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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(biāo)簽的價格逐年下降，大大降低了RFID技術(shù)的應(yīng)用門檻。其應(yīng)用領(lǐng)域已逐步由涉車應(yīng)用，轉(zhuǎn)為現(xiàn)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(jì)的各個領(lǐng)域，超高頻RFID開始進(jìn)入高速成長期。 （RFID射頻快報嚴(yán)正聲明：如需轉(zhuǎn)載請征得RFID射頻快報書面同意并注明出處，保證我站圖文的完整性！——《信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)保護(hù)條例》） 【RFID射頻快報2007年8月3日訊】隨著RFID技術(shù)在各領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，對電子標(biāo)簽和讀寫器的要求逐步細(xì)化，從對電子標(biāo)簽讀寫距離的要求來說，大致可以分為二大類： 第一類為近距離自動識別系統(tǒng)。RFID技術(shù)經(jīng)過多年的 發(fā)展，識別距離在數(shù)十厘米以內(nèi)，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(biāo)簽（卡）或讀寫器，讓二者直接靠 近進(jìn)行讀寫。目前使用量很大，如我國的第二代智能身份證、公共汽車和地鐵的IC卡電子車票，辦公人員的門禁系統(tǒng)等等。 第二類為遠(yuǎn)距離自動識別系統(tǒng)，對電子標(biāo)簽讀寫距離 在數(shù)米至十余米。如果要對行駛中的車輛、傳送帶上的行李，流水線上的工件等運(yùn)動或移動物體進(jìn)行近距離識別，必須使這些物體停下來，這不僅會降低效率，對有 些應(yīng)用甚至是不可能的。遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)是物流、生產(chǎn)自動化、供應(yīng)鏈管理和交通管理等行業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動采集，建立網(wǎng)絡(luò)化管理信息平臺的必要手段，遠(yuǎn)距離 RFID產(chǎn)品的應(yīng)用已成為不可阻擋的趨勢。 遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)使用三個工作頻段：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(biāo)簽的電路必須靠電池供 電。這就帶來電子標(biāo)簽價格貴、使用和維護(hù)不方便，壽命有限等問題，限制了射頻識別系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。九十年代后期半導(dǎo)體集成電路在集成度和降低功耗方面達(dá) 到了極高的水平，在UHF和2.45GHz頻段制造出了無源電子標(biāo)簽的單片集成電路?？梢岳米x寫器天線幅射的電磁波能量，驅(qū)動標(biāo)簽電路工作。 2.45GHz頻段的無源電子標(biāo)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(yuǎn)距離無源識別系統(tǒng)的主流。5.8GHz頻段由于技術(shù)相對 復(fù)雜，難于制造出無源而作用距離又遠(yuǎn)的電子標(biāo)簽，它的電子標(biāo)簽的價格是無源標(biāo)簽的數(shù)十倍，在我國及歐洲和日本等高速公路收費(fèi)的系統(tǒng)仍在使用有源的 5.8GHz系統(tǒng)。 UHFRFID系統(tǒng)正進(jìn)入高速成長期 超高頻遠(yuǎn)距離自動識別技術(shù)具有能一次性讀取多個標(biāo)簽、 穿透性強(qiáng)、可多次讀寫、數(shù)據(jù)的記憶容量大，無源電子標(biāo)簽成本低，體積小，使用方便，可靠性和壽命高，可以在車輛或其它被標(biāo)識的物體高速運(yùn)動的情況下工作、 耐受戶外惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，得到了世界各國的重視。近年來，由于受到以美國國防部和歐美大企業(yè)的推動，確立了自動識別國際標(biāo)準(zhǔn)，加之超高頻電子標(biāo)簽的價格逐 年下降，大大降低了RFID技術(shù)的應(yīng)用門檻。超高頻遠(yuǎn)距離自動識別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已逐步由涉車應(yīng)用，轉(zhuǎn)為現(xiàn)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(jì)的各個領(lǐng)域，超高頻遠(yuǎn)距離自動識別已開始進(jìn)入高速成長期。 