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信息的技術。RFID最早的應用可追溯到第二次世界大戰中用于區分聯軍和納粹飛機的“敵我辨識”系統[1]。隨著技術的進步，RFID應用領域日益擴大，現已涉及到人們日常生活的各個方面，并將成為未來信息社會建設的一項基礎技術。RFID典型應用包括：在物流領域用于倉庫管理、生產線自動化、日用品銷售；在交通運輸領域用于集裝箱與包裹管理、高速公路收費與停車收費；在農牧漁業用于羊群、魚類、水果等的管理以及寵物、野生動物跟蹤；在醫療行業用于藥品生產、病人看護、醫療垃圾跟蹤；在制造業用于零部件與庫存的可視化管理[2,3]；RFID還可以應用于圖書與文檔管理、門禁管理[3]、定位與物體跟蹤、環境感知[4,5] 和支票防偽[6]等多種應用領域。

2003年3月，Gartner在“Symposium ITXPo 2003”上預測，RFID（E-Tags）技術屬于最近2～5年（2005～2008年）將逐漸開始大規模應用的技術，如圖1所示。根據ARC顧問集團的預測，到2008年RFID僅在全球供應鏈領域的市場需求將達到40億美元，如圖2所示。

圖1 RFID技術趨勢預測
（數據來源：Gartner，2003年3月）

圖2 RFID系統全球市場分析與預測
（數據來源：ARC顧問集團，2004年7月）
目前，RFID已成為IT業界的研究熱點，被視為IT業的下一個“金礦”。各大軟硬件廠商，包括IBM、Motorola、Philips、TI、Microsoft、Oracle、Sun、BEA、SAP等在內的各家企業都對RFID技術及其應用表現出了濃厚的興趣，相繼投入大量研發經費，推出了各自的軟件或硬件產品及系統應用解決方案。在應用領域，以Wal-Mart、UPS、Gillette等為代表的大批企業已經開始準備采用RFID技術對業務系統進行改造，以提高企業的工作效率并為客戶提供各種增值服務。

在標簽領域，條碼技術已非常成熟并得到廣泛應用，現在幾乎所有產品都貼有條碼。由于受存儲空間限制，條碼通常只能標識產品類型。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、工作環境適應性強和可重復使用等多種優勢。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：可以實現對物品的遠距離管理；穿透能力強：可以實現透過紙張、木材、塑料和金屬等包裝材料獲取物品信息；標簽根據應用場合的不同可以做成條狀、卡狀、環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。

本文第二節將介紹RFID系統的基本構成；第三節對當前RFID的研究現狀進行分析；最后總結全文并展望RFID的應用前景。

2 RFID系統概述

基本的RFID系統由RFID標簽（Tag）、RFID 閱讀器（Reader）及應用支撐軟件等幾部分組成。圖3所示是一個基本的RFID系統，圖中顯示了三種不同形式的RFID標簽。

圖3 基本RFID系統構成
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標簽依據發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送射頻信號，通常由內置電池供電，又稱為有源標簽；被動式標簽不帶電池，又稱為無源標簽，其發射電波及內部處理器運行所需能量均來自閱讀器產生的電磁波。被動式標簽在接收到閱讀器發出的電磁波信號后，將部分電磁能量轉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，主要應用于貴重物品遠距離檢測等應用領域。被動式標簽具有價格便宜的優勢，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標簽根據應用場合、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的距離、速度等，同時還受到各國法律法規限制。

RFID閱讀器（Reader）的主要任務是控制射頻模塊向標簽發射讀取信號，并接收標簽的應答，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信息傳輸到主機以供處理。根據應用不同，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，介于閱讀器與企業應用之間的中間件是其中的一個重要組成部分。該中間件為企業應用提供一系列計算功能，在電子產品編碼（Electronic Product Code，EPC）規范中被稱為Savant。其主要任務是對閱讀器讀取的標簽數據進行過濾、匯集和計算，減少從閱讀器傳往企業應用的數據量。同時Savant還提供與其他RFID支撐系統進行互操作的功能。Savant定義了閱讀器和應用兩個接口。

用戶可以根據工作距離、工作頻率、工作環境要求、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用的RFID系統。

3 RFID研究現狀分析

當前RFID的研究主要圍繞RFID技術標準、RFID標簽成本、RFID技術和RFID應用系統等多個方面展開。

3.1 RFID技術標準

作為一種將深入影響每個人日常生活的技術，為了實現對世界范圍內的物品進行統一管理，同時也為了規范標簽及讀寫器的開發工作，解決RFID系統的互聯和兼容問題，必須對RFID技術進行規范。RFID的標準化是當前亟需解決的重要問題，各國及相關國際組織都在積極推進RFID技術標準的制定。目前，還未形成完善的關于RFID的國際和國內標準。RFID的標準化涉及標識編碼規范、操作協議及應用系統接口規范等多個部分。其中標識編碼規范包括標識長度、編碼方法等；操作協議包括空中接口、命令集合、操作流程等規范。當前主要的RFID相關規范有歐美的EPC規范、日本的UID（Ubiquitous ID）規范和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。