射頻識(shí)別技術(shù)有許多突出的優(yōu)點(diǎn):實(shí)現(xiàn)被動(dòng)、無接觸操作，應(yīng)用方便，無機(jī)械磨損，使用壽命長，沒有直接向終端用戶開放的物理接口，能更好地保證機(jī)床的安全；在數(shù)據(jù)安全方面，除了標(biāo)簽的密碼保護(hù)之外，還可以使用一些算法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)部分的安全管理，如des、RSA、DSA、MD5等。讀寫機(jī)器和卡也可以相互認(rèn)證，以實(shí)現(xiàn)安全的通信和存儲(chǔ)。總成本一直在下降，越來越接近接觸式集成電路卡的成本，甚至更低，為其大量應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛。射頻識(shí)別技術(shù)已成功應(yīng)用于物流管理、生產(chǎn)線站識(shí)別、綠色畜牧業(yè)養(yǎng)殖個(gè)人記錄跟蹤、汽車安全控制、身份證、公共交通等諸多領(lǐng)域。

世界第一大零售商沃爾瑪(Wal-Mart)在2003年宣布，到2005年1月，其前100家供應(yīng)商將被要求采用射頻識(shí)別技術(shù)來實(shí)現(xiàn)商品的自動(dòng)識(shí)別，從而繼續(xù)提高其供應(yīng)鏈管理能力。這也威脅到我國零售商能否繼續(xù)銷售自己的產(chǎn)品，因?yàn)?0%的商品是由中國制造商生產(chǎn)的，這表明射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從下而上得到了推動(dòng)。

此外，其他公司，如塔吉特百貨、樂購和食品和藥物管理局也宣布了他們的使用計(jì)劃。

標(biāo)準(zhǔn)困擾下的射頻識(shí)別推廣

目前，世界上一些知名公司已經(jīng)推出了許多自己的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)彼此不兼容，并且在頻帶和數(shù)據(jù)格式上表現(xiàn)出差異，這也給廣泛的射頻識(shí)別應(yīng)用帶來困難。

目前，世界上有兩個(gè)射頻識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)陣營:歐美的自動(dòng)識(shí)別中心(Auto-IDCenter)和日本的泛在識(shí)別中心(UID)。前者的主導(dǎo)組織是美國的總承包全球協(xié)會(huì)(EPCGlobalAssociation)，該協(xié)會(huì)擁有沃爾瑪集團(tuán)、樂購等英國企業(yè)，而IBM、微軟、飛利浦、汽車識(shí)別實(shí)驗(yàn)室等公司提供技術(shù)支持。后者主要由日本制造商組成。

歐美環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)采用860兆赫至930兆赫的超高頻頻段，而日本射頻識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)采用2.45兆赫和13.56兆赫的頻段；。日本標(biāo)準(zhǔn)電子標(biāo)簽有128位信息，而電子產(chǎn)品總承包標(biāo)準(zhǔn)有96位信息。

在供應(yīng)鏈中應(yīng)用射頻識(shí)別技術(shù)時(shí)，還需要解決其他一些問題，如讀寫設(shè)備的可靠性、成本、數(shù)據(jù)安全、保護(hù)個(gè)人隱私和系統(tǒng)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的可靠性、數(shù)據(jù)同步等。如果不能解決上述問題，必將制約射頻識(shí)別技術(shù)的發(fā)展。然而，最近與射頻識(shí)別相關(guān)的高層會(huì)議相繼召開，射頻識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展引發(fā)了一場燎原之勢。

射頻識(shí)別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的幾個(gè)方面

一般來說，射頻識(shí)別閱讀器發(fā)射的頻率稱為射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作頻率或載波頻率。射頻識(shí)別載波頻率基本上有三個(gè)范圍:低頻(30千赫~300千赫)、高頻(3千赫~30千赫)和超高頻(300千赫~3千赫)。常見工作頻率包括低頻125千赫和134.2千赫、高頻13.56兆赫、超高頻433兆赫、860兆赫至930兆赫、2.45千兆赫等。

