1  引言

    RFID是無線射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification）的簡稱，是一種從20世紀(jì)90年代興起的，通過電磁感應(yīng)或電磁傳播方式，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行非接觸識(shí)別跟蹤和雙向數(shù)據(jù)通信的新型自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。相比于條碼、磁條、磁卡、指紋、光學(xué)字符等自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，RFID具有可無線讀/寫、信號(hào)穿透能力強(qiáng)、識(shí)別距離遠(yuǎn)、使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)性好、可多標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別、信息存儲(chǔ)容量大和數(shù)據(jù)可改寫等優(yōu)點(diǎn)。

    正是因?yàn)?/SPAN>RFID所具有的無與倫比的優(yōu)越性，它一經(jīng)出現(xiàn)和趨于成熟，便在交通與配送管理、生產(chǎn)制造管理、資產(chǎn)管理、人員門禁與防偽等領(lǐng)域獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，其中尤以商品零售和物流管理領(lǐng)域?yàn)樯酢?/SPAN>2003年年底，全球最大的商品零售商WALMART宣布其將有計(jì)劃地全面實(shí)施其RFID技術(shù)，從而在全球范圍內(nèi)進(jìn)一步掀起了RFID熱潮。

    近年來，國內(nèi)涉足RFID技術(shù)研究和工程應(yīng)用的人員、單位也越來越多。我們也從事過多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目的研究。本文結(jié)合RFID技術(shù)在某大型連鎖數(shù)碼體驗(yàn)店管理中的實(shí)際應(yīng)用案例，就這類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、思路和重點(diǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)原則等加以討論。

2  數(shù)碼體驗(yàn)店內(nèi)RFID技術(shù)的應(yīng)用情景描述

    通過采用RFID技術(shù)，系統(tǒng)可以協(xié)助體驗(yàn)店的管理人員全面加強(qiáng)店面分析和庫存管理。尤其是在店鋪庫存數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新維護(hù)、客戶行為分析以及客戶跟蹤服務(wù)等方面，該系統(tǒng)可以發(fā)揮極大的作用。

2.1 客戶行為分析及服務(wù)

    在體驗(yàn)店中，客戶（VIP）將可以體驗(yàn)到RFID帶來的極大便利，通過系統(tǒng)的客戶行為分析模塊能夠感受到RFID提供的無窮魅力，體會(huì)到商家?guī)淼挠H情貼心服務(wù)。

    當(dāng)VIP顧客首次進(jìn)入體驗(yàn)店時(shí)，進(jìn)行身份注冊(cè)并發(fā)卡。在客戶瀏覽商品和體現(xiàn)時(shí)尚數(shù)碼產(chǎn)品的同時(shí)，客戶行為分析系統(tǒng)將對(duì)客戶的行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并且實(shí)時(shí)反饋給店內(nèi)工作人員，從而使店內(nèi)服務(wù)更為直接有效。工作人員將會(huì)根據(jù)客戶的喜好更為貼切地提供商品推薦、需求分析等服務(wù)，一方面完善了商家的客戶資料充實(shí)了相關(guān)CRM數(shù)據(jù)庫，另一方面讓來訪的客戶感受到個(gè)性化的服務(wù)，進(jìn)一步提高顧客消費(fèi)心理中的消費(fèi)滿足感。

    當(dāng)客戶完成了消費(fèi)過程，選購了滿意的商品后，RFID系統(tǒng)將自動(dòng)實(shí)時(shí)采集購買信息，瞬時(shí)自動(dòng)結(jié)賬，完全可以免除客戶在購物后排隊(duì)付款的煩惱，系統(tǒng)同時(shí)對(duì)于信用度高的客戶提供銀行卡關(guān)聯(lián)功能，特殊的重點(diǎn)客戶可以完成購物后直接自動(dòng)扣款。

2.2 庫存分析和物流管理

    通過采用RFID系統(tǒng)進(jìn)行管理，連鎖式的體驗(yàn)店可以全面實(shí)時(shí)地進(jìn)行庫存管理并且強(qiáng)化物流控制，盡可能地實(shí)現(xiàn)體驗(yàn)店“零庫存”管理。

    當(dāng)客戶選擇了自己需要的貨物后，一方面結(jié)賬系統(tǒng)自動(dòng)結(jié)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(dāng)某一種商品的在架數(shù)量達(dá)到警戒線時(shí)，自動(dòng)提示系統(tǒng)補(bǔ)貨。

    對(duì)于已經(jīng)銷售的商品，可以通過商品上的RFID標(biāo)簽進(jìn)行售后服務(wù)，顧客再也無需保存購貨發(fā)票。對(duì)于退回的產(chǎn)品，系統(tǒng)分析原因，如非質(zhì)量問題，系統(tǒng)可以重新入庫；如是質(zhì)量問題，則進(jìn)行相關(guān)處理。

