無線射頻技術

無線射頻辨識技術(Radio Frequency IDentification，簡稱 RFID)，是透過無線頻率 (電磁感應、微波…等)方式與標籤進行無線資料傳輸、辨識和交換，傳輸過程中無須 建立接觸式傳遞路徑。其標籤又分為被動式、主動式以及半被動式，最大的差別在於 標籤是否為自主性供電，被動式標籤必須透過積體電路藉由接收 RFID 讀取器所發送 的電磁波進行驅動，因無法自行發送訊號，在傳輸距離上有了相當大的限制，而被動 式標籤在本研究現實生活中也時常用到，如：門禁系統、悠遊卡、甚至是身分識別卡 等運用。

壹、技術原理

RFID 是一種以 RF 無線電波辨識物件的自動辨識技術，RFID 系統最重要的優點

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是非接觸識別，它能穿透與、雪、霧、冰、塗料和灰塵等惡劣的環境讀取並辨識標簽，

並且讀取速度極快，大多數情況下不到 100 毫秒。其主要工作原理是利用 RFID 讀取 器發送無線電波訊號，當電子標籤進入讀取器的訊號範圍之中，就能藉由感應電流所 獲得的能量發送出存儲在晶元的產品信息或某一頻率的信號，以進行無線資料辨識及 擷取的工作。RFID 組成元件主要包括讀取器、電子標籤、RFID 應用程式、以及電子 標籤內或外加於讀取器的天線。當應用程式欲進行電子標籤之辨識工作時，電腦上之 應用程式可透過有線或無線的方式下達控制命令給讀取器，讀取器接收到控制命令後，

其內部之控制器會透過內建的 RF 收發器(Transceiver)發送出某一頻率之無線電波能量，

當電子標籤內的天線感應到無線電波能量時，會將此能量轉成電源，並以無線電波傳 回相關識別資料給讀取器，最後再傳回電腦內以進行物件之識別與管理，RFID 的架構 如圖 2- 4 所示 (廖建同, 2009)。

圖 2- 4 RFID 架構示意圖

(資料來源：廖建同 2009 , 設計與建置以 RFID 為基礎的無塵室即時定位系統 ,本研 究重繪)

識別標籤的外形尺寸主要由天線決定，而天線又取決於工作頻率和對作用距離的 要求，在室內定位的應用主要在於超高頻或微波這兩種頻帶。

貳、系統架構

RFID 整體架構是由讀取器（Reader）、電子標籤（Tag）與中介軟體（Middleware）

三種元件所組成的架構，其中讀取器與中介軟體傳輸介面可經由 RS232、RS285、

TCP/IP 與 PCMCIA 等方式傳輸，在傳輸方式中目前以 TCP/IP 最廣泛的被使用。比較 重要的是讀取器的架設，架設的方法能有效的減少讀取器的使用並節省成本卻不失其 準確度。

參、定位技術

由於 GPS 在室內定位人有準確度的問題，所以 RFID 為基礎的室內定位技術漸漸 開始受到矚目，著名的 RFID 室內定位技術主要有 LANDMARC 系統，LANDMARC (Location Identification based on Dynamic Active RFID Calibration) 主要的做法是藉由 額外固定位置的電子標籤，建立參考點協助運算並幫助定位，可利用 RFID 訊號強度 資訊 SSI(Signal Strength Information)或發射功率(Power Level)的概念去判斷電子標籤 的距離 (Ni, Liu, Lau, & Patil, 2003)。

不過仔細研究 LANDMARC 的系統可發現，此系統的高定位 精準度是建立在以一 公尺的間隔就佈署一個主動式的電子標籤作為參考標籤的建置基礎上，就成本方面而 言仍是一大負擔，所以由賴武城等學者所提出虛擬訊號源為基礎的定位機制(Virtual Signal Location System, VSLS)，是一套優於 LANDMARC 的室內定位系統 (Lee, Yu, &

Lai, 2010)。

VSLS 主要經過虛擬訊號源採樣、Middleware 程式進行訊號強度純化、資料庫系 統作為資料中心角色，最後將藉由 LANDMARC 系統中的追蹤點與參考點之訊號強度 相量集合，進而推估出追蹤點相對於考點的比重值，使用虛擬點替代指引點的方式來 讓定位精準度維持一定的精準度。由中介軟體的運算處理放置資料庫中，因此若有一 追蹤物進入，系統將可以取出 離線資料庫的訊號值進行訊號強度向量集合、比重運算、

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座標定位的運算，讓整個虛擬化定位的技術進一步落實降低訊號回饋元件的數量，並 可以提升訊號樣本的精準度。