RFID技術(shù)的發(fā)展歷程及應(yīng)用現(xiàn)狀
1.RFID技術(shù)的發(fā)展歷程
RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是利用電磁能量實(shí)現(xiàn)AIDC,電磁能量是自然界存在的一種能量形式。
(1)人們對電磁能的認(rèn)識
追溯歷史,公元前中國先民即發(fā)現(xiàn)并開始利用天然磁石,并用磁石制成指南車。到了近世,越來越多的人對電、磁、光進(jìn)行深入的觀察及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)研究,其中的佼佼者是美國人本杰明?富蘭克林。1846年英國科學(xué)家米歇爾·法拉弟發(fā)現(xiàn)了光波與電波均屬于電磁能量。1864年蘇格蘭科學(xué)家詹姆士·克拉克·麥克斯韋爾發(fā)表了他的電磁場理論。1887年,德國科學(xué)家亨瑞士·魯?shù)婪颉ず掌澴C實(shí)了麥克斯韋爾的電磁場理論并演示了電磁波以光速傳播并可以被反射,具有類似光的極化特性,赫茲的實(shí)驗(yàn)不久也被俄國科學(xué)家亞力山大·波普重復(fù)。1896年馬克尼成功地實(shí)現(xiàn)了橫越大西洋的越洋電報(bào),由此開創(chuàng)了利用電磁能量為人類服務(wù)的先河。更進(jìn)一步,在1922年,誕生了雷達(dá)(Radar)。作為一種識別敵方空間飛行物(飛機(jī))的有效兵器,雷達(dá)在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要的作用,同時(shí)雷達(dá)技術(shù)也得了極大的發(fā)展。至今,雷達(dá)技術(shù)還在不斷發(fā)展,人們正在研制各種用途的高性能雷達(dá)。
(2)RFID技術(shù)的發(fā)展
RFID技術(shù)直接繼承了雷達(dá)的概念,并由此發(fā)展出一種生機(jī)勃勃的AIDC新技術(shù)--RFID技術(shù)。1948年哈里·斯托克曼發(fā)表的"利用反射功率的通訊"奠定了射頻識別RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)。
1)RFID技術(shù)發(fā)展的歷程表。在20世紀(jì)中,無線電技術(shù)的理論與應(yīng)用研究是科學(xué)技術(shù)發(fā)展最重要的成就之一。RFID技術(shù)的發(fā)展可按10年期劃分如下:
1941~1950年。雷達(dá)的改進(jìn)和應(yīng)用催生了RFID技術(shù),1948年奠定了RFID技術(shù)的理論基礎(chǔ)。
1951-1960年。早期RFID技術(shù)的探索階段,主要處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究。
1961-1970年。RFID技術(shù)的理論得到了發(fā)展,開始了一些應(yīng)用嘗試。
1971-1980年。RFID技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個(gè)大發(fā)展時(shí)期,各種RFID技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的RFID應(yīng)用。
1981~1990年。RFID技術(shù)及產(chǎn)品進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用階段,各種規(guī)模應(yīng)用開始出現(xiàn)。
1991~2000年。RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨得到重視,RFID產(chǎn)品得到廣泛采用,RFID產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。
2001-今。標(biāo)準(zhǔn)化問題日趨為人們所重視,RFID產(chǎn)品種類更加豐富,有源電子標(biāo)簽、
無源電子標(biāo)簽及半無源電子標(biāo)簽均得到發(fā)展,電子標(biāo)簽成本不斷降低,規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴(kuò)大。
RFID技術(shù)的理論得到豐富和完善。單芯片電子標(biāo)簽、多電子標(biāo)簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標(biāo)簽的遠(yuǎn)距離識別、適應(yīng)高速移動(dòng)物體的RFID正在成為現(xiàn)實(shí)。
2)RFID技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r。RFID技術(shù)在國外的發(fā)展較早也較快。尤其是在美國、英國、德國、瑞典、瑞士、日本、南非目前均有較為成熟且先進(jìn)的RFID系統(tǒng)。
其中,低頻近距離RFID系統(tǒng)主要集中在125kHz、13.56MHz系統(tǒng);高頻遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)主要集中在UHF頻段(902MHz-928MHz)915MHz、2.45GHz、5.8GHz。UHF頻段的遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)在北美得到了很好的發(fā)展;歐洲的應(yīng)用則以有源2.45GHz系統(tǒng)得到了較多的應(yīng)用。5.8GHz系統(tǒng)在日本和歐洲均有較為成熟的有源RFID系統(tǒng)。
在RFID技術(shù)發(fā)展的前10年中,有關(guān)RFID技術(shù)的國際標(biāo)準(zhǔn)的研討空前熱烈,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/IEC聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)JTCl下的SC31下級委員會(huì)成立了RFID標(biāo)準(zhǔn)化研究工作組WG4。尤其是在1999年10月1日正式成立的,由美國麻省理工學(xué)院MIT發(fā)起的Auto-ID Center非盈利性組織在規(guī)范RFID應(yīng)用方面所發(fā)揮的作用將越來越明顯。Auto-ID Center在對RFID理論、技術(shù)及應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上,所作出的主要貢獻(xiàn)如下:
