美軍射頻自動識別系統(tǒng)的技術(shù)特點及前景

　　美軍目前使用的自動識別系統(tǒng)

　　美軍在射頻識別技術(shù)（RFID）應用方面一直處于世界領先地位，特點是敢于投入重金，在實際戰(zhàn)爭的保障過程中大膽使用新技術(shù)，并在使用中改進，注重實效。分析美軍在軍事物流中所使用系統(tǒng)的情況，探索射頻識別技術(shù)的特點，對發(fā)展我國物流及供應鏈射頻識別應用和技術(shù)選型具有重要意義。

　　美軍目前使用的自動識別系統(tǒng)包括特定物品尋找系統(tǒng)、運輸途中物資可見性系統(tǒng)、單兵電子病歷卡和服裝發(fā)放裝置等幾類。

　　1 特定物品尋找系統(tǒng)

　　這一系統(tǒng)由射頻標簽和手持式識讀裝置組成，其中射頻標簽附在集裝箱或托盤上，用于存儲和發(fā)送集裝箱內(nèi)的物資信息。射頻標簽為主動式帶電源，存儲容量128KB。箱內(nèi)所裝物資品名、數(shù)量、狀況、終點、用戶等貨單信息均存在標簽中。射頻標簽設計堅實，耐惡劣氣候，耐沖擊，能在野戰(zhàn)條件下多次使用。手持式識讀裝置能夠“激活”射頻標簽，在90m距離范圍閱讀標簽上的信息內(nèi)容，并以聲音輔助尋的，主要用于野戰(zhàn)集裝箱貨場的目標尋找。

　　2 運輸途中物資可見性系統(tǒng)

　　美軍在集裝箱或整裝卸車上安裝射頻標簽，在運輸起點、終點和各中途轉(zhuǎn)運站上配置固定或手持式識讀裝置和計算機系統(tǒng)，結(jié)合實時追蹤網(wǎng)絡系統(tǒng)，對在運物資進行監(jiān)控。該系統(tǒng)通過遍布38個國家的420個監(jiān)控點，對包括軍事及商業(yè)用途的270000個集裝箱和重要貨物進行實時追蹤。

　　3 單兵電子病歷卡

　　在2003年伊拉克戰(zhàn)爭期間，美國軍方大量使用了射頻身份識別技術(shù)，被縫入到袖口中的射頻標簽用于跟蹤受傷的士兵和平民的身份、狀況和位置。射頻標簽中的數(shù)據(jù)通過手持設備進行讀取，識別病人，也允許醫(yī)生在標簽上添加、修改或創(chuàng)建新的治療記錄。

　　美國ScenPro公司開發(fā)了在伊拉克的海軍第三艦隊醫(yī)院使用的整套TacMedCS系統(tǒng)，德州儀器公司（TI）提供了射頻標簽，其Tag-it采用工作頻率為13.56MHz的無源標簽。射頻識讀設備與袖口之間的識讀距離可達1.8m。

　　4 服裝發(fā)放裝置

　　以往美軍都是利用條形碼技術(shù)使服裝發(fā)放速度加快。即服裝公司將帶有電子條形碼的標簽系在作戰(zhàn)服上，發(fā)往征兵中心。在新兵試穿時，管理者用掃描器掃描標簽，將適合新兵穿用的作戰(zhàn)服大小、顏色、式樣等信息輸入計算機，計算機將信息傳到國防兵員保障中心，再由中心傳到服裝公司，用于制定生產(chǎn)計劃。而現(xiàn)在使用射頻識別技術(shù)，過去需要多步完成的程序可以一次完成，既節(jié)省了人力又提高了效率。

　　美軍RFID應用的技術(shù)特點

　　美軍使用的射頻識別系統(tǒng)十分注重實用性，即可在野戰(zhàn)條件下使用。從后勤保障供應鏈的角度，野戰(zhàn)條件相對平時固定營房及作業(yè)場所而言，室外、野外操作較多，要求設備對溫度、濕度、陽光、降水等自然環(huán)境條件有較強的適應性。由于野站環(huán)境各種裝備車輛集中，設備數(shù)量多，電纜布線不規(guī)則，可能會產(chǎn)生多種電磁干擾。野戰(zhàn)條件對射頻識別技術(shù)的要求是識別距離遠、抗干擾能力強、可靠性高、使用操作簡便、可安裝在露天環(huán)境、拆裝方便，以及盡可能少的維護。

　　1 主動式標簽

　　主動式標簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時電池能量也部分轉(zhuǎn)換為標簽與識讀設備通信所需的射頻能量。主動式標簽通常用于識別距離較遠（10～200m）的場合，典型工作頻率為433.92MHz、860～930MHz、2.45GHz及5.8GHz。

　　主動式標簽的識別距離較遠，可靠性相對較高，成本也較高。從美軍使用情況看，主要用于大型集裝箱、車輛的身份識別。在集裝箱上使用主動式標簽可以充分發(fā)揮遠距離識別的特點，減少開箱清點工作量。

