射频技术

RFID,在路上 之一——专题之一：RFID的全面介绍和资料

如何管理比澳洲人口多得的袋鼠？人类发射到太空中的东西如何追踪？病人不到医院去，医生如何检测并得出第一手的脑电波、心电图数据资料?超市中条形码大量的破旧、损害怎么办？……这些问题似乎困难而且没有必然联系，但是用RFID技术可以解决上述的所用问题。

RFID是英文“Radio Frequency Identification”的缩写，中文称为无线射频身份识别、感应式电子芯片或是近接卡、感应卡、非接触卡...等等，是非接触式自动识别技术的一种。

起源
RFID最早曾在第二次世界大战中用来在空中作战行动中进行敌我识别：当时英国用以确认进机场的是否为己方的飞机，以免遭误击。

20世纪90年代起，这项技术被美国军方广泛使用在武器和后勤管理系统上。美国在“伊拉克战争”中利用RFID对武器和物资进行了非常准确地调配，保证了前线弹药和物资的准确供应。和以往的“充足”供应有所不同，现代化的管理强调的是准确供应，也就是需要多少就提供多少，因为多余的供应会增加不必要的管理成本。

许多欧美国家高速公路有电子收费站，只要凭着黏在车上的RFID辨识卡片，就可直接通过收费道、自动扣款，不须停车。

RFID原理
1. 标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。
2. 阅读器（Reader）：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。
3. 天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。

系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

每一件产品独一无二



以往使用条形码，由于长度的限制，物流行业只能给每一类产品定义一个类码，就是说，一批牛奶，不管保质期是哪一天，他们在商场的代码都是一样的，商场无法通过代码判断每一件产品的准确库存周期。

根据EPC网络计划，每一实际电子产品都会有一个96位长的产品标签，或叫“牌照”。该标签将标明制造商、描述产品种类并为该物品指定一个独特的序号。其结果就是，任何产品，哪怕是一盒牛奶都将有自己的身份。从数学上讲，96位长的标签足以为地球上的每一个物体都指定一个唯一的身份。

毫不夸张地说“RFID能将物体一个个编排造册，以致于打造飞机的一钉一铆都能被鉴别出来。” 由于RFID标签的存储容量是2的96次方以上，所以他们可以将世界上所有的产品每一个都以惟一的代码表示。

RFID飞入寻常百姓家
在香港，这一技术最为普遍的应用就是公共汽车、火车和渡船上使用的“无接触”Octopus卡，主要方便小型货物存放和自动售货等。RFID芯片也是北京市一卡通工程中所采用的主要技术。

RFID技术能够被广泛应用在民用领域得益于两个推动力量：第一就是芯片制造成本被大幅度降低，从起初的几十美元降低到几个美分，使得RFID电子标签可以为超市的管理者接受；第二就是用户对RFID技术的广泛接受，欧洲最大的超市麦德龙和美国最大的超市沃尔玛在2003年和2004年试用RFID的决定加速了RFID技术的普及。尤其是美国零售业巨头沃尔玛特要求其主要供货商于明年初使用RFID标签，对RFID技术的推动功不可没。沃尔玛特有70%的货物都源自中国。沃尔玛前100位供货商和美国国防部今年花费在RFID技术和服务的资金将达到5.15亿到38亿美元的水平。这些钱很多将用于把RFID数据编码和数据捕捉系统整合进入信息网络之中，为供货商的生产和分配活动提供支持。

RFID的驱动力量是市场，这一点和其他的IT技术有所不同。但是由于普通的消费者还没有一个清楚的印象，超市和管理机构的关注让民众也产生了兴趣。

RFID更加奇妙的应用
可穿戴医疗设备
RFID除了在超市的种种应用外，医学研究人员也正在研制各种可穿戴的芯片。“许多公司都投入了大笔资金来开发所需的底层硬件。”哈佛大学医学院Spaulding Rehabilitation医院的运动分析实验室主任Paolo Bonato指出。

Bonato在2003年5/6月刊发的IEEE Engineering医学和生物学卷上撰写了多篇关于可穿戴医疗设备的论文。

其中的一篇论文写道：“最终的目标是实现一个外部供电的带智能MEMS传感器的单芯片，它可以是一次性使用的, 尺寸差不多为普通‘创可帖’般大小。”

在商业应用上，一些新兴公司正在开发带有嵌入式传感器的衬衫、手表、臂章和戒指，它们可使身患各种小毛病的普通老百姓随时跟踪自己的心脏、肺、体温和运动情况，当然它们也可以用在运动员和军事人员身上。

在实验室中，大多数此类装置都需要通过有线连接至PDA或者PC。研究人员面临的挑战是集成更复杂的传感器和廉价的无线通信功能。

“可穿戴装置正从临床实验进入广泛的应用领域, 虽然现在还很难确定可穿戴医疗保健装置的增长情况，但是通过研究我们认为，今后5年将呈指数增长。”Bonato补充说。

T恤衫监控呼吸
VivoMetrics公司就是该领域的少数新兴公司之一。该公司的LifeShirt就是一件带很多传感器的T恤衫，目前主要用于监测像睡眠呼吸暂停症这样的病人的呼吸。该公司瞄准的市场是用它的产品来同步管理5个药物试验的数据收集。VivoMetrics创始人和首席运营官Andrew Behar将其视为一个重要的增长市场，因为在任何时候都有大约500个临床试验在进行。

