【正文】 96 位。 RFID 推廣受標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題困擾 目前，世界一 些知名公司各自推出了自己的很多標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)互不兼容，表現(xiàn)在頻段和數(shù)據(jù)格式上的差異，這也給 RFID 的大范圍應(yīng)用帶來(lái)了困難。 （計(jì)算機(jī)世界報(bào) ， 2020,第 42 期 B B5） RFID 前端技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系簡(jiǎn)述 ■ 中科院自動(dòng)化所 RFID 研究中心 趙晝辰 何偉 張曉華等 RFID 技術(shù)具有很多突出的優(yōu)點(diǎn) :實(shí)現(xiàn)了無(wú)源和免接觸操作，應(yīng)用便利，無(wú)機(jī)械磨損，壽命長(zhǎng)，機(jī)具無(wú)直接對(duì)最終用戶開(kāi)放的物理接口，能更好地保證機(jī)具的安全性；數(shù)據(jù)安全方面除標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實(shí)現(xiàn)安全管理，如 DES、 RSA、 DSA、 MD5等，讀寫(xiě)機(jī)具與卡之間也可相互認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)安全通信和存儲(chǔ)；總體成本一直處于下降之中，越來(lái)越接近接觸式 IC 卡的成本，甚至更低，為其大量應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；應(yīng)用領(lǐng)域也非常寬，RFID 技術(shù)已經(jīng)在 物流管理、生產(chǎn)線工位識(shí)別、綠色畜牧業(yè)養(yǎng)殖個(gè)體記錄跟蹤、汽車安全控制、身份證、公交等領(lǐng)域大量成功應(yīng)用。政府推動(dòng)力的 出現(xiàn)將使 RFID 的研究進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。我們可以從國(guó)外直接購(gòu)買測(cè)評(píng)結(jié)果，但是卻無(wú)法保證其中不存在問(wèn)題。這套測(cè)評(píng)體系一旦建立，將立刻產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響。借助媒體的力量， RFID 迅速被生產(chǎn)商、運(yùn)輸商、銷售商，甚至是最終消費(fèi)者所認(rèn)識(shí)，并使他們不可阻擋地掉進(jìn)了美妙的童話之中。同時(shí)由于其龐大銷售額的誘惑，迫使上游廠商也不得不跟進(jìn)。但是企業(yè)的應(yīng)用需要講求效益。 RFID 技術(shù)與電子產(chǎn)品代碼 (Electronic Product Code，簡(jiǎn)稱 EPC)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別、運(yùn)行目標(biāo)識(shí)別，便于通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品跟蹤和物流管理。 專家視點(diǎn) :RFID 需要多方推動(dòng) ■ 中科院自動(dòng)化所模式識(shí)別重點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室副主任 徐波 RFID 技術(shù)產(chǎn)生至今，只有二十多年的時(shí)間，卻許給我們一個(gè)無(wú)限美好的前景。前者是一個(gè)復(fù)雜、全面、綜合的系統(tǒng)，包括 RFID 標(biāo)簽、 EPC編碼、互連網(wǎng)絡(luò)、通信協(xié)議等， RFID 只是其中的一個(gè)組成部分。 EPC/RFID 技術(shù)的核心就是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)跟蹤、數(shù)據(jù)挖掘、信息共享。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的停滯都會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 不論是技術(shù)還是應(yīng)用，實(shí)際上都是環(huán)環(huán)相扣。 還有一個(gè)問(wèn)題就是識(shí)別率。