超高頻(UHF)RFID系統(tǒng)的發(fā)展和趨勢(shì)
隨著RFID技術(shù)在各領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，對(duì)電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的要求逐步細(xì)化，從對(duì)電子標(biāo)簽讀寫(xiě)距離的要求來(lái)說(shuō)，大致可以分為二大類：
第一類為近距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。RFID技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，識(shí)別距離在數(shù)十厘米以內(nèi)，頻率在13.56MHz或以下頻段的近距離RFID技術(shù)已相對(duì)成熟。一般都由人手持電子標(biāo)簽（卡）或讀寫(xiě)器，讓二者直接靠近進(jìn)行讀寫(xiě)。目前使用量很大，如我國(guó)的第二代智能身份證、公共汽車和地鐵的IC卡電子車票，辦公人員的門禁系統(tǒng)等等。
第二類為遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)電子標(biāo)簽讀寫(xiě)距離在數(shù)米至十余米。如果要對(duì)行駛中的車輛、傳送帶上的行李，流水線上的工件等運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)物體進(jìn)行近距離識(shí)別，必須使這些物體停下來(lái)，這不僅會(huì)降低效率，對(duì)有些應(yīng)用甚至是不可能的。遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)是物流、生產(chǎn)自動(dòng)化、供應(yīng)鏈管理和交通管理等行業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，建立網(wǎng)絡(luò)化管理信息平臺(tái)的必要手段，遠(yuǎn)距離RFID產(chǎn)品的應(yīng)用已成為不可阻擋的趨勢(shì)。
遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)使用三個(gè)工作頻段：即840MHz～960MHz超高頻頻段(UHF)、2.45GHz頻段和5.8GHz頻段。早期由于RFID技術(shù)水平的限制，電子標(biāo)簽的電路必須靠電池供電。這就帶來(lái)電子標(biāo)簽價(jià)格貴、使用和維護(hù)不方便，壽命有限等問(wèn)題，限制了射頻識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。九十年代后期半導(dǎo)體集成電路在集成度和降低功耗方面達(dá)到了極高的水平，在UHF和2.45GHz頻段制造出了無(wú)源電子標(biāo)簽的單片集成電路?？梢岳米x寫(xiě)器天線幅射的電磁波能量，驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽電路工作。2.45GHz頻段的無(wú)源電子標(biāo)簽識(shí)別距離很近，而UHF頻段的識(shí)別距離可在10米以上，已成為遠(yuǎn)距離無(wú)源識(shí)別系統(tǒng)的主流。5.8GHz頻段由于技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，難于制造出無(wú)源而作用距離又遠(yuǎn)的電子標(biāo)簽，它的電子標(biāo)簽的價(jià)格是無(wú)源標(biāo)簽的數(shù)十倍，在我國(guó)及歐洲和日本等高速公路收費(fèi)的系統(tǒng)仍在使用有源的5.8GHz系統(tǒng)。
UHF RFID系統(tǒng)正進(jìn)入高速成長(zhǎng)期
超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)具有能一次性讀取多個(gè)標(biāo)簽、穿透性強(qiáng)、可多次讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)的記憶容量大，無(wú)源電子標(biāo)簽成本低，體積小，使用方便，可靠性和壽命高，可以在車輛或其它被標(biāo)識(shí)的物體高速運(yùn)動(dòng)的情況下工作、耐受戶外惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，得到了世界各國(guó)的重視。近年來(lái)，由于受到以美國(guó)國(guó)防部和歐美大企業(yè)的推動(dòng)，確立了自動(dòng)識(shí)別國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，加之超高頻電子標(biāo)簽的價(jià)格逐年下降，大大降低了RFID技術(shù)的應(yīng)用門檻。超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已逐步由涉車應(yīng)用，轉(zhuǎn)為現(xiàn)代物流、電子商務(wù)、交通管理、電子政務(wù)以及軍事管理等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別已開(kāi)始進(jìn)入高速成長(zhǎng)期。
我國(guó)在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，全社會(huì)運(yùn)用信息技術(shù)提高效益和質(zhì)量的形勢(shì)的推動(dòng)下，2006年科技部等十五部委聯(lián)合發(fā)表了中國(guó)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)政策白皮書(shū)，為RFID技術(shù)與產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展提供了系統(tǒng)性指南。中國(guó)自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，RFID產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。遠(yuǎn)距離無(wú)源電了標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面，在90年代中期深圳市遠(yuǎn)望谷科技有限公司等單位，開(kāi)發(fā)了鐵路車輛車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。以四川省新源現(xiàn)代為代表，從1997年起在深圳海關(guān)建設(shè)了“自動(dòng)車輛識(shí)別管理系統(tǒng)”，對(duì)過(guò)境車輛進(jìn)行管理。并從2001年起，將原來(lái)的有源卡系統(tǒng)改為超高頻無(wú)源卡系統(tǒng)。