1  引言

    RFID是無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification）的簡稱，是一種從20世紀90年代興起的，通過電磁感應或電磁傳播方式，對目標進行非接觸識別跟蹤和雙向數據通信的新型自動識別技術。相比于條碼、磁條、磁卡、指紋、光學字符等自動識別技術，RFID具有可無線讀/寫、信號穿透能力強、識別距離遠、使用壽命長、環境適應性好、可多標簽同時識別、信息存儲容量大和數據可改寫等優點。

    正是因為RFID所具有的無與倫比的優越性，它一經出現和趨于成熟，便在交通與配送管理、生產制造管理、資產管理、人員門禁與防偽等領域獲得了越來越廣泛的應用，其中尤以商品零售和物流管理領域為甚。2003年年底，全球最大的商品零售商WALMART宣布其將有計劃地全面實施其RFID技術，從而在全球范圍內進一步掀起了RFID熱潮。

    近年來，國內涉足RFID技術研究和工程應用的人員、單位也越來越多。我們也從事過多個相關項目的研究。本文結合RFID技術在某大型連鎖數碼體驗店管理中的實際應用案例，就這類系統的設計方法、思路和重點技術實現原則等加以討論。

2  數碼體驗店內RFID技術的應用情景描述

    通過采用RFID技術，系統可以協助體驗店的管理人員全面加強店面分析和庫存管理。尤其是在店鋪庫存數據動態更新維護、客戶行為分析以及客戶跟蹤服務等方面，該系統可以發揮極大的作用。

2.1 客戶行為分析及服務

    在體驗店中，客戶（VIP）將可以體驗到RFID帶來的極大便利，通過系統的客戶行為分析模塊能夠感受到RFID提供的無窮魅力，體會到商家帶來的親情貼心服務。

    當VIP顧客首次進入體驗店時，進行身份注冊并發卡。在客戶瀏覽商品和體現時尚數碼產品的同時，客戶行為分析系統將對客戶的行為進行統計并且實時反饋給店內工作人員，從而使店內服務更為直接有效。工作人員將會根據客戶的喜好更為貼切地提供商品推薦、需求分析等服務，一方面完善了商家的客戶資料充實了相關CRM數據庫，另一方面讓來訪的客戶感受到個性化的服務，進一步提高顧客消費心理中的消費滿足感。

    當客戶完成了消費過程，選購了滿意的商品后，RFID系統將自動實時采集購買信息，瞬時自動結賬，完全可以免除客戶在購物后排隊付款的煩惱，系統同時對于信用度高的客戶提供銀行卡關聯功能，特殊的重點客戶可以完成購物后直接自動扣款。

2.2 庫存分析和物流管理

    通過采用RFID系統進行管理，連鎖式的體驗店可以全面實時地進行庫存管理并且強化物流控制，盡可能地實現體驗店“零庫存”管理。

    當客戶選擇了自己需要的貨物后，一方面結賬系統自動結算，另一方面庫存管理模塊將通知倉庫管理員在架貨物的銷售情況，當某一種商品的在架數量達到警戒線時，自動提示系統補貨。

    對于已經銷售的商品，可以通過商品上的RFID標簽進行售后服務，顧客再也無需保存購貨發票。對于退回的產品，系統分析原因，如非質量問題，系統可以重新入庫；如是質量問題，則進行相關處理。

3  系統技術實現的分析

    基于RFID技術的管理系統主要需要包括三大模塊：RFID數據采集模塊，隨動控制模塊，數據庫管理模塊。所有的系統模塊均需要建立在對體驗店業務模式的模型上。

3.1 體驗店業務模型

    電器體驗店的模型如圖1和圖2所示。我們將體驗店分成兩個部分，即AREA 1 和 AERA 2，即銷售區和倉庫區。此外還有一個AREA 3屬于生產廠商的范疇，可以通過手機短信或者遠程網絡進行信息互聯。

