2.3 射频识别技术

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间，被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一，同时也是物联网等现代信息技术的重要支撑。随着智慧物流的不断发展，RFID在物流领域的应用不断深入，对于提高物流管理和运作效率发挥着重要作用。

2.3.1 RFID技术概述

1.RFID的起源与发展

RFID技术最早可以追溯到第二次世界大战中飞机的敌我目标识别。1948年哈里·斯托克曼发表的“利用反射功率的通信”奠定了射频识别的理论基础。在20世纪，无线电技术的理论与应用研究是科学技术发展最重要的成就之一。

（1）RFID技术的发展历程

RFID技术的发展历程可按10年期进行划分。

1941—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。

1951—1960年。早期RFID技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。

1961—1970年。RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。

1971—1980年。RFID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。

1981—1990年。RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。

1991—2000年。RFID技术标准化问题日益得到重视，RFID产品得到广泛使用，RFID产品逐渐成为人们生活中的一部分。

2000年以后。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均得到发展，电子标签成本不断降低，规模应用行业扩大。

（2）RFID技术国内外发展状况

RFID技术在国外的发展较早也较快，尤其是在美国、英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有较为成熟且先进的RFID系统。

美国对RFID的研究起步较早，无论是民间还是政府都非常重视RFID技术的开发和应用，对RFID系统的标签芯片、天线、射频模块等都有较深入的探索和研究。美国德州仪器公司最早致力于RFID技术研发，较早开发了一些与人们日常生活紧密相关的低频和微波频段的产品，如高速公路自动收费系统、大型养殖场的动物跟踪管理系统以及车辆的防抢防盗系统等，为后续技术的提高和产品开发奠定了基础。IBM、HP等公司也不甘落后，积极开发相应的软件及系统来支持RFID的应用。沃尔玛、家乐福等企业不断加强RFID技术在其仓储管理中的应用。2004年，美军方宣布军用物资均使用RFID技术进行识别与跟踪，极大地推进了RFID的研究和应用。

欧洲对RFID技术的研发和应用紧随美国之后，开发速度很快，开发能力也非常强大。1990年，飞利浦半导体公司研发了第一个芯片读写RFID系统；最早对RFID中的反碰撞问题进行研究；最先试验成功了低频RFID（13.56MHz）系统。

日本也非常重视RFID技术的发展，在电子标签领域的研究起步较早。日本曾在包括消费电子、书籍、服装、音乐、建筑机械、制药和物流等七大产业做好RFID的应用试验。2004年，三菱成功地开发出了避免RFID读卡器之间干扰的新技术。NEC宣布，生产笔记本、个人计算机产品时引进了使用RFID的生产管理系统。

韩国主要通过国家联合民间企业的力量来推动RFID的发展。2004年3月韩国提出了IT839计划，RFID的重要性得到了进一步加强。2005年3月，韩国政府耗资7.84亿美元在仁川新建技术中心，主要从事电子标签技术包括RFID的研发及生产，以帮助韩国企业快速确立在全球RFID市场的主流地位。

相对于国外，我国对RFID系统的研究较晚。1993年，国家制订金卡工程实施计划，旨在加速推动我国国民经济信息化进程，由此RFID在我国的发展及应用迅速展开，这也是我国开展RFID技术研究的标志。在我国，RFID的典型应用是二代身份证技术，采用13.56MHz的RFID作为内核技术，在防伪方面取得了重大突破。据国外研究机构统计，因为二代身份证的巨大发行量，我国已经成为世界上最大的RFID市场。同时，RFID在车辆管理、交通管理、物流管理、图书管理等领域的应用也在不断推进。

2.RFID的基本工作原理

RFID的基本工作原理并不复杂。标签靠近阅读器后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式来看，其交互方式可以分成电感耦合（Inductive Coupling）和电磁反向散射耦合（Backscatter Coupling）两种，如图2-57所示。

（1）电感耦合

电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，对应于ISO/IEC 14443协议。电感耦合的工作原理如图2-58所示，其电子标签几乎都是无源的，标签中微芯片工作所需的全部能量由阅读器发送的感应电磁能提供。高频的强电磁场由阅读器的天线线圈产生，并穿越线圈横截面和线圈的周围空间，以使附近的电子标签产生电磁感应。