我國在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，全社會運(yùn)用信息技術(shù)提高效益 和質(zhì)量的形勢的推動下，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，為RFID技術(shù)與產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展提供了系統(tǒng)性指 南。中國自動識別產(chǎn)業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，RFID產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。遠(yuǎn)距離無源電了標(biāo)簽和讀寫器的應(yīng)用和開發(fā)方面，在90年代中期深圳市遠(yuǎn)望谷 科技有限公司等單位，開發(fā)了鐵路車輛車號自動識別系統(tǒng)。以四川省新源現(xiàn)代為代表，從1997年起在深圳海關(guān)建設(shè)了“自動車輛識別管理系統(tǒng)”，對過境車輛進(jìn) 行管理。并從2001年起，將原來的有源卡系統(tǒng)改為超高頻無源卡系統(tǒng)。 2001年秋，深圳市人一投資發(fā)展有限公司在全國 率先開發(fā)出了符合ISO/IEC18000-6B標(biāo)準(zhǔn)的讀寫器和系統(tǒng)，成功地用于深圳海關(guān)電子轉(zhuǎn)關(guān)通道管理等項目。此后南京三寶集團(tuán)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(quán)的遠(yuǎn)距離識別電子標(biāo)簽和讀寫器系統(tǒng)的開發(fā)，形成了初步的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，不僅為國內(nèi)提供了大量電子標(biāo)簽 和讀寫器，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(yuǎn)距離無源識別系統(tǒng)大家庭的重要成員。 無源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離自動識別技術(shù)比較復(fù)雜，目前 各公司的生產(chǎn)規(guī)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(jī)構(gòu)和系統(tǒng)集成與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)占到近90%，真正從事RFID的 核心技術(shù)開發(fā)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品企業(yè)不到10%，是中國RFID產(chǎn)業(yè)最薄弱環(huán)節(jié)。針對此技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，我國科技部把“射頻識別（RFID）技 術(shù)與應(yīng)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(chǔ)及前瞻性、產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)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(yīng)用服務(wù)體系和RFID標(biāo)準(zhǔn)體系，構(gòu)建具有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈，降低電子標(biāo)簽和讀寫器這些關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)成本，加速 應(yīng)用軟件的開發(fā)，增大推廣使用的力度，滿足物流業(yè)、交通運(yùn)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(nèi)外遠(yuǎn)距離自動識別技術(shù)應(yīng)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可能成為事實上的UHFRFID空間接口標(biāo)準(zhǔn) 隨著全球物流行業(yè)RFID大規(guī)模應(yīng)用的開始，RFID 標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同。