2.1　物品标识技术

在信息系统早期，相当部分数据的处理都是通过手工录入，由于数据量十分庞大、劳动强度高和人为失误等因素，导致数据误码率较高、实时性不强，实际工作效率难以保证。此时，各种各样的标识识别技术应运而生，将人们从繁重的、重复的但又十分不精确的手工劳动中解放出来，提高了系统信息的实时性和准确性。

标识技术就是通过特定的手段或方法，使物品具有明显区别的标志；而识别技术正是读取标识物信息的过程中所需要的特定技术。

当前最常用的识别即是自动识别技术。自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。例如，超市购物，使用的是条码技术；银行卡消费或者取款，采用的是磁条技术，将来可能是CPU卡；传真和扫描、复印等，采用的则是光学字符识别技术等，这些都是日常生活中的典型的例子，自动识别技术已经融入我们生活的各个方面。

常见的自动识别技术包括如下几类：条码技术、磁条技术、光学字符识别技术、生物识别技术、Mifare卡技术、RFID技术。本节结合物联网技术军事应用特点，将重点介绍条码技术、Mifare卡技术和RFID技术。

2.1.1　条码技术

条形码或条码是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用于表达一组信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）排成的平行线图案。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用。

条码技术应用涉及标准化技术、计算机技术、编码技术、通信技术、网络技术、机光电一体化技术以及信息系统集成技术等，另外还同物流管理、管理信息系统以及电子商务的知识紧密相关。

2.1.1.1　条码类别

条码最早出现在20世纪40年代的美国，80年代后，尤其是随着相应的计算机技术、印刷技术、自动识别设备、现代物流技术和电子商务的发展，条码技术在国际上得到了广泛的应用。我国也于此时开始研究，并在部分行业完善了条码管理系统，如图书馆、邮电、连锁店、银行、交通运输及各大企事业单位等。

目前常用的条码主要有一维条码、二维条码和彩色条码三种。

1. 一维条码

一维条码（1-dimensional bar code）又称线形条码，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，其一定的高度通常是为了便于阅读器的对准。例如，人们经常看到的各种商品上的条码、挂号信和特快专递上的条码都属于一维条码。目前使用频率最高的几种码制是EAN、UPC、三九码和128码。

一维条码的应用可以提高信息录入的速度，减少差错率，但是一维条码也存在下面一些不足之处。

（1）数据容量较小：30个字符左右。

（2）只能包含字母和数字。

（3）条码尺寸相对较大（空间利用率较低）。

（4）条码遭到损坏后便不能阅读。

2. 二维条码

二维条码（2-dimensional bar code）在横竖两个方向（二维）都拥有信息，是一种高密度、高信息含量的便携式数据文件，是实现证件及卡片等大容量、高可靠性信息自动存储、携带，并可用机器自动识读的理想手段，能够不依赖数据库及通信网络而单独应用。

从结构上讲，二维条码分为两类，一类由矩阵代码和点代码组成，其数据是以二维空间的形态编码的；另一类由多行条码符号组成，其数据以成串的数据行显示。常用的码制有CODE4、9 CODE16、PDF417。PDF是便携式数据文件（PORTABLE DATA FILE）的缩写，417则与宽度代码有关，用来对字符编码。PDF417由美国Symbol公司研制，是中国现行唯一通过国家标准认证的二维条码。

使用二维条码可以解决如下问题。

（1）表示包括汉字、照片、指纹、签字在内的小型数据文件。

（2）在有限的面积上表示大量信息。

（3）对“物品”进行精确描述。

（4）防止各种证件、卡片及单证的仿造。

（5）在远离数据库和不便联网的地方实现数据采集。

3. 彩色条码

彩色条码主要是结合带有视像镜头的手提电话或个人计算机，利用镜头来阅读杂志、报纸、电视机或计算机屏幕上的颜色条码，并传送到数据中心。数据中心会因应收到的颜色条码来提供网站资料或消费优惠。

彩色条码比二维条码优胜的地方，是它可以利用较低的分辨率来提供较高的数据容量：一方面，颜色条码不需要较高分辨率的镜头来解读，使沟通从单向变成双方面；另一方面，较低的分辨率令使用条码的公司在条码上加上变化，以提高读者参与的兴趣。

新的彩色条码将使用4种或8种颜色，在较少的空间中储存更多的资讯，并以小三角形取代传统的长方形。由CNET新闻中公布的图片看来，类似彩色版的二维QR条码。彩色条码未来计划用于电影、电玩等商业性媒介上，以冀提供更高的安全性，甚至电影宣传片或其他附加功能。

2.1.1.2　条码基本原理

条码符号是图形化的编码符号，条码符号的识读必须借助一定的专用设备，将条码符号中所表示的编码信息转换成计算机可识别的数字信息。条码识读系统由扫描系统、信号整形、译码三个功能部分组成。

扫描系统由光学系统和光电转换器组成，其功能是完成对条码符号的光学扫描，通过光电转换器，将获得的条码符号的光信号转换成为模拟电信号。

信号整形部分由信号放大、滤波和整形部分组成，其功能是将扫描系统获得的模拟电信号处理成为标准电位的矩形波信号，即标准的数字脉冲信号，其高低电平的宽度与条码符号的条空尺寸相对应。

