1 RFID技术概述

 

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别技术，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，对目标加以识别并获取相关数据。

 

它的主要核心部件是电子标签，通过相距几厘米到几米距离内读写器发射的无线电波，可以读取电子标签内储存的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。由于RFID标签的存储容量可以是2的96次方以上，它彻底抛弃了条形码的种种限制，使世界上的每一种商品都可以拥有独一无二的电子标签。况且，贴上这种电子标签之后的商品，从它在工厂的流水线上开始，到被摆上商场的货架，再到消费者购买后结账，甚至到标签最后被回收的整个过程都能够被追踪管理。

 

射频识别技术具有很多突出的优点：RFID技术不需要人工干预，不需要直接接触、不需要光学可视即可完成信息输入和处理，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，实现了无源和免接触操作，应用便利，无机械磨损，寿命长，机具无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证机具的安全性；数据安全方面除标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理，如DES、RSA、DSA、MD5等，读写器与标签之间也可相互认证，实现安全通信和存储；总体成本一直处于下降之中，越来越接近接触式IC卡的成本，甚至更低，为其大量应用奠定了基础。如果RFID技术能与电子供应链紧密联系，那么它很有可能在几年之内取代条形码扫描技术。

 

射频识别技术以其独特的优势，逐渐地被广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。随着大规模集成电路技术的进步以及生产规模的不断扩大，射频识别产品的成本将不断降低，其应用将越来越广泛。

 

射频识别技术在国外发展非常迅速，射频识别产品种类繁多。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区及非洲南部，射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域，如汽车、火车等交通监控，高速公路自动收费系统，停车场管理系统，物品管理，流水线生产自动化，安全出入检查，仓储管理，动物管理，车辆防盗等。而在中国，由于射频识别技术起步较晚，应用的领域不是很广。目前，射频标签主要应用于公共交通、地铁、校园、社会保障等方面。上海、深圳、北京等地陆续采用了射频公交卡。其中，我国射频标签应用最大的项目是第二代公民身份证。

 

总之，射频识别技术在未来的发展中结合其他高新技术，如GPS、生物识别等技术，由单一识别向多功能识别方向发展的同时，将结合现代通信及计算机技术，实现跨地区、跨行业应用。

 

2 RFID技术的发展历史

 

     RFID技术最早应用始于第二次世界大战期间，至今已经有60多年的历史。最早使用RFID技术的并不是沃尔玛或麦德龙，而是美国国防部军需供应局。早在二战时，它就被美军用于战争中识别自家和盟军的飞机，但由于昂贵的价格抑制了其广泛应用。在美军对伊拉克的战争中，这个技术再一次得到了真正的检验，由于采用了RFID技术、ERP及供应链管理系统，美军实现了对战略物资的准确调配，保证了前线弹药和物资的准确供应。

 

按照RFID技术的发展过程，可以将其发展划分为以下几个阶段：

 

(1)194l～1950年

 

雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。

 

(2)1951～1960年

 

早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室试验研究。

 

(3)196l～1970年

 

RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

 

(4)1971～1980年

 

RFIlD技术与产品研发处于一个大发展时期，各种RFID技术测试得到加速，出现了一些最早的RFID应用。

 

(5)1981～1990年

 

RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种封闭系统应用开始出现。

 

(6)1991～2000年

 

RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到广泛采用。

 

(7)2001年至今

 

标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富，有源电子标签、无源电子标签及半无源电子标签得到发展，电子标签成本不断降低。

 

射频识别技术在国外发展很快，RFID产品种类很多，像德州仪器、Motorola、Phllips等世界著名厂家都生产RFID产品，并且各有特点，自成系列。我国虽然起步较晚，但经过几年的努力已经开发出了拥有自主知识产权的产品。

 

2004年全球RFID市场规模达到了18.2亿美元，市场增长率达到32.8%。RFID在国外的应用正在迅速发展。国内低频RFID技术应用比较成熟，2004年国内低频RFID市场规模达到了16.5亿元；但是在高频RFID应用上，国内还处于试验阶段，高频RFID在政府行业部门如铁道、航空以及海关等得到了试点，另外，少数物流和制造企业也正在进行RFID的试点。

 

中国RIFD产业链基本形成，但还不完善，特别是RFID中间件设备商数量较少。此外，RFID标准迟迟没有出台，RFID标签价格较高以及国内用户对RFID认知不够这些因素的影响，对我国RFID产业及市场的发展造成了一定的阻碍。

