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| 【提 要】由于超高頻RFID技術(shù)的優(yōu)異特性，加之超高頻電子標簽的價(jià)格逐年下降，大大降低了RFID技術(shù)的應用門(mén)檻。其應用領(lǐng)域已逐步由涉車(chē)應用，轉為現代物 流、電子商務(wù)、交通管理、電子政務(wù)以及軍事管理等國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域，超高頻RFID開(kāi)始進(jìn)入高速成長(cháng)期。 （RFID射頻快報嚴正聲明：如需轉載請征得RFID射頻快報書(shū)面同意并注明出處，保證我站圖文的完整性！——《信息網(wǎng)絡(luò )傳播權保護條例》） 【RFID射頻快報2007年8月3日訊】隨著(zhù)RFID技術(shù)在各領(lǐng)域的推廣和應用，對電子標簽和讀寫(xiě)器的要求逐步細化，從對電子標簽讀寫(xiě)距離的要求來(lái)說(shuō)，大致可以分為二大類(lèi)： 第一類(lèi)為近距離自動(dòng)識別系統。RFID技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的 發(fā)展，識別距離在數十厘米以?xún)?，頻率在13.56MHz或以下頻段的近距離RFID技術(shù)已相對成熟。一般都由人手持電子標簽（卡）或讀寫(xiě)器，讓二者直接靠 近進(jìn)行讀寫(xiě)。目前使用量很大，如我國的第二代智能身份證、公共汽車(chē)和地鐵的IC卡電子車(chē)票，辦公人員的門(mén)禁系統等等。 第二類(lèi)為遠距離自動(dòng)識別系統，對電子標簽讀寫(xiě)距離 在數米至十余米。如果要對行駛中的車(chē)輛、傳送帶上的行李，流水線(xiàn)上的工件等運動(dòng)或移動(dòng)物體進(jìn)行近距離識別，必須使這些物體停下來(lái)，這不僅會(huì )降低效率，對有 些應用甚至是不可能的。遠距離RFID技術(shù)是物流、生產(chǎn)自動(dòng)化、供應鏈管理和交通管理等行業(yè)進(jìn)行數據自動(dòng)采集，建立網(wǎng)絡(luò )化管理信息平臺的必要手段，遠距離 RFID產(chǎn)品的應用已成為不可阻擋的趨勢。 遠距離RFID系統使用三個(gè)工作頻段：即 840MHz～960MHz超高頻頻段(UHF)、2.45GHz頻段和5.8GHz頻段。早期由于RFID技術(shù)水平的限制，電子標簽的電路必須靠電池供 電。這就帶來(lái)電子標簽價(jià)格貴、使用和維護不方便，壽命有限等問(wèn)題，限制了射頻識別系統的應用和推廣。九十年代后期半導體集成電路在集成度和降低功耗方面達 到了極高的水平，在UHF和2.45GHz頻段制造出了無(wú)源電子標簽的單片集成電路?？梢岳米x寫(xiě)器天線(xiàn)幅射的電磁波能量，驅動(dòng)標簽電路工作。 2.45GHz頻段的無(wú)源電子標簽識別距離很近，而UHF頻段的識別距離可在10米以上，已成為遠距離無(wú)源識別系統的主流。5.8GHz頻段由于技術(shù)相對 復雜，難于制造出無(wú)源而作用距離又遠的電子標簽，它的電子標簽的價(jià)格是無(wú)源標簽的數十倍，在我國及歐洲和日本等高速公路收費的系統仍在使用有源的 5.8GHz系統。 UHFRFID系統正進(jìn)入高速成長(cháng)期 超高頻遠距離自動(dòng)識別技術(shù)具有能一次性讀取多個(gè)標簽、 穿透性強、可多次讀寫(xiě)、數據的記憶容量大，無(wú)源電子標簽成本低，體積小，使用方便，可靠性和壽命高，可以在車(chē)輛或其它被標識的物體高速運動(dòng)的情況下工作、 耐受戶(hù)外惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，得到了世界各國的重視。