在意大利，医生使用LifeShirt作为工具来监视家里的中风病人，以减少住院时间。“它可以在卫生保健方面获得广泛的应用，5到10年内，将使病人无需到医院去。”Behar称。但是要想使大量普通消费者能用上LifeShirt则还不现实。“医生们并不十分清除如何利用所有的数据。”他认为。

该公司当前的首要工作是将更复杂的传感器嵌入到LifeShirt中，用于测量心率、脑波及其它关键因素。Vivo正与一家公司合作研制一种可以通过衣服跟踪心率的轻便传感器。BodyMedia瞄准了用它的SenseWear收发器来实现这种产品的市场。Roche Diagnostics公司在今年夏天开始以300到400美元的价格销售采用了这种收发器的臂章式监控器。

BodyMedia首席执行官Astro Teller希望，每年都能够获得一两个新的收发器用户以提高公司的收益。Medtronic和Audi公司已经在各自的某些试验中使用了该器件。

应用户市场的要求，Zigbee联盟正在研制用于可穿戴医疗装置的低成本无线链接技术。该组织于2004年推出一项用于医疗设备的低成本、低带宽无线技术。

数字军事装备
美国军方仍将继续支持该领域的关键研究工作。作为研究的一部分，Objective Force Warrior项目的目的是重新定义2010年士兵战斗装备，为此美国陆军正在研究可以用来纺织复合天线、电源和数据总线的未来军服所需要的新型材料。他们的目标是将士兵变成战场系统上的一个节点，并将他们的装备重量从现在的120磅降低到50磅。

美国陆军正致力于覆盖各种频率的复合天线设计。其电源和数据总线将具备与FireWire和USB接口相类似的能力，以连接便携式计算机、电池、智能显示器以及士兵佩带的传感器。

“我们现在研究的是基于纤维的半导体。我们认为，它也可以用于开发商业领域的可穿戴系统。”美国陆军研究与开发中心电子工程师James Fairneny说。






RFID，在路上 之二——专题之二：涉足RFID

如何管理比澳洲人口多得的袋鼠？人类发射到太空中的东西如何追踪？病人不到医院去，医生如何检测并得出第一手的脑电波、心电图数据资料?超市中条形码大量的破旧、损害怎么办？……这些问题似乎困难而且没有必然联系，但是用RFID技术可以解决上述的所用问题。

在市场需求方面，世界上最顶尖的零售业巨头沃尔玛、塔斯科(Tesco)、麦德龙(Metro)要求其供应商提供的商品必须有RFID标签；在中间软件开发上，有微软、甲骨文(Oracle)、sun等IT巨擎宣布进军RFID的软件开发；在硬件设备供应上，Alien、飞利浦、德州仪器、IBM等宣布针对日益成熟的RFID智能卡市场进行战略联盟；在技术标准方面，总部设在美国麻省理工学院(MIT)的Auto－ID Center和日本Ubiquitous ID Center也相继提出独立适用的RFID技术标准。

RFID发展最强劲的领域：物流和生产方面的工业应用
在供应链管理和物流管理中，信息的准确性和及时性是关键，这恰恰就是电子标签的最大优点之一。电子标签可以放置到物品的任何位置，只要在阅读器可以读到的范围（从几厘米到几米不等），就可以迅速地读出其中的数据。借助电子标签，可以实现商品对原料、半成品、成品、运输、仓储、配送、上架、最终销售，甚至退货处理等环节进行实时监控。这样不仅能提高自动化程度，而且可以降低差错率，从而显著提高供应链的透明度和管理效率。


电子标签的出现，使得合理的产品库存控制和智能物流技术成为可能。一些分析家认为，物流和生产方面的工业应用是RFID芯片市场发展最强劲的领域。

RFID对制造业将有现实促进意义。对制造业常用软件ERP和SCM系统来说是一种革命性的突破，过去的物料编号无法实现对单一部件的跟踪，而今天，物料的精确化管理却将触角伸到了每一个环节的每一个部件，无论是质量控制、自动化管理、产品的生命周期管理都将面对过去无法想象的便利。例如，对产品次品率的分析可以将次品来源定位在某一点，而仓库中的某一个产品也不会因为同一类产品的数量过多而被单独过久放置。

1、RFID在物流领域
德国麦德龙集团(METRO)在其最新建立的“RFID创新中心”安装了一台NCR的自助结帐系统，它不仅可以读取条码，还能读取无线射频识别(RFID)标签。

麦德龙集团建立的“创新中心”位于德国诺伊斯，目的是为了与合作伙伴共同发展RFID技术在零售领域的应用。

安装在“创新中心”的NCR FastLane™ 是全球首个集成了RFID读取器的自助结帐解决方案。在其目前的应用中，混合型自助结帐系统在扫描过程中同时解除了RFID标签在商品中设置的安全功能，这样顾客在结完帐离开商店时就不会引发安全警报。

“RFID创新中心”是麦德龙集团“非凡未来商店”计划的项目之一。在该计划中，为了促进创新技术在国内乃至国际零售行业的广泛应用，麦德龙集团和来自IT、消费产品和服务行业的45名著名合作伙伴，在真实的环境下共同测试各种新技术的在零售业的应用和相互作用。这一计划成为零售业相关技术和流程发展和创新的有效平台。在麦德龙集团“非凡未来商店”计划中，众多技术和先进系统在实践中获测试和进一步发展。长远来说，该计划的目标乃为零售业制订一套能够在国际范围内实施的标准。

