RFID技術(shù)應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)分析

RFID(射頻識(shí)別)是一種自動(dòng)無線識(shí)別和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文介紹了主流的RFID技術(shù)的性能特點(diǎn)，并分析了未來該技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

RFID是一種自動(dòng)無線識(shí)別和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，已經(jīng)使用了多年，應(yīng)用領(lǐng)域越來越多。今天，具有可讀和可寫并能防范非授權(quán)存取的內(nèi)存的智能芯片已經(jīng)可以在很多集裝箱、貨盤、產(chǎn)品包裝、智能識(shí)別ID卡、書本或DVD中看到。由于未來可能的應(yīng)用，RFID即將迎來非常巨大成長(zhǎng)的時(shí)期，這種技術(shù)、芯片、讀卡器、軟件和業(yè)務(wù)的全球市場(chǎng)從2002年的10億美元將成長(zhǎng)到2007年的26億美元。

應(yīng)用將繼續(xù)以供應(yīng)物流領(lǐng)域?yàn)橹?，在這個(gè)領(lǐng)域用RFID收發(fā)器進(jìn)行包括各種各樣的可行動(dòng)貨物/產(chǎn)品的記錄和追蹤，在RFID收發(fā)器(信用卡大小的塑料/紙卷標(biāo)，內(nèi)含芯片、射頻部份和天線)上的必要儲(chǔ)存將繼續(xù)成為主要的應(yīng)用。另外的一個(gè)可能應(yīng)用就是將收發(fā)器標(biāo)簽貼到紡織品、藥品包裝或者甚至是單個(gè)藥盒內(nèi)。然而，未來RFID還將被用在如地方公共交通、汽車遙控鑰匙、傳送輪胎氣壓以及在行動(dòng)電話等領(lǐng)域內(nèi)?？焖俚淖R(shí)別對(duì)于公司的物流程式、大型倉庫、診所或者貨物的運(yùn)輸以及在商業(yè)中都很重要。例如：汽車桌椅必須在正確時(shí)間按色彩排序(colorordered)進(jìn)入到裝配線；智能標(biāo)簽將自動(dòng)地檢測(cè)正確的藥物容器從儲(chǔ)存處搬到生產(chǎn)處；血樣將準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)到采集這個(gè)血樣的病人；供應(yīng)超市所需求的新鮮貨物要求很復(fù)雜的發(fā)送網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)不允許出現(xiàn)差錯(cuò)；2006年世界杯杯的門票將不會(huì)有假票的存在，這得感謝RFID芯片。

未來另外的一個(gè)焦點(diǎn)應(yīng)用在汽車工業(yè)，例如控制后視鏡、所有的電動(dòng)機(jī)和汽車門照明。展望更遠(yuǎn)，電子票務(wù)、‘電子護(hù)照’、甚至專用通訊業(yè)務(wù)已經(jīng)顯露出RFID-IC應(yīng)用的契機(jī)。德國(guó)的Bundesbank銀行期望RFID在鈔票中應(yīng)用，這種鈔票不同于今天的鈔票，不能用彩色打印機(jī)或復(fù)印機(jī)來簡(jiǎn)單偽造，但事實(shí)上需要芯片制造商能生產(chǎn)出紙那么薄、沙粒那么大的RFID-IC。

最佳的RFID技術(shù)：滿足應(yīng)用

很多事實(shí)證明主要的銷售機(jī)會(huì)存在于物流過程中，根據(jù)行業(yè)和性能要求(例如讀取速度、需要同時(shí)讀取的RFID標(biāo)簽數(shù)量)可以采用不同的技術(shù)。RFID技術(shù)可以基本分為低頻系統(tǒng)、頻率為13.56MHz的高頻(HF)系統(tǒng)以及頻段在900MHz左右的超高頻系統(tǒng)(UHF)，還有工作在2.4GHz或者5.8GHz(見表)微波頻段的系統(tǒng)。除了頻率范圍外的另外一個(gè)差異性因素是電源：被動(dòng)RFID收發(fā)器，這種收發(fā)器主要用在物流和目標(biāo)追蹤，他們自身并沒有電源，而是從讀/寫器的RF電場(chǎng)獲得能量；主動(dòng)收發(fā)器由電池供電，因此具有數(shù)十公尺的長(zhǎng)距離，但是體積更大，最重要的是價(jià)格更貴。

RFID技術(shù)的重要參數(shù)