但是和前面的成本問(wèn)題和標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題相比，它又是最容易突破的。建立這樣一套體系的意義有三 :一是在于通過(guò)分析測(cè)試環(huán)境，對(duì) RFID 技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)測(cè)，同時(shí)收集現(xiàn)有 RFID 系統(tǒng)在各種不同應(yīng)用環(huán)境下的基本數(shù)據(jù)及存在問(wèn)題，并指明進(jìn)一步技術(shù)攻關(guān)的方向；二是將分析測(cè)試環(huán)境直接與典型行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，向全行業(yè)展示應(yīng)用解 決方案 。 從某種角度上說(shuō)， 一部標(biāo)準(zhǔn)就是其所在領(lǐng)域內(nèi)的憲法，具有最高的權(quán)威和法律效力。美國(guó)使用 915MHz，歐盟要求 868MHz，而日本定為 950MHz～ 956MHz，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)則還是一個(gè)未知數(shù)。到目前為止，各個(gè) RFID 企業(yè)所采用的大多是專有技術(shù)，所使用的頻率、編碼、存儲(chǔ)規(guī)則，以及數(shù)據(jù)格式等都不盡相同。無(wú)論是國(guó)家政策導(dǎo)向還是企業(yè)自身發(fā)展都要意識(shí)到這一點(diǎn)，如果等到標(biāo)簽成本降到幾分錢人民幣的時(shí)候再投入，機(jī)會(huì)已經(jīng)錯(cuò)過(guò)。在我國(guó)，國(guó)產(chǎn) RFID 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品中，低頻無(wú)源電子標(biāo)簽價(jià)格大約為 2 元人民幣 /張，中頻無(wú)源電子標(biāo)簽價(jià)格大約為 4 元人民幣 /張，高頻無(wú)源電子標(biāo)簽產(chǎn)品目前尚未出現(xiàn)。 RFID 推廣應(yīng)用的 “瓶頸 ”之一，就是電子標(biāo)簽的價(jià)格相對(duì)較高（相對(duì)條碼標(biāo)簽而言）。一方面有人認(rèn)為 RFID 技術(shù)的行業(yè)級(jí)推廣應(yīng)用已經(jīng)迫在眉睫，任何人都無(wú)法對(duì)它無(wú)動(dòng)于衷；而另一種觀點(diǎn)卻又異常冷靜，認(rèn)為 RFID 技術(shù)的全面應(yīng)用至少需要 10 年時(shí)間。在這個(gè)信息流傳遞的過(guò)程中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都需要標(biāo)準(zhǔn)，比如描述閱讀器與標(biāo)簽之間的交互標(biāo)準(zhǔn) EPC Tag Data Standards，描述閱讀器與互聯(lián)網(wǎng)之間的交互標(biāo)準(zhǔn) PML Core Specification。接著，這個(gè)代碼被寫(xiě)入 RFID 標(biāo)簽中，并在未來(lái)反復(fù)被閱讀器讀出。當(dāng)然，支撐層技術(shù)并非不重要，相反我們已經(jīng)在諸如汽車、手機(jī)、 DVD 等行業(yè)嘗到了苦頭。由于可以對(duì)標(biāo)簽內(nèi)的信息進(jìn)行重新寫(xiě)入，因此 RFID 不再是一個(gè)靜態(tài)的貨物標(biāo)識(shí)，它反映了貨物與貨主之間的互動(dòng)作用，并且 RFID 的動(dòng)態(tài)作用又使得 RFID 與企業(yè)和社會(huì)之間能夠保持聯(lián)系。應(yīng)該說(shuō)，支撐層技術(shù)實(shí)際上是 RFID 應(yīng)用的原動(dòng)力。 一套完整的 RFID 系統(tǒng)解決方案包括標(biāo)簽設(shè)計(jì)及制作工藝、天線設(shè)計(jì)、系統(tǒng)中間件研發(fā)、系統(tǒng)可靠性研究、讀卡器設(shè)計(jì)和示范應(yīng)用演示六部分。 本組專題我們特意邀請(qǐng)了中科院自動(dòng)化所 RFID 研究中心的專家介紹了 RFID 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、層次結(jié)構(gòu)、測(cè)試體系、應(yīng)用框架以及一些具體的應(yīng)用案例。