2、RFID在工业生产中
2003年，作为日益国际化的家电企业，海尔集团就开始跟踪RFID技术。海尔希望发挥RFID技术自动识别读写、群读及远距离读取的作用，代替原来的近距离人工条码读取方式，提高工作效率；并在更长远的未来，在一些可能的业务流程中，通过RFID标签捕获数据，从而显著提高供应链管理的水平。一旦芯片技术发展到成本显著降低、存储容量足够大的时候，海尔还期望在家电产品中嵌入芯片标签——既记录制造过程中的数据，还可以记录顾客和电器保修的有关信息。这样在提供维修服务时，海尔员工便能通过系统自动读取标签中的数据，从而对产品信息和维修记录了然于胸。

海尔在实施RFID技术上怀有紧迫感：一方面企业需要不断提高工作效率、降低成本；另一方面，来自经营大环境的压力，如像沃尔玛等一些零售巨头对供应商们施予的压力。除了醉心于技术革新的领先企业，目前关注RFID的企业多是迫于类似的环境压力。2003年5月中旬，海尔计划在其一处仓库中率先使用RFID技术。

戴尔在产品零部件上也安装了RFID标签。它可以使网上订单迅速转化为无线射频信号。这些信号可以指示戴尔公司的自动零部件选取机为每台PC收集所需要的零部件；它还能把产品组装图传给工人，并补充成品的出货量。戴尔的经理可以在网上监控产品在生产过程中所处的位置。RFID被看作戴尔胜出同行的绝招之一。

3、RFID在车辆跟踪与管理系统领域
无线定位与通信公司WhereNet将WhereSoft Vehicle。这种VTMS（车辆跟踪与管理系统 ）将首次将RFID与业务规则结合在一起，实现工作流自动化。定位于汽车行业、车辆处理中心和汽车租赁公司的VTMS，采用WhereNet主动RFID标签和WherePort技术。

WherePort是一种在带来RFID标签的物品进入或离开特定区域时，触发RFID标签发射信号的技术。与被动RFID标签不同，主动标签具有1,000英尺的发射距离，定位精度在半径10英尺内。当汽车还在生产线上制造时，一种叫做WhereTag的RFID标签被分配给每一台车辆，并且与VIN（车辆身份号）建立联系。WhereNet VTMS发货价格在25万到100万美元之间。

RFID芯片
1、世界最小的芯片
2001年6月，日立发表这种微芯片时便称该部件是世界上最小的RFID芯片。2003年11月，日立已开发出将天线嵌入到RFID芯片上的方法，日立自豪地表示，该器件是带有嵌入式天线的最小IC。

常规RFID芯片需要用一个外部天线来实现它们与外部读取器的通信，而微芯片的片载天线使它能够接收来自读取器的无线信号并将ID号回送。因此，这种芯片无需附加任何外部器件即可自行进行工作。

2、符合全球规格的芯片
飞利浦电子公司2004年5月推出了业界第一个符合全球规则的 RFID芯片——UCODEEPC1.19，支持UHF全球产品电子代码（EPCglobal）标准化运动。该新芯片用于货盘和包装箱识别，支持96位EPCglobal编码标准化，能很好地帮助零售商和供应商在最短时间内符合G2类EPCglobal标准的要求。随着沃尔玛、Metro、Tesco、Target以及国防部要求物流和供应链系统在2005年以实现非接触式射频识别（RFID）技术的规定，全球厂商都在寻找可以快速有效地为其供应链部署RFID技术的方法。

该芯片的零售和供应链行业用户在需要的时候可以充分利用256位读/写内存将附加的信息存储在芯片上。有了这种功能的单芯片，EPC架构可以在全球范围内的物流及供应链等行业得到广泛应用。

现已投入使用的UCODEEPC1.19可分别在美国标准5.7米（写）/8.2米（读）和欧洲标准5.2米（写）/7.4米（读）的范围内运行。该芯片具有每秒150标签的无冲突速度。

RFID的解决方案
SSA Global为沃尔玛以及美国国防部（DoD）提供的SSA仓库管理射频身份识别（RFID）解决方案现已初现客户成效。

RFID技术是帮助客户提高供应链可视性的基础，也是SSA Global供应链管理（SCM）解决方案的基石。SSA Global的RFID产品将帮助制造企业和分销商提高物料处理效率，以便更高效地管理和跟踪物料的流通。SSA RFID for Distribution是面向仓库管理与制造领域的最初几种RFID解决方案之一。

目前，RFID已在某些领域体现出合理价值，如资产跟踪、汽车牌照和安全性等。例如DC Logistics公司，在其达拉斯RFID部署中心运行SSA RFID for Distribution中，公司的自动数据收集与分析功能得到了极大的提升。而沃尔玛运用RFID试验配送中心派遣货轮则是为了响应客户的要求，促进沃尔玛以及DoD等机构的制度遵从。另外，其他功能包括标记服务以及跨码头合并服务等，也将使该解决方案成为第一种全能产品。

SSA RFID for Distribution构建用于满足消费品和直接仓储配送公司的行业需求。SSA Global现正与IBM、Sun Microsystems、R4 Global Services和SIS Technologies, ltd.等多家主要业务伙伴合作，构建旨在全面挖掘RFID潜能的解决方案。