低頻RFID芯片(被動(dòng))工作在130kHz左右的頻率上，當(dāng)前的主要應(yīng)用在門禁控制、動(dòng)物ID、電子鎖車架、機(jī)器控制的授權(quán)檢查等。該技術(shù)讀取速度非常慢并不是問題，因?yàn)橹恍枰趩畏较蛏蟼鬏敺浅６痰男畔?，相?yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)為11484/85和14223。13.56MHz系統(tǒng)將在很多工業(yè)領(lǐng)域中越來越重要，這種系統(tǒng)歸為被動(dòng)類，具有高度的可小型化特點(diǎn)，在最近幾年不斷地得到改進(jìn)。用來獲取貨物和產(chǎn)品信息，并符合ISO標(biāo)準(zhǔn)14443、18000-3,1的系統(tǒng)相對(duì)較慢，在某些情況下一次讀作業(yè)需要幾秒鐘的時(shí)間，不同的數(shù)據(jù)量所需的具體時(shí)間不同。根據(jù)不同的種類，ISO15693標(biāo)準(zhǔn)類型的系統(tǒng)可以對(duì)付最大速度為0.5m/s的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，能獲得高達(dá)26.48kbps的數(shù)據(jù)傳輸速度，能實(shí)現(xiàn)每秒30個(gè)對(duì)象的識(shí)別。

然而，在未來大規(guī)模的物流應(yīng)用中，工作在13.56MHz的傳統(tǒng)方法，甚至在ISO15693中定義的最近的方法都不在能滿足需要。在這種應(yīng)用中出現(xiàn)了相位抖動(dòng)調(diào)變(PJM)技術(shù)。PJM的RFID卷標(biāo)適合被標(biāo)記物體在傳輸帶上的任何地方以高速通過閱讀器，并必須以非常高數(shù)據(jù)速率地逐個(gè)讀取，例如識(shí)別包裝嚴(yán)實(shí)的藥品、機(jī)場(chǎng)行李追蹤或在遠(yuǎn)達(dá)1.2公尺的距離登錄文檔。

表：主要RFID技術(shù)比較。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/261472.htm 在8個(gè)射頻通道之間連續(xù)切換增加了讀的速度并保證可靠識(shí)別，即使在很大的吞吐率情況下。在Magellan公司的PJM技術(shù)基礎(chǔ)上，英飛凌公司和澳洲的Magellan技術(shù)公司已經(jīng)合作開發(fā)出了應(yīng)用于這種目的的芯片。與當(dāng)前的13.56MHzRFID技術(shù)相比，這些芯片能提供讀寫速度快25倍，數(shù)據(jù)速率達(dá)848kbps。PJM系統(tǒng)為用于物流進(jìn)行了優(yōu)化(ISOStandard18000-3Mode2)，可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)可靠地對(duì)多達(dá)500個(gè)電子卷標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、讀取和寫入。甚至在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度在4公尺/秒的情況下，用于這些新芯片的讀取器都能勝任。

10Kb的可用內(nèi)存空間相當(dāng)于大約兩個(gè)DINA4頁的簡(jiǎn)單文本儲(chǔ)存。這個(gè)內(nèi)存空間還可以進(jìn)一步分成幾個(gè)扇區(qū)，只有被授權(quán)的人能進(jìn)行讀寫存取。特殊的加密方法防止對(duì)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的非授權(quán)存取。

UHF和微波系統(tǒng)最終可以允許達(dá)到幾公尺的覆蓋距離；他們通常具有自己的電池，因此適合于例如在裝載坡道上貨盤內(nèi)的大型貨物的識(shí)別，或者甚至是在汽車廠產(chǎn)品在線的車輛底盤。這些頻率范圍的缺點(diǎn)是大氣濕度的負(fù)面影響，以及需要不時(shí)地或始終需要保持收發(fā)器相對(duì)于讀寫天線的方位。

應(yīng)用主導(dǎo)技術(shù)

通常總是某種特定應(yīng)用來主導(dǎo)采用哪個(gè)技術(shù)。對(duì)于百貨公司，在貨品上加上標(biāo)簽僅僅以方便在銷售終端讀取當(dāng)然是毫無意義，因?yàn)樵诋?dāng)前的成本環(huán)境下，這會(huì)使產(chǎn)品更貴。但是，下面的應(yīng)用非常有意義：在圖書館出借書或CD時(shí)，黏貼在書或CD上的13.56MHz標(biāo)簽在經(jīng)過時(shí)的幾秒鐘就能讀取標(biāo)簽，或者在藥物批發(fā)商的挑選輸送帶上可靠地識(shí)別藥品，以避免可能造成嚴(yán)重后果的藥品誤發(fā)。

