集近距離的定位與遠距離的識別與數據采集功能為一體的有源三元雙頻RFID系統，在實現了通常RFID的功能外，更提供了定位的功能。這項功能拓展了市場，給各行各業用戶帶來新的驚喜。同時，在RFID技術領域，這一系統的開發具有極大的應用潛力。 

對系統的分析是RFID技術研究的一個重要方面。通常一個最小化的RFID系統只包含兩個部分，即標簽（Tag）和讀寫器（Reader）。標簽用于攜帶標識信息，讀寫器用于無接觸地讀取標簽攜帶的標識信息，達到自動采集識別數據的目的。這樣的RFID系統可以稱為二元RFID系統，其中標簽是一元，讀寫器是又一元。根據標簽與讀寫器之間能量傳遞及信息傳遞的物理實現原理，這種二元系統有單頻系統和倍頻系統兩大類。單頻系統是常見的RFID系統，有低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）甚至微波頻段。倍頻系統的典型方式是由標簽返回讀寫器的射頻頻率是讀寫器發向標簽射頻頻率的倍數，其中二倍頻是最為可行的系統。此外，根據標簽的不同供電方式，可以分為有源、半有源和無源這三種。其中無源標簽必須通過讀寫器為它提供能量；有源標簽完全靠自身的電池提供能量；半有源標簽的基帶部分由電池供電，收發部分由讀寫器提供能量。 

那么，何謂有源三元雙頻RFID系統？ 

顯然，三元系統應有三個基本單元，雙頻就是系統工作時采用兩個不同的頻率實現系統的整體功能。三元系統除了可實現二元RFID系統的正常功能之外，還可以附加一個定位功能。概括起來，有源三元雙頻RFID系統即是：可實現近距離的定位與遠距離的識別與數據采集功能的RFID系統。 

系統簡介 

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

基本工作原理 

根據電磁傳播的基本規律，要實現有源三元RFID系統的近距離定位與遠距離的識別與數據采集，三元系統宜采用雙頻實現系統預設的功能。系統基本定位如下： 

1.標簽與路標激勵器之間的激勵與通信宜采用低頻頻率進行。通信方式可設定為激勵器向標簽單向傳送路標信息即可。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頻段內的單頻點進行。為簡化系統設計，標簽與讀寫器之間的通信頻率可選為同一頻率。 

3.有源標簽依然是系統的核心。標簽受到路標激勵器激勵或收到讀寫器發送的喚醒命令時均會進入激活狀態。根據接受的命令或預設的工作模式，有源標簽進入工作狀態發送內存信息或接受讀寫器的進一步指令。 

系統的特點 

不同工作頻段的RFID系統及系統組成有各自的特點。有源三元雙頻系統的特點可歸結如下： 

1.低頻RFID系統是利用電感耦合來傳遞能量和數據，它的工作距離相當近，數據傳送速率也較低，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，譬如木頭、水、鋁、人體等等。因而由路標激勵器可以有效地覆蓋一個適當的小區域（參考范圍約為4米以內），譬如倉庫入口等。此外，低頻系統的實現成本通常較低，通信距離短也可以是一個優勢，即能比較精確的標定標簽的位置。 

2.超高頻系統擁有相當長的讀寫距離以及較大的帶寬，這就意味著系統可以實現較高的數據速率。采用有源RFID系統的工作原理，從通信能量角度來說，相當于單程傳輸，可以用幾個毫瓦的發射功率實現較遠的數百米的通信距離。 

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

系統實現的三元結構可實現長與短的充分結合。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。當用戶知道標簽正在和某個低頻單元的路標激勵器通信時，即可斷言該標簽在這個低頻單元方圓幾米的范圍內。由標簽采集了路標的位置信息后，再與讀寫器的長距離通信即可實現將“標簽信息+定位信息”傳到較遠的讀寫器收集。 

系統應用 

不同的RFID系統實現方式具有各自的特點，根據有源三元雙頻模式構建的RFID系統，可靈活的具有多種使用功能。比如，抽出標簽與讀寫器可實現常規意義上的有源RFID系統，即二元RFID系統；具有標簽喚醒后工作，工作時限結束后轉入休眠的功能與作用；加入路標激勵器后，可為標簽添加定位功能。因而，有源三元雙頻RFID系統可以應用到許多方面。 

可能的應用場景 

場景1：實現對沿線運輸車輛的實時定位。沿交通線預布路標激勵器，為每臺運輸車輛配置有源標簽，在適當的集中范圍內配置聯網的讀寫器作為信息采集工具。當運輸車輛通行時，可及時采集到通過車輛的標識信息及路標信息，為后臺系統應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。沿煤礦坑道布設適當的路標激勵器，在適當范圍的集中區域設置聯網的讀寫器。每一個礦工或礦車車體配置一個有源標簽。當礦工或礦車通過路標激勵器時，有源標簽自動發送其ID信息及來自激勵器的路標信息，由讀寫器構成的后臺信息采集系統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每一位傳染病患者的位置分布情況。可在醫院的各重要通道口設置路標激勵器，并在適當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簽，當患者在醫院監控范圍內活動時，可隨時掌握患者的動向，綜合利用患者通過路標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系統擁有低頻RFID系統精確定位的功能，由于同時使用UHF頻段且是有源標簽，所以也可以處理較大的信息量。下面以集裝箱運輸為例，簡單說明一些系統的附加特點： 

1.在集裝箱運輸的過程中，每個集裝箱對應一個有源標簽。標簽里存儲著關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、始發地點、目標地點等。這些信息總長度不是太長，可以適應快速讀取操作。當集裝箱駛入駛發港口時，門口的路標激勵器就可以激活標簽，讓標簽向讀寫器發射基本信息。此時，通過聯網的計算機，就可以知道集裝箱已經進入港口。整個過程完全自動，省時省力。同樣的，這樣的系統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，還可以為有源標簽加上傳感器，把傳感器的結果存放在標簽中。當標簽通過路標激勵器的時候，標簽向讀寫器發射的基本信息就包含了傳感器的結果，因此系統能迅速對此結果做出反應。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錄，從而判定食物是否存在變質的危險。同樣的傳感器也可以用于冷凍送血車。 

隨著技術的發展，可以預見有源三元雙頻RFID系統的成本將會降低到更令人接受的程度。同時，讀寫速度、存儲器容量等指標也會有相應的提升。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。