译码部分一般由嵌入式微处理器组成，它的功能是对获得的条码脉冲数字信号进行译码，译码的结果通过接口电路输出到条码应用系统中的数据终端。

按照条码识别设备能够识别码的能力和识读原理，可将其分为激光式、CCD图像式、光笔与卡槽式三类条码扫描器。激光式条码扫描器只能识读一维条码和行排式二维码（如PDF417码）。图像式条码扫描器不仅可以识读一维条码，而且还能识读行排式和矩阵式二维条码，而光笔与卡槽式条码扫描器只能识读一维条码。

1. 手持激光扫描器

手持激光扫描器又称激光枪，是一种被广泛应用的远距离条码阅读设备，可分为线型、全向激光扫描器等几种。全向激光扫描器对于标准尺寸的商品条码以任何方向通过扫描器识读区域时都能被准确地识读。这种扫描器一般用于商业超市的收款台，可以安装在柜台下面，也可以安装在柜台侧面。

2. CCD扫描器

CCD扫描器是一种图像式扫描器，可以同时扫描一维及二维条码，如Honeywell引擎。它是采用CCD元件作为光电转换装置，CCD元件也称CCD图像感应器。CCD扫描器在扫描条码符号时，其内部结构不需要任何驱动机构，便可实现对条码符号的自动扫描。

3. 光笔和卡槽式条码扫描器

光笔和大多数卡槽式条码扫描器都采用手动扫描的方式。扫描器内部没有扫描光束驱动装置，发射的照明光束的位置相对于扫描器是固定的，完成扫描的过程需要人工手持扫描器扫过条码符号，属于固定光束式扫描器。

2.1.1.3　条码技术特点

条码技术是电子与信息科学领域的高新技术，是迄今为止最经济、实用的一种自动识别技术。条码技术所涉及的技术领域较广，是多项技术相结合的产物，经过多年的长期研究和应用实践，现已发展成为较成熟的实用技术。

条码作为一种图形识别技术与其他识别技术相比有以下几个特点。

（1）简单。条码符号制作容易，扫描操作简单易行。

（2）信息采集速度快。与键盘输入相比，条形码输入的速度是键盘输入的10倍，并且能实现“即时数据输入”。

（3）采集信息量大。利用条码扫描，传统一维条码一次可以采集几十位字符的信息，二维条码更可以携带数千个字符的信息，而且可以通过选择不同码制的条码增加字符密度，使录入的信息量成倍增加，并有一定的自动纠错能力。

（4）可靠性高。键盘录入数据，误码率为三百分之一，利用光学字符识别技术，误码率约为万分之一。而采用条码扫描录入方式，误码率仅有百万分之一，首读率可达98％以上。

（5）灵活、实用。条码符号作为一种识别手段可以单独使用，也可以和有关设备组成识别系统实现自动化识别，还可以和其他控制设备联系起来实现整个系统的自动化管理。同时，在没有自动识别设备时，也可实现手工键盘输入。

（6）自由度大。识别装置与条码标签相对位置的自由度要比OCR大得多。条码通常只在一维方向上表示信息，而同一条码符号上所表示的信息是连续的，这样即使是标签上的条码符号在条的方向上有部分残缺，仍可以从正常部分识读正确的信息。

（7）设备结构简单、成本低。条码符号识别设备的结构简单，操作容易，无须专门训练。与其他自动化识别技术相比较，推广应用条码技术，所需费用较低。

2.1.1.4　条码应用范围

条码数据采集器作为一种快速、高效的移动信息采集、处理终端，运用条形码技术可提高竞争能力、提高顾客的满意度、降低库存、提高仓储的效率和准确率。条码技术的应用可大大提高ERP基础数据采集的准确性，提高企业成本控制管理能力，是实现EDI、电子商务、供应链管理等的技术基础，是提高企业管理水平和竞争能力的重要技术手段，在国防、公共安全、工业、金融、医疗、商业、货物运输、邮政等领域有极为广泛的应用前景。

条码典型应用领域主要涵盖以下四个行业。

1. 零售行业

产品条码防伪管理系统可帮助企业对关键商品在分销网络中的有序流动实现严格的监督和控制，提高企业的渠道管理水平，降低和规避渠道风险。系统通过应用加密型二维条码技术，对关键商品进行精确和保密的标识。通过外地分支机构的商品核查职能，可有效杜绝产品跨区销售和窜货，防范假冒伪劣的冲击。

1）生产管理

企业在每个产品上面贴上一个唯一标志的条码，可以有加密一维码、加密二维码等形式，含有产品的品种信息、生产信息、序列号、销售信息等，特别是二维条码可以记录更详细的商品的销售区域、销售负责人、关键配件序列号等数据和信息，从而为商品添加了一个唯一、完整、保密的身份和属性标识符。

2）销售管理

分销企业通过将二维条码技术与进销存软件、企业广域网络的结合，便可对商品分销的全流程实现全面、有效、安全的管理和监控，并进一步得到宝贵的商品仓储、物流、销售、回款等数据，为企业总部的经营决策提供宝贵的统计信息、数据和报表。

