第3章 RFID技术及其应用

问题35：自动识别技术经历了怎样的发展过程？

图3-1给出了数据采集与自动识别技术分类示意图。在生产、销售全球化的背景下，数据的快速采集与自动识别成为销售、仓库、物流、交通、防伪与身份识别领域发展的瓶颈。基于条形码、磁卡、IC卡、RFID的数据采集与自动识别技术的研究就是在这样的背景产生和发展的。

在自动识别技术经历的发展过程中，条形码、磁卡、IC卡、射频标签是其中的几项关键技术。

1.条形码

条形码（或条码）是将宽度不等的多个黑条（或黑块）和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。

条码的专利是在1952年颁布的，之后用了近20年的时间才正式公布了条码的标准。但是，条码技术并没有很快流行起来。在条码标准出现10年之后，只有15000家供应商在使用条码。这种情况在1984年开始发生改变。这是因为沃尔玛公司为提高库存管理效率，要求供应商在商品上使用条码标签。仅仅3年之后，已经有75 000家供应商开始使用条码。如果供应商不使用条码，那么它就会失去沃尔玛的供货商资格。这说明了一个道理，市场需求是推动新技术应用的真正动力（RFID技术的推广也必将如此）。

常见的一维条码是由黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。条码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期，以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域得到了广泛的应用。一维条码与读码器、二维条码（也称为二维码）与读码器如图3-2所示。

一维条码只在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息。一维条码的优点是编码规则简单，条码识读器造价较低。但它的缺点是：数据容量较小，一般只能包含字母和数字；条码尺寸相对较大，空间利用率较低；条码标签一旦出现损坏将被拒读。多数一维条码所能表示的字符集不过是10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最多能表示的字符个数也不过是128个ASCII字符。

二维码（Two-dimensional Bar Code）是在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条码。二维码的优点主要表现以下几个方面：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、制作成本低、保密与防伪性能好。条码的信息容量、安全性与编码规则相关。

2.磁卡

磁卡是一种卡片状的磁性记录介质，利用磁性载体记录字符与数字信息，与各种卡读写器配合，用来标识身份或其他用途。通常磁卡用2～3个磁道以记录有关信息数据。磁条是一层薄薄的磁性材料，从本质上讲，它和计算机用的磁带或磁盘是一样的，可以用来记载字母、字符及数字信息。磁卡在使用方便，造价便宜，用途极为广泛，可用于制作信用卡、银行卡、地铁卡、公交卡、门票卡、电话卡、电子游戏卡、车票、机票以及各种交通收费卡等。

磁卡成本低廉，这也是它容易推广的原因。但是，磁卡在受压、被折、长时间磕碰、曝晒、高温、磁条划伤弄脏，或者受到外部磁场的影响时，都会造成磁卡消磁，导致丢失数据而不能使用。

3. IC卡

IC卡也叫做智能卡，它是通过在集成电路芯片中写有的数据来进行识别的。IC卡与磁卡的区别如图3-3所示。

IC卡的优点是：存储容量大、安全保密性好、读写方便，使用寿命长。IC卡主要有三种分类方法。

第一种方法是根据IC卡与读卡器是否需要接触才能够读写数据来分类，从这个角度来说，IC卡可以分为接触式IC卡与非接触式IC卡两类。

第二种方法是根据IC卡是否有微处理器来分类，如果IC卡中只有存储芯片，而没有微处理器芯片，它被称为存储卡；如果IC卡中有存储芯片和微处理器芯片，它被称为智能卡。电话IC卡一般使用的是存储卡，而银行的IC卡一般使用的是智能卡。

第三种方法是根据应用领域来分类，IC卡可以分为金融卡和非金融卡两种。金融卡又分为信用卡和现金储值卡；非金融卡是指应用于医疗、通信、交通、供电、供水等非金融领域的IC卡。

目前，IC卡已是当今国际电子信息产业的热点产品之一，除了在商业、医疗、保险、交通、能源、通信、安全管理、身份识别等非金融领域得到广泛应用之外，在金融领域的应用也日益广泛，未来的发展趋势是用IC卡逐步取代磁卡。

4. RFID（射频标签）

RFID技术是1969年发明的，1973年获得专利。RFID是利用无线射频信号空间耦合的方式，实现无接触的标签信息自动传输与识别的技术。RFID标签又称为“电子标签”或“射频标签”。

RFID技术的应用最早出现于20世纪80年代，首先由欧洲一些行业和公司将这项技术用于库存产品统计与跟踪、目标定位与身份认证。随着集成电路设计与制造技术的不断发展， RFID芯片向小型化、高性能、低价格的方向发展，也逐步为产业界所认知。RFID技术应用最成功的案例是沃尔玛的物流管理系统。沃尔玛的前任CEO大卫·格拉斯曾说过：“配送设施是沃尔玛成功的关键因素之一。如果说我们有什么比别人更出色的话，那就是配送中心”。2005年，沃尔玛开始要求供应商在的货物的包装箱或包装盒上粘贴RFID标签；2008年则要求供货商在每件商品上粘贴RFID标签。目前沃尔玛配送中心的工作85%是由机器自动完成，它在本土门店销售的8万多种商品中有85%实现了集中配送。由于沃尔玛可以对商品从库存、配货、送货、上架到出售的全过程进行跟踪，从而做到了门店销售与配送保持同步，配送中心与供应商运转一致。RFID技术的应用使得沃尔玛可以在1小时之内完成对全球4300多家门店内所有商品的盘点。

目前，RFID已广泛应用于制造、销售、物流、交通、医疗、安全与军事等领域，可以实行全球范围的各种产品、物资流动过程中的动态、快速、准确地识别与管理，因此已经引起了世界各国政府与产业界的广泛关注，并得到广泛的应用，成为支撑物联网发展的关键技术之一。

图3-4给出了信息自动获取技术发展的过程示意图。在回顾信息自动识别技术发展过程时，我们可以清晰地看到：20世纪70年代，商品条码技术的应用引发了一场商业革命。基于条码技术的全新的商业运行模式减轻了零售业职工的劳动强度，提高了工作效率，也给每一位顾客提供了一个舒适、快捷的购物环境。但是条码有它固有的缺陷。随着商业自动化水平的提高，人们开始研究使用磁卡、IC卡实现与银行系统对接的在线付费应用。条码最初只能标识一类商品，技术的成熟催生了对每件商品进行标识的需求。这样，从进一步提高生产、采购、运输、销售过程管理的角度，使用RFID技术可以大幅度提高企业的生产效率，获得更大的经济效益与社会效益，这是推动RFID技术广泛应用的动力。