近年來(lái)，由于受到以美國國防部和歐美大企業(yè)的推動(dòng)，確立了自動(dòng)識別國際標準，加之超高頻電子標簽的價(jià)格逐 年下降，大大降低了RFID技術(shù)的應用門(mén)檻。超高頻遠距離自動(dòng)識別技術(shù)的應用領(lǐng)域已逐步由涉車(chē)應用，轉為現代物流、電子商務(wù)、交通管理、電子政務(wù)以及軍事 管理等國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域，超高頻遠距離自動(dòng)識別已開(kāi)始進(jìn)入高速成長(cháng)期。 我國在經(jīng)濟高速發(fā)展，全社會(huì )運用信息技術(shù)提高效益 和質(zhì)量的形勢的推動(dòng)下，2006年科技部等十五部委聯(lián)合發(fā)表了中國射頻識別(RFID)技術(shù)政策白皮書(shū)，為RFID技術(shù)與產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展提供了系統性指 南。中國自動(dòng)識別產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展已經(jīng)初具規模，RFID產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。遠距離無(wú)源電了標簽和讀寫(xiě)器的應用和開(kāi)發(fā)方面，在90年代中期深圳市遠望谷 科技有限公司等單位，開(kāi)發(fā)了鐵路車(chē)輛車(chē)號自動(dòng)識別系統。以四川省新源現代為代表，從1997年起在深圳海關(guān)建設了“自動(dòng)車(chē)輛識別管理系統”，對過(guò)境車(chē)輛進(jìn) 行管理。并從2001年起，將原來(lái)的有源卡系統改為超高頻無(wú)源卡系統。 2001年秋，深圳市人一投資發(fā)展有限公司在全國 率先開(kāi)發(fā)出了符合ISO/IEC18000-6B標準的讀寫(xiě)器和系統，成功地用于深圳海關(guān)電子轉關(guān)通道管理等項目。此后南京三寶集團瑞?？萍脊竞蜕钲谑?先施科技有限公司等都相繼投入力量，進(jìn)行了有自主知識產(chǎn)權的遠距離識別電子標簽和讀寫(xiě)器系統的開(kāi)發(fā)，形成了初步的產(chǎn)業(yè)規模，不僅為國內提供了大量電子標簽 和讀寫(xiě)器，也出口到美國、加拿大、墨西哥、巴西和中東許多國家，成為國際遠距離無(wú)源識別系統大家庭的重要成員。 無(wú)源電子標簽的遠距離自動(dòng)識別技術(shù)比較復雜，目前 各公司的生產(chǎn)規模不大，生產(chǎn)成本高。在全國的眾多RFID企業(yè)中，各種代理或外企分支機構和系統集成與應用系統開(kāi)發(fā)企業(yè)占到近90%，真正從事RFID的 核心技術(shù)開(kāi)發(fā)，具有自主知識產(chǎn)權產(chǎn)品企業(yè)不到10%，是中國RFID產(chǎn)業(yè)最薄弱環(huán)節。