美军射频自动识别系统的技术特点及前景

　　美军目前使用的自动识别系统

　　美军在射频识别技术（RFID）应用方面一直处于世界领先地位，特点是敢于投入重金，在实际战争的保障过程中大胆使用新技术，并在使用中改进，注重实效。分析美军在军事物流中所使用系统的情况，探索射频识别技术的特点，对发展我国物流及供应链射频识别应用和技术选型具有重要意义。

　　美军目前使用的自动识别系统包括特定物品寻找系统、运输途中物资可见性系统、单兵电子病历卡和服装发放装置等几类。

　　1 特定物品寻找系统

　　这一系统由射频标签和手持式识读装置组成，其中射频标签附在集装箱或托盘上，用于存储和发送集装箱内的物资信息。射频标签为主动式带电源，存储容量128KB。箱内所装物资品名、数量、状况、终点、用户等货单信息均存在标签中。射频标签设计坚实，耐恶劣气候，耐冲击，能在野战条件下多次使用。手持式识读装置能够“激活”射频标签，在90m距离范围阅读标签上的信息内容，并以声音辅助寻的，主要用于野战集装箱货场的目标寻找。

　　2 运输途中物资可见性系统

　　美军在集装箱或整装卸车上安装射频标签，在运输起点、终点和各中途转运站上配置固定或手持式识读装置和计算机系统，结合实时追踪网络系统，对在运物资进行监控。该系统通过遍布38个国家的420个监控点，对包括军事及商业用途的270000个集装箱和重要货物进行实时追踪。

　　3 单兵电子病历卡

　　在2003年伊拉克战争期间，美国军方大量使用了射频身份识别技术，被缝入到袖口中的射频标签用于跟踪受伤的士兵和平民的身份、状况和位置。射频标签中的数据通过手持设备进行读取，识别病人，也允许医生在标签上添加、修改或创建新的治疗记录。

　　美国ScenPro公司开发了在伊拉克的海军第三舰队医院使用的整套TacMedCS系统，德州仪器公司（TI）提供了射频标签，其Tag-it采用工作频率为13.56MHz的无源标签。射频识读设备与袖口之间的识读距离可达1.8m。

　　4 服装发放装置

　　以往美军都是利用条形码技术使服装发放速度加快。即服装公司将带有电子条形码的标签系在作战服上，发往征兵中心。在新兵试穿时，管理者用扫描器扫描标签，将适合新兵穿用的作战服大小、颜色、式样等信息输入计算机，计算机将信息传到国防兵员保障中心，再由中心传到服装公司，用于制定生产计划。而现在使用射频识别技术，过去需要多步完成的程序可以一次完成，既节省了人力又提高了效率。

　　美军RFID应用的技术特点

　　美军使用的射频识别系统十分注重实用性，即可在野战条件下使用。从后勤保障供应链的角度，野战条件相对平时固定营房及作业场所而言，室外、野外操作较多，要求设备对温度、湿度、阳光、降水等自然环境条件有较强的适应性。由于野站环境各种装备车辆集中，设备数量多，电缆布线不规则，可能会产生多种电磁干扰。野战条件对射频识别技术的要求是识别距离远、抗干扰能力强、可靠性高、使用操作简便、可安装在露天环境、拆装方便，以及尽可能少的维护。

　　1 主动式标签

　　主动式标签的工作电源完全由内部电池供给，同时电池能量也部分转换为标签与识读设备通信所需的射频能量。主动式标签通常用于识别距离较远（10～200m）的场合，典型工作频率为433.92MHz、860～930MHz、2.45GHz及5.8GHz。

　　主动式标签的识别距离较远，可靠性相对较高，成本也较高。从美军使用情况看，主要用于大型集装箱、车辆的身份识别。在集装箱上使用主动式标签可以充分发挥远距离识别的特点，减少开箱清点工作量。