3）商品防伪

通过一维、二维条码实现防伪功能。经过企业加密后的一维、二维条码，在无法得到密钥的情况下，其他人员无法获取二维条码中的数据和信息。并且在数据库中记录了每一条条码的物流情况，伪造的条码没有数据库记录，很容易被系统检查处理，自动报警。此外，企业还可建立防伪查询网站，供客户登录查询商品串号。

4）售后服务

售后服务部门通过扫描加密型二维条码，获得条码中所保存的商品来源和属性等信息，从而对待维修商品进行全面、严格的身份识别和确认，保证企业利益不受损害，并有效提高客户服务质量。

2. 生产制造业

生产流水线条码系统在自动化装配生产线和各加工过程中，使用条码为主要零部件上打上条码标签，通过条码识读器采集并译码后条码信息输入计算机服务器的数据库里，每个产品和主要部件都会有一个唯一的条码，不管产品发往何处，都会有记录。如果发生质量问题，只需读入保修卡上的条码，就可以在数据库里调出该产品的相关资料，便利了产品的质量追踪和售后服务。

1）品质追踪

通过记录和跟踪整机及主要部件的生产场地、生产日期、班组生产线、PCB板版本号、批号和序号，生产物料各个环节的数量、时间，作业员及机台号等相关资料，建立起良好的可追溯性——可从成品追溯到所使用的原材料。

2）用料成本控制

将所有使用的生产原物料建立唯一编号，附有条形码标签，并建立严格的领料控制。通过每种类型的产品物料清单，将产品生产计划分解成用料计划，可合理计算材料余量，控制每批产品的材料用量与标准成品的偏差。

3）作业时间控制

通过扫描作业员编号、机台号，记录每个作业员的工作时间，经统计分析，可计算每批产品的作业时间和标准作业时间的偏差。

4）生产统计

通过扫描成品机身号和各主要部件条码，可自动完成成品的产量统计、用料统计，同时计算出废品状况。

5）计件统计

许多企业采用计件工资方式，计件统计是一件非常烦琐的工作，通过在每个产品上的条码标识和生产作业单，可以很容易地统计每个工人完成的产品数量，并能追究产生残次品的责任人员。

6）生产调度

管理在线的生产任务、订单、批次、工作令等，可以根据具体情况对调度单进行修改。

7）产品档案

利用条码采集数据，可以建立包括产品的制造过程、部件配置、质检数据等详细信息的完整产品档案。

8）过程资料查询

传统的生产现场资料查询（以下简称“资信”）都是基于手工的操作，好一点的是把各种生产报表、单据、窗体数据输入计算机中进行汇总，进而得出各种资料。但这种做法不能保证资信的实时性、准确性及全面性，人为的资料误差多。采用条码技术，将各种基础资信存在ERP系统中，业务资料实时地从生产线上采集而来，保证了资信的实时性，同时由于资料是一点输入，整体共享，保证了资信的一致性；又由于资信来自整个生产现场的下料、加工、组装、质检、维修、包装、入库等所有流程，保证了资信的全面、准确性。ERP结合电子商务技术，开发出基于Web技术的生产现场门户。管理层以前想要了解生产状况，一定要亲临生产现场找一堆人来问，而且得到的资信不一定准确；或客户想了解自己的订单在制造商的生产进度，那得通过电话频繁联系，而有了基于Web的查询接口以及先进的OLAP技术支持，不论是在企业内部还是在世界各地，一切尽在掌握之中。

3. 医疗卫生行业

医疗条码管理系统条码在医疗行业的应用有病房管理、病历管理、诊断和处方管理、化验管理和药品管理等几个主要部分，按软件功能可分为移动查房子系统、移动护理子系统、药品管理子系统、及时通信与定位子系统。通过条码作为信息传递载体，实现了对医院日常业务中产生的病历、住院费用、药品药库、器械等物流和信息流的实时跟踪，帮助医院实现从粗放式经营向精细化、规范化管理转型，提高医院的竞争能力和经济效益。

1）病房管理

通过条码打印机为住院病患制作带有条码腕带、条码病床标识的标签。这样可以实现移动查房，诊疗人员通过无线终端扫描病人腕带上的条码，可以方便地调出病人的电子病历，准确、快速掌握病人全部信息（包括患者的用药记录），利于医生处理各种情况，将病患者当前状况和处理情况暂时记录在无线终端，事后跟计算机联网实现批量处理（考虑到数据完整性不建议采用实时传输）传输至信息中心，及时反馈给主治医师，提高工作效率。通过条码标签快速识别病患类型，使信息的采集、传输和管理更加快速、更加准确。

2）病历管理

记录病患者的有关信息，通过条码打印机为病历标识条码标签，通过条码标签快速、准确地识别病历类型。

考虑到已有旧系统在使用，由旧系统提供一个接口，按病历号从旧系统直接读取病历数据导入新系统，新系统自动生成一个条码，然后在病历上贴上条码标签，以后废除旧系统后，直接在新的系统中输入病历数据。