EPCGlobal是由北美UCC產(chǎn)品統(tǒng)一編碼組織和歐洲EAN產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立，在全球擁有數(shù)百家成員，得到了 零售巨頭沃爾瑪，制造業(yè)巨頭強(qiáng)生、寶潔等跨國公司的支持，由于綜合了美國和歐洲廠商，實力相對占上風(fēng)。2006年EPCGen2已納入國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （ISO）和國際電工組織（IEC）聯(lián)合的ISO/IEC18000-6標(biāo)準(zhǔn)，稱為ISO/IEC18000-6C。在超高頻（UHF）頻段，空間通訊接 口標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-6的A、B和C三類中，由于歷史原因，B類多數(shù)用于交通領(lǐng)域，而C類主要用于物流、生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域。但是C類 標(biāo)簽的速度比B類高，價格低，生產(chǎn)和銷售的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過B類，有逐步完全替代B類的趨勢，有可能成為事實上的UHF遠(yuǎn)距離的無源自動識別系統(tǒng)的唯一國際標(biāo) 準(zhǔn)，不僅在物流、生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域大量應(yīng)用，也會在交通管理領(lǐng)域使用。 符合ISO/IEC18000-6的A、B和C的電子標(biāo)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(fù)旦微電子也宣布研制成功。下面表格列出了Philips（現(xiàn)稱NXP）公司的幾種UHF頻段的電子標(biāo)簽集成電路產(chǎn)品的規(guī)格：
產(chǎn)品的規(guī)格
二、面向行業(yè)需要開發(fā)多種多樣的電子標(biāo)簽 在一個RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽一般占總投資的60% 至70%。讀寫器和計算機(jī)系統(tǒng)的投資是一次性的，但電子標(biāo)簽的數(shù)量且隨著時間的推移和應(yīng)用的擴(kuò)大，逐年會增加。據(jù)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)研究報告稱，到2008年， 全球每年將使用200億個RFID標(biāo)簽，2010年全球RFID市場將達(dá)3000億美元。未來幾年射頻識別標(biāo)簽應(yīng)用最多的市場是包裝/供應(yīng)鏈?zhǔn)袌觥５?2008年，約需153億個的貨箱與托盤標(biāo)簽，68億個面向藥物、行李、動物、書籍和票據(jù)的RFID標(biāo)簽。 要使UHF的自動識別系統(tǒng)識別距離遠(yuǎn)，必須同時改 進(jìn)電子標(biāo)簽和讀寫器的性能，而電子標(biāo)簽是關(guān)鍵的一環(huán)。電子標(biāo)簽由外殼或面層、天線、天線所在的基片、集成電路、集成電路與天線連接電路五部分組成，性能取 決于電子標(biāo)簽的天線、電子標(biāo)簽的集成電路和他們的封裝。超高頻電子標(biāo)簽最困難之點(diǎn)是：電子標(biāo)簽要嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，標(biāo)簽所附的物體表面 也是電子標(biāo)簽天線的一部分，會影響標(biāo)簽天線的電參數(shù)。標(biāo)簽的使用環(huán)境的多樣性和不確定性，加之標(biāo)簽的形狀和大小受應(yīng)用的要求限制，使標(biāo)簽天線的設(shè)計特別困 難，在很多場合只能用實驗的方法確定。 由于電子標(biāo)簽的應(yīng)用場合不同，有著不同的要求。如 作為汽車標(biāo)識，要求電子標(biāo)簽安裝于汽車上以后，就成為該車的電子身份證，成為管理意義上的“電子標(biāo)簽”，必須不能拆動，與該車建立唯一的對應(yīng)關(guān)系。物流和 行李包裹用的一次性電子標(biāo)簽，使用量大，要求成本低。生產(chǎn)過程管理使用的電子標(biāo)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(jī)械沖擊等惡劣的環(huán)境。應(yīng)用要求的多樣性帶來電子標(biāo)簽形式的多樣性。下面表格列出了常見的各種電子標(biāo)簽類型，需要針對這些不同的要求，開 發(fā)出系列化的產(chǎn)品，滿足各方面的需求。 三、遠(yuǎn)距離無源識別讀寫器進(jìn)一步集成化和模塊化 隨著遠(yuǎn)距離無源識別系統(tǒng)應(yīng)用面的擴(kuò)大，全球遠(yuǎn)距離無源讀寫器的市場也在迅速成長。全球RFID讀寫器市場將以年增長率在30%左右速度不斷增長。