（2）电磁反向散射耦合

电磁反向散射耦合，即雷达原理模型，发射出去的电磁波碰到目标后反射，同时带回目标信息，遵循的是电磁波的空间传播规律。

RFID反向散射耦合方式的原理如图2-59所示。图中的读写器、应答器（电子标签）和天线构成了一个收发通信系统。电子标签接收读写器发射的信号，其中包括已调制载波和未调制载波。当标签接收的信号没有被调制时，载波能量全部被转换成直流电压，为电子标签内的芯片提供能量；当载波携带数据或者命令时，电子标签通过接收电磁波作为自己的能量来源，并对接收信号进行处理，从而接收读写器的指令或数据。电子标签向读写器返回信号时，读写器只向标签发送未调制载波，载波能量一部分被电子标签转化成直流电压，供给电子标签工作；另一部分被标签通过改变射频前端电路的阻抗调制并反射载波来向读写器传送信息。

3.RFID的工作频率

RFID频率是RFID系统的一个很重要的参数指标，它决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应用领域等各种因素。RFID典型的工作频率有125kHz、133kHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860～960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作频率的不同，RFID系统集中在低频、高频和超高频三个区域。

（1）低频（Low Frequency，LF）

低频的范围为30～300kHz，工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。RFID典型低频工作频率有125kHz和133kHz两个，其波长大约为2500m。低频标签一般都为无源标签，其工作能量通过电感耦合的方式从阅读器耦合线圈的辐射场中获得，通信范围一般小于1m。除金属材料影响外，低频信号一般能够穿过任意材料的物品而不缩短读取距离。虽然该频率的电磁场能量下降很快，却能够产生相对均匀的读写区域，非常适合近距离、低速、数据量要求较少的识别应用。相对其他频段的RFID产品而言，该频段数据传输速率比较慢，因标签天线匝数多而成本较高，标签存储数据量也很少。其典型的应用包括畜牧业的管理系统、汽车防盗和无钥匙开门系统的应用、马拉松赛跑系统的应用、自动停车场收费和车辆管理系统、自动加油系统、酒店门锁系统、门禁和安全管理系统等。

（2）高频（High Frequency，HF）

高频范围为3～30MHz，同低频一样，该频段在全球都得到了认可，没有任何特殊的限制，能够产生相对均匀的读写区域。RFID在该频段的典型工作频率为13.56MHz，其波长大约为22m，通信距离一般也小于1m，但最远可以达到1.5m（ISO15693）。该频率的标签不再需要线圈绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作标签内的天线，采用电感耦台的方式从阅读器辐射场获取能量。除金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数材料，但是往往会降低读取距离。与低频不同的是，该频段具有防碰撞特性，可以同时读取多个电子标签，并把数据信息写入标签中。另外，高频标签的数据传输率比低频标签高，价格也相对便宜。其典型的应用包括图书管理系统、瓦斯钢瓶管理、服装生产线和物流系统、三表预收费系统、酒店门锁管理、大型会议人员通道系统、固定资产管理系统、医药物流系统、智能货架的管理等。

（3）超高频（Ultra High Frequency，UHF）

超高频范围为300MHz～3GHz，3GHz以上为微波范围。采用超高频和微波的RFID系统一般统称为超高频RFID系统，典型的工作频率为433MHz，860～960MHz，2.45GHz，5.8GHz，波长在30cm左右。严格意义上，2.45GHz和5.8GHz属于微波范围。超高频标签可以是有源的，也可以是无源的，通过电磁耦合方式同阅读器通信。通信距离一般大于1m，典型情况为4～6m，最大可超过10m。超高频频段的电波不能通过多种应用材料，特别是水、灰尘、雾等悬浮颗粒物质；穿透力较强，抗极端自然环境；安全系数高、安全性强；可多次重复使用，数据信息的存储容量大。超高频阅读器有很高的数据传输速率，在很短的时间内可以读取大量的电子标签。阅读器一般安装定向天线，只有在阅读器天线定向波速范围内的标签才可被读写。标签内的天线一般是长条和标签状，天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。超高频标签的数据存储量一般限定在2048bit以内，更大的存储容量在现阶段基本上没有什么意义。从技术及应用角度来说，标签并不适合作为大量数据的载体，其主要功能还是在于标识物品并完成非接触识别过程。典型的数据容量指标有1024bit、128bit，64bit等。EPC global规定的电子产品码EPC的容量为96bit。其典型应用包括供应链管理、生产线自动化、航空包裹管理、集装箱管理、铁路包裹管理、后勤管理系统等。