2001年秋，深圳市人一投資發(fā)展有限公司在全國(guó)率先開(kāi)發(fā)出了符合ISO/IEC18000-6B標(biāo)準(zhǔn)的讀寫(xiě)器和系統(tǒng)，成功地用于深圳海關(guān)電子轉(zhuǎn)關(guān)通道管理等項(xiàng)目。此后南京三寶集團(tuán)瑞?？萍脊竞蜕钲谑邢仁┛萍加邢薰镜榷枷嗬^投入力量，進(jìn)行了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的遠(yuǎn)距離識(shí)別電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，形成了初步的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，不僅為國(guó)內(nèi)提供了大量電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器，也出口到美國(guó)、加拿大、墨西哥、巴西和中東許多國(guó)家，成為國(guó)際遠(yuǎn)距離無(wú)源識(shí)別系統(tǒng)大家庭的重要成員。
無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)比較復(fù)雜，目前各公司的生產(chǎn)規(guī)模不大，生產(chǎn)成本高。在全國(guó)的眾多RFID企業(yè)中，各種代理或外企分支機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)集成與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)企業(yè)占到近90%，真正從事RFID的核心技術(shù)開(kāi)發(fā)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品企業(yè)不到10%，是中國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)最薄弱環(huán)節(jié)。針對(duì)此技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，我國(guó)科技部把“射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用”列為國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）的重大項(xiàng)目，組織攻克一批RFID共性基礎(chǔ)及前瞻性、產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，建立起我國(guó)RFID技術(shù)自主創(chuàng)新體系、公共應(yīng)用服務(wù)體系和RFID標(biāo)準(zhǔn)體系，構(gòu)建具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈，降低電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器這些關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)成本，加速應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，增大推廣使用的力度，滿足物流業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、生產(chǎn)管理和國(guó)家安全等各方面的迫切需要。在國(guó)內(nèi)外遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用加速發(fā)展的前提下，有下列值得重視的發(fā)展趨勢(shì)：
一、ISO/IEC18000-6C可能成為事實(shí)上的UHF RFID空間接口標(biāo)準(zhǔn)
隨著全球物流行業(yè)RFID大規(guī)模應(yīng)用的開(kāi)始，RFID標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同。EPC Global是由北美UCC產(chǎn)品統(tǒng)一編碼組織和歐洲EAN產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立，在全球擁有數(shù)百家成員，得到了零售巨頭沃爾瑪，制造業(yè)巨頭強(qiáng)生、寶潔等跨國(guó)公司的支持，由于綜合了美國(guó)和歐洲廠商，實(shí)力相對(duì)占上風(fēng)。2006年EPC Gen2已納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電工組織（IEC）聯(lián)合的ISO/IEC18000-6標(biāo)準(zhǔn)，稱為ISO/IEC18000-6C。在超高頻（UHF）頻段，空間通訊接口標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-6的A、B和C三類中，由于歷史原因，B類多數(shù)用于交通領(lǐng)域，而C類主要用于物流、生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域。但是C類標(biāo)簽的速度比B類高，價(jià)格低，生產(chǎn)和銷售的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)B類，有逐步完全替代B類的趨勢(shì)，有可能成為事實(shí)上的UHF遠(yuǎn)距離的無(wú)源自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的唯一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，不僅在物流、生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域大量應(yīng)用，也會(huì)在交通管理領(lǐng)域使用。
二、面向行業(yè)需要開(kāi)發(fā)多種多樣的電子標(biāo)簽
在一個(gè)RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽一般占總投資的60%至70%。讀寫(xiě)器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的投資是一次性的，但電子標(biāo)簽的數(shù)量且隨著時(shí)間的推移和應(yīng)用的擴(kuò)大，逐年會(huì)增加。據(jù)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)研究報(bào)告稱，到2008年，全球每年將使用200億個(gè)RFID標(biāo)簽，2010年全球RFID市場(chǎng)將達(dá)3000億美元。未來(lái)幾年射頻識(shí)別標(biāo)簽應(yīng)用最多的市場(chǎng)是包裝/供應(yīng)鏈?zhǔn)袌?chǎng)。到2008年，約需153億個(gè)的貨箱與托盤標(biāo)簽，68億個(gè)面向藥物、行李、動(dòng)物、書(shū)籍和票據(jù)的RFID標(biāo)簽。