射頻識(shí)別(射頻識(shí)別)的低頻系統(tǒng)主要用于短距離、低成本的應(yīng)用，如大多數(shù)門禁控制、校園一卡通、煤氣表、水表等。高頻系統(tǒng)用于需要傳輸大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)。超高頻系統(tǒng)適用于需要長讀寫距離和高讀寫速度的場合。它的天線波束方向窄，價(jià)格相對較高。應(yīng)用于列車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)。此外，值得一提的是它在供應(yīng)鏈中的應(yīng)用。《工程總承包全球》規(guī)定，工程總承包的載波頻率為13.56兆赫和860兆赫~930兆赫，其中13.56兆赫的標(biāo)準(zhǔn)原型是已并入國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)18000-3的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)15693。這個(gè)頻點(diǎn)的應(yīng)用非常成熟。

然而，860~930兆赫頻帶的應(yīng)用更加復(fù)雜，世界各國采用的頻率也不同:美國為915兆赫，歐洲為869兆赫，而中國由于被全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、碼分多址(CDMA)等占據(jù)，仍有待確定。

目前常用的射頻識(shí)別國際標(biāo)準(zhǔn)包括用于動(dòng)物識(shí)別的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織11784和11785、用于容器識(shí)別的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織10536(緊密耦合卡)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織15693(鄰近卡)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織14443(鄰近卡)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織10374等。一些標(biāo)準(zhǔn)正在形成和完善。例如，供應(yīng)鏈中ISO18000無源超高頻(860兆赫~930兆赫載波頻率)部分的C1G2標(biāo)準(zhǔn)即將正式推出。中國自己的國家標(biāo)準(zhǔn)將于今年年底發(fā)布。這些標(biāo)準(zhǔn)簡述如下。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織11784和11785

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織11784和11785分別規(guī)定了動(dòng)物識(shí)別的代碼結(jié)構(gòu)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定應(yīng)答器的尺寸，因此它可以被設(shè)計(jì)成適用于所涉及的各種動(dòng)物，例如玻璃管、耳標(biāo)或項(xiàng)圈。

代碼結(jié)構(gòu)是64位。27到64位可以由每個(gè)國家定義。

技術(shù)指南規(guī)定了轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸方法和閱讀器規(guī)格。工作頻率為134.2千赫，數(shù)據(jù)傳輸模式為全雙工和半雙工。讀取器數(shù)據(jù)由差分兩相代碼表示。應(yīng)答器經(jīng)過FSK調(diào)制和NRZ編碼。

由于轉(zhuǎn)發(fā)器的長充電時(shí)間和工作頻率的限制，通信速率相對較低。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織10536、15693和14443

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織10536標(biāo)準(zhǔn)主要是從1992年到1995年制定的。由于其成本高，與接觸式集成電路卡相比優(yōu)勢少，該卡從未在市場上銷售過。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織14443和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織15693標(biāo)準(zhǔn)于1995年開始運(yùn)作，單一系統(tǒng)于1999年進(jìn)入市場，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的完成是在2000年之后。二者都以13.56MHz交流信號(hào)為載頻:ISO15693讀寫距離長，這也與應(yīng)用系統(tǒng)的天線形狀和發(fā)射功率有關(guān)。然而，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織14443在閱讀和寫作上更接近一點(diǎn)，但是它被廣泛使用。第二代電子身份目前采用的標(biāo)準(zhǔn)是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織14443乙類協(xié)議。

ISO14443定義了兩種協(xié)議，甲類和乙類，通信速率為106千比特/秒，它們的區(qū)別主要在于載波的調(diào)制深度和比特編碼方法。

當(dāng)從脈沖編碼傳輸信號(hào)到PICC時(shí)，甲型采用改進(jìn)的米勒編碼方法，調(diào)制深度為100%的ASK信號(hào)。乙類采用NRZ編碼方式調(diào)制深度為10%的ASK信號(hào)。