3）处方管理

处方由主治医师开出，通过条码打印机为病历标识条码标签，通过条码标签快速、准确地识别处方的配药情况、用药记录。不同的处方有不同的条码，以区分一人多处方的情况，在配药时将与处方一起核对是否正确。

4）药品管理和器械管理

药品是医院医疗活动的核心物流体。药房在收到收费处的确认付费信息后，根据药单配选药品，并逐一扫描药品架上的条码跟处方进行核对，防止配错药品，同时减去当前药品库存数量，便于院领导随时掌握库存变化。在扫描读取患者登记卡的条码信息确认身份后，将药发给患者离开。

4. 物流行业

在供应链中采用二维条码作为信息传递的载体，不但可以有效避免人工输入可能出现的失误，大大提高入库、出库、制单、验货、盘点的效率，而且兼有配送识别、保修识别等功能，还可以在不便联机的情况下实现脱机管理，可以从更深层次对产品进行管理和跟踪。

1）产品标签管理

在产品下线时，产品标签由制造商打印并粘贴在产品包装的明显位置。产品标签将成为跟踪产品流转的重要标志。若产品制造商未提供条码标签或标签损坏，可利用系统提供的产品标签管理模块，重新生成所需的标签。

2）产品入库管理

入库时识读商品上的二维条码标签，同时录入商品的存放信息，将商品的特性信息及存放信息一同存入数据库，存储时进行检查，看是否是重复录入。通过二维条码传递信息，有效地避免了人工录入的失误，实现了数据的无损传递和快速录入，将商品的管理推进到更深的层次——个体管理。

3）产品出库管理

根据商务中心产生的提货单或配送单，选择相应的产品出库。为出库备货方便，可根据产品的特征进行组合查询、可打印查询结果或生成可用于移动终端的数据文件。产品出库时，要扫描商品上的二维条码，对出库商品的信息进行确认，同时更改其库存状态。

4）仓库内部管理

在库存管理中，一方面二维条码可用于存货盘点，通过手持无线终端，收集盘点商品信息，然后将收集到的信息由计算机进行集中处理，从而形成盘点报告；另一方面二维条码可用于出库备货。

5）货物配送

二维条码在配送管理中具有重要的意义。配送前将配送商品资料和客户订单资料下载到移动终端中，到达配送客户后，打开移动终端，调出客户相应的订单，然后根据订单情况挑选货物并验证其条码标签，确认配送完一个客户的货物后，移动终端会自动校验配送情况，并做出相应的提示。

6）保修维护

维修人员使用二维条码识读器识读客户信息条码信息标签，确认商品的资料。维修结束后，录入维修情况及相关信息。

2.1.2　Mifare卡技术

2.1.2.1　Mifare卡简介

Mifare卡是使用最为广泛的感应式智能IC卡，主要包括Mifare Light、Mifare 1、Mifare ProX和Mifare UltraLight等几种规格。其主要性能对比如表2.1所列。

2.1.2.2　Mifare卡特点

Mifare卡的主要特点包括：①防伪保密性能好；②工作可靠；③防冲突功能；④寿命长；⑤使用方便；⑥速度快。

2.1.2.3　基本原理

（1）芯片配置与存取控制Mifare芯片包括射频模块、控制单元与存储单元三部分（如图2.1所示）。射频模块包括RF接口、调制解调电路、电压调整与能量控制电路。射频模块主要功能是处理阅读器与标签之间的通信，控制标签电压大小和储存电能。控制单元负责接收能量与信息，进行标签的认证与安全管理。存储单元进行信息存储。

本部分内容和以下的内容如果没有特殊说明，则都是以Mifare 1 S50卡片为例来进行说明的。

Mifare 1 S50具有1KB即8Kb的EEPROM，分成16个扇区，每个扇区又分成4个存储块，每个块有16B（128b），如表2.2所示。

每个不同位置的扇区和存储块都有唯一的绝对编号，编写程序时，必须指定具体的扇区和存储块的编号。每个扇区为64B，而每个扇区最后的存储块为控制用，因此，每个扇区可用大小为48B，即每个扇区可以存储48个英文字母或者24个汉字。

（2）通信流程。Mifare卡和阅读器之间的通信，是指阅读器从侦测读取范围内是否存在Mifare卡，到执行Mifare卡的各项操作指令的全过程，如图2.2所示。具体步骤为：询卡→防冲突机制→选卡→认证→读→写→加值→减值→存储→传输→中止。

（3）阅读器。由Mifare阅读器芯片制造的Mifare RC500阅读器能够完成对Mifare卡片的所有读写操作。该阅读器包括CPU、高频电路、Mifare电路、天线、RS232通信接口、重置电路、喇叭驱动电路、LED状态指示灯等，采用89C52 CPU，其硬件结构如图2.3所示。

2.1.2.4　应用现状

广泛应用于交通管理（IC卡路桥自动收费系统、高速公路管理系统、养路费管理系统等）；电信（支持STK卡、SIM卡，支持手机银行和STK卡增值应用）；企事业单位一卡通系统（考勤、收费、门禁等）；公共事业（城市一卡通系统、地铁IC卡收费系统、公交IC卡收费系统、公园IC卡月票系统、出租车IC卡系统、乘车管理系统等）；安全检查（电子护照、电子身份证、系统安全加密等）；金融事业（网上银行、商场会员卡系统、自助式购物、银行金融POS系统等）。