a. 提出產(chǎn)品電子代碼EPC(Electronic Product Code)概念及其格式規(guī)劃。為減化電子標(biāo)簽芯片功能設(shè)計(jì),降低電子標(biāo)簽成本,擴(kuò)大RFID應(yīng)用領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。
b. 提出了實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)的概念及構(gòu)架,為EPC進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)搭建了橋梁。
c. 建立了開放性的國際自動(dòng)識別技術(shù)應(yīng)用公用技術(shù)研究平臺,為推動(dòng)低成本的RFID標(biāo)簽和讀寫器的標(biāo)準(zhǔn)化研究開創(chuàng)了條件。
我國在RFID技術(shù)的研究方面也發(fā)展很快,市場培育已初步開花結(jié)果。在RFID技術(shù)研究及產(chǎn)品開發(fā)方面,國內(nèi)已具有了自主開發(fā)低頻、高頻與微波RFID電子標(biāo)簽與讀寫器的技術(shù)能力及系統(tǒng)集成能力。與國外RFID先進(jìn)技術(shù)之間的差距主要體現(xiàn)在RFID芯片技術(shù)方面。盡管如此,在標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)及開發(fā)方面,國內(nèi)已有多個(gè)成功的低頻RFID系統(tǒng)標(biāo)簽芯片面市。
2. RFID技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
RFID技術(shù)的應(yīng)用已趨成熟。在北美、歐洲、大洋洲、亞太地區(qū)及非洲南部都得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括:
(1)鐵路車號自動(dòng)識別管理。如:北美鐵路、中國鐵路、瑞士鐵路等。
(2)車輛道路交通自動(dòng)收費(fèi)管理。如:北美部分收費(fèi)高速公路的自動(dòng)收費(fèi)中國部分高速公路自動(dòng)收費(fèi)管理、東南亞國家部分收費(fèi)公路的自動(dòng)收費(fèi)管理。
(3)旅客航空行包的自動(dòng)識別、分揀、轉(zhuǎn)運(yùn)管理。如:北美部分機(jī)場。
(4)車輛出入控制。如:停車場、垃圾場、水泥場車輛出入、稱重管理等。
(5)校園卡、飯卡、乘車卡、會(huì)員卡、駕照卡、健康卡(醫(yī)療卡)等國內(nèi)、國外均有大應(yīng)用。
(6)生產(chǎn)線產(chǎn)品加工過程自動(dòng)控制。主要應(yīng)用在大型工廠的自動(dòng)化流水作業(yè)線上。
(7)動(dòng)物識別(養(yǎng)牛、養(yǎng)羊、賽鴿等)。大型養(yǎng)殖廠、家庭牧場、賽鴿比賽。
(8)物流、倉儲(chǔ)自動(dòng)管理。大型物流、倉儲(chǔ)企業(yè)。
(9)貯氣容器的自動(dòng)識別管理。
(10)汽車遙控門鎖、電子門鎖等。
目前國內(nèi)RFID成功的行業(yè)應(yīng)用有中國鐵路的車號自動(dòng)識別系統(tǒng)。其輻射作用已涉及到鐵路紅外軸溫探測系統(tǒng)的熱軸定位、軌道衡、超偏載檢測系統(tǒng)等。
正在計(jì)劃推廣的應(yīng)用項(xiàng)目還有電子身份證、電子車牌、鐵路行包自動(dòng)追蹤管理等。 3.RFID技術(shù)的發(fā)展方向
RFID技術(shù)的發(fā)展,一方面受到應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng),另一方面RFID的成功應(yīng)用反來又極大地促進(jìn)了應(yīng)用需求的擴(kuò)展。從技術(shù)角度說,RFID技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)在若干關(guān)鍵技術(shù)的突破。從應(yīng)用角度來說,RFID技術(shù)的發(fā)展目的在于不斷滿足日益增漲的應(yīng)用需求。
(1)RFID技術(shù)未來的發(fā)展
RFID技術(shù)的發(fā)展得益于多項(xiàng)技術(shù)的綜合發(fā)展。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)大致包括:芯片技術(shù)、天線技術(shù)、無線收發(fā)技術(shù)、數(shù)據(jù)變換與編碼技術(shù)、電磁傳播特性。
RFID技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)走過50余年,在過去的10多年里得到了更快的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,RFID產(chǎn)品的種類將越來越豐富,應(yīng)用也越來越廣泛??梢灶A(yù)計(jì),在未來的幾年中,RFID技術(shù)將持續(xù)保持高速發(fā)展的勢頭。RFID技術(shù)的發(fā)展將會(huì)在電子標(biāo)簽(射頻標(biāo)簽)、閱讀器、系統(tǒng)種類、標(biāo)準(zhǔn)化等方面取得新的進(jìn)展。
(2)RFID電子標(biāo)簽方面
電子標(biāo)簽芯片所需的功耗更低,無源標(biāo)簽、半無源標(biāo)簽技術(shù)更趨成熟。
1) 作用距離更遠(yuǎn)。
2) 無線可讀寫性能更加完善。
3) 適合高速移動(dòng)物品識別。
4) 快速多標(biāo)簽讀/寫功能。
5) 一致性更好。
6) 強(qiáng)場強(qiáng)下的自保護(hù)功能更完善。
7) 智能性更強(qiáng)。
8) 成本更低。
(3)RFID閱讀器方面
1) 多功能(與條碼識讀集成、無線數(shù)據(jù)傳輸、脫機(jī)工作等)。
2) 智能多天線端口。
3) 多種數(shù)據(jù)接口(RS232,RS422/485,USB,紅外,以太網(wǎng)口
4) 多制式兼容(兼容讀寫多種標(biāo)簽類型)。
5) 小型化、便攜式、嵌入式、模塊化。
6) 多頻段兼容。
7) 成本更低。
(4)RFID系統(tǒng)種類方面
1) 低頻近距離RFID系統(tǒng)具有更高的智能、安全特性。
2) 高頻遠(yuǎn)距離RFID系統(tǒng)性能更加完善,系統(tǒng)更加完善。
(5)RFID標(biāo)準(zhǔn)化方面
9) 標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)性研究更加深入、成熟。
10) 標(biāo)準(zhǔn)化為更多企業(yè)所接受。
11) 系統(tǒng)、模塊可替換性更好、更為普及。