針對此技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現狀，我國科技部把“射頻識別（RFID）技 術(shù)與應用”列為國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）的重大項目，組織攻克一批RFID共性基礎及前瞻性、產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應用關(guān)鍵技術(shù)，建立起我國 RFID技術(shù)自主創(chuàng )新體系、公共應用服務(wù)體系和RFID標準體系，構建具有自主知識產(chǎn)權技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈，降低電子標簽和讀寫(xiě)器這些關(guān)鍵設備的生產(chǎn)成本，加速 應用軟件的開(kāi)發(fā)，增大推廣使用的力度，滿(mǎn)足物流業(yè)、交通運輸業(yè)、生產(chǎn)管理和國家安全等各方面的迫切需要。在國內外遠距離自動(dòng)識別技術(shù)應用加速發(fā)展的前提 下，有下列值得重視的發(fā)展趨勢： 一、ISO/IEC18000-6C可能成為事實(shí)上的UHFRFID空間接口標準 隨著(zhù)全球物流行業(yè)RFID大規模應用的開(kāi)始，RFID 標準的統一已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認同。EPCGlobal是由北美UCC產(chǎn)品統一編碼組織和歐洲EAN產(chǎn)品標準組織聯(lián)合成立，在全球擁有數百家成員，得到了 零售巨頭沃爾瑪，制造業(yè)巨頭強生、寶潔等跨國公司的支持，由于綜合了美國和歐洲廠(chǎng)商，實(shí)力相對占上風(fēng)。2006年EPCGen2已納入國際標準化組織 （ISO）和國際電工組織（IEC）聯(lián)合的ISO/IEC18000-6標準，稱(chēng)為ISO/IEC18000-6C。在超高頻（UHF）頻段，空間通訊接 口標準ISO/IEC18000-6的A、B和C三類(lèi)中，由于歷史原因，B類(lèi)多數用于交通領(lǐng)域，而C類(lèi)主要用于物流、生產(chǎn)管理和供應鏈管理領(lǐng)域。但是C類(lèi) 標簽的速度比B類(lèi)高，價(jià)格低，生產(chǎn)和銷(xiāo)售的數量遠遠超過(guò)B類(lèi)，有逐步完全替代B類(lèi)的趨勢，有可能成為事實(shí)上的UHF遠距離的無(wú)源自動(dòng)識別系統的唯一國際標 準，不僅在物流、生產(chǎn)管理和供應鏈管理領(lǐng)域大量應用，也會(huì )在交通管理領(lǐng)域使用。 符合ISO/IEC18000-6的A、B和C的電子標簽芯片在Philips、TI等許多集成電路大公司都已大量生產(chǎn)，我國復旦微電子也宣布研制成功。下面表格列出了Philips（現稱(chēng)NXP）公司的幾種UHF頻段的電子標簽集成電路產(chǎn)品的規格：
產(chǎn)品的規格
二、面向行業(yè)需要開(kāi)發(fā)多種多樣的電子標簽 在一個(gè)RFID系統中，電子標簽一般占總投資的60% 至70%。讀寫(xiě)器和計算機系統的投資是一次性的，但電子標簽的數量且隨著(zhù)時(shí)間的推移和應用的擴大，逐年會(huì )增加。據權威咨詢(xún)機構研究報告稱(chēng)，到2008年， 全球每年將使用200億個(gè)RFID標簽，2010年全球RFID市場(chǎng)將達3000億美元。未來(lái)幾年射頻識別標簽應用最多的市場(chǎng)是包裝/供應鏈市場(chǎng)。到 2008年，約需153億個(gè)的貨箱與托盤(pán)標簽，68億個(gè)面向藥物、行李、動(dòng)物、書(shū)籍和票據的RFID標簽。 要使UHF的自動(dòng)識別系統識別距離遠，必須同時(shí)改 進(jìn)電子標簽和讀寫(xiě)器的性能，而電子標簽是關(guān)鍵的一環(huán)。電子標簽由外殼或面層、天線(xiàn)、天線(xiàn)所在的基片、集成電路、集成電路與天線(xiàn)連接電路五部分組成，性能取 決于電子標簽的天線(xiàn)、電子標簽的集成電路和他們的封裝。