甲骨文公司也推出包含有RFID技术的最新版本的供应链管理软件——Oracle 供应链管理11i.10（Oracle Supply Chain Management 11i.10）。RFID化交易，自动跟踪整个供应链中的库存流动，以改善透明度、安全性和决策制订能力。

优派（ViewSonic）公司首席信息官兼信息服务部副总裁罗伯特.穆恩(Robert Moon)表示：“我们的供应链影响公司日常经营的方方面面，因而最终影响到公司各项目标的实现，如提供无与伦比的客户服务、增加收入增长的机会、简化主要的供需流程，等等。我们对最新版Oracle供应链管理很感兴趣，相信它在我们为实现公司各项总体目标而实施RFID库存管理、全球订单履行流程和新客户关系及合作伙伴关系管理等一些更高级的业务计划的过程中，会起到至关重要的作用。”


RFID，在路上 之三——专题之三：从条形码到RFID

如何管理比澳洲人口多得的袋鼠？人类发射到太空中的东西如何追踪？病人不到医院去，医生如何检测并得出第一手的脑电波、心电图数据资料?超市中条形码大量的破旧、损害怎么办？……这些问题似乎困难而且没有必然联系，但是用RFID技术可以解决上述的所用问题。

　　条形码的起源、发展与历史
　　在美国华盛顿史密森（Smithsonian）美国历史博物馆中，陈列着一包箭牌果汁口香糖。1974年6月26日，这包口香糖在俄亥俄州特罗伊城的玛西超市卖67美分。你可能会说，这有什么稀罕的？但它却是全世界第一件通过条形码扫描售出的商品。（如图所示）。


此主题相关图片(见后面帖:图1)




　　起源
　　早在40年代，美国乔•伍德兰德(Joe Wood Land)和伯尼•西尔沃(Berny Silver)两位工程师就开始研究用代码表示食品项目及相应的自动识别设备，于1949年获得了美国专利。该图案很像微型射箭靶，被叫做“公牛眼”代码。靶式的同心圆是由圆条和空绘成圆环形。在原理上，“公牛眼”代码与后来的条码很相近，遗憾的是当时的工艺和商品经济还没有能力印制出这种码..

然而，10年后乔•伍德 兰德作为IBM公司的工程师成为北美统一代码UPC码的奠基人。以吉拉德•费伊塞尔(Girard Fessel)为代表的几名发明家，于1959年提请了一项专利，描述了数字0-9中每个数字可由七段平行条组成。但是这种码使机器难以识读，使人读起来也不方便。不过这一构想的确促进了后来条形码的产生于发展。

　　发展
　　1973年美国统一编码协会（简称UCC）建立了UPC条码系统，实现了该码制标准化。同年，食品杂货业把UPC码作为该行业的通用标准码制，为条码技术在商业流通销售领域里的广泛应用，起到了积极的推动作用。1974年Inte rmec公司的戴维•阿利尔（Davide•Allair)博士研制出39码，很快被美国国防部所采纳，作为军用条码码制。39码是第一个字母、数字式想结合的条码，后来广泛应用于工业领域。

　　1976年在美国和加拿大超级市场上，UPC码的成功应用给人们以很大的鼓舞，尤其是欧洲人对此产生了极大兴趣。次年，欧洲共同体在UPC-A码基础上制定出欧洲物品编码EAN-13和EAN-8码，签署了“欧洲物品编码”协议备忘录，并正式成立了欧洲物品编码协会（简称EAN）。到了1981年由于EAN已经发展成为一个国际性组织，故改名为“国际物品编码协会”，简IAN。但由于历史原因和习惯，至今仍称为EAN。（后改为EAN-international）

　　日本从1974年开始着手建立POS系统，研究标准化以及信息输入方式、印制技术等。并在EAN基础上，于1978年 制定出日本物品编码JAN。同年加入了国际物品编码协会，开始进行厂家登记注册，并全面转入条码技术及其系 列产品的开发工作，10年之后成为EAN最大的用户。

　　应用
　　此后不久，随着LED(发光二极管)、微处理器和激光二极管的不断发展，迎来了新的标识符号(象征学)和其应用的大爆炸，人们称之为“条码工业”。今天很少能找到没有直接接触过即快又准的条码技术的公司或个人。由于在这一领域的技术进步与发展非常迅速，并且每天都有越来越多的应用领域被开发，用不了多久条码就会象灯泡和半导体收音机一样普及，使我们每一个人的生活都变得更加轻松和方便。

　　RFID与条形码的比较
　　目前全球以千亿计的大小商品，都靠着产品上一条条粗细不一的线条（条形码）来辨别身分。但是条形码只能记载着产品简单的背景，例如生产商和品项名称，而且还得透过红外线接触扫瞄才能读取数据。更重要的是目前全世界每年生产超过五亿种商品，而全球通用的商品条形码，由十二位排列出来的条形码号码已经快要用光了。条形码是只读的、需要对准标的、一次只能读一个、且容易破损；而RFID是可擦写的、使用时不需对准标的、同时可读取多个、坚固全天候使用，可不需人工参与操作。