国外较为先进的Mifare卡主要有：瑞士EM微电子公司的EM4100/4102感应式只读ID卡、EM4069感应式读写ID卡、EM4150感应式读写ID卡；荷兰Philips电子公司的I·CODE1感应式读写IC卡、I·CODE2感应式读写IC卡、Hitag1感应式读写IC卡、Hitag2感应式读写IC卡；美国TI公司的Tag-it HF-I感应式读写标签卡、Tag-it 13.56MHz感应式读写卡；Atmel公司的Atmel AT88RF256-12感应式读写IC卡、Atmel T5557感应式读写IC卡等。

2.1.3　RFID技术

2.1.3.1　概念介绍

无线射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或者电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。射频识别系统的基本模型如图2.4所示。其中，电子标签又可称为射频标签、应答器或数据载体；阅读器即读出装置，又可称为扫描器、读头、通信器、读写器（取决于电子标签是否可以无线改写数据）。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间（无接触）耦合，在耦合通道内，根据时序关系，实现数据的交换和能量的传递。在实际应用中，电子标签附着在被识别的物体上，当带有电子标签的被识别物品通过读头的可识读区域时，读头自动以无接触的方式将电子标签中的约定识别信息取出，从而实现自动识别物品或自动收集物品标识信息的功能。

电感耦合，即所谓的变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。电感耦合方式一般适合于近距离，中、低频工作的射频识别系统。典型的工作频率有125kHz、225kHz和13.56MHz。典型作用距离为10～20cm，识别距离一般不高于1m。

电磁耦合或电磁反向散射耦合，即所谓的雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。电磁反向散射耦合方式一般适合于远距离、高频、微波工作的射频识别系统。典型的工作频率有433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。典型作用距离为3～l0m，识别距离不低于1m。

从结构上分，RFID标签有三种：主动型、半主动型和被动型。被动型结构最简单，由天线和芯片组成，其工作能量来自天线接收到的阅读器发出的电磁波信号，不需要集成电路电源，因而成本也最低。半主动型和主动型RFID标签则需要电源来获得更高的工作频率，或用以记录传感器数据的能量，这类标签功能强大，结构复杂，成本较高。

从功能上分，RFID标签又可分为只读式和读写式。只读式标签中的数据信息不能更改，但通常可以多次读取；而读写式标签允许用户根据需要更改已经写入标签中的数据。

2.1.3.2　基本原理

RFID标签由两部分组成：硅芯片和专用天线。通过天线，芯片可以接收和传输微波信号，如商品的身份数据信息。RFID阅读器连接着天线和计算机网络，它向RFID标签发出一定频率的查询信号后，标签发出反馈信号，信号中包含了诸如产品代码之类的信息，由阅读器将信号处理后传给计算机网络。

在RFID工作的空间通道中存在三种事件模型：以能量提供为基础的事件模型，以数据交换为目的的事件模型，以及以时序方式实现数据交换的事件模型。详细说明如下。

（1）读头向电子标签提供工作能量。当无源标签进入射频识别场时，读头发射出来的射频波激活标签电路，标签通过整流的方法将射频波转换为电能存储在标签中的电容里，从而为标签的工作提供能量，完成数据的交换；当无源标签离开射频识别场时，标签由于自身没有能量而处于休眠状态。对于半有源标签来讲，射频场起到激活的作用；有源标签始终处于主动工作的激活状态中，具有较远的识读距离。

（2）读头和标签之间的数据通信包括读头与标签的双向数据通信。在读头向标签的数据通信中，又分为离线写入和在线数据写入。任何一个射频电子标签，都具有唯一的、不可更改的ID号。从目前市场上的射频系统来看，可读写的标签系统并不多，而且写入性能也不是很高。因此，只读RFID系统使用较为普遍，其主要运用后台来支持标签的数据属性。对于标签向读头的数据通信过程，其工作方式包括：①标签激活并反馈信息；②在读头指令控制下采取相应动作，如休眠或写入信息等。

（3）时序指的是读头与标签的工作次序问题，即由于不同标签的主/被动特性，导致标签识别过程的不同。也就是读头主动唤醒标签，还是标签首先自报家门的方式。

2.1.3.3　技术标准

目前常用的RFID国际标准主要有：用于对动物识别的ISO 11784和ISO 11785，用于非接触智能卡的ISO 15693（Vicinity cards）、ISO 10536（Close coupled cards）、ISO 14443（Proximity cards），用于集装箱识别的ISO 10374等。目前国际上制定RFID标准的组织比较著名的有三个：ISO、EPC Global和Ubiquitous ID Center。

1. ISO标准体系

国际标准化组织（ISO）以及其他国际标准化机构如国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU）等是RFID国际标准的主要制定机构。大部分RFID标准都是由ISO（或与IEC联合组成）的技术委员会（TC）或分技术委员会（SC）制定的。