即使單從技術(shù)層面來(lái)講， RFID應(yīng)用需要與眾多專業(yè)技術(shù)綜合，這種跨學(xué)科性使其形成開(kāi)放、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也絕非一蹴而就之事，更何況其整體應(yīng)用框架和模式也還有很多值得探討的地方。正如國(guó)際 RFID 技術(shù)創(chuàng)始人之一日本東京大學(xué)坂村健先生在接受本報(bào)記者采訪時(shí)認(rèn)為的那樣： RFID 技術(shù)目前大規(guī)模應(yīng)用還不成熟，很多系統(tǒng)還是試驗(yàn)和驗(yàn)證性質(zhì)的，真正走向?qū)嵱貌⒈粡V大用戶信任還需要很 長(zhǎng)時(shí)間。RFID 編織 “物聯(lián)網(wǎng) ” 在互聯(lián)網(wǎng)格局既定之后， “物聯(lián)網(wǎng) ”開(kāi)始成為下一個(gè)爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。 互聯(lián)網(wǎng)從上世紀(jì) 90年代誕生到普及花了大約 10年的時(shí)間。因 此，建立合適的測(cè)試和評(píng)估體系是當(dāng)務(wù)之急。我們希望能通過(guò)這些介紹讓讀者對(duì)目前 RFID 的技 術(shù)和應(yīng)用問(wèn)題有一個(gè)清醒和實(shí)際的認(rèn)識(shí)?？梢詮V泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商 業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理和身份認(rèn)證等多個(gè)領(lǐng)域，而在倉(cāng)儲(chǔ)物流管理、生產(chǎn)過(guò)程制造管理、智能交通、網(wǎng)絡(luò)家電控制等方面更是引起了眾多廠商的關(guān)注。 基礎(chǔ)層技術(shù)主要是指不同場(chǎng)景下的應(yīng)用環(huán)境構(gòu)造，包括標(biāo)簽信息的寫(xiě)入讀出、與對(duì)象捆綁，閱讀器內(nèi)部設(shè)計(jì)和 嵌入式系統(tǒng)編程等。從這個(gè)意義上講， RFID 代表了現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售到消費(fèi)的全方位信息處理及服務(wù)過(guò)程。但是從這個(gè)角度，我們便可以和國(guó)外的大公司大企業(yè)站在同一個(gè)高度上思考問(wèn)題。如果閱讀器沒(méi)有與外部 網(wǎng)絡(luò)連接，那么信息流的傳遞到閱讀器便告一段落，實(shí)現(xiàn)的是貨品檢查、簡(jiǎn)單銷售等功能。 RFID 技術(shù)的推廣應(yīng)用同樣重要。 Gartner 甚至認(rèn)為 “RFID 技術(shù)在短期內(nèi)將不會(huì)達(dá)到人們對(duì)它的期望， RFID 將經(jīng)歷不可避免的失望 ”。有人開(kāi)玩笑說(shuō)，如果想要一家企業(yè)難堪，只要問(wèn)它一個(gè)問(wèn)題足矣，這就是成本。在國(guó)外企業(yè)中， TI公司的 RFID 產(chǎn)品的性能走在了同類產(chǎn)品的前列，它目前能夠提供的遠(yuǎn)距離無(wú)源低頻電子標(biāo)簽的最低售價(jià)為 25 美分左右（其最遠(yuǎn)讀寫(xiě)距離能達(dá)到 1米左右）。 標(biāo)準(zhǔn)。閱讀器和標(biāo)簽不能通用，企業(yè)與企業(yè)之間就無(wú)法順利進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與協(xié)同工作，從而把 RFID 技術(shù)的應(yīng)用范圍局限在了某個(gè)企業(yè)的 內(nèi)部。也許為了與國(guó)際兼容，我們還要考慮一個(gè)多頻技術(shù)的問(wèn)題。一方面，其他的法規(guī)和法律性文件，都必須以憲法為依據(jù)，不得與憲法相抵觸 。三是成為一個(gè) RFID 的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證平臺(tái)供中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)、校驗(yàn)與評(píng)估應(yīng)用。比如標(biāo)簽的制作工藝、射頻傳輸距離、讀出數(shù)據(jù)識(shí)別率、中間件、設(shè)備小型化等方面，前期的工作都已經(jīng)打下了一定的基礎(chǔ)。