　　首先，条形码依靠被动式的手工读取方式，工作人员需要手持读取设备一个一个扫描，而RFID读取设备利用无线电波，可以全自动瞬间读取大量标签的信息；
　　其次，条形码属于易碎标签，由于物理、化学的原因很容易退色、被撕毁，RFID属于电子产品，可以在条件苛刻的环境下使用；
　　第三，条形码的存储量很小，而RFID标签内部嵌有存储设备，信息量巨大；当然，条形码的问题在于它永远是一次性的，不可改变的，而RFID可以任意书写，也可以进行修改。





RFID，在路上 之四——专题之四：展望RFID以及RFID的标准

如何管理比澳洲人口多得的袋鼠？人类发射到太空中的东西如何追踪？病人不到医院去，医生如何检测并得出第一手的脑电波、心电图数据资料?超市中条形码大量的破旧、损害怎么办？……这些问题似乎困难而且没有必然联系，但是用RFID技术可以解决上述的所用问题。
　　 RFID的前景
　　 RFID应用前景非常广泛，最常见的应用为：

此主题相关图片(见后面帖:图2)


当然RFID技术的新奇应用也在源源不断地涌现出来。比如，日本电信最近开始给公司中的工人配备带有RFID读取器的PDA，用以读取电话上的RFID标签，这样总部就可以根据从工人PDA中收集上来的信息，绘制工人当前位置的地图，从而调度离某部电话最近的工人前去工作。

　　 在医疗领域中，RFID技术也大有可为，比如将每件医疗器械中装入RFID，这样就可以避免在已经被缝合的身体里留下剪子、钳子；或者用RFID标签标注每个将要接受手术的患者，以确保他们的身份与所实施的手术过程相符。

　　 在日本，某社团提出了一项计划，准备用RFID标签跟踪儿童上学和放学的情况，来满足对在校儿童安全越来越高的关注需求。根据大阪电信局介绍，RFID标签将被发放到小学，缝到学生的衣服或者学生卡、书包等私人用品上；而RFID标签读取器将被安装到学校大门，以及其它一些家长和教师认为比较危险的地方。每天，RFID标签上的数据通过无线连接发送到中心数据库，这样携带RFID标签的孩子的行动就可以被实时地或者准实时地予以跟踪。从RFID标签得到的数据将会以多种形式的图标显示出来，除了记录位置以外，以后还会用更加智能的标签记录伴随发生的事件。

　　 7月初，几家主要的手机制造商计划推出内嵌RFID技术的通讯设备，它们希望由此改变消费者购买商品以及使用信用卡的方式——在近距离通讯（NFC）技术的帮助下，比如把你的手机向海报或者广告宣传栏晃动一下（范围在20厘米之内）就可完成交易，无论购买音乐会的门票、预定酒店的客房还是其它需要信用卡账号信息的业务，都可以用手机之类的手提设备搞定。根据ABI研究机构的调查显示，几年内将有50%的手机集成RFID芯片，用来进行近距离的交流。这些交易是傻瓜化的，不需要用户进行配置，也就是说，通过无线通讯网络、带有NFC功能的Wi-Fi网络或者蓝牙技术，手持设备内的RFID标签会自动的连接到对应的站点上，让消费者了解有关产品和服务的信息，传递视频、音频文件，或者达成一笔交易。

　　 RFID有如此贴近生活的应用，可见前景是不可估量的。

　　 RFID的现实问题

　　但是RFID的现实问题我们也不能忽视：
　　 高风险
　　 RFID所需的高额费用和技术上的不成熟，使实施RFID仍是高风险的举动。甚至有人认为，如今所谓的RFID应用热潮是一项缺乏投入回报证明的疯狂技术冒进。

　　 虽然业界对RFID长期的前景仍坚持肯定的态度，但是，Gartner表示，应用这个技术的商业性的基本战略还需要许多年才能成熟。企业开始在经营管理和供应链中有效地使用条形码技术用了20年的时间。RFID技术的普及虽然不会用那样长的时间，但是，企业需要不断地对采用这项技术的战略进行检查，并且要认识到RFID不可能在一个晚上成为主流的技术。

　　 价格过高
　　 价格问题也是关于RFID争论的一大焦点。专家认为，要想实施这项技术，就必须把标签的价格从现在的每个45美分降低到每个10美分。价格必须便宜到让更多的公司使用的起，而现在产业正在朝着这个趋势发展。而很多人现在仍在关注这个价格最终将降到多低，什么时候将达到这个最低点。

　　 标准不统一
　　 目前，很多RFID解决方案厂商提供的软硬件技术还处于实验室和模拟应用阶段，尚不能适用现实应用的需要。如果企业采用专用技术，所使用的频率、编码、存储规则以及数据内容等都不尽相同，一旦RFID解读器和标签不能通用，企业间就无法顺利进行数据交换和协同工作，只得将RFID技术局限在企业内部。

　　 正是由于缺乏一套广泛通用的标准，才使得RFID技术一直未能广泛地应用于供应链管理上。当供应链其中一环的数据不能在下一环节再用时，就会使技术开发成本大幅增加。可见，一个详细、统一规范且开放的技术标准是RFID技术发展需要解决的头等大事。

　　 失业
　　 市场调研公司Yankee Group最近公布的研究报告显示，未来三年企业将投资数十亿美元安装库存追踪(inventory-tracking)系统，这将使它们因供应链效率提高而节省成本，但数百万工人却将因此丢掉饭碗。