然而，基本上，任何對(duì)象的讀取、識(shí)別和追蹤任務(wù)可以受益于經(jīng)過深思熟慮的RFID技術(shù)應(yīng)用，特別是當(dāng)每個(gè)數(shù)據(jù)都必須被寫入到芯片、被授權(quán)用戶所修改以及防止對(duì)可分段內(nèi)存的非授權(quán)存?。赡艿脑挘踔量梢栽诜浅８叩乃俣纫约皩?duì)大量的對(duì)象進(jìn)行同時(shí)處理。

條形碼將逐漸出局嗎？

這個(gè)問題可能是根據(jù)上面談到的事實(shí)所得出的，但答案是否定的。因?yàn)槌杀镜脑颍癯欣锍鍪鄣?.25歐元的奶酪罐將長(zhǎng)時(shí)間繼續(xù)采用條形碼。但是，絕對(duì)可以這樣設(shè)想，在未來3到5年內(nèi)，當(dāng)前用條形碼的場(chǎng)合將為RFID標(biāo)簽開放，例如識(shí)別紡織品或包裹這樣的大物品，還有城市公共交通或無人售貨機(jī)的付費(fèi)問題。在所有這些應(yīng)用中，工作在13.56MHz的RFID相對(duì)于條形碼，無論在可靠性、避免污染、可見性、讀取速度和空間方向性上都具有優(yōu)勢(shì)，更不用說那些因?yàn)榻佑|產(chǎn)生的問題，理論上(RFID)可以無限次讀寫。

RFID標(biāo)簽成本在不斷下降

RFID技術(shù)的成本與實(shí)際的應(yīng)用有關(guān)系。根據(jù)附加在金屬基底上的天線的大小(對(duì)于13.56MHz，當(dāng)前為7.5cm×4.5cm或4.5cm×4.5，對(duì)于CD的環(huán)形天線直徑為5公分)，在量達(dá)到1百萬的情況下，嵌入RFID(即芯片、到天線的連接，基底材料上的天線)的成本約50分。在未來2到3年中這將改變：最快到2006年或2007年將可以達(dá)到20分的價(jià)格，大約50%的成本為芯片成本，另外一半為天線和基底材料的成本(金屬薄片和紙，或者黏接層)。成本當(dāng)然與天線尺寸和金屬薄片或紙的質(zhì)量有關(guān)，例如全像紙(hologramedpaper)將必然使RFID標(biāo)簽更貴。

RFID背后的技術(shù)

RFID(射頻識(shí)別)系統(tǒng)由兩部份組成：讀/寫單元和電子收發(fā)器。閱讀器透過天線發(fā)出電磁脈沖，收發(fā)器接收這些脈沖并發(fā)送已儲(chǔ)存的信息到閱讀器作為響應(yīng)。實(shí)際上，這就是對(duì)內(nèi)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行非接觸讀、寫或刪除處理。從技術(shù)上來說，‘智能標(biāo)簽’包含了包括具有RFID射頻部份和一個(gè)超薄天線環(huán)路的RFID芯片的RFID電路，這個(gè)天線與一個(gè)塑料薄片一起嵌入到標(biāo)簽內(nèi)。通常，在這個(gè)標(biāo)簽上還黏一個(gè)紙卷標(biāo)，在紙卷標(biāo)上可以清晰地印上一些重要信息。當(dāng)前的智能標(biāo)簽一般為信用卡大小，對(duì)于小的貨物還有4.5×4.5cm尺寸的標(biāo)簽，也有CD和DVD上用的直徑為4.7公分的圓形標(biāo)簽。與像條形碼或磁條等其它ID技術(shù)相比較而言，收發(fā)器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于閱讀器和收發(fā)器之間的無線鏈接：讀/寫單元不需要與收發(fā)器之間的可視接觸，因此可以完全整合到產(chǎn)品里面。這意味著收發(fā)器適合于惡劣的環(huán)境，收發(fā)器對(duì)潮濕、骯臟和機(jī)械影響不敏感。因此，收發(fā)器系統(tǒng)具有非常高的讀可靠性、快速數(shù)據(jù)獲取，最后一點(diǎn)也是重要的一點(diǎn)就是節(jié)省勞力和紙張。

作者:BodoIschebeck

高級(jí)總監(jiān)和總經(jīng)理

英飛凌公司識(shí)別方案部門