RFID技术的历史与探索（3）-追踪大件货物

祢若安好丶就是莪啲上上签

RFID 技术中反复出现的逻辑是识别的基本经济学：识别一个对象的花费不能超过该对象的价值。因此，在实际应用中经常会遇到非常昂贵的被识别对象或非常便宜的标签方案。到 20 世纪 70 年代初，电子元件成本的迅速下降导致使用电感耦合、UHF 后向散射无线电和微波无线电的更复杂的识别系统的出现，这种非接触式识别技术的广泛应用场景之一是交通管理，因为汽车和卡车价格昂贵、移动性强，并且可以唯一地识别一个或多个所有者。 William Arnold 于 1973 年 9 月在 Electronics 上发表的一篇文章很好地总结了当时 RFID 技术在交通控制中的应用。在回顾了一些主要的试点项目之后，Arnold 先生提供了一份非常有先见之明的RFID应用场景清单：收费站、停车场、动态交通控制、车辆识别、货运定位和追溯。这些愿景的实施在很大程度上受到成本、监管和制度风险等障碍的限制，尽管早期的观察者也已经开始关注司机的隐私问题。解决成本障碍的主要方法是时间。
       RFID 技术在UHF领域的首批主要采用者之一是美国的铁路行业。这个分布广泛的行业面临着在数万公里的轨道上跟踪数万辆车厢的问题，由于需要经常更换车厢以避免支付移动空车厢的费用，这一问题变得更具挑战性。
20世纪70年代，铁路曾尝试使用条形码识别技术，但光学识别在雨天、泥泞、雪天的户外效果不佳。 而且铁路对无源 RFID 解决方案来说来是非常合适的，因为火车只可能在轨道上行驶，因此只要在特定位置安装有限的识别点就可以推断出任何车号的大致位置。每个轨道只需要一个阅读器。该行业目前已经非常已经成熟，并在整个美国大陆遵循统一的做法。最后，列车是相当昂贵的资产，因此应答器的成本并不是很大的障碍。到 20 世纪 80 年代后期，铁路行业制定了车号识别标准 (AAR S‑918)，该标准在美国的工业、科学和医疗 (ISM) 频段 采用902–928 MHz 中运行的后向散射应答器。该标准还设想了有源和无源标签，但在实践中，使用无源标签是因为它们的读取范围较短，约为 3 m，可以避免误读相邻轨道上的车辆。到 1994 年，基本上美国所有的轨道车都配备了符合 S‑918 标准的应答器（图 1.6）。




图1-6  用于车号识别的典型无源标签和阅读器天线

       汽车识别方面的进展较为缓慢。 20 世纪 80 年代早期有了一些局部小范围的实施，例如加利福尼亚州圣地亚哥的科罗纳多大桥，证明了 UHF 无线电流量管理的可行性。大约在同一时间，飞利浦电子开发了一种称为 V‑com/V‑tag 的感应系统，需要将天线嵌入道路中，主要用于跟踪公共汽车或其他沿重复路线行驶的大型车辆。为了鼓励在美国的大范围应用，Amtech 公司于 1989 年在北达拉斯收费公路上实施了自动收费系统并投入了大量资金。这项努力取得了成功，EZpass 组织也于1990 年成立，旨在促进美国东部的自动化收费。1991 年俄克拉荷马州实施了开放式高速公路自动收费，1992 年颁布了 21 号标准在加利福尼亚州和美国西部使用。当时法律并没有要求强制使用，只是鼓励使用特殊收费车道和更快的车辆通行方式。与此同时在交通管理方面更先进的 RFID 应用案例在新加坡出现，因为那里的城市因国家面积和地理环境的限制而导致非常拥堵。在 1970 年代和 80 年代，人们还在使用纸质凭据来在市中心地区驾驶通行，这种方案缺乏灵活性且管理成本高昂。 1991 年，新加坡政府启动了一项自动跟踪和付款的计划。经过几年的开发，他们选择了一个使用工作频率为 2.45 GHz 的有源后向散射应答器的系统，该系统主要由飞利浦电子和三菱重工开发。智能支付卡用于允许匿名交易并保护驾驶员隐私。通往市区的道路上方有明显标记的门架，当汽车通过龙门架下方时，付款将从智能卡中扣除，违规者的车牌会自动拍照。该系统在开发测试中表现出非常低的误读率，仅为百万分之几。该系统在交通繁忙期间使用非常活跃，政府对首次安装应答器给予了补贴，应答器还广泛被用于支付停车费。
       桑迪亚实验室的部分工作还针对牲畜管理。奶牛是高价值资产，可能被允许在大范围内活动以寻找饲料，而美国的养牛业高度分散，特定地理区域的许多牧场主向数量较少的屠宰场提供牛，因此追溯动物的所有权就具有了经济价值。此外，特别是自从人类传播的牛海绵状脑病（“疯牛病”）出现以来，能够追踪动物个体以明确召回人类使用的受污染肉类引起了人们的极大兴趣。给动物打上烙印的传统方法会浪费兽皮，而且不容易实现自动化。在这些应用中，使用 100 kHz 左右的频率和电感耦合被证明是更可取的，因为在这些频率下，动物组织中的水对无线电操作几乎没有影响。 1980 年代的工作促成了 1991 年国际标准化组织 (ISO) 发起的标准工作，导致 1996 年批准了 ISO 11784 和 11785 标准，最近更新为 ISO 14223。转发器可以贴在动物的耳朵或皮上，注射到皮下，或者在奶牛被吞下并嵌入胃内的情况下。加拿大和澳大利亚 的牛肉行业正在积极鼓励实施 RFID。廉价的感应应答器现在也广泛用于宠物管理。
       多式联运集装箱发明于 1956 年左右，在接下来的三十年里彻底改变了全球物流。标准化的海运集装箱现在用卡车、火车或轮船运载货物。一个典型的集装箱价值几千美元，可装载价值数万美元的货物。目前全世界约有 1800 万个容器在使用。正如美国国防部 (DOD) 在 1991 年应对伊拉克入侵科威特的行动中所发现的那样，使用纸质货单识别和定位这些容器及其内容物既麻烦又费力且浪费。在随后的几年中，国防部广泛使用无线电识别和定位技术，采用Savi Technologies 公司的电池供电应答器，该应答器在 ANSI 371.2 标准下以 433 MHz (ISO 18000‑7) 运行， 并识别容器的位置和内容，并提供一些篡改保护。另一家公司 Wherenet 在 1990 年代开发了一种基于 ANSI371.1 以 2.4 GHz 运行的类似解决方案，用于满足商业跟踪要求。
       人也是重要的、流动的和昂贵的，因此识别和跟踪他们也同样具有经济意义。使用无线电技术跟踪人员在 1990 年代已变得实用，并已在几种特殊情况下实施，许多公司员工现在携带短程无线电徽章，通常使用电感耦合转发器，以允许进入公司设施。类似的技术被用于智能支付卡，上面提到了与新加坡交通管制项目相关的内容，并且在零售应用中也越来越多地使用。这些卡通常符合ISO 标准，通常是 ISO 14443 或 ISO 15693。可以使用有源标签跟踪囚犯（显然使用防篡改措施以避免标签被移除）。可以在主题公园中追踪儿童和家庭成员。然而更广泛地应用 RFID 进行人员跟踪直接涉及隐私、监视和安全问题，这些问题随着人民对隐私和数据安全的重视越来越变得重要。

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