 

按照目前RFID技术发展的进度，相关技术问题可望在短期内得到解决，而随着芯片制作工艺的不断发展和RFID技术应用的扩展，成本问题也将得到解决。我们相信标签价格将随着技术的发展及生产规模的扩大而得以解决，隐私问题则需要各个国家通过立法对用户的隐私权加以保护来逐步解决。RFID技术所独有的优势，最终将在全球形成一个巨大的产业，值得各个领域加以关注。

 

3 RFID应用现状

 

在过去10年中，有6000多种关于RFID技术的专利申请。

 

    (1)国外应用现状

 

国外发展最著名的例子是年营业额占全球零售业两成，美国零售业的六成，被美国《商业周刊》称为全球企业新独裁者的沃尔玛百货公司。在2003年11月5日，全球一百家沃尔玛百货最大的供货商全数聚集于沃尔玛百货位于美国阿肯色州罗杰市的总部，现场还有来自世界各地的零售相关业者、重要的科技公司如甲骨文、SA_P、IBM等。这一天被沃尔玛百货公司视为充满硝烟味的“D day”(二战中联军登陆法国诺曼底半岛，启动胜利反攻的日子)。沃尔玛百货正式宣布，到2005年底截止，所有供应沃尔玛百货的商品包装箱上，都要有应用RFID技术的电子商品条形码。沃尔玛百货预期能用新技术进一步降低成本，尤其是减少与库存流程相关的物流失误并降低人力成本。一位分析师估计，沃尔玛百货应用RFID技术以后，每年节省成本可达84亿美元。

 

目前，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标签，就可直接通过收费道，自动扣款，不须停车。美国太空总署想用这种技术追踪发射到太空中的东西。澳洲政府想以此来管理比澳洲人口多许多的袋鼠。

 

另外，英国航空公司正进行RFID的试验计划，允许某些特定的智能型RFID标签在扫瞄的同时改变其记录内容，不需要换贴新的RFID标签。如此一来，将使航空公司利用RFID上的重量数据的加重而很容易侦测到旅客利用转机夹带非法物品的可能性。此外，旅客报到时不再需要使用扫描条码器，亦可简化手续流程。

 

(2)国内应用现状

 

作为本世纪十大重要技术之一，RFID在国外的应用已经越来越普及，新加坡、韩国等国家都明确指出要重点发展电子标签技术和应用，而中国是世界生产中心之一和最具潜力的消费市场，对RFID的应用需求也将越来越强烈。

 

目前中国已经开始尝试在一些领域进行应用示范。比如国家煤矿工种在安全帽上使用标签，以解决煤矿工人安全检查的问题；邮政行业正在进行物品传输方面的安全及整体数据模型的应用测试。同时，EPC Global China也建立了中国测试中心，其主要服务方向包括国内产品进入国外市场，国外产品进入中国市场。其测试内容包括硬件、软件、EPC标准的测试，以及对RFID产品及兼容的测试，还包括解决方案实际应用之前的测试等。中国标准化协会EPC和物联网应用标准化工作组还会在汽车行业、航空行业、石化、汽油、酒业、金融行业、零售行业、药品管理、医院管理方面进行应用示范。

 

RFID技术也应用到了公共交通、地铁、校园、社会保障等领域。

 

1996年，佛山市政府安装了RFID系统用于自动收取路桥费，明显地提高了车辆通过率，缓解了公路瓶颈。车辆可以在25km／h的速度下用少于0.5ms的时间被识别，并且正确率达99.95％。上海也安装了基于RFID技术的自动收缴养路费系统。广州也尝试在开放的高速公路上用RFID系统对高速行驶的车辆进行自动收费。上海、深圳、北京等地陆续采用了射频公交卡。目前，北京的公交车都加装了电子车票收费系统。

 

4 RFID技术的应用领域

 

射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域，主要应用在以下领域：

 

      (1)高速公路收费及智能交通系统

 

高速公路自动收费系统是射频识别技术最成功的应用之一。

 

目前中国的高速公路发展非常快，地区经济发展的先决条件就是有便利的交通条件，而高速公路收费却存在一些问题，一是交通堵塞，在收费站口，许多车辆要停车排队交费，成为交通瓶颈问题；二是少数不法的收费员贪污路费，使国家损失了财政收入。

 

