5 个事实：有源 RFID 技术和实时定位系统

在随时随地跟踪和监控资产方面，急于实施将有源射频识别 (RFID) 融入实时定位系统 (RTLS) 技术的室内定位解决方案。

为什么？因为有源RFID确实耐用可靠，具有相对较长的读取范围和强大的数据存储能力。最重要的是，它通常是负担得起的，几乎不需要人工干预。

简而言之，RFID 是一种无线通信形式，它使用低功率射频波来接收和传输数据。虽然有两种基本类型 - 无源和有源 RFID - 我们将主要讨论后者，因为后者在实时位置跟踪方面具有更大的多功能性。

当然，在投资任何技术之前，多了解它总是一个好主意。因此，为了帮助您入门，我们整理了一份关于 RFID 的五个有趣事实的清单。

1) RFID 技术有着悠久的历史，其根源可以追溯到二战期间雷达技术的出现。

尽管无线电波的概念是在 1800 年代第一个电磁能量理论出现的，但 RFID 技术在第二次世界大战期间首次出现，使用雷达警告数英里外的飞机接近。但在最早的形式中，这项技术无法识别这些飞机的归属。

决心克服这一挑战，英国人启动了一项秘密研发项目，导致第一个主动识别朋友或敌人 (IFF) 系统。与今天的 RFID 技术非常相似，它使用无线电波传输来识别友方飞机——这项开创性的发明至今仍在军用和民用空中交通管制行动中使用。

展望未来，1950 年代和 60 年代见证了雷达和射频通信系统的多项进步，包括围绕使用射频能量远程识别物体的研究。 1973 年，美国发明家马里奥·卡杜洛据称获得了美国第一项具有可重写内存的有源 RFID 标签专利。

大约在同一时间，洛斯阿拉莫斯国家实验室开始研究安全可靠地跟踪核材料运输的系统——应美国农业部的要求，这项发明被重新设计用于跟踪牛。

这些发展为整个 80 年代和 90 年代采用 RFID 技术完成诸如收取公路通行费和监控铁路车辆等远程活动铺平了道路。

随着物联网 (IoT) 在 1990 年代后期开始飞速发展，有源 RFID 在实时定位系统中的普遍使用也随之普及，到 2000 年已提交了 1,000 多项专利。据 Zion Market Research 称，全球RFID设备市场有望蓬勃发展，到2022年将超过250亿美元。

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2) 虽然有源 RFID 系统在设备类型和复杂性方面可能有所不同，但它们都至少具有三个硬件组件：阅读器、天线和标签。

了解有源 RFID 系统如何工作的最好方法是在人体环境中考虑其硬件组件。

有源 RFID 阅读器

读者——或有时被称为审讯者——是大脑 操作，因为它发送和接收无线电波以与有源 RFID 标签通信。

在这样做时，它通常使用一个或多个天线，以及一个软件应用程序——通常称为中间件——将信息从阅读器传输到处理它的系统。在大多数情况下，RFID 阅读器采用两种不同的外形之一：固定式和移动式。

顾名思义，固定 阅读器留在一个位置，通常安装在墙上、入口或其他适合阅读区的结构上。

由于它们通常需要外部天线来准确读取有源标签，因此它们包含用于连接一个或多个附加天线的外部端口，具体取决于所需的覆盖区域。

另一方面，移动 RFID 阅读器是特别紧凑的手持设备，其中天线集成或外部连接。它们以灵活性着称，几乎可以安装或携带到任何地方，同时仍可与主机或智能设备进行通信。

有源 RFID 标签

电池供电的标签充当心脏 任何有源 RFID 系统。当贴在一个物体上时，它们会不断地广播自己的信号——就像心脏将血液泵入全身以保持其器官功能正常。

也就是说，有源标签使用这些信号实时跟踪资产的位置，同时以非常高的速度记录信息 - 这就是为什么它们特别适合监控移动中的有价值资产。

目前，这些标签有多种尺寸和形状，通常电池寿命为几年。它们还具有较长的读取范围（超过 300 英尺）；不需要视线；并且可以生成超出简单定位的数据，例如环境温度和湿度。但不利的一面是，每个标签的成本可能相差很大，从 5 美元到 20 美元不等。