超高頻電子標簽最困難之點(diǎn)是：電子標簽要嵌入或附著(zhù)在不同形狀、類(lèi)型的產(chǎn)品上，標簽所附的物體表面 也是電子標簽天線(xiàn)的一部分，會(huì )影響標簽天線(xiàn)的電參數。標簽的使用環(huán)境的多樣性和不確定性，加之標簽的形狀和大小受應用的要求限制，使標簽天線(xiàn)的設計特別困 難，在很多場(chǎng)合只能用實(shí)驗的方法確定。 由于電子標簽的應用場(chǎng)合不同，有著(zhù)不同的要求。如 作為汽車(chē)標識，要求電子標簽安裝于汽車(chē)上以后，就成為該車(chē)的電子身份證，成為管理意義上的“電子標簽”，必須不能拆動(dòng)，與該車(chē)建立唯一的對應關(guān)系。物流和 行李包裹用的一次性電子標簽，使用量大，要求成本低。生產(chǎn)過(guò)程管理使用的電子標簽，常常需要能夠循環(huán)使用。有些要求能貼在金屬表面使用，有的要求能耐受高 溫、低溫、高濕、機械沖擊等惡劣的環(huán)境。應用要求的多樣性帶來(lái)電子標簽形式的多樣性。下面表格列出了常見(jiàn)的各種電子標簽類(lèi)型，需要針對這些不同的要求，開(kāi) 發(fā)出系列化的產(chǎn)品，滿(mǎn)足各方面的需求。 三、遠距離無(wú)源識別讀寫(xiě)器進(jìn)一步集成化和模塊化 隨著(zhù)遠距離無(wú)源識別系統應用面的擴大，全球遠距離無(wú)源讀寫(xiě)器的市場(chǎng)也在迅速成長(cháng)。全球RFID讀寫(xiě)器市場(chǎng)將以年增長(cháng)率在30%左右速度不斷增長(cháng)。到2008年EPC讀取器市場(chǎng)規模將達11.4億美元，同年其他近距離讀取器市場(chǎng)規模將達7.5億美元。 但在我國目前遠距離無(wú)源識別系統設備的價(jià)格遠比近距離 系統高，其主要原因是生產(chǎn)規模小，隨著(zhù)應用面的擴大，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本會(huì )大大降低。遠距離無(wú)源系統涉及微波技術(shù)，設計、生產(chǎn)和調試測試的難度大。隨著(zhù)應用的 深入，讀寫(xiě)器的要求會(huì )有千差萬(wàn)別，例如天線(xiàn)形式、天線(xiàn)數量、機械結構、數據通訊方式、狀態(tài)顯示、環(huán)境條件和電源供給等等不同的要求。如果針對這些不同的要 求，從電路設計開(kāi)始，研制五花八門(mén)的讀寫(xiě)器，而每種生產(chǎn)量都不大，這樣會(huì )很不經(jīng)濟，成本將難于降低。為了降低設計復雜度、生產(chǎn)和調試的成本，一個(gè)重要的工 作是提高讀寫(xiě)器電路的集成度，并使通用部件模塊化?，F在的趨勢是將讀寫(xiě)器的核心電路模塊化，然后用讀寫(xiě)器電路模塊組合成符合各種需要的讀寫(xiě)器。如美國 Sirit公司開(kāi)發(fā)了INfinity210和SM9311多協(xié)議讀寫(xiě)模塊，最近深圳市先施公司利用IntelR1000的EPC協(xié)議專(zhuān)用集成電路開(kāi)發(fā)了 僅40毫米寬60毫米長(cháng)的讀寫(xiě)器模塊。
