1 引言

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID），又稱電子標簽（E-Tag），是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(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)軍和納粹飛機的“敵我辨識”系統(tǒng)[1]。隨著技術(shù)的進步，RFID應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大，現(xiàn)已涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，并將成為未來信息社會建設(shè)的一項基礎(chǔ)技術(shù)。RFID典型應(yīng)用包括：在物流領(lǐng)域用于倉庫管理、生產(chǎn)線自動化、日用品銷售；在交通運輸領(lǐng)域用于集裝箱與包裹管理、高速公路收費與停車收費；在農(nóng)牧漁業(yè)用于羊群、魚類、水果等的管理以及寵物、野生動物跟蹤；在醫(yī)療行業(yè)用于藥品生產(chǎn)、病人看護、醫(yī)療垃圾跟蹤；在制造業(yè)用于零部件與庫存的可視化管理[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，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顧問集團的預(yù)測，到2008年RFID僅在全球供應(yīng)鏈領(lǐng)域的市場需求將達到40億美元，如圖2所示。

圖1 RFID技術(shù)趨勢預(yù)測
（數(shù)據(jù)來源：Gartner，2003年3月）

圖2 RFID系統(tǒng)全球市場分析與預(yù)測
（數(shù)據(jù)來源：ARC顧問集團，2004年7月）
目前，RFID已成為IT業(yè)界的研究熱點，被視為IT業(yè)的下一個“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，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)開始準備采用RFID技術(shù)對業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行改造，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。由于受存儲空間限制，條碼通常只能標識產(chǎn)品類型。RFID標簽與條碼相比，具有讀取速度快、存儲空間大、工作距離遠、穿透性強、外形多樣、工作環(huán)境適應(yīng)性強和可重復(fù)使用等多種優(yōu)勢。讀取速度快：可在瞬間完成對成百上千件物品標識信息的讀取，從而提高工作效率；存儲空間大：可以實現(xiàn)對單件物品的全過程管理與跟蹤，克服條碼只能對某類物品進行管理的局限；工作距離遠：可以實現(xiàn)對物品的遠距離管理；穿透能力強：可以實現(xiàn)透過紙張、木材、塑料和金屬等包裝材料獲取物品信息；標簽根據(jù)應(yīng)用場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)對當前RFID的研究現(xiàn)狀進行分析；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所示是一個基本的RFID系統(tǒng)，圖中顯示了三種不同形式的RFID標簽。

圖3 基本RFID系統(tǒng)構(gòu)成
RFID標簽（Tag）由芯片與天線（Antenna）組成，每個標簽具有唯一的電子編碼。標簽附著在物體上以標識目標對象。

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

RFID標簽根據(jù)應(yīng)用場合、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RFID標簽通常包含一個或多個天線。RFID標簽和閱讀器工作時所使用的頻率稱為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）、微波等多個頻段。RFID頻率的選擇影響信號傳輸?shù)木嚯x、速度等，同時還受到各國法律法規(guī)限制。

RFID閱讀器（Reader）的主要任務(wù)是控制射頻模塊向標簽發(fā)射讀取信號，并接收標簽的應(yīng)答，對標簽的對象標識信息進行解碼，將對象標識信息連帶標簽上其它相關(guān)信息傳輸?shù)街鳈C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。當前閱讀器成本較高，價格在1000美元左右，而且大多只能在單一頻率點工作。未來閱讀器的價格將大幅降低，并且支持多個頻率點，能自動識別不同頻率的標簽信息。

RFID 應(yīng)用支撐軟件除了標簽和閱讀器上運行的軟件外，介于閱讀器與企業(yè)應(yīng)用之間的中間件是其中的一個重要組成部分。該中間件為企業(yè)應(yīng)用提供一系列計算功能，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)是對閱讀器讀取的標簽數(shù)據(jù)進行過濾、匯集和計算，減少從閱讀器傳往企業(yè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)量。同時Savant還提供與其他RFID支撐系統(tǒng)進行互操作的功能。Savant定義了閱讀器和應(yīng)用兩個接口。

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

當前RFID的研究主要圍繞RFID技術(shù)標準、RFID標簽成本、RFID技術(shù)和RFID應(yīng)用系統(tǒng)等多個方面展開。

3.1 RFID技術(shù)標準

作為一種將深入影響每個人日常生活的技術(shù)，為了實現(xiàn)對世界范圍內(nèi)的物品進行統(tǒng)一管理，同時也為了規(guī)范標簽及讀寫器的開發(fā)工作，解決RFID系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容問題，必須對RFID技術(shù)進行規(guī)范。RFID的標準化是當前亟需解決的重要問題，各國及相關(guān)國際組織都在積極推進RFID技術(shù)標準的制定。目前，還未形成完善的關(guān)于RFID的國際和國內(nèi)標準。RFID的標準化涉及標識編碼規(guī)范、操作協(xié)議及應(yīng)用系統(tǒng)接口規(guī)范等多個部分。其中標識編碼規(guī)范包括標識長度、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系列標準。其中ISO標準主要定義標簽和閱讀器之間互操作的空中接口。