世博会门票有颗“RFID芯” _小知识

小编来今天给同学们带来的趣味数学故事是：世博会门票有颗“RFID芯” 。
每天10分钟头脑大风暴，开发智力，培养探索能力，让你成为学习小天才。
故事适合年级：小学【世博会门票有颗“RFID芯”】趣味小故事：日前，某潮人大妈向我展示了她网购的世博会门票，并告知绝无假票，因为是RFID防伪的。恍若一夜之间，RFID这个词就从GEEK口中的专业术语，变成街头巷尾的流行词了。二代身份证、公交卡、不停车收费、物联网、挂在牛尾巴上的电子身份证……更有《生活大爆炸》剧中的宅男谢尔顿，连整理行李都必须在每件物品上打上电子标签。这一切看似玄妙的“高科技”，其实都是RFID的衍生产品。
虽说RFID此物大名远扬，似乎在生活的方方面面都能一展身手。但是RFID具体是个啥玩意?它存储的信息为何我们看不到?它如何工作，又如何防伪?这些问题，似乎也没多少人说的明白。说到这个RFID它的全称叫Radio Frequency Identification，翻译成中文就是射频识别(技术)，说的再通俗些我们也叫它电子标签。
这个电子标签，我们可以把它理解成为一种先进的条形码。其优势之处何在?首先，传统的条形码必须正对读码器并且在很近的距离才能够读取数据，而RFID无需正对读卡器，可以穿透遮盖物，并且在数米(无源RFID)乃至数千米(有源)范围内都可以读取数据。其次，传统的条形码仅仅能提供相当有限的固定信息，一旦印刷完成就无法更改;而RFID储存的信息容量远远的大于条形码，并且可以随时改写其中的内容。再次，传统的条形码直接印刷在商品表面，容易被篡改或伪造，而RFID无法伪造并且也可以加密防止篡改信息。另外，传统的条形码必须一个一个的读取，效率很低;而RFID可以同时读取多个标签，并且读取速度相当高。
RFID最早由美国国防部和沃尔玛运用并推广。如今，美国的沃尔玛已经全面实现了货盘级的物流RFID化，并要求其供货商必须采用RFID标签。没有实现单品级的RFID化，非不能也，实用不起也。据Sanford C. Bernstein公司的零售业分析师估计，通过采用RFID，沃尔玛每年可以节省83.5亿美元，其中大部分是因为不需要人工查看进货的条码而节省的劳动力成本。(猛犸老师的《我只愿为你～我只愿为你～》一文有诉)另一方面是，可以解决大部分偷盗的问题，而现在单是盗窃一项，沃尔玛一年的损失就差不多有20亿美元，如果一家合法企业的营业额能达到这个数字，就可以在美国1000家最大企业的排行榜中名列第694位。而美国国防部在其装备上设置了有源RFID模块，来构筑已经构筑了许多年的军事信息化：设备定位、统筹调度、敌我识别等等。
RFID的基本理论在40~50年代就已提出，但直到90年代才开始大规模运用。严谨来说，RFID所代表的是一个完整而复杂的体系，而非一种具体芯片。RFID的家族相当的庞大，这个体系中包含了许许多多的技术标准和接口规范，从高频到微波频段都有对应的产品。我们通常使用的，比如世博会门票，只是其中工作在433M(5种频段大类中的一种中的一个具体载频)的无源(3种供能方式的一种)EPC(产品电子代码标准，主要运用在民用的物流方面) CLASS1 GEN 2(EPC标准的一个子标准，GEN2表示第二代的CLASS1)的技术运用。从某种角度上来说，标准的不统一，也是现今制约RFID大规模运用的一个障碍。
那到底这个RFID系统是如何进行工作的呢?让我们来设身处地的体验一下RFID的魅力。假设顾客去超市买了准备买一只带有RFID标签的橙子，橙子的标签里写着诸如“我的编号，我来自哪里，我的生产日期”以及“你还没有买下我”这样的信息。当顾客经过超市出口处的付账系统时，付账通道内的天线不断发出无线电波，与RFID标签内部的微带天线产生电感耦合。微带天线是电子标签内部的一个极小的天线，可以看做一个线圈，根据法拉第电磁感应定律，当无线电波因为改变了穿过线圈的磁场时，线圈中就产生了电流，电流达到一个门限值之后，就可以驱动芯片工作，把存储在标签里的信息发送出来。付账通道内的天线收到信息后，传送给读写器，读写器通过固化在内部的软件(称之为中间件)确认了信息的有效，一方面往读写器天线处发指令：“暂停读取数据”;另一方面对重复的信息进行筛选，然后送往上位的计算机：“帮我识别一下这个橙子” 。上位计算机通过网络检索整个超市的数据库，找到这个橙子的信息：“松鼠牌，售价五元，距保值期还有一个月”，并把信息显示给顾客。顾客在计算机上确认购买，当然如果这家超市值得信赖也可以跳过这个步骤。计算机就给读写器下命令：“让他付钱” 。读写器再启动天线，读取客户银行卡上RFID芯片的信息，如是这般的连接到银行的网络完成付款。当计算机收到付款成功的信息时会启动读卡器，把“你还没有买下我”这样的信息改成“你是我的新主人”，于是这个橙子就真正属于你了。虽说描述比较长，但实际这个过程在一两秒的时间内就完成了，也就是说可以实现“拿起货物，走出商店”的零等待购物。不必担心自己帮别人付了款，因为电磁感应产生的电流相当微弱，一般超市使用的电子标签有效范围不超过5米，这个距离值可以根据需要通过调整天线的功率进行设定，使信号的范围精确的控制在某个区间。并且读写器的中间件能够通过读写器天线反馈信号的强弱来确定距离最近的物体，因此别和其他顾客挨在一起买单，就不必担心误付款。现在很多高速公路出口都设有无人收费通道，当汽车开过收费通道的时候，自动从汽车所有人的账户内扣款，这就是运用了RFID技术。应该说这项技术已经相当成熟，只是由于成本问题，尚未普及到每个小件商品而已。