　　 Yankee Group表示，制造商在未来三年将在与射频标识(RFID)相关的硬件、软件和服务方面投入50亿美元。但是，布署RFID，仅在美国一地就可能导致400万个工作岗位消失。

　　 健康影响
　　 目前有很多人对RFID遍布未来世界充满担心，因为RFID磁条所使用的800~900MHz已经属于甚高频范围，很多人担心长期生活在RFID磁条包围中会受到高频射线影响，免疫力下降和导致癌症都引发了很多人对RFID的疑问。而且RFID所使用的频率也受到国际电信联合会频率资源的限制。

　　 隐私问题
　　 隐私保护团体也对RFID可能造成生产商长期跟踪用户抱有强烈的意见。而一旦使用一次性自毁RFID，顾客又很有可能在召回和折扣返款等服务上无法参与。

　　 RFID标准
　　 各国都在积极制定自己的RFID标准。国际上的ISO/IEC18000，美国的 EPC Global，日本的 Ubiquitous ID三项国际标准，已形成三足鼎立局面。沃尔玛去年已正式宣布，从2005年起，在全球前100家供应商中强制实行所有产品加贴“电子标签”。美国国防部也正在推进全面导入电子标签的计划。法国政府已在食品领域全面推行原产地分类标志制度。德国的麦德龙公司宣布跟进。

　　 我国电子标签RFID技术的生产和应用领域仅有一些行业标准，各厂家自主开发的电子标签产品千差万别，在容量、信息格式等方面不一致，不同类型的产品也不能够互相兼容。因而，必须加快制定统一国家标准的步伐。中国国家标准化管理委员会近日宣布正式成立“电子标签”国家标准工作组，负责起草、制定中国有关“电子标签”国家标准，使其既具有中国的自主知识产权，同时和目前国际的相关标准互通兼容，促进中国的“电子标签”发展纳入标准化、规范化的轨道。

　中国国家标准化管理局副局长王忠敏表示：“中国将在EPC国际标准的制定中扮演重要角色。”

电子标签基本工作原理

电子标签是射频识别(RFID)的通俗叫法,它由标签、解读器和数据传输和处理系统三部分组成。 标签也被称为电子标签或智能标签，它是内存带有天线的芯片，芯片中存储有能够识别目标的信息。RFID标签具有持久性，信息接收传播穿透性强，存储信息容量大、种类多等特点。有些RFID标签支持读写功能，目标物体的信息能随时被更新。
解读器分为手持和固定两种，由发送器，接收仪、控制模块和收发器组成。收发器和控制计算机或可编程逻辑控制器（PLC）连接从而实现它的沟通功能。解读器也有天线接收和传输信息。
数据传输和处理系统：解读器通过接收标签发出的无线电波接收读取数据。最常见的是被动射频系统，当解读器遇见RFID标签时，发出电磁波，周围形成电磁场，标签从电磁场中获得能量激活标签中的微芯片电路，芯片转换电磁波，然后发送给解读器，解读器把它转换成相关数据。控制计算器就可以处理这些数据从而进行管理控制。在主动射频系统中，标签中装有电池在有效范围内活动。





电子标签与条形码

射频技术和条形码有什么不同？从概念上来说，两者很相似，目的都是快速准确地确认追踪目标物体。主要的区别如下：有无写入信息或更新内存的能力。条形码的内存不能更改。射频标签不像条形码，它特有的辨识器不能被复制。标签的作用不仅仅局限于视野之内，因为信息是由无线电波传输，而条形码必须在视野之内。由于条形码成本较低，有完善的标准体系，已在全球散播，所以已经被普遍接受，从总体来看，射频技术只被局限在有限的市场份额之内。目前，多种条形码控制模版已经在使用之中，在获取信息渠道方面，射频也有不同的标准。

射频技术与条形码是两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。两者之间最大的区别是条形码是"可视技术"，扫描仪在人的指导下工作，只能接收它视野范围内的条形码。相比之下，射频识别不要求看见目标。射频标签只要在接受器的作用范围内就可以被读取。条形码本身还具有其他缺点，如果标签被划破，污染或是脱落，扫描仪就无法辨认目标。条形码只能识别生产者和产品，并不能辨认具体的商品，贴在所有同一种产品包装上的条形码都一样，无法辨认哪些产品先过期。

目前，在成本方面，由於组成部分不同，智能标签要比条形码贵得多，条形码的成本就是条形码纸张和油墨成本，而有内存芯片的主动射频标签价格在2美元以上，被动射频标签的成本也在1美元以上。但是没有内置芯片的标签价格只有几美分，它可以用于对数据信息要求不那么高的情况，同时又具有条形码不具备的防伪功能。

信息
载体

信息量


读/写性


读取
方式

保密性


智能化


抗干扰能力


寿命


成本


条 码


纸、塑料薄膜、金属表面


小


只读


CCD或激光束扫描


差


无


差


较短


最低


RFID卡


EEPROM


大


读/写


无线通信


最好


有


很好


最长


较高





电子标签中的射频标签

射频标签就是含有物品唯一标识体系的编码的标签。这种唯一标识体系包括产品电子代码EPC、泛在识别号UCODE、车辆识别代码VIN、国际证券标识号ISIN、以及IPv6等等。

