RFID技術(shù)最新發(fā)展集萃

文章出處：http://56733.cn 作者：RFID射頻快報   人氣： 發(fā)表時間：2011年10月29日

　　眾所周知的是，在大多數(shù)國家對無線頻率進(jìn)行管制的情況下，RFID無法在超過1米的范圍之外發(fā)揮作用，除非使用UHF（超高頻，即900MHz左右的免許可頻率）。如果在RFID標(biāo)簽中裝上電池的話，那更長距離的讀寫范圍也是可以實現(xiàn)的，對于車輛來說，這也是可行的方案。然而，這些所謂的主動標(biāo)簽的使用壽命有限，比較昂貴，它們的尺寸相對而言也比較大，并且有更多可能會發(fā)生錯誤的部件。因此按照美國及歐洲領(lǐng)先的零售商們和美國軍方的要求，UHF被動式標(biāo)簽被作為食品和其他產(chǎn)品的包裝箱及貨盤標(biāo)準(zhǔn)化RFID標(biāo)簽。
        
UHF RFID并不適合于所有的食品應(yīng)用場合
        
　　然而，盡管UHF RFID的性能還不錯（實際上它已開始被用作奶牛的耳掛式跟蹤標(biāo)簽），但是如果在附近有水或金屬的環(huán)境，它的結(jié)果可能就難以預(yù)測了。就像香港機場（使用此種標(biāo)簽跟蹤行李）和德國零售商Metro（在食品上使用此種標(biāo)簽）所發(fā)現(xiàn)的那樣：有時因為水或金屬的靠近會發(fā)生無法讀取的情況。而另外有些時候，卻會在50米之外發(fā)生出人意料、令人惱火的讀取現(xiàn)象，使得讀取器對所要讀取的標(biāo)簽發(fā)生混淆。在歐洲，軍方和其他即得利益集團也在阻止UHF無線規(guī)范制定者批準(zhǔn)更高的功率和帶寬，這極大地限制了貨盤和食品包裝箱上閱讀器之間接口的范圍和控制。業(yè)界很快就會對UHF系統(tǒng)進(jìn)行提高，但是傳統(tǒng)的HF（高頻，13.56MHz）和微波（2.45GHz）系統(tǒng)最近所實現(xiàn)的大幅提高使得它們具有更大的讀取距離，也更加適用于追蹤類的應(yīng)用場合。
        
　　這些提高包括： 
         
    ◆ 帶有密碼保護(hù)功能的HF標(biāo)簽的讀取距離更加具有可控性，與UHF標(biāo)簽相比對水和金屬的耐受度也更高。主要的零售商都要求帶有密碼保護(hù)功能的讀寫標(biāo)簽，而只有使用了EPC標(biāo)準(zhǔn)的UHF標(biāo)簽才具有此功能。 
    ◆ 采用了新方法來擴展HF RFID標(biāo)簽的讀取距離，有時可以擴展到10米。 
    ◆ 用表面聲波芯片代替RFID標(biāo)簽中的硅芯片。這些表面聲波芯片沒有電壓范圍的限制，它們無需另外的傳感器就可感應(yīng)溫度，并且也更加容易制造。
        
帶密碼保護(hù)的HF標(biāo)簽
        
　　Texas Instruments公司最近發(fā)布了一款帶有密碼保護(hù)功能與標(biāo)準(zhǔn)寫入機制的HF標(biāo)簽和一種具有嚴(yán)格質(zhì)量控制規(guī)定的生產(chǎn)工藝，另外它還提供了一種針對醫(yī)藥標(biāo)簽（與食品也是相關(guān)的）的獨特的解決方案。
       
　　這有助于解決醫(yī)藥供應(yīng)鏈的另一個問題：隱私性。與零售業(yè)和快速消費品有著極大的不同，醫(yī)藥業(yè)已達(dá)成一種共識：那就是藥品標(biāo)簽在被消費者購買后也不應(yīng)該失去作用。實際上，雀巢公司以及其他食品公司也都說使之失效既不可行，也沒有必要。在藥品上采用RFID標(biāo)簽的關(guān)鍵的潛在好處之一是能夠大幅提高召回過程的效率，這種召回過程會要求被退回的藥瓶標(biāo)簽上要保留識別信息。當(dāng)然，這樣所帶來的問題是如果不使標(biāo)簽失效，那么消費者的隱私可能就會受到影響。醫(yī)藥處方可能是非常敏感的個人信息，消費者不會希望當(dāng)他們離開藥店時，也許發(fā)生黑客竊取他們所購買的藥品名稱的情況。
        