有源 RFID 天线

最后，RFID 天线类似于人体的动脉和静脉，它们将血液输送到心脏和从心脏输送出。考虑到这一点，它们用于传输阅读器的询问信号以“唤醒”标签，然后通过天线将唯一的识别信号发送回阅读器。

天线有不同的尺寸和设计，这取决于多种因素。对于初学者来说，环境条件（温度和/或湿度水平）是关键，天线的安装位置（室内或室外）也是关键。同样，读取范围很重要。例如，通过增加天线尺寸，可以延长读取范围。

3) 有源 RFID 有三种类型：信标、转发和智能。

有源 RFID 分为三种不同的类型，分别适用于不同的用例。以下是每种类型的基础知识...

信标技术

迄今为止最常见的类型，信标 RFID 是一个相对简单的系统，其中电池供电的标签以每 100 毫秒到每 5 秒之间的速度发送一个加密的识别信息。

在大多数情况下，它使用低功耗蓝牙 (BLE) 技术，因为它具有低成本和功效——尽管市场上有一些专有技术也同样有效。

随着成本的增加，标签的价格从 5 美元（基本信标）到 100 美元（重型品种）不等，而与数据传输相关的费用则因阅读器状态而异。当阅读器仅在标签移动时才传输数据时，信标 RFID 系统最具成本效益，从而降低了被广播的信息量。

转发

自动收费系统是转发有源 RFID 的一个很好的例子。从本质上讲，这些系统由一个无源阅读器、一个天线和一个有源、电池供电的转发器或贴在车辆上的标签运行，这些标签不发射，但接收无线电信号。

因此，当汽车驶入收款车道时，被动阅读器会发出信号“唤醒”主动应答器，然后主动应答器将唯一的序列号广播到中央计算机，并存储在那里以记录付款。

这种混合功能不仅将电池寿命延长到大约 10 年或更长时间，而且还需要最少的基础设施。虽然这种类型的有源 RFID 已成为收费标准，但它也适用于不需要长读取范围或持续跟踪的其他资产定位解决方案。

智能RFID

智能 RFID 也是一种结合了信标和转发有源 RFID 的混合体。在这种情况下，智能有源 RFID 标签被设计为按既定时间间隔唤醒，扫描其环境以寻找附近的固定参考点信标，用于计算其位置（“智能”功能）。然后标签将此数据发送回阅读器。

由于一些令人信服的原因，这些智能有源 RFID 系统比信标 RFID 更具成本效益。 （事实上​​，在 Link Labs，我们对这些优势印象深刻，因此我们将 AirFinder 实时定位系统从信标转换为智能 RFID，以降低客户的成本。）

首先，这些系统的位置更准确，基础设施负担更轻，同时也几乎不需要 IT 集成。同样，它们通过后端传输的唯一数据是资产位置和条件变化。 自然，减少的数据负担大大增加了标签的电池寿命。

4) RFID 系统以电磁频谱内的三个基本频率进行传输：低、高和超高。

低频 (LF) RFID

这些 RFID 系统的工作频率范围一般在 30 到 300 KHz 之间，读取范围可达 10 厘米。

与那些具有较高频率传输的系统相比，这转化为特别短的读取范围、有限的内存存储和更慢的数据传输速率。然而，另一方面，LF RFID 标签在金属和/或液体周围表现更好。

每个标签的平均成本相对较低 - 0.75 美元至 5.00 美元 - 低频 RFID 主要用于动物追踪（想想庞大的牧场）和门禁控制（例如钥匙卡）；虽然它可以部署到其他不需要更长读取范围的应用程序中。

高频 (HF) RFID

HF RFID 系统的一般频率范围在 3 到 30 MHz 之间，读取范围约为 30 厘米，非常适合电子票务和支付转账以及其他类型的智能卡。

例如，基于 HF RFID 的近场通信 (NFC) 技术通常用于酒店钥匙卡等常见应用。顺便提一下，我们已经写了更多关于 RFID 与 NFC 在资产定位方面的差异的文章。

更重要的是，与 LF 一样，HF 使用磁耦合在 RFID 标签和阅读器之间进行通信。因此，通过将其作为电源，HF 标签通常会在其应用的整个生命周期内保持运行，除非因磨损而损坏。