超高频中需要重点关注的是860～960MHz频段。该频段是EPC Gen2标准描述的第二代EPC标签与读写器之间的通信频率，是实现物联网的主要频段，主要采用无源标签，设备造价较低，适用于4～7m的应用场合，最大可扩展到10m的应用场合。EPC Gen2标准是EPC global最主要的RFID标准，世界不同地区分配了该频段的频谱用于UHF RFID，Gen2标准的读写器能适用不同区域的要求。我国根据频率使用的实际状况及相关的实验结果，结合我国相关部门的意见，并经过频率规划专家咨询委员会的审议，规划840～845MHz，及920～925MHz频段用于RFID技术。典型应用有EPC Gen2标签、我国铁路车号自动识别系统（ATIS）、商品电子防盗系统（EAS）、供应链管理、邮包识别、集装箱管理和机场行李分类等。EPC Gen2标签是EPC编码的数据载体，每天应用数百万个，每年几十亿个，广泛应用于行李管理、供应链管理和运输业，有希望替代条码应用。

RFID各频段的技术参数及常见材料穿透能力如表2-18和表2-19所示。

4.RFID的技术优势

与条码、磁卡、IC卡等相关技术相比，RFID技术有诸多优势，主要表现在以下几个方面。

（1）非接触式数据读写

通过RFID解读器，可不需接触直接读取标签信息至数据库内，且可一次处理多个标签，并可以将物流处理的状态写入标签，供下一阶段物流处理的读取判断之用。

（2）形状小型化和多样化

RFID标签在信息读取上不受大小和形状的限制，不需要为了读取精确度而增加投入。此外，RFID标签可向小型化与多样化方向发展，以应用于不同产品。

（3）环境适应强

传统条码的载体是纸张，一受到脏污就会看不到，但RFID标签对水、油和药品等物质有很强的抗污性，在黑暗或脏污的环境中也可以读取RFID标签的数据。

（4）可重复使用

由于RFID标签储存电子数据，可以反复擦写，因此可以回收标签重复使用。

（5）穿透性强

在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。

（6）数据容量大

数据容量最大的二维码可以存储2000～3000B，RFID电子标签的数据存储量可以根据用户需要扩充到数MB，而且随着储存技术的进一步发展，存储容量会越来越大。

（7）安全性高

由于RFID承载的是电子信息，其数据内容可用密码保护，不易被伪造。

各种信息载体的具体性能对比如表2-20所示。

2.3.2 RFID系统

1.RFID系统的体系结构

射频识别系统（Radio Frequency Identification System）是在计算机技术支持下，由射频标签、识读器、计算机网络和应用程序及数据库组成的自动识别和数据采集系统。典型的RFID系统主要由阅读器、电子标签、RFID中间件和应用软件四部分构成，一般把中间件和应用软件统称为应用系统，如图2-60所示。

在实际RFID解决方案中，不论是简单的RFID系统还是复杂的RFID系统都包含一些基本组件。组件分为硬件组件和软件组件。从端到端的角度来看，一个RFID系统由电子标签、读写器天线、读写器、传感器/执行器/报警器、通信设施、控制器、应用软件等组成，如图2-61所示。读写器、传感器/执行器/报警器、控制器和边缘接口通常都被封装在一起，又统称为阅读器，所以工业界经常将RFID系统分为阅读器、天线和标签三大组件，这三大组件一般都可由不同的生产商生产。

若从功能实现的角度观察，又可将RFID系统分成边缘系统和软件系统两大部分。这种观点同现代信息技术观点相吻合。边缘系统主要是完成信息感知，属于硬件组件部分。软件系统完成信息的处理和应用，属于软件组件部分。软件系统独立于硬件组件之上，包括边沿接口、中间件、企业应用接口和应用软件等。其中，中间件是为实现所采集信息的传递与分发而开发的软件；企业应用接口，即为企业前端软件，如设备供应商提供的系统演示软件、驱动软件、接口软件、集成商或者客户自行开发的RFID前端软件等；应用软件主要指企业后端软件，如后台应用软件、管理信息系统（MIS）软件等。

