1  引言

    RFID是无线射频识别技术（Radio Frequency Identification）的简称，是一种从20世纪90年代兴起的，通过电磁感应或电磁传播方式，对目标进行非接触识别跟踪和双向数据通信的新型自动识别技术。相比于条码、磁条、磁卡、指纹、光学字符等自动识别技术，RFID具有可无线读/写、信号穿透能力强、识别距离远、使用寿命长、环境适应性好、可多标签同时识别、信息存储容量大和数据可改写等优点。

    正是因为RFID所具有的无与伦比的优越性，它一经出现和趋于成熟，便在交通与配送管理、生产制造管理、资产管理、人员门禁与防伪等领域获得了越来越广泛的应用，其中尤以商品零售和物流管理领域为甚。2003年年底，全球最大的商品零售商WALMART宣布其将有计划地全面实施其RFID技术，从而在全球范围内进一步掀起了RFID热潮。

    近年来，国内涉足RFID技术研究和工程应用的人员、单位也越来越多。我们也从事过多个相关项目的研究。本文结合RFID技术在某大型连锁数码体验店管理中的实际应用案例，就这类系统的设计方法、思路和重点技术实现原则等加以讨论。

2  数码体验店内RFID技术的应用情景描述

    通过采用RFID技术，系统可以协助体验店的管理人员全面加强店面分析和库存管理。尤其是在店铺库存数据动态更新维护、客户行为分析以及客户跟踪服务等方面，该系统可以发挥极大的作用。

2.1 客户行为分析及服务

    在体验店中，客户（VIP）将可以体验到RFID带来的极大便利，通过系统的客户行为分析模块能够感受到RFID提供的无穷魅力，体会到商家带来的亲情贴心服务。

    当VIP顾客首次进入体验店时，进行身份注册并发卡。在客户浏览商品和体现时尚数码产品的同时，客户行为分析系统将对客户的行为进行统计并且实时反馈给店内工作人员，从而使店内服务更为直接有效。工作人员将会根据客户的喜好更为贴切地提供商品推荐、需求分析等服务，一方面完善了商家的客户资料充实了相关CRM数据库，另一方面让来访的客户感受到个性化的服务，进一步提高顾客消费心理中的消费满足感。

    当客户完成了消费过程，选购了满意的商品后，RFID系统将自动实时采集购买信息，瞬时自动结账，完全可以免除客户在购物后排队付款的烦恼，系统同时对于信用度高的客户提供银行卡关联功能，特殊的重点客户可以完成购物后直接自动扣款。

2.2 库存分析和物流管理

    通过采用RFID系统进行管理，连锁式的体验店可以全面实时地进行库存管理并且强化物流控制，尽可能地实现体验店“零库存”管理。

    当客户选择了自己需要的货物后，一方面结账系统自动结算，另一方面库存管理模块将通知仓库管理员在架货物的销售情况，当某一种商品的在架数量达到警戒线时，自动提示系统补货。

    对于已经销售的商品，可以通过商品上的RFID标签进行售后服务，顾客再也无需保存购货发票。对于退回的产品，系统分析原因，如非质量问题，系统可以重新入库；如是质量问题，则进行相关处理。

3  系统技术实现的分析

    基于RFID技术的管理系统主要需要包括三大模块：RFID数据采集模块，随动控制模块，数据库管理模块。所有的系统模块均需要建立在对体验店业务模式的模型上。

3.1 体验店业务模型

    电器体验店的模型如图1和图2所示。我们将体验店分成两个部分，即AREA 1 和 AERA 2，即销售区和仓库区。此外还有一个AREA 3属于生产厂商的范畴，可以通过手机短信或者远程网络进行信息互联。