讀寫(xiě)器模塊 四、UHFRFID讀寫(xiě)器由“涉車(chē)”應用為主轉向以“涉物”應用為主 電子標簽的價(jià)格只有降至標識物成本的1%以?xún)?，才有?能大量推廣。在前階段，由于超高頻電子標簽的價(jià)格在數至數十美元，應用主要集中在汽車(chē)、鐵路機車(chē)等高值物品的標識，應用于高速公路不停車(chē)收費、停車(chē)場(chǎng)管 理、機關(guān)和社區車(chē)輛門(mén)禁管理、公共汽車(chē)調度、車(chē)輛過(guò)境監管等與車(chē)輛相關(guān)的應用領(lǐng)域?，F在EPC電子標簽的降格已降至20美分左右，一次性標簽對一般貨品可 用于托板和卡通箱一級標識，貴重貨品可在單品一級標識。復用標簽可用于生產(chǎn)和流通過(guò)程的單品標識。這樣就大大擴展了超高頻遠距離自動(dòng)識別系統的應用范圍， 進(jìn)入物流業(yè)、運輸業(yè)、生產(chǎn)管理、醫療衛生和國家安全等國民經(jīng)濟各個(gè)廣闊的領(lǐng)域，將呈雪崩式的增長(cháng)的態(tài)勢。涉車(chē)應用的UHFRFID讀寫(xiě)器的技術(shù)要求是與 “涉物”應用完全不同的。涉車(chē)應用讀寫(xiě)器的要求讀寫(xiě)距離遠，保證在車(chē)輛高速行駛的條件下能正確識別，要求能與道路通行控制設備和計算機直接連接。“涉物” 應用的UHFRFID讀寫(xiě)器因物品的對象不同、標簽安裝位置不同、物流的控制點(diǎn)設置位置的不同而與涉車(chē)應用讀寫(xiě)器有很大的差別。 “涉物”應用UHFRFID讀寫(xiě)器的要求有這樣幾個(gè)特點(diǎn)： 1．能適應電子標簽位置和朝向的隨意的條件 物品在交接、傳遞和運輸的過(guò)程中，物品放置的位置和朝 向都有可能變化，不可能象汽車(chē)那樣，電子標簽貼在車(chē)窗玻璃上永遠朝著(zhù)前進(jìn)方向。所以物流應用UHFRFID讀寫(xiě)器必須適應電子標簽位置和朝向的隨意性，能 作到從各個(gè)不同的方向讀。比較好的辦法是設計門(mén)框式或隧道式多天線(xiàn)讀寫(xiě)器。為了避免不同天線(xiàn)發(fā)出的電磁波互相干擾，這些天線(xiàn)應采用時(shí)分制方式工作，相當于 電磁波波束圍著(zhù)一個(gè)環(huán)向中心進(jìn)行電掃描，這樣就可以讀到貼在不同面上的標簽。 電子標簽通常是線(xiàn)極化的，為了保證能讀到各種不同極化朝向的標簽，物流讀寫(xiě)器的天線(xiàn)應采用園極化天線(xiàn)。 2．有高效的多標簽仲裁能力 汽車(chē)的物理尺寸大，在UHFRFID讀寫(xiě)器的有效覆蓋 范圍內，出現多個(gè)標簽的機會(huì )不多，即使有，數量也不會(huì )很多。然而在物流應用中，在UHFRFID讀寫(xiě)器視場(chǎng)內出現幾十電子標簽是極其平常的事，因此物流 UHFRFID讀寫(xiě)器必須有極強的多標簽仲裁能力，有高的速度和準確性。ISO18000-6C電子標簽的通訊速率能高達640Kbits/S，為高速仲 裁創(chuàng )造了條件，所以針對物流應用ISO18000-6C電子標簽有明顯的優(yōu)勢。 3．高讀寫(xiě)器密度環(huán)境下的工作能力 在物流管理和其它應用中，有可能出現在一個(gè)區域內有多 個(gè)頻率范圍相同的讀寫(xiě)器，出現微波電磁場(chǎng)互相覆蓋而形成互相干擾的現象，解決此問(wèn)題的方法，主要是采取讓讀寫(xiě)器的工作時(shí)間或工作頻率范圍或天線(xiàn)幅射范圍作 科學(xué)的分割。例如讀寫(xiě)器的LBT功能（ListenBeforeTalk），互相避讓。EPCClass1/Gen2(ISO18000-6C)包括了支 持“密集詢(xún)問(wèn)器信道化信令”（dense-interrogatorchannelizedsignaling）。密集詢(xún)問(wèn)器信道化信令有時(shí)名為“密集閱 讀器模式”（densereadermode），通過(guò)減小閱讀器信號“淹沒(méi)”標簽響應信號的可能性，減少EPC閱讀器之間的干擾。 4．