　　主动式标签的不足是电池寿命有限，只能维持2～5年。实践证明，由于制造和使用上的差异，主动式标签电池的使用时间有较大离散性，给标签的维护带来麻烦，标签数量越大，维护问题越复杂。同时由于主动式标签带有电池，通常体积较大，限制了应用领域。

　　2 标签数据存储容量

　　射频识别标签的存储容量一般在2Kb以内，更多的存储容量并没有太大的意义。因此典型的标签数据容量为128b、64b、1Kb和2Kb。

　　美军要求在本土以外的集装箱上安装主动式标签，并写入货单内容，是基于某些地域不便通过网络交换数据的安全因素考虑。这种做法是将射频标签当作通信设备。美军除集装箱以外的所有射频识别应用都是只在标签上存放物品的军队唯一识别码，相关信息是通过网络得到的。

　　3 工作频率

　　目前使用较多的几种射频标签工作频率分别是13.56MHz、433.92MHz、915MHz和2.45GHz。从美军实际应用和发展情况看，13.56MHz主要用于无源近距离产品，距离在1m以内，典型应用为电子病历、电子身份证、货物托盘或小型包装识别；433.92MHz目前主要在主动式标签上使用，此频点除日本以外全球均可使用，符合美军全球战略要求，其有效距离在3～100m，典型应用为物流过程的集装箱标签、大型托盘标签及安全封签；915MHz主要在北美使用，多为被动式标签，距离在3～8m，是较为成功的产品，其典型应用为车辆识别、人员身份识别和仓储物流外包装。

　　从实际应用效果看，因为不同的频率有不同的特性，单一频率不可能适应全部应用。低频标签能耗低、穿透性强、无方向性，而UHF频段数据传输快、距离远。美军在军事物流中针对不同应用采用不同工作频率的标签，形成射频标签体系。

　　4 标签安全性

　　美军通过使用方式很好地解决了安全问题，即只在标签中存放物品序列号。其安全方面的合理性主要体现在：第一，标签中的如序列号等数据在它没有与数据库进行关联之前，没有值得利用的信息；第二，潜在的“敌人”不可能在3m之内近距离接近标签以读取标签上的信息。

　　美军RFID军事应用的发展趋势

　　1 主动式标签技术已成熟，被动式标签是发展方向

　　主动式标签的典型产品是SAVI公司研制的在集装箱上使用的双频主动式标签，标签以两种不同的频率接收识读器及信标读写器的信号。识读器在100m半径范围感应是否有标签存在；而信标读写器识别读取标签中信息。为延长标签的使用时间，标签中的电源可由信标读写器在标签经过时启动，传送结束后标签进入省电模式。

　　但主动式标签体积大、造价高、电池需要维护，不适合在小型包装及单品上使用的缺点也促使被动式标签迅速发展。美军已经明确要大力发展造价低廉、最小识别距离3m的UHF频段860～930MHz被动式标签，并确定了在各种后勤装备物资上实施的时间表。

　　2 双频、多频标签和识读装置出现

　　实际工作中对标签的要求是在较大的噪声环境中也能稳定的工作，即具有较强的抗干扰能力。采用多种频率是解决这个问题的方法之一。目前已经出现能够接收、发送两种频率的射频识别标签。使用工作于低频13.56MHz和超高频860～930MHz的标签可以较好地提高识读距离，并解决电磁波经过液体和金属被吸收的问题。

　　3 提高多目标识别率

　　从理论上，射频识别可以实现多目标同时识别，但在美军实际使用中，同时识读多个标签的应用并不多。因为虽然识读器采用了“防冲突算法”，但在目前技术条件下，对整包或整箱物品进行扫描需要大约30～60s。这个时间显然还不能满足实际应用的需求。即使是这样，精度仍达不到100%。就是说，当用识读器扫描多个物品时，可能会有几个被漏掉。附近打开大功率或带电感电器设备时，可能会因其发出的电波影响而出现错误。目前一个识读器的识别率只能做到85%，两个识读器的识读率可达到98%。如要进一步提高识别率，可能需要增加标签中天线尺寸，但这样标签尺寸就会相应增加，成本也会更高。