RFID领域的ISO标准可以分为以下四大类。

（1）技术标准（如射频识别技术、IC卡标准等）；

（2）数据内容与编码标准（如编码格式、语法标准等）；

（3）性能与一致性标准（如测试规范等标准）；

（4）应用标准（如船运标签、产品包装标准等）。

下面简单介绍其中几个ISO RFID标准。

1）ISO 11784和ISO 11785技术标准

ISO 11784和ISO 11785分别规定了动物识别的技术准则和代码结构，可以根据需要设计动物的各种形式的RFID标签，如玻璃管状、耳标或项圈等。数据传输方式有全双工和半双工两种，工作频率为134.2kHz。

2）ISO 10536、ISO 15693和ISO 14443技术标准

基于ISO 10536标准的RFID卡片由于性价比过低，从未在市场上销售。而在2000年完成的ISO 14443和ISO 15693标准，二者皆以13.56MHz交变信号为载波频率，应用较广泛。其中ISO 14443读写距离稍近，而ISO 15693读写距离较远。目前的第二代电子身份证采用的标准是ISO 14443 TYPE B协议，ISO 14443定义了TYPE A 、TYPE B两种类型协议，通信速率为106KB/s。

3）ISO 18000技术标准

ISO 18000是一系列标准，此类标准是目前较新的标准，可用于商品的供应链，而其中的部分标准也正在不断形成和完善之中，标准代码结构如表2.3所列。最具典型性的ISO 18000-6整合了现有RFID厂商的产品规格和EAN-UCC所提出的标签架构要求，对数据内容和数据结构无限制，可用于EPC。

2. EPC Global标准体系

EPC Global是由美国统一代码协会（UCC）和国际物品编码协会（EAN）于2003年9月共同成立的非营利性组织，其前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院成立的非营利性组织Auto-ID中心，以创建“物联网”（Internet of Things）为自己的使命。为此，该中心将与众多成员企业共同制定一个统一的、类似于Internet的开放技术标准，在现有计算机互联网的基础上，实现商品信息的交换与共享。旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业，同时有IBM、微软、飞利浦、Auto-ID Lab等公司提供技术研究支持。

EPC Global致力于建立一个向全球电子标签用户提供标准化服务的EPC Global网络，前提是遵循该公司制定的技术规范。目前EPC Global Network技术规范1.0版给出了所有的系统定义和功能要求。EPC Global已在加拿大、日本、中国等国建立了分支机构，专门负责EPC码段在这些国家的分配与管理、EPC相关技术标准的制定、EPC相关技术在本土的宣传普及以及推广应用等工作。

EPC Global提出的“物联网”体系架构由EPC编码、EPC标签及读写器、EPC中间件、ONS服务器和EPCIS服务器等部分构成。EPC是赋予物品的唯一的电子编码，其位长通常为64位或96位，也可扩展为256位。对不同的应用，规定有不同的编码格式，主要存放企业代码、商品代码和序列号等。最新的GEN2标准的EPC编码可兼容多种编码。EPC中间件对读取到的EPC编码进行过滤和容错等处理后，输入企业的业务系统中。它通过定义与读写器的通用接口（API）实现与不同制造商的读写器的兼容。ONS服务器根据EPC编码及用户需求进行解析，以确定与EPC编码相关的信息存放在哪个EPCIS服务器上。EPCIS服务器存储并提供与EPC相关的各种信息。这些信息通常以PML的格式存储，也可以存放于关系数据库中。

3. Ubiquitous ID标准体系

Ubiquitous ID Center是由日本政府的经济产业省牵头，主要由日本厂商组成，目前有日本电子厂商、信息企业和印刷公司等达300多家参与。该识别中心实际上就是日本有关电子标签的标准化组织。

UID Center的泛在识别技术体系架构由泛在识别码（ucode）、信息系统服务器、泛在通信器和ucode解析服务器等四部分构成。ucode是赋予现实世界中任何物理对象的唯一识别码。它具备了128位的充裕容量，并可以用128位为单元进一步扩展至256位、384位或512位。ucode的最大优势是能包容现有编码体系的源编码设计，可以兼容多种编码。ucode标签具有多种形式，包括条码、射频标签、智能卡、有源芯片等。泛在识别中心把标签进行分类，设立了9个级别的不同认证标准。信息系统服务器存储并提供与ucode相关的各种信息。

ucode解析服务器确定与ucode相关的信息存放在哪个信息系统服务器上。ucode解析服务器的通信协议为ucodeRP和eTP，其中eTP是基于eTron（PKI）的密码认证通信协议。泛在通信器主要由IC标签、标签读写器和无线广域通信设备等部分构成，用来把读到的ucode送至ucode解析服务器，并从信息系统服务器获得有关信息。

泛在识别中心对网络和应用安全问题非常重视，针对未来可能出现的安全问题如截听和非法读取等，节点进行信息交换时需要相互认证，而且通信内容是加密的，避免非法阅读。

2.1.3.4　应用现状

根据IDTechEx的调查，2017年整体RFID的市场价值约1120亿美元，从2016年的1052亿美元及2015年的995亿美元一路攀升。其统计包含卷标、读取器、RFID的卷标、卡片、线圈与其他载体的软件/整合服务（含被动型标签与主动型标签）。预估到2022年，IDTechEx产值会达到1490亿美元。