不同性質(zhì)的物品對(duì)無(wú)線電信號(hào)的干擾是不同的，通常，紙質(zhì)、木 質(zhì)產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品等對(duì)電磁信號(hào)的影響很小，在這種情況下， RFID 標(biāo)簽的準(zhǔn)確識(shí)別率可以達(dá)到 90％以上，但是，由于液體和金屬制品等對(duì)無(wú)線電信號(hào)的干擾很大， RFID 標(biāo)簽的準(zhǔn)確識(shí)別率目前只有 80%左右 —— 離 “放心使用 ”的要求相去甚遠(yuǎn)。推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展需要考慮很多方面。 ”我們?cè)谶M(jìn)一步研究 RFID 相關(guān)技術(shù)、推動(dòng) RFID 行業(yè)應(yīng)用的同時(shí)，更要注重 RFID 的產(chǎn)業(yè)布局。中國(guó)政府部門目前已經(jīng)把數(shù)據(jù)資源建設(shè)和信息共享作為我國(guó)信息化發(fā)展的核心問(wèn)題來(lái)看待。而 EPC 也只是 RFID 技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域之一，只有特定的低成本 RFID 標(biāo)簽才適合 EPC系統(tǒng)。在很多人眼里， RFID 技術(shù)就像是一個(gè)美麗的公主沉睡在城堡的閣樓里，等待著她的王子 —— 物流企業(yè)與生產(chǎn)制造企業(yè)勇敢地走到身旁將她喚醒。物聯(lián)網(wǎng)（ Inter of Things）為 RFID 提供了一個(gè)看得見(jiàn)的應(yīng)用，因此也成為眾人目光的焦點(diǎn)。一項(xiàng)技術(shù)只有在能有效降低企業(yè) 5％以上成本的時(shí)候，才有可能被加以關(guān)注并使用。 從來(lái)沒(méi)有一項(xiàng)技術(shù)像 RFID 這樣被企業(yè)需求所帶動(dòng)，并產(chǎn)生了如此巨大的影響力。 目前市場(chǎng)上同時(shí)存在多個(gè)國(guó)家、多種標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，這對(duì)企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用起到了一定的影響。不論是生產(chǎn)商還是使用商都會(huì)迅速與該體系建立密切的聯(lián)系，并從其所提供的服務(wù)當(dāng)中獲益。因此從這個(gè)意義上說(shuō)，即使國(guó)外某些研究機(jī)構(gòu)具有這種測(cè)評(píng)能力，我們也一定要獨(dú)立擁有一套。更多的行業(yè)示范、更多的單品級(jí)應(yīng)用示范將會(huì)如雨后春筍般產(chǎn)生，更多的科研機(jī)構(gòu)與高技術(shù)企業(yè)也會(huì)加入其中， RFID 技術(shù)所詮釋的未來(lái)生活也將更加靠近人們的生活。 世界排名第一的零售商沃爾瑪在 2020 年宣布，到 2020 年 1 月份時(shí)要求它前 100 大的供應(yīng)商采用 RFID 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)貨品自動(dòng)識(shí)別，以繼續(xù)提高其供應(yīng)鏈的管理能力。 目前全球有兩大 RFID標(biāo)準(zhǔn)陣營(yíng)：歐美的 AutoID Center與日本的 Ubiquitous ID Center（ UID）。 將 RFID 應(yīng)用到供應(yīng)鏈中還存在另外一些需要解決的問(wèn)題，如讀寫(xiě)設(shè)備的可靠性、成本、數(shù)據(jù)的安全性、個(gè)人隱私的保護(hù)和與系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)的可靠性、數(shù)據(jù)的同步等等，不解決好以上問(wèn)題，肯定會(huì)制約 RFID 的進(jìn)步，不過(guò)最近 RFID 相關(guān)的高層會(huì)議接連不斷， RFID 技術(shù)的快速發(fā)展已呈燎原之勢(shì)。 