为了让它们更具吸引力，这些标签也相对便宜，每个标签大约 0.35 到 10.00 美元，而且通常尺寸很小。

超高频 (UHF) RFID

UHF 有源 RFID 系统的频率范围在 400 MHz 到 3 GHz 之间，读取范围远高于 30 到 100 米以上，并且数据传输速率更快。此外，它们具有相当低的基础设施成本和大内存容量。

同样重要的是，它们的标签由内部电池供电，并在预定的时间间隔内主动发出信标，由 RFID 阅读器检测并传递给主机系统进行处理。

然而，不利的一面是，UHF RFID 标签的成本更高，每个标签的平均价格为 25 至 50 美元，并且对金属、液体和电磁信号的干扰非常敏感——尽管创新设计正在缓解其中的一些问题。同时，由于它们是电池供电的，这些标签的使用寿命有限，只有三到五年。

有源 UHF RFID 应用通常用于跟踪移动资产（例如货柜、大型设备和车辆），以及诸如堆放场等大面积存储的建筑工具和材料等资产。

5) RFID 技术在过去的 20 年里在形式、功能和应用方面取得了长足的进步。

随着物联网设备变得越来越普遍，有源 RFID 技术变得越来越复杂，尤其是在实时资产跟踪和追踪方面。事实上，通过 24/7/365 全天候保持资产可见性，各种类型和规模的组织不仅可以提高他们的底线，还可以挽救生命、减少危险事件并减少负债。

也就是说，在过去的二十年里，有源 RFID 技术取得了很多进步，包括：

• 采用创新传感器技术的有源 RFID 标签，用于监测温度、湿度和振动等环境因素
• 越来越小的智能 RFID 标签也更薄、更轻、内存更大
• 成本更低的 RFID 阅读器，读取速率更高（每秒 1,000 到 1,200 个标签）和灵敏度，以及更多的数据传输连接选项
• 各种专用天线，重量更轻，体积更小
• 用于管理数据流的基于云的应用程序和服务，从而创建几乎不需要 IT 支持的解决方案
• 实时定位系统的功耗和数据效率更高，基础设施要求更少。

当然，随着所有这些进步，有源 RFID 正在跨多个行业部署在创新的蓝牙 RTLS 解决方案（如 AirFinder）中，以管理各种有价值的资产。下面是几个例子：

用于医疗保健和应急管理的 RTLS

医院正在使用 RTLS 解决方案，该解决方案结合了有源 RFID 标签和 BLE 传感器信标，通过跟踪医疗设备在房间和楼层之间移动时的位置和状况，极大地改善了患者护理。

随着我们的 AirFinder SuperTag 的推出 - 提供室内和室外的无缝可见性 - 我们现在可以为移动野战医院提供同样的好处，这些医院在灾区和重大流行病期间提供急需的紧急医疗支持。

酒店业安全

鉴于需要始终确保酒店员工在其工作场所内的安全，AirFinder 将 RFID 技术与蓝牙和超声波相结合，以生产轻便、易于佩戴的酒店应急按钮系统。设计用于在每个房间运行一个简单的插入式设备，它们可以快速发送求救信号，记录员工的确切位置。

交通枢纽的货物追踪

虽然 RFID RTLS 解决方案在交通枢纽中有很多用例，但其中一些更受欢迎的用例涉及跟踪关键货物的位置，以及监控移动中的大量托盘。同样，这些解决方案可用于维护监管链，并确保不会将气候敏感资产转移到高温或潮湿可能对其造成损害的区域。

制造资产管理

与运输行业一样，各种类型和规模的制造企业都在以更高的频率为任意数量的关键功能实施有源 RFID RTLS。

可以肯定的是，他们正在将这些解决方案用于制造资产管理和跟踪设备和员工在建筑物内和穿过建筑物的实时位置。用于存储原材料和其他可移动库存的托盘也是如此。同样，他们正在监测可能对昂贵设备产生影响的环境温度和运动波动。

最后的想法……

作为物联网不可或缺的组成部分，有源 RFID 技术无疑使 RTLS 解决方案更容易、更具成本效益且更可靠。但正如您想象的那样，随着 RFID 市场呈指数级增长，这些系统将继续改进。因此，虽然我们希望您现在已经有了基本的了解，但请不要犹豫与我们联系以获取有关 RFID 的更多信息。