图1  RFID电器体验店模型图

图2  RFID电器体验店物流与信息流示意图

3.2 系统整体结构设计图

图3  连锁店企业整体结构图

    系统的整体设计采用了“体验店独立规划，集团整体设计”的思路，在每一个体验店内部采用基本相同的配置，通过自身定制设计的读头、手持读写器和智能中间件搭建店点内的RFID环境。在店内同时设计相应的独立管理数据库，既可以通过网络完成与总部的信息共享，也可以完成店内RFID数据采集与自动控制装置的协调工作。系统整体结构如图3所示。

3.3 重点技术设计原则

    系统的软硬件设计充分考虑了RFID技术的具体业务应用，尤其是在工作频率及标签选择、射频读头设计和多标签防冲突设计更需要重点分析。

1)工作频率及标签选择

    通常情况下，典型的工作频率有0~135kHz，以及ISM频率6.78MHz、13.56MHz、27.125MHz、40.68MHz、433.92MHz 、869.0MHz、915.0MHz、2.45GMHz、5.8GHz以及24.125GHz等。

    考虑到业务的实际运用，系统选择915MHz作为工作频率，在该频率下射频信号传输距离远，同时具有一定的穿透能力，完全可以满足数码体验店的应用环境。

    为有利于降低商品成本、提高其销售利润，系统采用无源标签来降低标签成本。 

2)射频读头的设计

    射频识别系统的一个重要组成部分就是射频读头，射频读头的设计一定要考虑具体的应用。根据工作频率的选择，本系统选用了TI公司最新推出的单片无线收发一体芯片TRF6900进行读头设计，TRF6900在一个器件上包括了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制解调、FM调制解调、直接数字频率合成 (DDS) 、接收信号强度指示(RSSI)等多种功能，集成程度相当的高。

    读头设备采用一个PHILIPS的32位ARM MCU进行系统管理， LPC2106BBD48基于一个支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-S CPU，并带有128k字节(kB)嵌入的高速Flash存储器。通过CPU和TRF6900相结合在配套天线的辅助下，系统达到了读头设备有效读出距离3m、有效写入距离2m的良好效果。 

3)多标签防冲突设计

    多标签防冲突问题是整个RFID系统稳定工作的基石。目前处理标签冲突的方法主要有两种，一种是采用读写器主动的方式，另一种是采用射频卡主动的方式。在本系统中，我们采用了读写器主动的方式，充分利用设备中主控制器资源丰富的优势，通过软件来实现防冲突功能。

    在软件设计的过程中，考虑了采用NRZ（非归零）码的FSK编码码元，由于NRZ码利用高低电平来代表“1”和“0”，那么采用不同的频率对不同的射频芯片码元编码，则发生冲突的时候完全可以通过读写器的接受采样来判断冲突的发生。

    图4给出的是一个NRZ码的FSK编码冲突示例。从中可以看出发生冲突时会出现一个6t码宽的信号，远远超出了A和B码流的信号码宽，据此可以认定出现了冲突现象。

    系统中通过软件手段为读写器提供载波信号中断的时隙（Gap）能力，从而在发现冲突后可以送出Gap，完成冲突等待。

图4   NRZ码的FSK编码冲突示意图

4  结束语

    RFID技术在数码体验店及其总部连锁体系中的应用，取得了明显的经济效益和社会效益，充分体现了新技术的优势。

    RFID由于自身的技术特点不可避免地存在对于金属和液体穿透力差的问题，所以在具体的应用中，我们考虑了采用二维条码技术来辅助完成整体功能，尤其是在连锁店物流应用的处理上。目前的RFID标签相对成本高，加上原厂商难以完成产品包装内部的标签放置，我们的系统采用RFID技术只是在物流过程中完成“大物流”，而在体验店内部的“小物流”过程中仍采用传统的条码技术。

    上述设计思想和实现方案，同样适用于许多其他应用领域，包括平时和战时军用物流、人流的管理。不同RFID技术应用系统的差别主要体现在软件的不同上。通过对具体应用的分析和理解，将RFID信息采集设备合理安放，建立起完善的系统架构，便可通过软件系统的设计实现相应的功能。