RFID 的低頻系統(tǒng)主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、校園卡、煤氣表、水表等；高頻系統(tǒng)則用于需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)；超高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長(zhǎng)的讀寫(xiě)距離和高讀寫(xiě)速度的場(chǎng)合，其天線波束方向較窄且價(jià)格較高，在火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中應(yīng)用。 目前常用的 RFID 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要有用于對(duì)動(dòng)物識(shí)別的 ISO 11784 和 11785，用 于非接觸智能卡的 ISO 10536(Close coupled cards)、 ISO 15693(Vicinity cards)、 ISO 14443 (Proximity cards)，用于集裝箱識(shí)別的 ISO 10374 等。 代碼結(jié)構(gòu)為 64 位，如表 1 所示。應(yīng)答器采用 FSK 調(diào)制，NRZ 編碼。二者皆以 交變信號(hào)為載波頻率： ISO15693讀寫(xiě)距離較遠(yuǎn)，當(dāng)然這也與應(yīng)用系統(tǒng)的天線形狀和發(fā)射功率有關(guān)；而 ISO 14443 讀寫(xiě)距離稍近，但應(yīng)用較廣泛，目前的第二代電子身份證采用的標(biāo)準(zhǔn)是 ISO 14443 TYPE B 協(xié)議。 從 PICC 向 PCD 傳送信號(hào)時(shí)，二者均通過(guò)調(diào)制載波傳送信號(hào) ,副載波頻率皆為 847KHz。 從 VCD 向 VICC 傳送信號(hào)時(shí)，編碼方式為兩種： “256 出 1”和 “4 出 1”。與此相反，閱讀器的 “4 出 1”編碼可和 100%的 ASK 調(diào)制的組合在作用距離變短或在閱讀器的附近被屏蔽時(shí)使用。調(diào)制方法的選擇是由閱讀器發(fā)送的傳輸協(xié)議中 FLAG字節(jié)的標(biāo)記位來(lái)標(biāo)明，因此， VICC 總是支持兩種方法： ASK(副載波頻率為 424KHz)和 FSK(副載波頻率為424/484KHz）。 如果在同一時(shí)間段內(nèi)有多于一個(gè)的 VICC 或 PICC 同時(shí)響應(yīng)，則說(shuō)明發(fā)生沖撞。 防沖撞機(jī)制使得同時(shí)處于讀寫(xiě)區(qū)內(nèi)的多張卡的正確操作成為可能，只用算法編程，讀頭即可自動(dòng)選取其中一張卡進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 應(yīng)答器為有源設(shè)備，工作頻率為 850MHz～ 950Mhz 及 ～ 。 ISO 18000 ISO 18000 是一系列標(biāo)準(zhǔn)。它只規(guī)定了空氣接口協(xié)議，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無(wú)限制，因此可用于 EPC。近年來(lái)，射頻識(shí)別已經(jīng)逐步發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的跨學(xué)科的專業(yè)領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域與其他傳統(tǒng)學(xué)科不同，它將大量來(lái)自完全不同專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)綜合到一起：如高頻技術(shù)、電磁兼容性、半導(dǎo)體 技術(shù)、數(shù)據(jù)保護(hù)和密碼學(xué)、電信、制造技術(shù)和許多專業(yè)領(lǐng)域。調(diào)幅技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單，但容易受增益變化的影響，是一種低效的調(diào)制技術(shù)。該技術(shù)抗干擾性能好，但占用帶寬較大。這種調(diào)制技術(shù)抗干擾性能最好，且相位的變化也可以作為定時(shí)信息來(lái)同步發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘，并對(duì)傳輸速率起到加倍的作用。它相對(duì)于條形碼技術(shù)有非接觸式、可擦寫(xiě)信息、更大的讀寫(xiě)距離、大容量 (相對(duì)條形碼 )、可多個(gè)識(shí)別等突出優(yōu)勢(shì)，對(duì)