其中，产品电子代码(EPC)是全球产品代码的一个分支，它可以识别视野之外的目标。电子产品代码并不仅仅是一个无线电波条形码，它包含著一系列的数据和信息，象产地，日期代码和其他关键的供应信息，这些信息储存在一个小的硅片中，利用标签，解读器和计算机的联网，生产者和零售商就可以随时了解精确的产品和库存信息。
射频标签根据商家种类的不同能储存从512字节到4兆不等的数据。标签中储存的数据是由系统的应用和相应的标准决定的。例如，标签能够提供产品生产，运输，存储情况，也可以辨别机器，动物和个体的身份。这些类似于条形码中存储的信息。标签还可以连接到数据库，存储产品库存编号，当前位置，状态，售价，批号的信息。相应的，射频标签在读取数据时不用参照数据库可以直接确定代码的含义。
目前，射频标签价格根据标签种类和应用价格从30美分到50美元不等，总的来说，用在高档产品中的智能标签在50美分以上，主动标签要贵的多，带有复杂灵敏元件的价格在100美元以上。
射频标签的目的是使用一种统一标准的电子产品代码，使产品在不同领域都能被辨识。




电子标签中的射频卡

目前生产RFID产品的很多公司都采用自己的标准，但国际上还没有形成统一的标准。现在，可供射频卡使用的几种标准有ISO10536、ISO14443、ISO15693和ISO18OOO。应用最多的是ISO14443和ISO15693，这两个标准都由物理特性、射频功率和信号接口、初始化和反碰撞以及传输协议四部分组成。

按照不同得方式，射频卡有以下几种分类：

1.按供电方式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源卡内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源卡短，但寿命长且对工作环境要求不高。

2.按载波频率分为低频射频卡、中频射频卡和高频射频卡。低频射频卡主要有125kHz和134.2kHz两种，中频射频卡频率主要为13.56MHz，高频射频卡主要为433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。

3.按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式射频卡用自身的射频能量主动地发送数据给读写器；被动式射频卡使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两次。而主动方式的射频卡发射的信号仅穿过障碍物一次，因此主动方式工作的射频卡主要用于有障碍物的应用中，距离更远(可达30米)。

4.按作用距离可分为密耦合卡(作用距离小于1厘米)、近耦合卡(作用距离小于15厘米)、疏耦合卡(作用距离约1米)和远距离卡(作用距离从1米到10米，甚至更远)。

5. 按芯片分为只读卡、读写卡和CPU卡。





电子标签中的射频阅读器

在RFID系统中，信号接收设备一般叫做阅读器（或读卡器）。阅读器的基本功能就是提供与标签进行数据传输的接口。



电子标签中的射频天线

在RF装置中，工作频率增加到微波区域的时候，天线与标签芯片之间的匹配问题变得更加严峻。天线的目标是传输最大的能量进出标签芯片。这需要仔细的设计天线和自由空间以及其相连的标签芯片的匹配。本文考虑的频带是435MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz，在零售商品中使用。

天线必须：
足够的小以至于能够贴到需要的物品上；
有全向或半球覆盖的方向性；
提供最大可能的信号给标签的芯片；
无论物品什么方向，天线的极化都能与读卡机的询问信号相匹配；
具有鲁棒性；
非常便宜。
在选择天线的时候的主要考虑是：
天线的类型；
天线的阻抗：
在应用到物品上的RF的性能；
在有其他的物品围绕贴标签物品时的RF性能。

可能的选择
这里有两种使用方式：一）贴标签的物品被放在仓库中，有一个便携装置，可能是手持式，询问所有的物品，并且需要它们给予信息反馈信息；二）在仓库的门口安装读卡设配，询问并记录进出物品。还有一个主要的选择是有源标签还是无源标签[1],[2]。

可选的天线
在435 MHz, 2.45 GHz 和 5.8 GHz频率是用的RFID系统中，可选的天线有几种，见下表，它们重点考虑了天线的尺寸。这样的小天线的增益是有限的，增益的大小取决于辐射模式的类型，全向的天线具有峰值增益0到2dBi；方向性的天线的增益可以达到6dBi。增益大小影响天线的作用距离。下表中的前三个种类的天线是线极化的，但是微带面天线可以使圆极化的，对数螺旋天线仅仅是圆极化的。由于RFID标签的方向性是不可控的，所以读卡机必须是圆极化的。一个圆极化的标签天线可以产生3dB 以强的信号。

阻抗问题
为了最大功率传输，天线后的芯片的输入阻抗必须和天线的输出阻抗匹配。几十年来，设计天线与50 或70欧姆的阻抗匹配，但是可能设计天线具有其他的特性阻抗。例如，一个缝隙天线可以设计具有几百欧姆的阻抗。一个折叠偶极子的阻抗可以是一做个标准半波偶极子阻抗的20倍。印刷贴片天线的引出点能够提供一个很宽范围的阻抗(通常是40 到100欧姆)。选择天线的类型，以至于它的阻抗能够和标签芯片的输入阻抗匹配是十分关键的。另一个问题是其他的与天线接近的物体可以降低天线的返回损耗。对于全向天线，例如双偶极子天线，这个影响是显著的。改变双偶极子天线和一听番茄酱的间距做了一些实际测量，显示了一些变化，见图4和图5。其他的物体也有相似的影响。此外是物体的介电常数，而不是金属，改变了谐振频率。一塑料瓶子水降低了最小返回损耗频率16%。当物体与天线的距离小于62.5mm的时候，返回损耗将导致一个3.0 dB的插入损耗，而天线的自由空间插入损耗才0.2dB。可以设计天线使它与接近物体的情况相匹配，但是天线的行为对于不同的物体和不同的物体距离而不同。对于全向天线是不可行的，所以设计方向性强的天线，它们不受这个问题的影响。