通信设施也是RFID系统的重要组成部分，为不同的RFID系统管理提供安全通信连接。通信设施包括有线或无线网络，读写器或控制器与计算机连接的串行通信接口。无线网络可以是个域网（Personal Area Network，PAN）（如蓝牙技术）、局域网（如802.11x、WiFi），也可以是广域网（如GPRS、5G技术）或卫星通信网络（如同步轨道卫星L波段的RFID系统）。

2.RFID系统的主要组件

结合智慧物流系统的应用需求，本部分重点对电子标签、阅读器和RFID中间件进行介绍。

（1）电子标签

电子标签是射频识别系统的数据载体，相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息。但与条码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。

电子标签由收发天线、电压调节器、解调器、逻辑控制单元、存储器和调制器等组成，如图2-62所示。其中收发天线用于接收来自阅读器的信号，并把所要求的数据送回给阅读器；电压调节器利用阅读器发射的电磁场能量或自身电池提供的能量，经稳压电路输出为其他模块提供稳定的电源；解调器负责从接收的信号中去除载波，解调出原信号；调制器负责将逻辑控制单元所送出的数据经调制器后加载到天线并送给阅读器；逻辑控制单元对来自阅读器的信号进行译码，并根据阅读器的要求回发信号；存储器是系统运作及存放识别数据的位置。

根据电子标签供电方式的不同，电子标签可以分为有源标签（Active tag）、无源标签（Passive tag）和半有源标签（Semi-passive tag）。有源标签内装有电池，为自身工作提供能量，不需要利用阅读器的射频能量；无源标签中不包含电池，其工作能量来自阅读器的射频能量；半有源标签也内装电池，但电池仅起辅助作用，它对维持数据的电路供电或对标签芯片工作所需的电压作辅助支持。

依据通信方式的不同，电子标签又可分为主动式标签（Tag Talk First，TTF）和被动式标签（Read Talk First，RTF），两者的性能对比如表2-21所示。主动式标签一般内部自带电池进行供电，它的电能充足，工作可靠性高，信号传送距离远。另外，主动式标签可以通过设计电池的不同寿命对标签的使用时间或使用次数进行限制；缺点主要是标签的使用寿命受到限制，而且随着标签内电池电力的消耗，数据传输的距离会越来越小，影响系统的正常工作；主要应用于军事和交通控制。而被动式标签具有永久的使用期，常常用在标签信息需要每天读写或频繁读写多次的地方；支持长时间的数据传输和永久性的数据存储；缺点主要是数据传输的距离要比主动式标签小；主要应用于零售行业的传统标签。

按照标签所使用的芯片，电子标签可分为只读型标签和读写型标签两类。顾名思义，只读型标签是只能读出不能写入的标签，还可细分为只读标签、一次性编程只读标签和可重复编程只读标签三种。只读标签的内容出厂时已写入，识别时只可读出，不可改写；一次性编程只读标签的标签内容只可在应用前一次性编程写入，识别过程中内容不可改写；可重复编程只读标签的标签内容经擦除后可重新编程写入，识别过程中内容不可改写。相比于只读型标签，读写型标签的标签内容既可被读写器读出，又可由读写器改写。

按标签中存储器数据存储能力划分，电子标签包括标识标签和便携式数据文件两种。标识标签中一般只存储被标识对象的标记代码，不存储其属性信息；而便携式数据文件不仅存储被标识对象的标记代码，还存储被标识对象的其他相关信息，如包装说明、工艺过程说明等，一般是用户可编程的。

按标签的工作频率，电子标签也可划分为低频标签、中高频标签及超高频标签等。与RFID的工作频率相对应，低频标签的典型工作频率为125kHz和133kHz，一般为无源标签，工作能量通过电感耦合（近场）获得，阅读距离小于1m。中高频标签的典型工作频率为13.56MHz，一般也采用无源设置，其工作能量和低频标签一样，也是通过电感耦合（近场）获得，其基本特点与低频标签相似，由于其工作频率的提高，可以选用较高的传输速度，天线设计相对简单，标签一般制成卡片形状，如电子身份证、电子车票等。超高频标签的典型工作频率为433MHz、800/900MHz频段和2.45/5.8GHz频段，其耦合方式为反向散射耦合（远场），阅读距离一般大于1m，最大可达10m以上（微波有源可达100m）。