　　主動式標簽的不足是電池壽命有限，只能維持2～5年。實踐證明，由于制造和使用上的差異，主動式標簽電池的使用時間有較大離散性，給標簽的維護帶來麻煩，標簽數(shù)量越大，維護問題越復雜。同時由于主動式標簽帶有電池，通常體積較大，限制了應用領域。

　　2 標簽數(shù)據(jù)存儲容量

　　射頻識別標簽的存儲容量一般在2Kb以內(nèi)，更多的存儲容量并沒有太大的意義。因此典型的標簽數(shù)據(jù)容量為128b、64b、1Kb和2Kb。

　　美軍要求在本土以外的集裝箱上安裝主動式標簽，并寫入貨單內(nèi)容，是基于某些地域不便通過網(wǎng)絡交換數(shù)據(jù)的安全因素考慮。這種做法是將射頻標簽當作通信設備。美軍除集裝箱以外的所有射頻識別應用都是只在標簽上存放物品的軍隊唯一識別碼，相關(guān)信息是通過網(wǎng)絡得到的。

　　3 工作頻率

　　目前使用較多的幾種射頻標簽工作頻率分別是13.56MHz、433.92MHz、915MHz和2.45GHz。從美軍實際應用和發(fā)展情況看，13.56MHz主要用于無源近距離產(chǎn)品，距離在1m以內(nèi)，典型應用為電子病歷、電子身份證、貨物托盤或小型包裝識別；433.92MHz目前主要在主動式標簽上使用，此頻點除日本以外全球均可使用，符合美軍全球戰(zhàn)略要求，其有效距離在3～100m，典型應用為物流過程的集裝箱標簽、大型托盤標簽及安全封簽；915MHz主要在北美使用，多為被動式標簽，距離在3～8m，是較為成功的產(chǎn)品，其典型應用為車輛識別、人員身份識別和倉儲物流外包裝。

　　從實際應用效果看，因為不同的頻率有不同的特性，單一頻率不可能適應全部應用。低頻標簽能耗低、穿透性強、無方向性，而UHF頻段數(shù)據(jù)傳輸快、距離遠。美軍在軍事物流中針對不同應用采用不同工作頻率的標簽，形成射頻標簽體系。

　　4 標簽安全性

　　美軍通過使用方式很好地解決了安全問題，即只在標簽中存放物品序列號。其安全方面的合理性主要體現(xiàn)在：第一，標簽中的如序列號等數(shù)據(jù)在它沒有與數(shù)據(jù)庫進行關(guān)聯(lián)之前，沒有值得利用的信息；第二，潛在的“敵人”不可能在3m之內(nèi)近距離接近標簽以讀取標簽上的信息。

　　美軍RFID軍事應用的發(fā)展趨勢

　　1 主動式標簽技術(shù)已成熟，被動式標簽是發(fā)展方向

　　主動式標簽的典型產(chǎn)品是SAVI公司研制的在集裝箱上使用的雙頻主動式標簽，標簽以兩種不同的頻率接收識讀器及信標讀寫器的信號。識讀器在100m半徑范圍感應是否有標簽存在；而信標讀寫器識別讀取標簽中信息。為延長標簽的使用時間，標簽中的電源可由信標讀寫器在標簽經(jīng)過時啟動，傳送結(jié)束后標簽進入省電模式。

　　但主動式標簽體積大、造價高、電池需要維護，不適合在小型包裝及單品上使用的缺點也促使被動式標簽迅速發(fā)展。美軍已經(jīng)明確要大力發(fā)展造價低廉、最小識別距離3m的UHF頻段860～930MHz被動式標簽，并確定了在各種后勤裝備物資上實施的時間表。

　　2 雙頻、多頻標簽和識讀裝置出現(xiàn)

　　實際工作中對標簽的要求是在較大的噪聲環(huán)境中也能穩(wěn)定的工作，即具有較強的抗干擾能力。采用多種頻率是解決這個問題的方法之一。目前已經(jīng)出現(xiàn)能夠接收、發(fā)送兩種頻率的射頻識別標簽。使用工作于低頻13.56MHz和超高頻860～930MHz的標簽可以較好地提高識讀距離，并解決電磁波經(jīng)過液體和金屬被吸收的問題。

　　3 提高多目標識別率

　　從理論上，射頻識別可以實現(xiàn)多目標同時識別，但在美軍實際使用中，同時識讀多個標簽的應用并不多。因為雖然識讀器采用了“防沖突算法”，但在目前技術(shù)條件下，對整包或整箱物品進行掃描需要大約30～60s。這個時間顯然還不能滿足實際應用的需求。即使是這樣，精度仍達不到100%。就是說，當用識讀器掃描多個物品時，可能會有幾個被漏掉。附近打開大功率或帶電感電器設備時，可能會因其發(fā)出的電波影響而出現(xiàn)錯誤。目前一個識讀器的識別率只能做到85%，兩個識讀器的識讀率可達到98%。如要進一步提高識別率，可能需要增加標簽中天線尺寸，但這樣標簽尺寸就會相應增加，成本也會更高。