1. 标签使用量

在零售业方面，服饰业还是持续采用RFID贴标应用，但就使用量来看，超过其他的应用，2017年仅是服饰标签的需求就达870亿个。以整个服饰产业的潜在市场范围来看，2017年RFID的渗透率低于20%，还有可成长的空间。另外，RFID在交通票券标签的需求量达到8.25亿个。动物贴标（例如：猪、羊、牛与宠物等）也很有潜力，在很多国家渐渐变成立法规范的一部分，在2017年使用达到4.8亿个标签。

总体而言，IDTechEx在2017年的标签销售量约为1820亿个，相对于2016年的1520亿个销售量，大部分的成长来自被动式超高频UHF的标签。然而以销售额而言，超高频UHF的标签仅占高频HF标签销售额的25%，因为高频HF用在安控部分的标签（例如：交易、门禁），比普通超高频UHF抛弃型的标签价格高。

2. 金融服务

央行力推金融IC卡迁移工作，2012年10月，人民银行完成了对PBOC3.0标准的编制修订工作，旗帜鲜明地确定了走完全迁移的路线，即以后不发磁条芯片卡，直接发单芯片卡。目前银行卡发卡量持续增长，依据央行发布的《2019年第二季度支付体系运行总体情况》来看，截至2019年第二季度末，全国银行卡在用发卡数量79.78亿张，信用卡和借贷合一卡在用发卡数量共计7.11亿张，全国人均持有银行卡5.72张，其中，人均持有信用卡和借贷合一卡0.51张；联网POS机具3287.29万台，ATM具110.04万台，全国每万人对应的POS机具数量235.58台，全国每万人对应的ATM数量7.89台。

另外，据中国之声《全球华语广播网》报道，截至2017年5月25日，人力资源和社会保障部已经发出我国第10亿张社会保障卡，我国社保卡的持卡人数已覆盖全国超过72%的人口，并在2017年年底基本实现了社保卡跨业务、跨地域的兼具借记卡、领取社会保险待遇、缴纳各种社会保险费用等金融功能的“一卡通用”，2020年年底基本实现社保卡覆盖90%人口的目标。

3. 服饰业应用

在零售服饰业品项贴标方面，经由IDTechEx的访查，在没增加库存量的情况下，使用智能盘点可减少96%的工作时间，达到98%的库存正确量，可增加4%～20%的销售额。2016年，超过650亿的标签使用在服饰业与鞋袜业，全球顶级服饰品牌零售商贡献约400亿美元。

4. 医疗产业应用

运用RFID科技，可以救命、避免错误、节省开支与增进效率。在医疗产业，可在多方面看出这些效益，预估每年都能以35%的市场成长率增长直至2020年。

在医疗与生命科学上，受欢迎的应用包含：细胞组织管理、手术房供应品、导管室、仪器追踪、病患追踪、资产设备追踪、立即寻址服务、手术排程、麻醉追踪、医疗仪器库存追踪、仓库配送、寄售库存、化学品追踪、实验室自动化生物追踪、冷链追踪、库房追踪、使用仪器追踪。

5. 医疗卫生

2011年12月30日，原卫生部发布了《居民健康卡管理办法（试行）》，这标志着居民健康卡应用的正式启动。原卫生部根据居民健康卡首批发放应用的实践情况，又印发了《居民健康卡配套管理办法和技术规范》，以此进一步完善了居民健康卡的发放环境，推动居民健康卡良性发展。

2020年，我国基本实现了全员人口信息、电子健康档案和电子病历等三大数库覆盖全国人口，实现全国普及应用居民健康卡。

6. 移动支付应用

移动支付是一个全球范围内颇受瞩目的新兴领域。RFID应用作为移动支付必不可少的环节，市场增长空间巨大。之前，移动支付标准之争一直制约着我国移动支付市场的发展。2012年12月14日，中国人民银行正式发布中国金融移动支付系列技术标准，该标准覆盖中国金融移动支付各个环节的基础要素、安全要求和实现方案，结束了移动支付标准的分歧，对于推动中国移动支付市场的发展具有重要的里程碑意义。随着移动支付标准的出台，三大运营商高调推出NFC产品。中国联通联合招商银行推出SWP-USIM手机支付业务。中国移动也亮相了手机钱包业务，同时宣布开放NFC手机SIM卡空间。

中国电信在CDMA终端产业链上表示将选择NFC-SWP发展移动支付，启动NFC-SWP试点，规模投放NFC-SWP卡，并启动终端定制，推动与金融行业的合作。三大电信运营商均拉开了NFC移动支付业务序幕，极大地推动了中国移动支付市场的发展。

7. 智能交通

智能交通系统（ITS）是将先进的科学技术（信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、运筹学、人工智能等）有效地集成运用于整个地面交通管理系统，从而形成一种保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的综合运输系统。

RFID技术在智能交通中的常见应用包括：机动车辆证照管理、交通流检测及违章取证、交通救援和特殊车辆监控、智能停车场管理、多义性路径识别及高速公路收费拆分账管理等。智能交通中应用了RFID技术的主要领域有高速公路不停车收费、船联网、车联网等。