辐射模式
在一个无反射的环境中测试了天线的模式，包括了各种需要贴标签的物体，在使用全向天线的时候性能严重下降。圆柱金属听引起的性能下降是最严重的，在它与天线距离50mm的时候，反回的信号下降大于20dB (见图6)。天线与物体的中心距离分开到100—150mm的时候，反回信号下降约10 到12dB。在与天线距离100mm的时候，测量了几瓶水（塑料和玻璃），见图7，反回信号降低大于10dB。 在蜡纸盒的液体，甚至苹果上做试验得到了类似的结果。

局部结构的影响
在使用手持的仪器的时候，大量的其他临近物体的使读卡机天线和标签天线的辐射模式严重失真。这可以对于2.45GHz的工作频率计算，假设一个代表性的几何形状，见图8,9,10，和自由空间相比，显示返回信号降低了10dB，在双天线同时使用的时候，比预料的模式下降的更多。图11和图12是在一个天线前的一个横截平面的接收信号等高线图，显示了严重的失真。在仓库的使用环境下，一个物品盒子具有一个标签会有问题，几个标签贴在一个盒子上以确保所有时候都有一个标签是可以看见的。便携系统的使用有几个天线的问题。每个盒子两个天线足够适合门禁装置探测，这样局部结构的影响变得不再重要，因为门禁装置的读卡机天线被固定在仓库的出入，并且直接指向贴标签的物体。

距 离
RFID天线的增益和是否使用有源的标签芯片将影响系统的使用距离。乐观的考虑，在电磁场的辐射强度符合UK的相关标准时，2.45GHz 的无源情况下，全波整流，驱动电压不大于3伏，优化的RFID天线阻抗环境(阻抗 200 或300欧姆)，使用距离大约是1米[3]。如果使用WHO限制[4]则更适合于全球范围的使用，但是作用距离下降了一半。这些限制了读卡机到标签的电磁场功率。作用距离随着频率升高而下降。如果使用有源芯片作用距离可以达到5到10米。

总 结
全向天线应该避免在标签中使用，然而是可以使用方向性天线，它具有更少的辐射模式和返回损耗的干扰。天线类型的选择必须使它的阻抗与自由空间和ASIC匹配。在一个仓库中使用天线好像是不可行的，除非使用有源标签，但是在任何情况下，仓库内的天线辐射模式将严重失真。一个门禁系统的使用将是好的选择，可以使用短作用距离的无源标签。当然门禁系统比手持的仪器昂贵，但是手持仪器工作人员需要使用它到仓库搜寻物品，人员费用同样昂贵。在门禁系统中，每一个物品盒子，仅需要2个而不是4个或6个RFID标签。



电子标签中的射频频率

RFID的解读器的接收范围受到很多因素的影响，如电波频率，标签的尺寸形状，解读器的能量，金属物体的干扰，和其他射频装置等。总的说来，低频被动标签的有效接收距离在一英尺以内，对于高频被动标签的接收距离在三英尺左右，对于超高频标签的接收距离在十到二十英尺。对于使用电池的半主动和主动标签，解读器可以接收到三百英尺甚至更远的信号。对于低频和高频射频，如果标签和解读器天线的尺寸一样，接收距离可以用天线的直径乘以1.4来计算。在直径在三十厘米以内，这条规律都适用。
和我们听的收音机道理一样，射频标签和解读器也要调制到相同的频率才能工作。LF、HF、UHF就对应着不同频率的射频。LF代表低频射频，在125KHz左右，HF代表高频射频，在13.54MHz左右，UHF代表超高频射频，在850至910MHz范围之内。

在操作中有4种波段的频率，低频（125KHz），高频（13.54MHz），超高频（850-910MFz），微波（2.45GHz）.每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域，因此要正确使用就要先选择合适的频率。

目前，不同的国家使用的同频率，也不相同。现在，欧洲使用的超高频是868MHz,美国的则是915MHz.日本目前不允许将超高频用到射频技术中。政府也通过调整解读器的电源来限制它对其他器械的影响。有些组织例如全球商务促进委员会正鼓励政府取消限制。标签和解读器生产厂商也正在开发能使用不同频率系统避免这些问题。

不同的频率有不同的特点，因此他们的用途也就形形色色。例如，低频标签比超高频标签便宜，节省能量，穿透废金属物体力强，他们最适合用于含水成分较高的物体，例如水果等。超高频作用范围广，传送数据速度快，但是他们比较耗能，穿透力较弱，作业区域不能有太多干扰，适合用于监测从海港运到仓库的物品。

射频技术遇到的一个问题就是解读器冲突，就是一个解读器接收到的信息和另外一个解读器接收到的信息发生冲突，产生重叠。解决这个问题的一种方法是使用TDMA技术，简单来说就是解读器被指挥在不同时间接收信号，而不是同时，这样就保证了解读器不会互相干扰。但是在同一区域的物品就会被读取两次，因此就要建立相应的系统去避免这种情况的发生。