從PICC向PCD傳輸信號(hào)時(shí)，兩者都通過調(diào)制載波傳輸信號(hào)，副載波頻率為847千赫。甲類采用曼徹斯特碼開關(guān)鍵控；乙型由核研究中心的BPSK編碼

與甲類相比，乙類由于調(diào)制深度和編碼方式的不同，具有傳輸能量不間斷、速度更快、抗干擾能力更強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織15693標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的載波頻率也是13.56兆赫。VCD和VICC都使用ASK調(diào)制原理，調(diào)制深度分別為10%和100%。VICC必須正確解碼兩個(gè)調(diào)制深度。

從VCD向VICC傳輸信號(hào)時(shí)，有兩種編碼方法:“256/1”和“4/1”。兩者都是在固定的時(shí)間段內(nèi)按位置編碼的。這兩種編碼方法的選擇與調(diào)制深度無關(guān)。當(dāng)使用“256/1”編碼時(shí)，10%ASK調(diào)制優(yōu)先用于長距離模式。在這種組合中，與載波信號(hào)的場強(qiáng)相比，調(diào)制邊帶的場強(qiáng)較低，這允許集成電路卡完全由允許的磁場強(qiáng)度供電。相反，當(dāng)工作距離變短或在讀取器附近被屏蔽時(shí)，讀取器的“4/1”碼可以與100%ASK調(diào)制結(jié)合使用。

當(dāng)從VICC向VCD發(fā)送信號(hào)時(shí)，副載波由負(fù)載調(diào)制。電阻或電容調(diào)制阻抗在副載波頻率的時(shí)鐘中打開和關(guān)閉。副載波本身在曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)流的時(shí)鐘中使用ASK或FSK調(diào)制進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制方法的選擇由讀取器發(fā)送的傳輸協(xié)議中標(biāo)志字節(jié)的標(biāo)志位指示。因此，VICC始終支持兩種方法:ASK(副載波頻率為424千赫)和FSK(副載波頻率為424/484千赫)。數(shù)據(jù)傳輸速率的選擇也由FLAG中的位表示，并且必須支持兩種速率:高速和低速。根據(jù)不同的副載波速率，這兩種速率略有不同。使用單個(gè)子載波時(shí)，低速為6.62千比特/秒，高速為26.48千比特/秒；當(dāng)使用雙副載波時(shí)，分別為6.67kbits/s和26.69kbits/s。

可以看出，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織15693在應(yīng)用上更加靈活，并且具有較長的工作距離。更重要的是，它與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織18000-3兼容。理解國際標(biāo)準(zhǔn)化組織15693有助于將來理解中國的國家標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)橹袊膰覙?biāo)準(zhǔn)肯定會(huì)與國際標(biāo)準(zhǔn)化組織18000的大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)兼容。

如果在同一時(shí)間有多個(gè)VICC或PICC同時(shí)響應(yīng)，就會(huì)發(fā)生沖突。射頻識(shí)別的核心是防碰撞技術(shù)，這也是與接觸式集成電路卡的主要區(qū)別。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織14443-3規(guī)定了類型A和類型B的碰撞預(yù)防機(jī)制，兩者之間的碰撞預(yù)防機(jī)制原理不同:前者基于位碰撞檢測協(xié)議，而類型B通過一系列命令序列完成碰撞預(yù)防；國際標(biāo)準(zhǔn)化組織15693采用循環(huán)機(jī)制和分時(shí)查詢來完成防碰撞機(jī)制，這在標(biāo)準(zhǔn)的第三部分有詳細(xì)的規(guī)定。

防碰撞機(jī)制使得在讀寫區(qū)域同時(shí)正確操作多個(gè)卡成為可能。僅通過算法編程，讀取頭可以自動(dòng)選擇其中一個(gè)卡進(jìn)行讀寫操作。這不僅便于操作，而且提高了操作速度。