RFID技术应用在高速公路自动收费上能够充分体现射频识别技术的优势。在车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费，解决了上述两大问题。

 

(2)生产的自动化及过程控制

 

射频识别技术因其具有抗恶劣环境能力强、非接触识别等特点，在生产过程控制中有很多应用。通过在大型工厂的自动化流水作业线上使用射频识别技术，实现了物料跟踪和生产过程自动控制、监视，提高了生产率，改进了生产方式，节约了成本。

 

在生产线的自动化及过程控制方面，德国BMw公司为保证汽车在流水线各位置准确地完成装配任务，将射频识别系统应用在汽车装配线上。而Motorola公司则采用了射频识别技术的自动识别工序控制系统，满足了半导体生产对于环境的特殊要求，同时提高了生产效率。

 

(3)车辆的自动识别以及防盗

 

通过建立采用射频识别技术的自动车号识别系统，能够随时了解车辆的运行情况，一是实现了车辆的自动跟踪管理，二是大大减小了发生事故的可能性，三是通过射频识别技术对车辆的主人进行有效验证，防止车辆偷盗发生，四是可以在车辆丢失以后有效寻找丢失的车辆。

 

采用射频识别技术还可以对道路交通流量实时监控、统计、调度，车辆闯红灯记录报警，被盗(可疑)车辆报警、跟踪，特殊车辆跟踪，肇事逃逸车辆排查等。有趣的是，英国计划在汽车上安装射频芯片，超速将被自动“举报”。

 

(4)电子票证

 

使用射频识别标签来代替各种“卡”，实现非现金结算，解决了现金交易不方便、不安全，以及以往的各种磁卡、IC卡容易损坏等问题。射频识别标签用起来方便、快捷，还可以同时识别几张标签，并行收费。

 

射频识别系统，特别是非接触IC卡(电子标签)应用潜力最大的领域之一就是公共交通领域。使用电子标签作为电子车票，具有使用方便、可以缩短交易时间、降低运营成本等优势。

 

1996年1月韩国就在汉城的600辆公共汽车上安装射频识别系统用于电子月票，实现了非现金结算，方便了市民出行。而德国汉莎航空公司则开始试用射频卡(电子标签)作为飞机票，改变了传统的机票购销方式，简化了机场入关手续。

 

(5)货物跟踪管理及监控

 

射频识别技术为货物的跟踪管理及监控提供了方便、快捷、准确、自动化的技术手段。

 

以射频识别技术为核心的集装箱自动识别，成为全球范围内最大的货物跟踪管理应用。将记录有集装箱位置、物品类别、数量等数据的标签安装在集装箱上，借助射频识别技术，就可以确定集装箱在货场内的确切位置，在移动时可以将更新的数据写入射频卡(电子标签)。系统还可以识别未被允许的集装箱移动，有利于管理和安全。

 

在货物的跟踪、管理及监控方面，澳大利亚和英国的西思罗机场将射频识别技术应用于旅客行李管理中，大大提高了分拣效率，降低了出错率。而我国铁路行包自动追踪管理系统还只是在计划推广之中，真正应用还要假以时日。

 

(6)仓储、配送等物流环节

 

将射频识别系统用于智能仓库货物管理，可以有效地解决仓库里与货物流动相关的信息的管理，监控货物信息，实时了解产品情况，自动识别货物，确定货物的位置。

 

(7)邮件、邮包的自动分拣系统

  

射频识别技术已经被成功应用到邮政领域的邮包自动分拣系统中，它具有非接触、非视线数据传输的特点，所以包裹传送中可以不考虑包裹的方向性问题。另外，当多个目标同时进入识别区域时，可以同时识别，大大提高了货物分拣能力和处理速度。另外，由于电子标签可以记录包裹的所有特征数据，更有利于提高邮包分拣的准确性。

 

(8)动物跟踪和管理

 

射频识别技术可以用于动物跟踪与管理。将用小玻璃封装的射频识别标签植于动物皮下，可以标识牲畜，监测动物健康状况等重要信息，为牧(禽)场的管理现代化提供了可靠的技术手段。   

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在大型养殖厂，可以通过采用射频识别技术建立饲养档案、预防接种档案等，达到高效、自动化管理畜禽的目的，同时为食品安全提供了保障。射频识别技术还可用于信鸽比赛、赛马识别等，以准确测定到达时间。

 