　　帶有密碼保護(hù)的寫入功能提供了一種解決辦法。在整個供應(yīng)鏈的所有環(huán)節(jié)中醫(yī)藥的產(chǎn)品信息和序列號都會被存儲在標(biāo)簽上，直到藥瓶到達(dá)藥店為止。在藥店中，產(chǎn)品信息會被完全刪去，但序列號仍然保留。因此，即使一個黑客成功地讀取了標(biāo)簽，他只能得到一些序列號，但無法知道這些藥品具體是什么名稱。并且，當(dāng)發(fā)生召回時，消費者可以將帶有標(biāo)簽的藥瓶退回給藥店，然后藥瓶標(biāo)簽的序列號會進(jìn)入到系統(tǒng)中，并找到其所代表的產(chǎn)品信息，從而可以確定它是否應(yīng)被召回。最終，超市中單個食品級的標(biāo)簽也需要在被購買后仍能一直保持有效。IDTechEx公司認(rèn)為在藥品標(biāo)簽被購買后仍保持有效所帶來的潛在好處和回報包括：更好的召回效果，減少了錯誤以及方便對消費者進(jìn)行抽獎等。 

更長讀取距離的HF RFID
        
　　冰島漁業(yè)公司成功地在水分較多的魚產(chǎn)品貨盤和包裝箱上試用了HF RFID標(biāo)簽，因為在這種場合下UHF標(biāo)簽難以發(fā)揮作用。但是普通信用卡大小的HF標(biāo)簽的讀取距離只有1米，公司希望這個距離能更長一些。那些認(rèn)為HF系統(tǒng)的整體成本應(yīng)該更低的人甚至認(rèn)為應(yīng)該是兩米。例如，與UHF的情況相反，HF標(biāo)簽不需大量的版稅，并且市場上已被制造的HF標(biāo)簽是UHF的十倍之多，具有一定的規(guī)模經(jīng)濟。當(dāng)然，UHF的數(shù)量也在迅速增加。
        
實現(xiàn)HF更長的讀取距離
        
　　不需要很大的標(biāo)簽和讀取器，有許多方法可以實現(xiàn)HF更長的讀取距離。Metro是世界最大的超級市場連鎖品牌之一，他們希望如果可能的話，能在單個產(chǎn)品級別的標(biāo)簽上使用同一種頻率和標(biāo)準(zhǔn)。對于短距離的智能貨架來說，HF看起來是最好的辦法，因為在短距離時它的標(biāo)簽最小，而且也是可控的（你可以清楚地知道你正在獲得的讀取距離），因此就不會發(fā)生產(chǎn)品相互混淆的問題。而UHF標(biāo)簽可能就不太合適，對于小尺寸的食品來說，它也太大了。對于大型的產(chǎn)品，Metro的方法是不把HF標(biāo)簽做得很大，而是采用有些像商店里的防盜底座一樣的大型問詢式天線。日本的Maruetsu公司在其食品連鎖店中也采用了類似的方法。
        
大尺寸標(biāo)簽
        
　　有些公司采用了大尺寸HF標(biāo)簽和更加合適的問詢器。例如，在最近的試驗中，DHL公司的快遞標(biāo)簽就蓋住了整個包裝。這種由Denstron公司所提供的試驗是成功的，該公司因此收到了價值10億美元的競標(biāo)邀請，這使得UHF貨盤/包裝箱標(biāo)簽相形見絀。這種方案符合EPC/ISO標(biāo)準(zhǔn)。（有一個傳說是你無法用HF制造出符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽，而ASK和其他公司令人欣喜地推出了這種產(chǎn)品）。具有兩米讀取距離的大尺寸HF標(biāo)簽并不是新想法，例如，芬蘭的UPM Rafsec公司很早就提供了用于貼在馬拉松選手胸前的A5紙張大小的大尺寸HF標(biāo)簽。日本Miyake公司早已把大量A5大小的大尺寸HF標(biāo)簽應(yīng)用在管道上，這些標(biāo)簽采用了大約13.56MHz的頻率，可以穿透兩米厚的土層。
        
針對長距離的更小HF標(biāo)簽
        
　　然而，這些“大天線”方案是需要較高生產(chǎn)能力的，而在卷對卷的生產(chǎn)過程中這種生產(chǎn)的空間是有限的。因此其他的方法也讓人感興趣。例如，法國的PYGMALYON公司的電子業(yè)務(wù)子公司DAG系統(tǒng)公司從1998年以來就在開發(fā)和制造RFID系統(tǒng)。已擁有幾項專利的PYGMALYON公司目前已開發(fā)出了一種使用13.56MHz頻率的“無限制”檢測的獨特技術(shù)，該公司稱通過大范圍立體信號，這項技術(shù)的檢測距離可達(dá)10米，而UHF技術(shù)的信號通常是束狀的，容易產(chǎn)生盲點。這種技術(shù)配有的天線能檢測60立方米范圍內(nèi)的標(biāo)簽，它最早是為了體育比賽而開發(fā)的。例如，它曾被用在羅馬的馬拉松比賽中。
        