自物联网发展被正式列入国家发展战略后，我国RFID及物联网产业迎来了难得的发展机遇，2018年我国RFID行业市场规模达到了840亿元左右。在RFID技术的不断增长下，我国智能交通管理系统行业市场规模在2010—2017年以21.42%的复合增长率逐年增长。

8. 食品安全

随着经济的发展，人民生活水平的提高和消费观念的转变，全球消费者、制造商、供应商和销售商等都对食品安全提出了更高的要求，保证食品质量、降低生产成本、缩短交货周期、准确获取食品安全信息等要求使得RFID技术在食品安全管理中有了发挥作用的空间。

将RFID技术应用于食品安全，首先应建立准确、完整的食品供应链信息。RFID技术凭借其无线传输特性与物品标识的唯一性和安全性，在标签上能覆盖食品供应链全过程的所有信息数据，完成了100%追溯食品来源的解决方案，可以回答消费者关于“食品从哪里来，中间处理环节是否完善”等问题，并给出详细可靠的答案。RFID的解决方案对每件物品提供高效、详尽的控制，在从农场到消费者餐桌的整个食品供应链中，创建一系列可靠的食品信息。至此，RFID技术的应用可以完成两大食品安全管理目标：食品安全“源头”追溯和食品供应链透明化管理。

在食品安全可追溯体系的构建和实施进程中，国家和各大部委相继出台了食品安全立法体系，如《中华人民共和国农产品质量安全法》《中华人民共和国食品安全法》《中华人民共和国标准化法》等，同时制定相关标准，建立面向不同行业的溯源系统并在各地试点实施。中国物品编码中心在全国建立包括肉蔬水果、加工食品、水产品及地方特色食品等多个领域产品的质量安全追溯应用示范基地以推进“中国条码推进工程”，如在山东试点的“蔬菜质量安全可溯源系统”、在陕西试点的“牛肉质量与跟踪系统”、在上海试点的“上海超市农产品查询系统”等。

农业部实施“城市农产品质量安全监管系统试点工作”后，开展了农产品质量安全追溯体系试点建设，试点探索建立种植业、农垦、动物标识及疫病、水产品四个专业追溯体系。国家食品药品监督管理总局联合八个部门以肉类作为食品安全信用体系建设试点行业，建设肉类食品追溯制度和系统。农业部在四川、重庆、北京和上海四个省市进行试点标识溯源工作，之后又在全国八个省市开展种植业产品质量可追溯制度建设试点，建立“农业部种植业产品质量追溯系统”。农业部建立农垦系统质量安全可追溯系统，对米面、水果、茶叶、畜肉、禽肉、蛋类、水产品七类农产品，建立“农垦农产品质量追溯展示平台”。此后又建立了“动物标识及疫病可追溯体系”和“水产品质量安全追溯网”。商务部、财政部在58个城市开展“肉菜流通追溯体系”建设试点，开展肉类蔬菜流通追溯体系建设，建成以中央、省、市三级平台为主体、全国互连互通、协调运作的追溯管理网络，将来会逐步扩大到中药材、酒类、奶制品、水果以及水产品等品种。

9. 电子证照与电子门票

在电子证照市场，二代居民身份证项目是第一个规模性的RFID应用。到目前为止，我国至今共换发二代身份证超过13亿张，是全球最大的政府智能卡身份证项目。继二代身份证后，中国电子普通护照在全国启用。电子护照植入RFID高频芯片，芯片中存储持照人的姓名、出生日期、照片图像等个人基本信息。公安机关年均签发普通护照的数量由20世纪90年代中期的100万本跃升至1000万本，且仍以每年近20%的增长率递增，每年上千万的数量，使得电子护照成为重要的RFID应用市场之一。另外，居住证市场也是RFID的一个新的主要市场。

在2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2011年深圳大运会上，RFID电子门票能够带来的便捷已经为人们所熟知。十八大会议期间，也采用了RFID智能证件（包括代表证、记者证、工作证、执勤证、车证等所有证件），包括国家主席在内的数万名代表和现场工作人员及记者均使用RFID智能证件通过门禁进出会场。RFID产品和技术成功应用于国家最高级别的会议中，其重要性已经得到认可。

10. 商品防伪

商品防伪面对国内假酒充斥市场的局面，商务部加速推动酒类流通体系建设工作。商务部制定了《酒类流通管理办法（修订）（征求意见稿）》，并公开征求意见。政策的不断细化加速推进了政府和企业建设酒类流通防伪体系的速度。目前，RFID技术已经成为五粮液、茅台、张裕葡萄酒等名酒企业建设酒类流通防伪体系的关键技术之一。五粮液的防伪体系走在最前面，已具备产业化能力。贵州茅台投资了约1.8亿元建设茅台酒流通追溯体系，通过添加RFID电子标签，实现茅台酒的质量追溯及防伪。张裕也将在每瓶葡萄酒的瓶标上设置电子标签（RFID追溯系统），实现酒从生产到仓储、物流、销售各环节的实时动态追踪。