想標志點 。 壽命長達 5 年的 。 頻帶 RFID 電子標簽按照頻率分為三個部分 :低頻 (LF,30 500 千赫 )、 高頻 (HF、10 15 兆赫 )、 超高頻 (UHF),（ 850 950 兆赫 , 兆赫 , 兆赫 )。 低頻標簽比任何 高頻率的標簽都便宜。對于大多數(shù)應(yīng)用程序來講 ,它們 的 響應(yīng)速度 很快 。 但是， 留在閱讀器的 大量 標記 數(shù)據(jù)的時間范圍將增加 。另一個優(yōu)點是低頻標簽由于流體的存在或金屬的存在而受到的影響最小。這類標簽的缺點是它們識別范圍很短。最常見的 低頻標簽 頻率是 125 千赫和 140 千赫。 高頻標簽有更高的傳輸速率和更廣的范圍，成本也比低頻標簽高 。 該類標簽中最常見的 是智能標簽 ，工作 于 赫茲。 超高頻標簽是所有標簽中 工作 范圍最廣的， 其范圍可從被動 標簽的 3 6 米到主動標簽的 30 米 。 此外傳送速率也很高 ,這使得 可在很短 時間識別 單 標簽。 此功能 在 標記 高速度運動 實體的位置時 是 很 重要的， 但 在識別范圍內(nèi)只保持很短的一段時間。超高頻標簽也比其他任何標簽都貴，受流體和金屬的影響也是最嚴重的。這些特性在超高頻自動收費系統(tǒng)中得到 了 極大應(yīng)用。它的典型頻率是 868 MHz(歐洲 ),915 兆赫 (美國 ),950 兆赫 (日本 )和 兆赫。 LF 和 HF 標簽頻率無限制， 全球 通用。 但 UHF 標簽的頻率 標準不同，各國分別都有認 證 標準 。 標準 標簽的 應(yīng)用范圍廣泛 并且由于 矛盾的目的 (如低成本和安全 )，這就可能需要很多不同種類的標簽。這體現(xiàn)在標準的數(shù)量上。一個短期的 RFID 標準名單如下 :國際標準 11784,年國際標準 1178國際標準 14223,國際標準 1053國際標準14443,國際標準 1569國際標準 18000。 注意該列表并不是完全的 。 由于 RFID技術(shù)不 是 直接與互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的， 所以是否 有可用的 RFC 這 并不奇怪。最近圍繞 RFID技術(shù)的炒作 ， 導(dǎo)致了專利爆炸。目前， 已經(jīng) 發(fā)行的 RFID 相關(guān)專利超過 了 1800 個（從 1976 年至 2021 年），積壓了超過 5700 個 描述 RFID 系統(tǒng)或應(yīng)用程序的專利。 共 22 頁 第 4 頁 RFID 系統(tǒng) 一個 RFID 閱讀器和一些標簽一般來說 是沒 用 的 。 檢索序列號不向用戶提供大量的信息 ，也無助于保持生產(chǎn)鏈中的項目 跟蹤 。 真正的動力來自 于 RFID 的后端存儲額外的結(jié)合信息，如產(chǎn)品的描述和一定的標簽被掃描時。在一般的 RFID 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。 射頻識別讀取機掃描標簽 ,提出后臺的信息。后臺一般包括一個數(shù)據(jù)庫和一個 非常明確的應(yīng)用接口。當后臺接收新信息 時 ,根據(jù) 是否需要執(zhí)行一些相關(guān)領(lǐng)域的計 算 來決定 增加數(shù)據(jù)庫 。應(yīng)用程序檢索后臺數(shù)據(jù)。在許多情況下 ,閱讀器都配有應(yīng)用程序。例如超市的結(jié)帳點 (注 :給 的例子是使用條碼代替 RFID電子標簽 ,因為 它 們更常見 ,然而如果標簽被使用 ,這個系統(tǒng)也會產(chǎn)生同樣效果 ) 。 當閱讀器掃描條碼 時 ，應(yīng)用程序使用派生標識符查找當前價格。此外，后端也提供合格產(chǎn)品的折扣信息。如果數(shù)量低于一定的閾值，后端也減少了那種產(chǎn)品的數(shù)量，并通知經(jīng)理 。 該節(jié) 描述 RFID 標簽一般是如何工作的 , 存在的類型和區(qū)別。 RFID 標簽通常使用的三個頻率段 LF、 HF、和 UHF，也解釋了被動 ,半被動和主動標簽的不同點并對優(yōu)缺點進行了比較。 本節(jié)總結(jié)了不同的標準并顯示了 業(yè)界在發(fā)行和積壓此類專利的極大興趣 [美國專利局 ] 4 安全 RFID 標簽預(yù)計 增產(chǎn) 到數(shù)十億，這 就 引起了對隱私和安全的關(guān)注。 常見的問題便 是隱私的泄露，企業(yè)掃描標簽以獲取有關(guān)客戶的信息，然后利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)創(chuàng)建個人配置文件 。 該 節(jié)將描述在可能的情況下被利用的 RFID 電子標簽，擊敗那些存在威脅或者至少使它們很難執(zhí)行 的 機制 。之后的部分關(guān)注的是針對 RFID 系統(tǒng)的攻擊。 隨著 RFID 技術(shù)的日趨復(fù)雜化， 項目級標簽在企業(yè)內(nèi)標簽項目其生產(chǎn)過程的供應(yīng)鏈管理上 具 有更強的控制力和節(jié)省力。為了利益最大化 ， 企業(yè)開始要求該公司的所有項目都有標簽。例如，沃爾瑪 、 寶潔和美國國防部要求其供應(yīng)品都有項目級標簽。然而，產(chǎn)品不是唯一的實體標簽。動物標簽在大型農(nóng)場相當普遍以 跟蹤其移動的“財產(chǎn)”。此外，人類 標記開始出現(xiàn)。在西班牙巴哈海灘俱樂部， VIP 會員可以植入標簽用它來支付他們在該俱樂部的飲品。這個植入的標簽是 Very Chip。 反 RFID 活動家創(chuàng)建了幾個方案，以顯示 若沒有采取預(yù)防措施而受到的可能攻擊。最常見的一種是以創(chuàng)建用戶配置文 件， 掃描 未經(jīng)授權(quán)的標簽。 例如 掃描一個進行治療 的 疑似病人 而 受到的影響，或掃描一大群人而 選 出 一個人 攜帶 了 許多貴重物品（甚至金錢，如果有建議標簽）。如果標簽代替信用卡 而 造成竊聽 ， 也成為一個問題，則 必須加以解決。上述問題是隱私問題，但 并不是唯一的問題。認圖 2：一個簡單的 RFID 系統(tǒng) 共 22 頁 第 5 頁 證也是必要 的。例如，新的標簽有可擦寫內(nèi)存，可存儲在生產(chǎn)過程中的額外信息。例如 ，如果商店依此類 資料 來 確定銷售價格，必須小心客戶根據(jù)便攜式閱讀器而更換商品類型以求便宜。此外 kill 命令必須受到保護，這是一個永久禁用 性 標簽的機制，以求免遭未經(jīng)授權(quán)的訪問。最近