另外，按标签的工作距离，电子标签还可被划分为远程标签（>1m）、近程标签（10～100cm）和超近程标签（0.2～10cm）。

各类电子标签交叉关系及分布如图2-63所示。

（2）阅读器

阅读器又叫读写器，是将电子标签中的信息读出，或将电子标签所需要存储的信息写入电子标签的装置，是RFID系统信息控制和处理中心。RFID系统工作时，阅读器在一个区域内发送射频能量形成电磁场，区域的大小取决于发射功率。在电磁场覆盖区域内的标签被触发，发送存储在其中的数据，或根据阅读器的指令修改存储在其中的数据，并能通过接口与计算机网络进行通信。

典型的RFID阅读器包含射频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线，如图2-64所示。其中射频模块主要负责射频信号与基带信号之间的转换和数据信息的调制解调；控制单元作为RFID阅读器的核心，主要负责与平台系统及RFID标签间的通信管理、基带信号的编解码、执行防碰撞算法、数据传送过程中的加解密、身份认证以及对外设的控制等功能；天线的功能主要是负责接收或者发送射频信号，实现数据信息和能量的传送。有时阅读器的天线是一个独立的部分，不包含在阅读器中。

RFID阅读器的结构没有固定的形式，主要根据需要和应用场景来设计RFID阅读器的结构和外观形状。常见的RFID阅读器主要有固定式、手持式、一体式、分离元器件、工业读头、OEM模块式等。几种典型阅读器实物如图2-65所示。

（3）RFID中间件

中间件是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，通过系统软件提供基础服务，连接网络上不同的应用系统。RFID中间件是介于前端阅读器与后端应用程序之间的独立软件，如图2-66所示。它能够与多个RFID阅读器以及多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性。其具有数据搜集、过滤、整合与传递等功能，以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。

RFID中间件可以从架构上分为以应用程序为中心和以架构为中心两种类型。以应用程序为中心（Application Centric）的设计概念是通过RFID阅读器厂商提供的API，以Hot Code（热编码）方式直接编写特定阅读器读取数据的适配器，并传送至后端系统的应用程序或数据库，从而达成与后端系统或服务串接的目的。然而，随着企业应用系统的复杂度增高，企业无法负荷以Hot Code方式为每个应用程式编写适配器，同时面对对象标准化等问题，企业可以考虑采用厂商所提供标准规格的RFID中间件。这样一来，即使存储RFID标签情报的数据库软件改由其他软件代替，或读写RFID标签的RFID阅读器种类增加等情况发生时，应用端不做修改也能应付。

3.RFID系统的耦合方式

电子标签与阅读器之间的作用距离是RFID系统应用中的一个重要问题，通常情况下这种作用距离定义为电子标签与阅读器之间能够可靠交换数据的距离。RFID系统的作用距离是一项综合指标，与电子标签及阅读器的配合情况密切相关。根据RFID系统的作用距离，可将RFID系统划分为密耦合系统、遥耦合系统和远距离系统三种类型。

（1）密耦合系统

密耦合系统的典型作用距离为0～1cm。实际应用中，通常需要将电子标签插入阅读器中或将其放置到阅读器天线的表面。密耦合系统利用的是电子标签与阅读器天线无功近场区之间的电感耦合，构成无接触的空间信息传输射频通道，从而实现工作的。密耦合系统的工作频率一般局限在30MHz以下的任意频率。由于密耦合方式的电磁泄漏很小，耦合获得的能量较大，因而适合要求安全性较高，作用距离无特殊要求的应用系统，如电子门锁等。

（2）遥耦合系统

遥耦合系统的典型作用距离可以达到1m。遥耦合系统又可细分为近耦合系统（典型作用距离为15cm）与疏耦合系统（典型作用距离为1m）两类。遥耦合系统利用的也是电子标签与阅读器天线无功近场区之间的电感耦合，构成无接触的空间信息传输射频通道，从而实现工作的。遥耦合系统的典型工作频率为13.56MHz，也有一些其他频率，如6.75MHz、27.125MHz等。遥耦合系统目前仍然是低成本射频识别系统的主流。

（3）远距离系统

远距离系统的典型作用距离为1～10m，个别的系统具有更远的作用距离。所有的远距离系统均是利用射频标签与读写器天线辐射远场区之间的电磁耦合，构成无接触的空间信息传输射频通道，从而实现工作的。远距离系统的典型工作频率为915MHz、2.45GHz、5.8GHz，此外，还有一些其他频率，如433MHz等。一般情况下，有电池的射频标签的作用距离较无电池的射频标签的作用距离要远一些。