第一類為近距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。RFID技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，識(shí)別距離在數(shù)十厘米以內(nèi)，頻率在13.56MHz或以下頻段的近距離RFID技術(shù)已相對(duì)成熟。一般都由人手持電子標(biāo)簽（卡）或讀寫(xiě)器，讓二者直接靠近進(jìn)行讀寫(xiě)。目前使用量很大，如我國(guó)的第二代智能身份證、公共汽車和地鐵的IC卡電子車票，辦公人員的門禁系統(tǒng)等等。
第二類為遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)電子標(biāo)簽讀寫(xiě)距離在數(shù)米至十余米。如果要對(duì)行駛中的車輛、傳送帶上的行李，流水線上的工件等運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)物體進(jìn)行近距離識(shí)別，必須使這些物體停下來(lái)，這不僅會(huì)降低效率，對(duì)有些應(yīng)用甚至是不可能的。遠(yuǎn)距離RFID技術(shù)是物流、生產(chǎn)自動(dòng)化、供應(yīng)鏈管理和交通管理等行業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，建立網(wǎng)絡(luò)化管理信息平臺(tái)的必要手段，遠(yuǎn)距離RFID產(chǎn)品的應(yīng)用已成為不可阻擋的趨勢(shì)。
遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)使用三個(gè)工作頻段：即840MHz～960MHz超高頻頻段(UHF)、2.45GHz頻段和5.8GHz頻段。早期由于RFID技術(shù)水平的限制，電子標(biāo)簽的電路必須靠電池供電。這就帶來(lái)電子標(biāo)簽價(jià)格貴、使用和維護(hù)不方便，壽命有限等問(wèn)題，限制了射頻識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。九十年代后期半導(dǎo)體集成電路在集成度和降低功耗方面達(dá)到了極高的水平，在UHF和2.45GHz頻段制造出了無(wú)源電子標(biāo)簽的單片集成電路?？梢岳米x寫(xiě)器天線幅射的電磁波能量，驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽電路工作。2.45GHz頻段的無(wú)源電子標(biāo)簽識(shí)別距離很近，而UHF頻段的識(shí)別距離可在10米以上，已成為遠(yuǎn)距離無(wú)源識(shí)別系統(tǒng)的主流。5.8GHz頻段由于技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，難于制造出無(wú)源而作用距離又遠(yuǎn)的電子標(biāo)簽，它的電子標(biāo)簽的價(jià)格是無(wú)源標(biāo)簽的數(shù)十倍，在我國(guó)及歐洲和日本等高速公路收費(fèi)的系統(tǒng)仍在使用有源的5.8GHz系統(tǒng)。
UHF RFID系統(tǒng)正進(jìn)入高速成長(zhǎng)期
超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)具有能一次性讀取多個(gè)標(biāo)簽、穿透性強(qiáng)、可多次讀寫(xiě)、數(shù)據(jù)的記憶容量大，無(wú)源電子標(biāo)簽成本低，體積小，使用方便，可靠性和壽命高，可以在車輛或其它被標(biāo)識(shí)的物體高速運(yùn)動(dòng)的情況下工作、耐受戶外惡劣環(huán)境等特點(diǎn)，得到了世界各國(guó)的重視。近年來(lái)，由于受到以美國(guó)國(guó)防部和歐美大企業(yè)的推動(dòng)，確立了自動(dòng)識(shí)別國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，加之超高頻電子標(biāo)簽的價(jià)格逐年下降，大大降低了RFID技術(shù)的應(yīng)用門檻。超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已逐步由涉車應(yīng)用，轉(zhuǎn)為現(xiàn)代物流、電子商務(wù)、交通管理、電子政務(wù)以及軍事管理等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，超高頻遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別已開(kāi)始進(jìn)入高速成長(zhǎng)期。
我國(guó)在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，全社會(huì)運(yùn)用信息技術(shù)提高效益和質(zhì)量的形勢(shì)的推動(dòng)下，2006年科技部等十五部委聯(lián)合發(fā)表了中國(guó)射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)政策白皮書(shū)，為RFID技術(shù)與產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展提供了系統(tǒng)性指南。中國(guó)自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，RFID產(chǎn)業(yè)鏈基本形成。遠(yuǎn)距離無(wú)源電了標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面，在90年代中期深圳市遠(yuǎn)望谷科技有限公司等單位，開(kāi)發(fā)了鐵路車輛車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。以四川省新源現(xiàn)代為代表，從1997年起在深圳海關(guān)建設(shè)了“自動(dòng)車輛識(shí)別管理系統(tǒng)”，對(duì)過(guò)境車輛進(jìn)行管理。并從2001年起，將原來(lái)的有源卡系統(tǒng)改為超高頻無(wú)源卡系統(tǒng)。2001年秋，深圳市人一投資發(fā)展有限公司在全國(guó)率先開(kāi)發(fā)出了符合ISO/IEC18000-6B標(biāo)準(zhǔn)的讀寫(xiě)器和系統(tǒng)，成功地用于深圳海關(guān)電子轉(zhuǎn)關(guān)通道管理等項(xiàng)目。此后南京三寶集團(tuán)瑞?？萍脊竞蜕钲谑邢仁┛萍加邢薰镜榷枷嗬^投入力量，進(jìn)行了有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的遠(yuǎn)距離識(shí)別電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，形成了初步的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，不僅為國(guó)內(nèi)提供了大量電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器，也出口到美國(guó)、加拿大、墨西哥、巴西和中東許多國(guó)家，成為國(guó)際遠(yuǎn)距離無(wú)源識(shí)別系統(tǒng)大家庭的重要成員。