在动物的跟踪及管理方面，许多发达国家采用射频识别技术，通过对牲畜个别识别，保证畜禽大规模疾病爆发期间对感染者的有效跟踪及对未感染者进行隔离控制。

 

(9)门禁保安

 

未来的门禁保安系统都可以应用射频标签，一卡可以多用，比如作工作证、出入证、停车证、饭店住宿证甚至旅游护照等，可以有效地识别人员身份，进行安全管理以及高效收费，简化了出入手续，提高了工作效率，并且有效地进行了安全保护。人员出入时自动识别身份，非法闯入时会有报警。安全级别要求高的地方，还可以结合其他的识别方式，将指纹、掌纹或颜面特征存入射频标签。

 

(10)防伪

 

伪造问题在世界各地都是令人头疼的问题，现在应用的防伪技术，如全息防伪等技术同样也被不法分子伪造。将射频识别技术应用在防伪领域有它自身的技术优势，它具有成本低但却很难伪造的优点。射频识别标签的成本相对便宜，且芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂，使伪造者望而却步。射频识别标签本身具有内存，可以储存、修改与产品有关的数据，利于进行真伪的鉴别。利用这种技术不用改变现行的数据管理体制，惟一的产品标识号完全可以做到与已用数据库体系兼容。

 

(11)运动计时

 

在马拉松比赛中，由于参赛人员太多，如果没有一个精确的计时装置就会造成不公平的竞争。射频识别标签应用于马拉松比赛的精确计时，这样每个运动员都有自己的起始和结束时间，不公平的竞争就不会出现了。射频识别技术还可应用于汽车大奖赛上的精确计时。

 

5 RFID技术的市场展望

 

RFID技术已经拥有较长的应用历史，数字信息技术在各行业的广泛应用为RFID技术提供了更广阔的发展前景。将来，RFID一旦在零售、医疗等行业甚至在政府部门等应用领域普及开来，各厂商产品之间的标准化问题也会得到相应解决。另外，随着RFID技术在安全性和成本方面的全面进展，其潜在的商用价值将被逐渐发挥出来。

 

据美国的杨基集团(Yankee Group)对无线IC(RFID)基础设施市场的调查结果，到2008年RFID基础设施市场的销售额将达42亿美元。随着导入RFID规模的扩大，提供RFID标签、读取设备、网络装置等的厂商将明显受益。另外，数据库、企业应用、企业间通信、系统集成等领域也将出现无限商机。

 

一项由麻省理工学院(MIT)和IBM针对自动化识别系统(Auto-ID)与新型无线射频识别技术目前企业使用现状的调查报告显示：“自动化识别系统”将成为供应链管理的有力工具，有71％的企业于2005年底前应用自动化识别系统；而有75%的制造业则会在2006年底前应用这种系统。MIT在芝加哥召开的EPC研讨会上首次公开展示其研发了近5年的EPC(Electronic Product Code，即电子产品编码)网络。这种下一代条形码系统可用一块微芯片替换目前大多数商品上的条形码。目前这种电子标签的价格约为50美分，随着应用市场的进一步扩大，价格将逐步降为25美分甚至5美分。

 

随着RFID技术的发展演进以及成本的降低，未来几年内RFID技术主要以供应链的应用为赢利的主体，全球开放的市场将为RFID带来巨大的商机。简单来讲，从采购、仓储、生产、包装、卸载、流通加工、配送、销售到服务，这些是供应链上的业务流程和环节。在供应链运转时，企业必须随时随地精确地掌握供应链上的商流、物流、信息和资金的流向，才能够使企业发挥出最大的效率和效益。但实际上，物体在流动的过程中各种环节处于松散的状况，商流、物流、信息和资金常常随着时间和位置的变化而变化，使企业对这四种流的控制能力大大下降，从而产生失误，造成不必要的损失。RFID技术正是有效解决供应链上各项业务运作资料的输入与输出、业务过程的控制与跟踪，以及减少出错率等难题的一种技术。例如，香港工业工程师学会及香港生产力促进局开展了一项名为“提升制造及工业工程师应用无线标签来实施供应链管理”的项目。该项目主要是为香港制造及工业工程师设计，项目包括一系列的工业及技术专题研讨会、工作坊等。港府正是借助RFID技术在产品供应链上的每个环节发挥的效用，实现物料供应、生产、储存、包装，以及物流、货运出境、船务运输、存货控制及零售等各个环节的管理，帮助企业加快物流速度，改善生产效率，促进贸易活动。

 

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