3  系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的分析

    基于RFID技術(shù)的管理系統(tǒng)主要需要包括三大模塊：RFID數(shù)據(jù)采集模塊，隨動(dòng)控制模塊，數(shù)據(jù)庫管理模塊。所有的系統(tǒng)模塊均需要建立在對(duì)體驗(yàn)店業(yè)務(wù)模式的模型上。

3.1 體驗(yàn)店業(yè)務(wù)模型

    電器體驗(yàn)店的模型如圖1和圖2所示。我們將體驗(yàn)店分成兩個(gè)部分，即AREA 1 和 AERA 2，即銷售區(qū)和倉庫區(qū)。此外還有一個(gè)AREA 3屬于生產(chǎn)廠商的范疇，可以通過手機(jī)短信或者遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息互聯(lián)。

圖1  RFID電器體驗(yàn)店模型圖

圖2  RFID電器體驗(yàn)店物流與信息流示意圖

3.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖3  連鎖店企業(yè)整體結(jié)構(gòu)圖

    系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)采用了“體驗(yàn)店獨(dú)立規(guī)劃，集團(tuán)整體設(shè)計(jì)”的思路，在每一個(gè)體驗(yàn)店內(nèi)部采用基本相同的配置，通過自身定制設(shè)計(jì)的讀頭、手持讀寫器和智能中間件搭建店點(diǎn)內(nèi)的RFID環(huán)境。在店內(nèi)同時(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的獨(dú)立管理數(shù)據(jù)庫，既可以通過網(wǎng)絡(luò)完成與總部的信息共享，也可以完成店內(nèi)RFID數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)控制裝置的協(xié)調(diào)工作。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.3 重點(diǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)原則

    系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)充分考慮了RFID技術(shù)的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用，尤其是在工作頻率及標(biāo)簽選擇、射頻讀頭設(shè)計(jì)和多標(biāo)簽防沖突設(shè)計(jì)更需要重點(diǎn)分析。

1)工作頻率及標(biāo)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(yè)務(wù)的實(shí)際運(yùn)用，系統(tǒng)選擇915MHz作為工作頻率，在該頻率下射頻信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，同時(shí)具有一定的穿透能力，完全可以滿足數(shù)碼體驗(yàn)店的應(yīng)用環(huán)境。

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

2)射頻讀頭的設(shè)計(jì)

    射頻識(shí)別系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分就是射頻讀頭，射頻讀頭的設(shè)計(jì)一定要考慮具體的應(yīng)用。根據(jù)工作頻率的選擇，本系統(tǒng)選用了TI公司最新推出的單片無線收發(fā)一體芯片TRF6900進(jìn)行讀頭設(shè)計(jì)，TRF6900在一個(gè)器件上包括了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制解調(diào)、FM調(diào)制解調(diào)、直接數(shù)字頻率合成 (DDS) 、接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)等多種功能，集成程度相當(dāng)?shù)母摺?/SPAN>

    讀頭設(shè)備采用一個(gè)PHILIPS的32位ARM MCU進(jìn)行系統(tǒng)管理， LPC2106BBD48基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S CPU，并帶有128k字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器。通過CPU和TRF6900相結(jié)合在配套天線的輔助下，系統(tǒng)達(dá)到了讀頭設(shè)備有效讀出距離3m、有效寫入距離2m的良好效果。 

3)多標(biāo)簽防沖突設(shè)計(jì)

    多標(biāo)簽防沖突問題是整個(gè)RFID系統(tǒng)穩(wěn)定工作的基石。目前處理標(biāo)簽沖突的方法主要有兩種，一種是采用讀寫器主動(dòng)的方式，另一種是采用射頻卡主動(dòng)的方式。在本系統(tǒng)中，我們采用了讀寫器主動(dòng)的方式，充分利用設(shè)備中主控制器資源豐富的優(yōu)勢，通過軟件來實(shí)現(xiàn)防沖突功能。

    在軟件設(shè)計(jì)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(duì)不同的射頻芯片碼元編碼，則發(fā)生沖突的時(shí)候完全可以通過讀寫器的接受采樣來判斷沖突的發(fā)生。

    圖4給出的是一個(gè)NRZ碼的FSK編碼沖突示例。從中可以看出發(fā)生沖突時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)6t碼寬的信號(hào)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了A和B碼流的信號(hào)碼寬，據(jù)此可以認(rèn)定出現(xiàn)了沖突現(xiàn)象。

    系統(tǒng)中通過軟件手段為讀寫器提供載波信號(hào)中斷的時(shí)隙（Gap）能力，從而在發(fā)現(xiàn)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(jié)束語

    RFID技術(shù)在數(shù)碼體驗(yàn)店及其總部連鎖體系中的應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，充分體現(xiàn)了新技術(shù)的優(yōu)勢。

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

    上述設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案，同樣適用于許多其他應(yīng)用領(lǐng)域，包括平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)軍用物流、人流的管理。不同RFID技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的差別主要體現(xiàn)在軟件的不同上。通過對(duì)具體應(yīng)用的分析和理解，將RFID信息采集設(shè)備合理安放，建立起完善的系統(tǒng)架構(gòu)，便可通過軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。