如果與硬件相匹配，多卡識(shí)別可以通過一些算法快速實(shí)現(xiàn)。例如，TI的R6C接口芯片有一個(gè)解碼錯(cuò)誤指示引腳，可用于快速識(shí)別多張卡:當(dāng)發(fā)生沖突時(shí)，引腳電平發(fā)生變化，然后記錄用于查詢的低UID位，然后基于該低位增加查詢位，直到?jīng)]有沖突發(fā)生，從而可以識(shí)別所有卡。

ISO10374

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織10374標(biāo)準(zhǔn)描述了一種基于微波轉(zhuǎn)發(fā)器的自動(dòng)集裝箱識(shí)別系統(tǒng)。

應(yīng)答器是一種有源器件，工作頻率為850MHz至950MHz和2.4GHz至2.5GHz。只要轉(zhuǎn)發(fā)器在這個(gè)領(lǐng)域，它將被激活，并通過使用變形的FSK副載波的反向散射調(diào)制進(jìn)行響應(yīng)。信號(hào)在兩個(gè)子載波頻率40千赫和20千赫之間調(diào)制。

本標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織6346共同適用于集裝箱的識(shí)別。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織6346規(guī)定了光學(xué)識(shí)別，而國際標(biāo)準(zhǔn)化組織10374使用微波來表征光學(xué)識(shí)別信息。

ISO18000

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織18000是一系列標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是目前最新最熱的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗梢杂糜谏唐饭?yīng)鏈，其中一些標(biāo)準(zhǔn)也正在形成。表2顯示了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織18000標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織18000-6基本上整合了一些現(xiàn)有射頻識(shí)別制造商的產(chǎn)品規(guī)格和EAN-UCC提出的標(biāo)簽架構(gòu)要求。它只規(guī)定了空中接口協(xié)議，對數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒有限制，因此可以在工程總承包中使用。

事實(shí)上，如果空中接口采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織18000-6，采用工程總承包系統(tǒng)編碼結(jié)構(gòu)和國家統(tǒng)計(jì)局架構(gòu)，就可以形成完整的供應(yīng)鏈標(biāo)準(zhǔn)。

綠葉有助于花朵盛開。

射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用不僅包括接口設(shè)計(jì)，還包括天線設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，這將為以后的實(shí)際應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)，提高創(chuàng)新性。因?yàn)樵摷夹g(shù)的應(yīng)用前景決定了其技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的提高。近年來，射頻識(shí)別逐漸發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的跨學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域。這個(gè)領(lǐng)域不同于其他傳統(tǒng)學(xué)科。它集成了來自完全不同專業(yè)領(lǐng)域的大量技術(shù):如高頻技術(shù)、電磁兼容性、半導(dǎo)體技術(shù)、數(shù)據(jù)保護(hù)和加密、電信、制造技術(shù)和許多專業(yè)領(lǐng)域。因此，在這一領(lǐng)域有許多事情要做，問題要討論，但所有這些都值得努力去做。

小數(shù)據(jù)2:數(shù)字調(diào)制技術(shù)

數(shù)字調(diào)制是指用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制模擬信號(hào)。主要有三種形式:幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。

振幅鍵控(ASK):即載波的振幅由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制，取不同的值，例如對應(yīng)二進(jìn)制0，載波的振幅為0；對于二進(jìn)制1，載波幅度為1。調(diào)幅技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡單，但容易受到增益變化的影響。這是一種低效的調(diào)制技術(shù)。在電話線上，通常只能達(dá)到1200個(gè)基點(diǎn)。

頻移鍵控(FSK):載波頻率由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的值(0或1)調(diào)制。例如，對應(yīng)于二進(jìn)制0的載波頻率是F1，而對應(yīng)于二進(jìn)制1的載波頻率是F2。該技術(shù)具有良好的抗干擾性能，但占用帶寬較大。在電話線上，全雙工操作可以由FSK實(shí)現(xiàn)，通常達(dá)到1200bps的速率。

相移鍵控(PSK):用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值調(diào)制載波相位。例如，相移180表示1，相移0表示0。這種調(diào)制技術(shù)具有最好的抗干擾性能，并且相位變化也可以用作定時(shí)信息來同步發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的時(shí)鐘，并且使傳輸速率加倍。