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，帶有可讀和可寫并能防范非授權(quán)訪問的存儲(chǔ)器的智能芯片已經(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即將迎來非常巨大增長的時(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10億美元將增長到2007年的26億美元。

應(yīng)用將繼續(xù)以供應(yīng)物流領(lǐng)域?yàn)橹鳎谶@個(gè)領(lǐng)域用RFID收發(fā)器進(jìn)行包括各種各樣的可移動(dòng)貨物/產(chǎn)品的記錄和跟蹤，在RFID收發(fā)器(信用卡大小的塑料/紙標(biāo)簽，內(nèi)含芯片、射頻部分和天線)上的必要存儲(chǔ)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移動(dòng)電話等領(lǐng)域內(nèi)。快速的識(shí)別對(duì)于公司的物流程序、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(color ordered)進(jìn)入到裝配線；智能標(biāo)簽將自動(dòng)地檢測(cè)正確的藥物容器從存儲(chǔ)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”、甚至專用通信業(yè)務(wù)已經(jīng)顯露出RFID-IC應(yīng)用的契機(jī)。德國的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。

表1：目前主要的幾種RFID技術(shù)的主要參數(shù)比較。

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：無源RFID收發(fā)器，這種收發(fā)器主要用在物流和目標(biāo)跟蹤，他們自身并沒有電源，而是從讀/寫器的RF電場(chǎng)獲得能量；有源收發(fā)器由電池供電，因此具有數(shù)十米的長距離，但是體積更大，最重要的是更貴。

RFID技術(shù)的重要參數(shù)

低頻RFID芯片(無源)工作在130 kHz左右的頻率上，當(dāng)前主要應(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)歸為無源類，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操作需要幾秒鐘的時(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，ISO 15693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ISO 15693中定義的最近的方法都不再能滿足需要。在這種應(yīng)用中出現(xiàn)了相位抖動(dòng)調(diào)制(PJM)技術(shù)。PJM的RFID標(biāo)簽適合被標(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)行李跟蹤或在遠(yuǎn)達(dá)1.2米的距離登錄文檔。

在8個(gè)射頻信道之間連續(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13.56MHz RFID技術(shù)相比，這些芯片能提供的讀寫速度快25倍，數(shù)據(jù)速率達(dá)848 kbps。PJM系統(tǒng)為用于物流進(jìn)行了優(yōu)化(ISO Standard 18000-3 Mode 2)，可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)可靠地對(duì)多達(dá)500個(gè)電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別、讀取和寫入。甚至在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度在4米/秒的情況下，用于這些新芯片的讀取器都能勝任。

10Kb的可用存儲(chǔ)器空間相當(dāng)于大約兩個(gè)DIN A4頁的簡(jiǎn)單文本存儲(chǔ)。這個(gè)存儲(chǔ)器空間還可以進(jìn)一步分成幾個(gè)扇區(qū)，只有被授權(quán)的人能進(jìn)行讀寫訪問。特殊的加密方法防止對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的非授權(quán)訪問。

UHF和微波系統(tǒng)最終可以允許達(dá)到幾米的覆蓋距離；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)品線上的車輛底盤。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。