　　目前，幾米讀取距離的DAG標(biāo)簽還是比較大的，但其他的公司開發(fā)了所謂的碎片形天線，以減小針對某一特定讀取距離的應(yīng)用場合中的標(biāo)簽尺寸。能量獲取技術(shù)也有助于減少標(biāo)簽的尺寸。上面所說的這些標(biāo)簽在遇到食品所帶有的水分時，都不會產(chǎn)生任何問題。 

SAW RFID的突破
        
　　SAW（表面聲波）RFID已出現(xiàn)了一段時間，應(yīng)用在移動電話、尋呼機中的數(shù)以億計的非RFID SAW方案具有可靠性高，成本低的特點，SAW RFID技術(shù)也從這些優(yōu)點中受益良多。SAW RFID首先出現(xiàn)在美國加利福尼亞和挪威的不中斷式公路收費系統(tǒng)中，但是數(shù)量不多。并且在加利福尼亞它們被貼到汽車擋風(fēng)玻璃上的硅芯片RFID標(biāo)簽代替了。在挪威，MicroDesign公司供應(yīng)采用這種技術(shù)的只讀被動式標(biāo)簽有十幾年的時間，后來它就以QFree的名義開始供應(yīng)針對不中斷式公路收費系統(tǒng)和其他設(shè)備的硅芯片RFID可讀寫設(shè)備與系統(tǒng)。實際上直到今天，沒人知道如何制造主動式的或可讀寫的SAW RFID標(biāo)簽，盡管Dallas公司的RFSAW已作了一些很好的工作來顯示它不需額外的傳感器就可感應(yīng)張力或溫度的變化。感應(yīng)張力或溫度的功能用硅芯片和分離式傳感器也是可以實現(xiàn)的，但是這種方式的成本太高。今天，溫度檢測RFID標(biāo)簽在家畜和食品方面都有應(yīng)用案例，但是數(shù)量非常少。
        
　　然而，雖然SAW RFID的一個缺陷是仍然采用了類似硅材料的易碎芯片，但它的加工過程所需的步驟更少，所要求的精確性也沒有那么高，因此它的成本比硅芯片RFID也要低一些，當(dāng)然這在市場中還沒有真正地實現(xiàn)。RFSAW已向許多行業(yè)銷售了SAW RFID設(shè)備，另外在創(chuàng)建一個包括這種設(shè)備的ISO 18000的子標(biāo)準(zhǔn)方面，它也是主要的推動者。
        
滅菌過程耐受性
        
　　SAW ID芯片的獨特物理特性解決了RFID的主要問題，并且實現(xiàn)了：
        
        ◆ 標(biāo)簽與閱讀器相互距離較大時的可靠讀取。
        ◆ 克服了讀取信號可能被液體和金屬阻斷的情況。
        ◆ 商業(yè)化的全貨盤讀取，這是RFID的一個非常重要的能力。
        
    在許多應(yīng)用場合中，SAW的讀取距離是足夠大的，因此被動式標(biāo)簽可以代替用電池驅(qū)動的高成本主動式標(biāo)簽。SAW RFID系統(tǒng)具有與生俱來的能力來檢測標(biāo)簽位置、運動的方向和標(biāo)簽溫度等，這些功能如果用其他的技術(shù)很難實現(xiàn)或需要很高成本。另外，SAW標(biāo)簽可以經(jīng)受一些與安全相關(guān)的過程，如一些食品或醫(yī)藥的生產(chǎn)過程會升高操作溫度、通過高能量的X射線或用伽馬射線滅菌等。
        
    例如，RFSAW標(biāo)簽采用了成本比較低的芯片和尺寸較小的低成本天線，與基于IC的標(biāo)簽相比，它的成本就很有優(yōu)勢。另外，通過加入關(guān)鍵信號處理功能（如多標(biāo)簽讀取功能），整個系統(tǒng)的成本被進(jìn)一步優(yōu)化了。它通過多路訪問可擴展頻譜信號實現(xiàn)了這一功能，這種信號在具備高速讀取速度的同時，還具有較高的抗干擾性，與其他無線射頻系統(tǒng)和RFID讀取器也有較好的頻譜相容性。與UHF不同的是，目前它在全世界都可以合法的操作，不需要等待歐洲、中國和其他國家的無線管制規(guī)定的審查。256位的版本也是可能的，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了產(chǎn)品級別、貨盤和包裝箱所要求的存儲空間要求，更不用說運輸和車輛上的標(biāo)簽了。
        
其他開發(fā)SAW RFID的公司
        
　　澳大利亞的Carinthian Tech Research (CTR)公司最近開發(fā)了一種新型被動式RFID標(biāo)簽。這種標(biāo)簽?zāi)軌蚰褪芎捅O(jiān)測工程與工業(yè)應(yīng)用環(huán)境（與RFSAW的大范圍低成本的應(yīng)用場合不同）中的溫度變化情況。