圖1  RFID電器體驗店模型圖

圖2  RFID電器體驗店物流與信息流示意圖

3.2 系統整體結構設計圖

圖3  連鎖店企業整體結構圖

    系統的整體設計采用了“體驗店獨立規劃，集團整體設計”的思路，在每一個體驗店內部采用基本相同的配置，通過自身定制設計的讀頭、手持讀寫器和智能中間件搭建店點內的RFID環境。在店內同時設計相應的獨立管理數據庫，既可以通過網絡完成與總部的信息共享，也可以完成店內RFID數據采集與自動控制裝置的協調工作。系統整體結構如圖3所示。

3.3 重點技術設計原則

    系統的軟硬件設計充分考慮了RFID技術的具體業務應用，尤其是在工作頻率及標簽選擇、射頻讀頭設計和多標簽防沖突設計更需要重點分析。

1)工作頻率及標簽選擇

    通常情況下，典型的工作頻率有0~135kHz，以及ISM頻率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz 、869.0MHz、915.0MHz、2.45GMHz、5.8GHz以及24.125GHz等。

    考慮到業務的實際運用，系統選擇915MHz作為工作頻率，在該頻率下射頻信號傳輸距離遠，同時具有一定的穿透能力，完全可以滿足數碼體驗店的應用環境。

    為有利于降低商品成本、提高其銷售利潤，系統采用無源標簽來降低標簽成本。 

2)射頻讀頭的設計

    射頻識別系統的一個重要組成部分就是射頻讀頭，射頻讀頭的設計一定要考慮具體的應用。根據工作頻率的選擇，本系統選用了TI公司最新推出的單片無線收發一體芯片TRF6900進行讀頭設計，TRF6900在一個器件上包括了高頻發射、高頻接收、PLL合成、FSK調制解調、FM調制解調、直接數字頻率合成 (DDS) 、接收信號強度指示(RSSI)等多種功能，集成程度相當的高。

    讀頭設備采用一個PHILIPS的32位ARM MCU進行系統管理， LPC2106BBD48基于一個支持實時仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S CPU，并帶有128k字節(kB)嵌入的高速Flash存儲器。通過CPU和TRF6900相結合在配套天線的輔助下，系統達到了讀頭設備有效讀出距離3m、有效寫入距離2m的良好效果。 

3)多標簽防沖突設計

    多標簽防沖突問題是整個RFID系統穩定工作的基石。目前處理標簽沖突的方法主要有兩種，一種是采用讀寫器主動的方式，另一種是采用射頻卡主動的方式。在本系統中，我們采用了讀寫器主動的方式，充分利用設備中主控制器資源豐富的優勢，通過軟件來實現防沖突功能。

    在軟件設計的過程中，考慮了采用NRZ（非歸零）碼的FSK編碼碼元，由于NRZ碼利用高低電平來代表“1”和“0”，那么采用不同的頻率對不同的射頻芯片碼元編碼，則發生沖突的時候完全可以通過讀寫器的接受采樣來判斷沖突的發生。

    圖4給出的是一個NRZ碼的FSK編碼沖突示例。從中可以看出發生沖突時會出現一個6t碼寬的信號，遠遠超出了A和B碼流的信號碼寬，據此可以認定出現了沖突現象。

    系統中通過軟件手段為讀寫器提供載波信號中斷的時隙（Gap）能力，從而在發現沖突后可以送出Gap，完成沖突等待。

圖4   NRZ碼的FSK編碼沖突示意圖

4  結束語

    RFID技術在數碼體驗店及其總部連鎖體系中的應用，取得了明顯的經濟效益和社會效益，充分體現了新技術的優勢。

    RFID由于自身的技術特點不可避免地存在對于金屬和液體穿透力差的問題，所以在具體的應用中，我們考慮了采用二維條碼技術來輔助完成整體功能，尤其是在連鎖店物流應用的處理上。目前的RFID標簽相對成本高，加上原廠商難以完成產品包裝內部的標簽放置，我們的系統采用RFID技術只是在物流過程中完成“大物流”，而在體驗店內部的“小物流”過程中仍采用傳統的條碼技術。

    上述設計思想和實現方案，同樣適用于許多其他應用領域，包括平時和戰時軍用物流、人流的管理。不同RFID技術應用系統的差別主要體現在軟件的不同上。通過對具體應用的分析和理解，將RFID信息采集設備合理安放，建立起完善的系統架構，便可通過軟件系統的設計實現相應的功能。