远距离系统一般情况下均采用反射调制工作方式实现电子标签到阅读器方向的数据传输。远距离系统一般具有典型的方向性，电子标签与阅读器成本目前还处于较高的水平。从技术角度来说，满足以下特点的远距离系统是理想的射频识别系统：电子标签无源，电子标签可无线读写，支持多标签读写，适合应用于高速移动物体的识别（物体移动速度大于80km/h），远距离（读写距离大于5～10m），低成本（可满足一次性使用要求）。现实的远距离系统一般均只能满足其中的几个要求。

4.RFID系统的基本类型

根据RFID系统完成的功能不同，可以把RFID系统分成四种类型。

（1）EAS

EAS是一种设置在需要控制物品出入的门口的RFID技术。这种技术的典型应用场合是商店、图书馆、数据中心等，当未被授权的人从这些地方非法取走物品时，EAS系统会发出警告。在应用EAS技术时，首先在物品上黏附EAS标签，当物品被正常购买或者合法移出时，在结算处通过一定的装置使EAS标签失活，物品就可以取走。物品经过装有EAS系统的门口时，EAS装置能自动检测标签的活动性，发现活动性标签的EAS系统会发出警告。EAS技术的应用可以有效防止物品被盗，不管是大件的商品，还是很小的物品。应用EAS技术，物品不用再锁在玻璃橱柜里，可以让顾客自由地观看、检查商品，这在自选日益流行的今天有着非常重要的现实意义。

（2）便携式数据采集系统

便携式数据采集系统是使用带有RFID阅读器的手持式数据采集器采集RFID标签上的数据。这种系统具有比较大的灵活性，适用于不宜安装固定式RFID系统的应用环境。手持式阅读器（数据输入终端）可以在读取数据的同时，通过无线电波数据传输方式实时地向主计算机系统传输数据，也可以暂时将数据存储在阅读器中，再一批一批地向主计算机系统传输数据。

（3）物流控制系统

在物流控制系统中，固定布置的RFID阅读器分散布置在给定的区域，并且阅读器直接与数据管理信息系统相连，信号发射机是移动的，一般安装在移动的物体上面或人身上。当物体、人经过阅读器时，阅读器会自动扫描标签上的信息，并把数据信息输入数据管理信息系统进行存储、分析、处理，达到控制物流的目的。

（4）定位系统

定位系统用于自动化加工系统中的定位，以及对车辆、轮船等进行运行定位支持。阅读器放置在移动的车辆、轮船上或者自动化流水线中移动的物料、半成品、成品上，信号发射机嵌入操作环境的地表下面，其中存储了位置识别信息；阅读器一般通过无线或者有线的方式连接到主信息管理系统。

2.3.3 产品电子代码系统

产品电子代码系统，即EPC系统，是一个非常先进的、综合性的复杂系统，其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它由EPC编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成，主要包括六个方面的内容，如表2-22所示。

1.EPC系统的特点

EPC系统具有以下特点。

（1）开放的结构体系

EPC系统采用全球最大的公用Internet网络系统。这就避免了系统的复杂性，同时也大大降低了系统的成本，并且还有利于系统的增值。

（2）独立的平台与高度的互动性

EPC系统识别的对象是一个十分广泛的实体对象，因此，不可能有哪一种技术适用所有的识别对象。同时，不同地区、不同国家的射频识别技术标准也不相同。因此开放的结构体系必须具有独立的平台和高度的互操作性。EPC系统网络建立在Internet网络系统上，并且可以与Internet网络所有可能的组成部分协同工作。

（3）灵活的可持续发展体系

EPC系统是一个灵活、开放的可持续发展体系，可在不替换原有体系的情况下进行系统升级。EPC系统是一个全球的大系统，供应链的各个环节、各个节点、各个方面都可受益，但对低价值的识别对象，如食品、消费品等来说，它们对EPC系统引起的附加价格十分敏感。EPC系统正在考虑通过本身技术的进步，进一步降低成本，同时通过系统的整体改进使供应链管理得到更好的应用，提高效益，以便抵消和降低附加价格。

