RFID技術最新發(fā)展集萃

文章出處：http://bookmouse.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先的零售商們和美國軍方的要求，UHF被動式標簽被作為食品和其他產品的包裝箱及貨盤標準化RFID標簽。
        
UHF RFID并不適合于所有的食品應用場合
        
　　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簽），但是如果在附近有水或金屬的環(huán)境，它的結果可能就難以預測了。就像香港機場（使用此種標簽跟蹤行李）和德國零售商Metro（在食品上使用此種標簽）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用場合。
        
　　這些提高包括： 
         
    ◆ 帶有密碼保護功能的HF標簽的讀取距離更加具有可控性，與UHF標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功能的讀寫標簽，而只有使用了EPC標準的UHF標簽才具有此功能。 
    ◆ 采用了新方法來擴展HF RFID標簽的讀取距離，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溫度，并且也更加容易制造。
        
帶密碼保護的HF標簽
        
　　Texas Instruments公司最近發(fā)布了一款帶有密碼保護功能與標準寫入機制的HF標簽和一種具有嚴格質量控制規(guī)定的生產工藝，另外它還提供了一種針對醫(yī)藥標簽（與食品也是相關的）的獨特的解決方案。
       
　　這有助于解決醫(yī)藥供應鏈的另一個問題：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)已達成一種共識：那就是藥品標簽在被消費者購買后也不應該失去作用。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標簽的關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簽上要保留識別信息。當然，這樣所帶來的問題是如果不使標簽失效，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。
        
　　帶有密碼保護的寫入功能提供了一種解決辦法。在整個供應鏈的所有環(huán)節(jié)中醫(yī)藥的產品信息和序列號都會被存儲在標簽上，直到藥瓶到達藥店為止。在藥店中，產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，當發(fā)生召回時，消費者可以將帶有標簽的藥瓶退回給藥店，然后藥瓶標簽的序列號會進入到系統(tǒng)中，并找到其所代表的產品信息，從而可以確定它是否應被召回。最終，超市中單個食品級的標簽也需要在被購買后仍能一直保持有效。IDTechEx公司認為在藥品標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品貨盤和包裝箱上試用了HF RFID標簽，因為在這種場合下UHF標簽難以發(fā)揮作用。但是普通信用卡大小的HF標簽的讀取距離只有1米，公司希望這個距離能更長一些。那些認為HF系統(tǒng)的整體成本應該更低的人甚至認為應該是兩米。例如，與UHF的情況相反，HF標簽不需大量的版稅，并且市場上已被制造的HF標簽是UHF的十倍之多，具有一定的規(guī)模經濟。當然，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，能在單個產品級別的標簽上使用同一種頻率和標準。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)生產品相互混淆的問題。而UHF標簽可能就不太合適，對于小尺寸的食品來說，它也太大了。對于大型的產品，Metro的方法是不把HF標簽做得很大，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。
        
大尺寸標簽
        
　　有些公司采用了大尺寸HF標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10億美元的競標邀請，這使得UHF貨盤/包裝箱標簽相形見絀。這種方案符合EPC/ISO標準。（有一個傳說是你無法用HF制造出符合ISO標準的標簽，而ASK和其他公司令人欣喜地推出了這種產品）。具有兩米讀取距離的大尺寸HF標簽并不是新想法，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標簽。日本Miyake公司早已把大量A5大小的大尺寸HF標簽應用在管道上，這些標簽采用了大約13.56MHz的頻率，可以穿透兩米厚的土層。
        
針對長距離的更小HF標簽
        
　　然而，這些“大天線”方案是需要較高生產能力的，而在卷對卷的生產過程中這種生產的空間是有限的。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，該公司稱通過大范圍立體信號，這項技術的檢測距離可達10米，而UHF技術的信號通常是束狀的，容易產生盲點。這種技術配有的天線能檢測60立方米范圍內的標簽，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用場合中的標簽尺寸。能量獲取技術也有助于減少標簽的尺寸。上面所說的這些標簽在遇到食品所帶有的水分時，都不會產生任何問題。 

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玻璃上的硅芯片RFID標簽代替了。在挪威，MicroDesign公司供應采用這種技術的只讀被動式標簽有十幾年的時間，后來它就以QFree的名義開始供應針對不中斷式公路收費系統(tǒng)和其他設備的硅芯片RFID可讀寫設備與系統(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張力或溫度的變化。感應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標簽在家畜和食品方面都有應用案例，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設備，另外在創(chuàng)建一個包括這種設備的ISO 18000的子標準方面，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。
        
    在許多應用場合中，SAW的讀取距離是足夠大的，因此被動式標簽可以代替用電池驅動的高成本主動式標簽。SAW RFID系統(tǒng)具有與生俱來的能力來檢測標簽位置、運動的方向和標簽溫度等，這些功能如果用其他的技術很難實現(xiàn)或需要很高成本。另外，SAW標簽可以經受一些與安全相關的過程，如一些食品或醫(yī)藥的生產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的標簽相比，它的成本就很有優(yōu)勢。另外，通過加入關鍵信號處理功能（如多標簽讀取功能），整個系統(tǒng)的成本被進一步優(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，這遠遠超出了產品級別、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標簽。這種標簽能夠耐受和監(jiān)測工程與工業(yè)應用環(huán)境（與RFSAW的大范圍低成本的應用場合不同）中的溫度變化情況。