到2008年EPC讀取器市場規(guī)模將達(dá)11.4億美元，同年其他近距離讀取器市場規(guī)模將達(dá)7.5億美元。 但在我國目前遠(yuǎn)距離無源識別系統(tǒng)設(shè)備的價格遠(yuǎn)比近距離 系統(tǒng)高，其主要原因是生產(chǎn)規(guī)模小，隨著應(yīng)用面的擴(kuò)大，開發(fā)和生產(chǎn)成本會大大降低。遠(yuǎn)距離無源系統(tǒng)涉及微波技術(shù)，設(shè)計、生產(chǎn)和調(diào)試測試的難度大。隨著應(yīng)用的 深入，讀寫器的要求會有千差萬別，例如天線形式、天線數(shù)量、機(jī)械結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)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(shè)計開始，研制五花八門的讀寫器，而每種生產(chǎn)量都不大，這樣會很不經(jīng)濟(jì)，成本將難于降低。為了降低設(shè)計復(fù)雜度、生產(chǎn)和調(diào)試的成本，一個重要的工 作是提高讀寫器電路的集成度，并使通用部件模塊化。現(xiàn)在的趨勢是將讀寫器的核心電路模塊化，然后用讀寫器電路模塊組合成符合各種需要的讀寫器。如美國 Sirit公司開發(fā)了INfinity210和SM9311多協(xié)議讀寫模塊，最近深圳市先施公司利用IntelR1000的EPC協(xié)議專用集成電路開發(fā)了 僅40毫米寬60毫米長的讀寫器模塊。
讀寫器模塊 四、UHFRFID讀寫器由“涉車”應(yīng)用為主轉(zhuǎn)向以“涉物”應(yīng)用為主 電子標(biāo)簽的價格只有降至標(biāo)識物成本的1%以內(nèi)，才有可 能大量推廣。在前階段，由于超高頻電子標(biāo)簽的價格在數(shù)至數(shù)十美元，應(yīng)用主要集中在汽車、鐵路機(jī)車等高值物品的標(biāo)識，應(yīng)用于高速公路不停車收費(fèi)、停車場管 理、機(jī)關(guān)和社區(qū)車輛門禁管理、公共汽車調(diào)度、車輛過境監(jiān)管等與車輛相關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)在EPC電子標(biāo)簽的降格已降至20美分左右，一次性標(biāo)簽對一般貨品可 用于托板和卡通箱一級標(biāo)識，貴重貨品可在單品一級標(biāo)識。復(fù)用標(biāo)簽可用于生產(chǎn)和流通過程的單品標(biāo)識。這樣就大大擴(kuò)展了超高頻遠(yuǎn)距離自動識別系統(tǒng)的應(yīng)用范圍， 進(jìn)入物流業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、生產(chǎn)管理、醫(yī)療衛(wèi)生和國家安全等國民經(jīng)濟(jì)各個廣闊的領(lǐng)域，將呈雪崩式的增長的態(tài)勢。涉車應(yīng)用的UHFRFID讀寫器的技術(shù)要求是與 “涉物”應(yīng)用完全不同的。涉車應(yīng)用讀寫器的要求讀寫距離遠(yuǎn)，保證在車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(shè)備和計算機(jī)直接連接。“涉物” 應(yīng)用的UHFRFID讀寫器因物品的對象不同、標(biāo)簽安裝位置不同、物流的控制點(diǎn)設(shè)置位置的不同而與涉車應(yīng)用讀寫器有很大的差別。 “涉物”應(yīng)用UHFRFID讀寫器的要求有這樣幾個特點(diǎn)： 1．能適應(yīng)電子標(biāo)簽位置和朝向的隨意的條件 物品在交接、傳遞和運(yùn)輸?shù)倪^程中，物品放置的位置和朝 向都有可能變化，不可能象汽車那樣，電子標(biāo)簽貼在車窗玻璃上永遠(yuǎn)朝著前進(jìn)方向。所以物流應(yīng)用UHFRFID讀寫器必須適應(yīng)電子標(biāo)簽位置和朝向的隨意性，能 作到從各個不同的方向讀。比較好的辦法是設(shè)計門框式或隧道式多天線讀寫器。為了避免不同天線發(fā)出的電磁波互相干擾，這些天線應(yīng)采用時分制方式工作，相當(dāng)于 電磁波波束圍著一個環(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(biāo)簽。 電子標(biāo)簽通常是線極化的，為了保證能讀到各種不同極化朝向的標(biāo)簽，物流讀寫器的天線應(yīng)采用園極化天線。 2．有高效的多標(biāo)簽仲裁能力 汽車的物理尺寸大，在UHFRFID讀寫器的有效覆蓋 范圍內(nèi)，出現(xiàn)多個標(biāo)簽的機(jī)會不多，即使有，數(shù)量也不會很多。然而在物流應(yīng)用中，在UHFRFID讀寫器視場內(nèi)出現(xiàn)幾十電子標(biāo)簽是極其平常的事，因此物流 UHFRFID讀寫器必須有極強(qiáng)的多標(biāo)簽仲裁能力，有高的速度和準(zhǔn)確性。