2.EPC系统的工作流程

在由EPC标签、读写器、EPC中间件、Internet、ONS服务器、EPC信息服务以及众多数据库组成的实物互联网中，读写器读出的EPC只是一个信息参考（指针），由这个信息参考从Internet找到IP地址并获取该地址中存放的相关的物品信息，并采用分布式的EPC中间件处理由读写器读取的一连串EPC信息。由于在标签上只有一个EPC代码，计算机需要知道与该EPC匹配的其他信息，这就需要ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，EPC中间件将EPC代码传给ONS，ONS指示EPC中间件到一个保存着产品文件的服务器（EPC IS）上查找，该文件可由EPC中间件复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上，EPC系统的工作流程如图2-67所示。

3.EPC射频识别系统

EPC射频识别系统是实现EPC代码自动采集的功能模块，主要由射频标签和射频读写器组成。射频标签是EPC代码的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。射频读写器与信息系统相连，是读取标签中的EPC代码并将其输入网络信息系统的设备。EPC系统射频标签与射频读写器之间利用无线感应方式进行信息交换，具有非接触识别、可识别快速移动物品、可同时识别多个物品等特点。

EPC射频识别系统为数据采集最大限度地降低了人工干预，实现了完全自动化，是“物联网”形成的重要环节。

（1）EPC标签

EPC标签是产品电子代码的信息载体，主要由天线和芯片组成。EPC标签中存储的唯一信息是产品电子代码。为了降低成本，EPC标签通常是被动式射频标签。

EPC标签根据其功能级别的不同分为5类，目前所开展的EPC测试使用的是Class1/GEN2。

（2）读写器

读写器是用来识别EPC标签的电子装置，与信息系统相连实现数据的交换。读写器的基本任务就是激活标签，与标签建立通信并且在应用软件和标签之间传送数据。EPC读写器和网络之间不需要PC作为过渡，所有读写器之间的数据交换可以直接通过一个对等的网络服务器进行。

读写器的软件提供了网络连接能力，包括Web设置、动态更新、TCP/IP读写器界面、兼容SQL的数据库引擎。

当前EPC系统尚处于测试阶段，EPC读写器技术也还在发展完善之中。Auto-ID Labs提出的EPC读写器工作频率为860～960MHz。

4.EPC信息网络系统

EPC信息网络系统由本地网络和全球互联网组成，是实现信息管理、信息流通的功能模块。EPC信息网络系统是在全球互联网的基础上，通过EPC中间件、ONS和EPC IS来实现全球“实物互联”。

（1）EPC中间件

EPC中间件是具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并被用户集成以满足他们的特定需求，EPC中间件以前被称为Savant。

EPC中间件是加工和处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，是连接读写器和企业应用程序的纽带，主要任务是在将数据送往企业应用程序之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据存储和任务管理。图2-68描述了EPC中间件组件与其他应用程序的通信。

（2）对象名称解析服务（ONS）

ONS是一个自动的网络服务系统，类似于域名解析服务（DNS），ONS给EPC中间件指明了存储产品相关信息的服务器。

ONS服务是联系EPC中间件和EPC信息服务的网络枢纽，并且ONS设计与架构都以因特网域名解析服务DNS为基础，因此，可以使整个EPC网络以因特网为依托，迅速架构并顺利延伸到世界各地。

（3）EPC信息服务（EPC IS）

EPC IS提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业之间共享。它处理与EPC相关的各种信息，例如，EPC的观测值、包装状态（例如，物品在托盘上的包装箱内）、信息源（例如，位于Z仓库的Y通道的X识读器）等。其中，EPC的观测值回答“What/When/Where/Why”的问题，通俗地说，就是观测对象、时间、地点以及原因。这里的原因是一个比较笼统的说法，它应该是EPC IS步骤与商业流程步骤之间的一个关联，例如，订单号、制造商编号等商业交易信息。

EPC IS有两种运行模式。一种是EPC IS信息被已经激活的EPC IS应用程序直接应用；另一种是将EPC IS信息存储在资料档案库中，以备今后查询时进行检索。独立的EPC IS事件通常代表独立步骤，例如，EPC标记对象A装入标记对象B，并与一个交易码结合。对于EPC IS资料档案库的EPC IS的查询，不仅可以返回独立事件，而且还有连续事件的累积效应，例如，对象C包含对象B，对象B包含对象A。 c42MNKjOCbTgJV83TCpntrRXSVAA4TFJvqr9ijWeYNzqA6eXm9pIzV8E6yxl9Mry