網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的工作能力 現代物流的管理實(shí)現物流全過(guò)程的智能化“無(wú)縫隙”的管 理，這種管理是在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下實(shí)現的。遠距離自動(dòng)識別系統是在此網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的信息采集點(diǎn)的組合，進(jìn)行物料跟蹤、運載工具和貨架識別等要求非接觸數據采集和交 換。與計算機及通訊技術(shù)結合可形成跨地區跨行業(yè)的管理網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現對原料、半成品、成品、運輸、倉儲、配送、上架、最終銷(xiāo)售，甚至退貨處理等環(huán)節進(jìn)行實(shí)時(shí)監 控，物品的識別跟蹤范圍可從一個(gè)小區域擴展到全國甚至全世界，提高了物流過(guò)程的自動(dòng)化程度，實(shí)現國際大流通。為此讀寫(xiě)器必須帶網(wǎng)絡(luò )接口，有能力直接聯(lián)網(wǎng)。 數據通訊的數據格式必須遵從國際標準和中間件的要求。 五、可移動(dòng)UHFRFID系統成為發(fā)展的新熱點(diǎn) 可移動(dòng)超高頻RFID讀寫(xiě)器是RFID讀寫(xiě)器中的重要的一類(lèi)，在物流和供應鏈管理中有著(zhù)大量的需求?？梢苿?dòng)UHFRFID系統包括手持式讀寫(xiě)器，車(chē)載讀寫(xiě)器，叉車(chē)讀寫(xiě)器、手推車(chē)式讀寫(xiě)器。 不同的應用領(lǐng)域需要不同規格的可移動(dòng)讀寫(xiě)器，此類(lèi)讀寫(xiě) 器技術(shù)要求需針對行業(yè)應用需要進(jìn)行細化。對可移動(dòng)UHFRFID系統來(lái)說(shuō)，要輸出四個(gè)數據：標簽的ID、標簽的DATA、識別時(shí)的即時(shí)位置和識別時(shí)間。固 定讀寫(xiě)器的位置是確定的，但可移動(dòng)設備的位置是變化的，系統的定位是一個(gè)重要的要求?？梢苿?dòng)UHFRFID系統可以用一般的常用技術(shù)，如GPS技術(shù)，這對 于交通運輸監控用的車(chē)載可移動(dòng)UHFRFID系統是適用的。但是技術(shù)對于室內應用的可移動(dòng)UHFRFID系統不一定合適，如倉庫內根本收不到要解決GPS 信號，加之定位的精度不一定能滿(mǎn)足精確到貨位的管理要求。在貨場(chǎng)或倉庫內定位比較好的辦法是用地面和貨架的定位標簽。這種方法成本低，位置精確，可利用移 動(dòng)設備本身原有讀寫(xiě)器定位。 其次，可移動(dòng)UHFRFID系統的是天線(xiàn)要同時(shí)滿(mǎn)足電氣特性、機械安裝、結構強度等方面的要求不是一件容易的事，對于象叉車(chē)讀寫(xiě)器這樣一類(lèi)位置限制嚴格，結構強度要求高的設備，很多選擇強度大、厚度小、容易安裝的微帶天線(xiàn)。 可移動(dòng)UHFRFID系統第三個(gè)問(wèn)題是系統供電，特別是手持式RFID讀寫(xiě)器，要求體積小、重量輕、攜帶和使用方便、電池功率消耗少，待機和工作時(shí)間長(cháng)。在電路設計時(shí)特別要注意減少待機時(shí)的電源消耗，關(guān)閉所有不必要的電路，學(xué)習手機的電源控制和管理技術(shù)。 可移動(dòng)UHFRFID系統第四個(gè)關(guān)鍵要求是在移動(dòng)條件下的數據通訊，在這方面有許多現成的解決方案，可以選用就成熟的通訊模塊組合到讀寫(xiě)器中去。 |
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