無(wú)源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)比較復(fù)雜，目前各公司的生產(chǎn)規(guī)模不大，生產(chǎn)成本高。在全國(guó)的眾多RFID企業(yè)中，各種代理或外企分支機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)集成與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)企業(yè)占到近90%，真正從事RFID的核心技術(shù)開(kāi)發(fā)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品企業(yè)不到10%，是中國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)最薄弱環(huán)節(jié)。針對(duì)此技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，我國(guó)科技部把“射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用”列為國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）的重大項(xiàng)目，組織攻克一批RFID共性基礎(chǔ)及前瞻性、產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，建立起我國(guó)RFID技術(shù)自主創(chuàng)新體系、公共應(yīng)用服務(wù)體系和RFID標(biāo)準(zhǔn)體系，構(gòu)建具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈，降低電子標(biāo)簽和讀寫(xiě)器這些關(guān)鍵設(shè)備的生產(chǎn)成本，加速應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，增大推廣使用的力度，滿足物流業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、生產(chǎn)管理和國(guó)家安全等各方面的迫切需要。在國(guó)內(nèi)外遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用加速發(fā)展的前提下，有下列值得重視的發(fā)展趨勢(shì)：
一、ISO/IEC18000-6C可能成為事實(shí)上的UHF RFID空間接口標(biāo)準(zhǔn)
隨著全球物流行業(yè)RFID大規(guī)模應(yīng)用的開(kāi)始，RFID標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一已經(jīng)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同。EPC Global是由北美UCC產(chǎn)品統(tǒng)一編碼組織和歐洲EAN產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織聯(lián)合成立，在全球擁有數(shù)百家成員，得到了零售巨頭沃爾瑪，制造業(yè)巨頭強(qiáng)生、寶潔等跨國(guó)公司的支持，由于綜合了美國(guó)和歐洲廠商，實(shí)力相對(duì)占上風(fēng)。2006年EPC Gen2已納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電工組織（IEC）聯(lián)合的ISO/IEC18000-6標(biāo)準(zhǔn)，稱為ISO/IEC18000-6C。在超高頻（UHF）頻段，空間通訊接口標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC18000-6的A、B和C三類中，由于歷史原因，B類多數(shù)用于交通領(lǐng)域，而C類主要用于物流、生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域。但是C類標(biāo)簽的速度比B類高，價(jià)格低，生產(chǎn)和銷售的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)B類，有逐步完全替代B類的趨勢(shì)，有可能成為事實(shí)上的UHF遠(yuǎn)距離的無(wú)源自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的唯一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，不僅在物流、生產(chǎn)管理和供應(yīng)鏈管理領(lǐng)域大量應(yīng)用，也會(huì)在交通管理領(lǐng)域使用。
二、面向行業(yè)需要開(kāi)發(fā)多種多樣的電子標(biāo)簽
在一個(gè)RFID系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽一般占總投資的60%至70%。讀寫(xiě)器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的投資是一次性的，但電子標(biāo)簽的數(shù)量且隨著時(shí)間的推移和應(yīng)用的擴(kuò)大，逐年會(huì)增加。據(jù)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)研究報(bào)告稱，到2008年，全球每年將使用200億個(gè)RFID標(biāo)簽，2010年全球RFID市場(chǎng)將達(dá)3000億美元。未來(lái)幾年射頻識(shí)別標(biāo)簽應(yīng)用最多的市場(chǎng)是包裝/供應(yīng)鏈?zhǔn)袌?chǎng)。到2008年，約需153億個(gè)的貨箱與托盤標(biāo)簽，68億個(gè)面向藥物、行李、動(dòng)物、書(shū)籍和票據(jù)的RFID標(biāo)簽。
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