1 引言

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID），又稱電子標(biāo)簽（E-Tag），是一種利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。RFID最早的應(yīng)用可追溯到第二次世界大戰(zhàn)中用于區(qū)分聯(lián)軍和納粹飛機(jī)的“敵我辨識(shí)”系統(tǒng)[1]。隨著技術(shù)的進(jìn)步，RFID應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，現(xiàn)已涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，并將成為未來(lái)信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。RFID典型應(yīng)用包括：在物流領(lǐng)域用于倉(cāng)庫(kù)管理、生產(chǎn)線自動(dòng)化、日用品銷售；在交通運(yùn)輸領(lǐng)域用于集裝箱與包裹管理、高速公路收費(fèi)與停車收費(fèi)；在農(nóng)牧漁業(yè)用于羊群、魚類、水果等的管理以及寵物、野生動(dòng)物跟蹤；在醫(yī)療行業(yè)用于藥品生產(chǎn)、病人看護(hù)、醫(yī)療垃圾跟蹤；在制造業(yè)用于零部件與庫(kù)存的可視化管理[2,3]；RFID還可以應(yīng)用于圖書與文檔管理、門禁管理[3]、定位與物體跟蹤、環(huán)境感知[4,5] 和支票防偽[6]等多種應(yīng)用領(lǐng)域。

2003年3月，Gartner在“Symposium ITXPo 2003”上預(yù)測(cè)，RFID（E-Tags）技術(shù)屬于最近2～5年（2005～2008年）將逐漸開始大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)，如圖1所示。根據(jù)ARC顧問集團(tuán)的預(yù)測(cè)，到2008年RFID僅在全球供應(yīng)鏈領(lǐng)域的市場(chǎng)需求將達(dá)到40億美元，如圖2所示。

圖1 RFID技術(shù)趨勢(shì)預(yù)測(cè)
（數(shù)據(jù)來(lái)源：Gartner，2003年3月）

圖2 RFID系統(tǒng)全球市場(chǎng)分析與預(yù)測(cè)
（數(shù)據(jù)來(lái)源：ARC顧問集團(tuán)，2004年7月）
目前，RFID已成為IT業(yè)界的研究熱點(diǎn)，被視為IT業(yè)的下一個(gè)“金礦”。各大軟硬件廠商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP等在內(nèi)的各家企業(yè)都對(duì)RFID技術(shù)及其應(yīng)用表現(xiàn)出了濃厚的興趣，相繼投入大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)，推出了各自的軟件或硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)應(yīng)用解決方案。在應(yīng)用領(lǐng)域，以Wal-Mart、UPS、Gillette等為代表的大批企業(yè)已經(jīng)開始準(zhǔn)備采用RFID技術(shù)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，以提高企業(yè)的工作效率并為客戶提供各種增值服務(wù)。

在標(biāo)簽領(lǐng)域，條碼技術(shù)已非常成熟并得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在幾乎所有產(chǎn)品都貼有條碼。由于受存儲(chǔ)空間限制，條碼通常只能標(biāo)識(shí)產(chǎn)品類型。RFID標(biāo)簽與條碼相比，具有讀取速度快、存儲(chǔ)空間大、工作距離遠(yuǎn)、穿透性強(qiáng)、外形多樣、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和可重復(fù)使用等多種優(yōu)勢(shì)。讀取速度快：可在瞬間完成對(duì)成百上千件物品標(biāo)識(shí)信息的讀取，從而提高工作效率；存儲(chǔ)空間大：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單件物品的全過程管理與跟蹤，克服條碼只能對(duì)某類物品進(jìn)行管理的局限；工作距離遠(yuǎn)：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的遠(yuǎn)距離管理；穿透能力強(qiáng)：可以實(shí)現(xiàn)透過紙張、木材、塑料和金屬等包裝材料獲取物品信息；標(biāo)簽根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同可以做成條狀、卡狀、環(huán)狀和鈕扣狀等多種形狀。不過，與條碼幾分錢甚至幾厘錢的成本相比，RFID標(biāo)簽的成本目前還較高。

本文第二節(jié)將介紹RFID系統(tǒng)的基本構(gòu)成；第三節(jié)對(duì)當(dāng)前RFID的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析；最后總結(jié)全文并展望RFID的應(yīng)用前景。

2 RFID系統(tǒng)概述

基本的RFID系統(tǒng)由RFID標(biāo)簽（Tag）、RFID 閱讀器（Reader）及應(yīng)用支撐軟件等幾部分組成。圖3所示是一個(gè)基本的RFID系統(tǒng)，圖中顯示了三種不同形式的RFID標(biāo)簽。

圖3 基本RFID系統(tǒng)構(gòu)成
RFID標(biāo)簽（Tag）由芯片與天線（Antenna）組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼。標(biāo)簽附著在物體上以標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。