ISO18000-6C電子標(biāo)簽的通訊速率能高達(dá)640Kbits/S，為高速仲 裁創(chuàng)造了條件，所以針對物流應(yīng)用ISO18000-6C電子標(biāo)簽有明顯的優(yōu)勢。 3．高讀寫器密度環(huán)境下的工作能力 在物流管理和其它應(yīng)用中，有可能出現(xiàn)在一個區(qū)域內(nèi)有多 個頻率范圍相同的讀寫器，出現(xiàn)微波電磁場互相覆蓋而形成互相干擾的現(xiàn)象，解決此問題的方法，主要是采取讓讀寫器的工作時間或工作頻率范圍或天線幅射范圍作 科學(xué)的分割。例如讀寫器的LBT功能（ListenBeforeTalk），互相避讓。EPCClass1/Gen2(ISO18000-6C)包括了支 持“密集詢問器信道化信令”（dense-interrogatorchannelizedsignaling）。密集詢問器信道化信令有時名為“密集閱 讀器模式”（densereadermode），通過減小閱讀器信號“淹沒”標(biāo)簽響應(yīng)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(xiàn)代物流的管理實現(xiàn)物流全過程的智能化“無縫隙”的管 理，這種管理是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)的。遠(yuǎn)距離自動識別系統(tǒng)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(yùn)載工具和貨架識別等要求非接觸數(shù)據(jù)采集和交 換。與計算機(jī)及通訊技術(shù)結(jié)合可形成跨地區(qū)跨行業(yè)的管理網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對原料、半成品、成品、運(yùn)輸、倉儲、配送、上架、最終銷售，甚至退貨處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān) 控，物品的識別跟蹤范圍可從一個小區(qū)域擴(kuò)展到全國甚至全世界，提高了物流過程的自動化程度，實現(xiàn)國際大流通。為此讀寫器必須帶網(wǎng)絡(luò)接口，有能力直接聯(lián)網(wǎng)。 數(shù)據(jù)通訊的數(shù)據(jù)格式必須遵從國際標(biāo)準(zhǔn)和中間件的要求。 五、可移動UHFRFID系統(tǒng)成為發(fā)展的新熱點(diǎn) 可移動超高頻RFID讀寫器是RFID讀寫器中的重要的一類，在物流和供應(yīng)鏈管理中有著大量的需求?？梢苿覷HFRFID系統(tǒng)包括手持式讀寫器，車載讀寫器，叉車讀寫器、手推車式讀寫器。 不同的應(yīng)用領(lǐng)域需要不同規(guī)格的可移動讀寫器，此類讀寫 器技術(shù)要求需針對行業(yè)應(yīng)用需要進(jìn)行細(xì)化。對可移動UHFRFID系統(tǒng)來說，要輸出四個數(shù)據(jù)：標(biāo)簽的ID、標(biāo)簽的DATA、識別時的即時位置和識別時間。固 定讀寫器的位置是確定的，但可移動設(shè)備的位置是變化的，系統(tǒng)的定位是一個重要的要求?？梢苿覷HFRFID系統(tǒng)可以用一般的常用技術(shù)，如GPS技術(shù)，這對 于交通運(yùn)輸監(jiān)控用的車載可移動UHFRFID系統(tǒng)是適用的。但是技術(shù)對于室內(nèi)應(yīng)用的可移動UHFRFID系統(tǒng)不一定合適，如倉庫內(nèi)根本收不到要解決GPS 信號，加之定位的精度不一定能滿足精確到貨位的管理要求。在貨場或倉庫內(nèi)定位比較好的辦法是用地面和貨架的定位標(biāo)簽。這種方法成本低，位置精確，可利用移 動設(shè)備本身原有讀寫器定位。 其次，可移動UHFRFID系統(tǒng)的是天線要同時滿足電氣特性、機(jī)械安裝、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面的要求不是一件容易的事，對于象叉車讀寫器這樣一類位置限制嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高的設(shè)備，很多選擇強(qiáng)度大、厚度小、容易安裝的微帶天線。 可移動UHFRFID系統(tǒng)第三個問題是系統(tǒng)供電，特別是手持式RFID讀寫器，要求體積小、重量輕、攜帶和使用方便、電池功率消耗少，待機(jī)和工作時間長。在電路設(shè)計時特別要注意減少待機(jī)時的電源消耗，關(guān)閉所有不必要的電路，學(xué)習(xí)手機(jī)的電源控制和管理技術(shù)。 可移動UHFRFID系統(tǒng)第四個關(guān)鍵要求是在移動條件下的數(shù)據(jù)通訊，在這方面有許多現(xiàn)成的解決方案，可以選用就成熟的通訊模塊組合到讀寫器中去。 |
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