RFID標(biāo)簽依據(jù)發(fā)送射頻信號(hào)的方式不同，分為主動(dòng)式（Active）和被動(dòng)式（Passive）兩種。主動(dòng)式標(biāo)簽主動(dòng)向讀寫器發(fā)送射頻信號(hào)，通常由內(nèi)置電池供電，又稱為有源標(biāo)簽；被動(dòng)式標(biāo)簽不帶電池，又稱為無(wú)源標(biāo)簽，其發(fā)射電波及內(nèi)部處理器運(yùn)行所需能量均來(lái)自閱讀器產(chǎn)生的電磁波。被動(dòng)式標(biāo)簽在接收到閱讀器發(fā)出的電磁波信號(hào)后，將部分電磁能量轉(zhuǎn)化為供自己工作的能量。表1是主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種標(biāo)簽特性的比較。其中主動(dòng)式標(biāo)簽通常具有更遠(yuǎn)的通信距離，其價(jià)格相對(duì)較高，主要應(yīng)用于貴重物品遠(yuǎn)距離檢測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域。被動(dòng)式標(biāo)簽具有價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)，但其工作距離、存儲(chǔ)容量等受到能量來(lái)源的限制。
表1 主動(dòng)式標(biāo)簽與被動(dòng)式標(biāo)簽對(duì)比

RFID標(biāo)簽根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合、形狀、工作頻率和工作距離等因素的不同采用不同類型的天線。一個(gè)RFID標(biāo)簽通常包含一個(gè)或多個(gè)天線。RFID標(biāo)簽和閱讀器工作時(shí)所使用的頻率稱為RFID工作頻率。目前RFID使用的頻率跨越低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）、微波等多個(gè)頻段。RFID頻率的選擇影響信號(hào)傳輸?shù)木嚯x、速度等，同時(shí)還受到各國(guó)法律法規(guī)限制。

RFID閱讀器（Reader）的主要任務(wù)是控制射頻模塊向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號(hào)，并接收標(biāo)簽的應(yīng)答，對(duì)標(biāo)簽的對(duì)象標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行解碼，將對(duì)象標(biāo)識(shí)信息連帶標(biāo)簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理。根據(jù)應(yīng)用不同，閱讀器可以是手持式或固定式。當(dāng)前閱讀器成本較高，價(jià)格在1000美元左右，而且大多只能在單一頻率點(diǎn)工作。未來(lái)閱讀器的價(jià)格將大幅降低，并且支持多個(gè)頻率點(diǎn)，能自動(dòng)識(shí)別不同頻率的標(biāo)簽信息。

RFID 應(yīng)用支撐軟件除了標(biāo)簽和閱讀器上運(yùn)行的軟件外，介于閱讀器與企業(yè)應(yīng)用之間的中間件是其中的一個(gè)重要組成部分。該中間件為企業(yè)應(yīng)用提供一系列計(jì)算功能，在電子產(chǎn)品編碼（Electronic Product Code，EPC）規(guī)范中被稱為Savant。其主要任務(wù)是對(duì)閱讀器讀取的標(biāo)簽數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、匯集和計(jì)算，減少?gòu)拈喿x器傳往企業(yè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)量。同時(shí)Savant還提供與其他RFID支撐系統(tǒng)進(jìn)行互操作的功能。Savant定義了閱讀器和應(yīng)用兩個(gè)接口。

用戶可以根據(jù)工作距離、工作頻率、工作環(huán)境要求、天線極性、壽命周期、大小及形狀、抗干擾能力、安全性和價(jià)格等因素選擇適合自己應(yīng)用的RFID系統(tǒng)。

3 RFID研究現(xiàn)狀分析

當(dāng)前RFID的研究主要圍繞RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、RFID標(biāo)簽成本、RFID技術(shù)和RFID應(yīng)用系統(tǒng)等多個(gè)方面展開。

3.1 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

作為一種將深入影響每個(gè)人日常生活的技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)世界范圍內(nèi)的物品進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)也為了規(guī)范標(biāo)簽及讀寫器的開發(fā)工作，解決RFID系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容問題，必須對(duì)RFID技術(shù)進(jìn)行規(guī)范。RFID的標(biāo)準(zhǔn)化是當(dāng)前亟需解決的重要問題，各國(guó)及相關(guān)國(guó)際組織都在積極推進(jìn)RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。目前，還未形成完善的關(guān)于RFID的國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。RFID的標(biāo)準(zhǔn)化涉及標(biāo)識(shí)編碼規(guī)范、操作協(xié)議及應(yīng)用系統(tǒng)接口規(guī)范等多個(gè)部分。其中標(biāo)識(shí)編碼規(guī)范包括標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度、編碼方法等；操作協(xié)議包括空中接口、命令集合、操作流程等規(guī)范。當(dāng)前主要的RFID相關(guān)規(guī)范有歐美的EPC規(guī)范、日本的UID（Ubiquitous ID）規(guī)范和ISO 18000系列標(biāo)準(zhǔn)。其中ISO標(biāo)準(zhǔn)主要定義標(biāo)簽和閱讀器之間互操作的空中接口。