RFID标签的最新发展成果帮助食品追踪

  众所周知的是，在大多数国家对无线频率进行管制的情况下，RFID无法在超过1米的范围之外发挥作用，除非使用UHF（超高频，即900MHz左右的免许可频率）。

    如果在RFID标签中装上电池的话，那更长距离的读写范围也是可以实现的，对于车辆来说，这也是可行的方案。然而，这些所谓的主动标签的使用寿命有限，比较昂贵，它们的尺寸相对而言也经较大，并且有更多可能会发生错误的部件。因此按照美国及欧洲领先的零售商们和美国军方的要求，UHF被动式标签被作为食品和其他产品的包装箱及货盘标准化RFID标签。 

    UHF RFID并不适合于所有的食品应用场合 

    然而，尽管UHFRFID的性能还不错（实际上它已开始被用作奶牛的耳挂式跟踪标签了），但是如果在附近有水或金属的话，它的结果可能就难以预测了。就像香港机场（使用此种标签跟踪行李）和德国零售商Metro（在食品上使用此种标签）所发现的那样：有时因为水或金属的靠近会发生无法读取的情况。而另外有些时候，却会在50米之外发生出人意料、令人恼火的读取现象，使得读取器对所要读取的标签发生混淆。在欧洲，军方和其他即得利益集团也在阻止UHF无线规范制定者批准更高的功率和带宽，这极大地限制了货盘和食品包装箱上阅读器之间接口的范围和控制。业界很快就会对UHF系统进行提高，但是传统的HF（高频，13.56MHz）和微波（2.45GHz）系统最近所实现的大幅提高使得它们具有更大的读取距离，也更加适用于追踪类的应用场合。 

    这些提高包括： 

    ◆带有密码保护功能的HF标签的读取距离更加具有可控性，与UHF标签相比对水和金属的容忍度也更高。主要的零售商都要求带有密码保护功能的读写标签，而只有使用了EPC标准的UHF标签才具有此功能。 

    ◆采用了新方法来扩展HFRFID标签的读取距离，有时可以扩展到10米。 

    ◆用表面声波芯片代替RFID标签中的硅芯片。这些表面声波芯片没有电压范围的限制，它们无需另外的传感器就可感应温度，并且也更加容易制造。 

    带密码保护的HF标签 

    TexasInstruments公司最近发布了一款带有密码保护功能与标准写入机制的HF标签和一种具有严格质量控制规定的生产工艺，另外它还提供了一种针对医药标签（与食品也是相关的）的独特的解决方案。 

    这有助于解决医药供应链的另一个问题：隐私性。与零售业和快速消费品有着极大的不同，医药业已达成一种共识：那就是药品标签在被消费者购买后也不应该失去作用。实际上，雀巢公司以及其他食品公司也都说使之失效既不可行，也没有必要。在药品上采用RFID标签的关键的潜在好处之一是能够大幅提高召回过程的效率，这种召回过程会要求被退回的药瓶标签上要保留识别信息。当然，这样所带来的问题是如果不使标签失效，那么消费者的隐私可能就会受到影响。医药处方可能是非常敏感的个人信息，消费者不会希望当他们离开药店时，也许发生黑客窃取他们所购买的药品名称的情况。 

    带有密码保护的写入功能提供了一种解决办法。在整个供应链的所有环节中医药的产品信息和序列号都会被存储在标签上，直到药瓶到达药店为止。在药店中，产品信息会被完全删去，但序列号仍然保留。因此，即使一个黑客成功地读取了标签，他只能得到一些序列号，但无法知道这些药品具体是什么名称。并且，当发生召回时，消费者可以将带有标签的药瓶退回给药店，然后药瓶标签的序列号会进入到系统中，并找到其所代表的产品信息，从而可以确定它是否应被召回。最终，超市中单个食品级的标签也需要在被购买后仍能一直保持有效。IDTechEx公司认为在药品标签被购买后仍保持有效所带来的潜在好处和回报包括：更好的召回效果，减少了错误以及方便对消费者进行抽奖等。

   更长读取距离的HF RFID 

    冰岛渔业公司成功地在水分较多的鱼产品货盘和包装箱上试用了HFRFID标签，因为在这种场合下UHF标签难以发挥作用。但是普通信用卡大小的HF标签的读取距离只有1米，公司希望这个距离能更长一些。那些认为HF系统的整体成本应该更低的人甚至认为应该是两米。例如，与UHF的情况相反，HF标签不需大量的版税，并且市场上已被制造的HF标签是UHF的十倍之多，具有一定的规模经济。（然而，UHF的数量也在迅速增加。） 

    有许多方法可以实现HF更长的读取距离 

    不需要很大的标签和读取器，有许多方法可以实现HF更长的读取距离。Metro是世界最大的超级市场连锁品牌之一，他们希望如果可能的话，能在单个产品级别的标签上使用同一种频率和标准。对于短距离的智能货架来说，HF看起来是最好的办法，因为在短距离时它的标签最小，而且也是可控的（你可以清楚地知道你正在获得的读取距离），因此就不会发生产品相互混淆的问题。而UHF标签可能就不太合适，对于小尺寸的食品来说，它也太大了。对于大型的产品，Metro的方法是不把HF标签做得很大，而是采用有些像商店里的防盗底座一样的大型问询式天线。日本的Maruetsu公司在其食品连锁店中也采用了类似的方法。 

    大尺寸标签 

    有些公司采用了大尺寸HF标签和更加合适的问询器。例如，在最近的试验中，DHL公司的快递标签就盖住了整个包装。这种由Denstron公司所提供的试验是成功的，该公司因此收到了价值10亿美元的竞标邀请，这使得UHF货盘/包装箱标签相形见绌。这种方案符合EPC/ISO标准。（有一个传说是你无法用HF制造出符合ISO标准的标签，而ASK和其他公司令人欣喜地推出了这种产品）。具有两米读取距离的大尺寸HF标签并不是一个新想法，例如，芬兰的UPMRafsec公司很早以前就提供了用于贴在马拉松选手胸前的A5纸张大小的大尺寸HF标签。日本Miyake公司早已把大量A5大小的大尺寸HF标签应用在了管道上，这些标签采用了大约13.56MHz的频率，可以穿透两米厚的土层。 

    针对长距离的更小HF标签 

    然而，这些“大天线”方案是需要较高生产能力的，而在卷对卷的生产过程中这种生产的空间是有限的。因此其他的方法也让人感兴趣。例如,法国的PYGMALYON公司的电子业务子公司DAG系统公司从1998年以来就在开发和制造RFID系统。已拥有几项专利的PYGMALYON公司目前已开发出了一种使用13.56MHz频率的“无限制”检测的独特技术，该公司称通过大范围立体信号，这项技术的检测距离可达10米，而UHF技术的信号通常是束状的，容易产生盲点。这种技术配有的天线能检测60立方米范围内的标签，它最早是为了体育比赛而开发的。例如，它曾被用在罗马的马拉松比赛中。目前，几米读取距离的DAG标签还是比较大的，但其他的公司开发了所谓的碎片形天线，以减小针对某一特定读取距离的应用场合中的标签尺寸。能量获取技术也有助于减少标签的尺寸。上面所说的这些标签在遇到食品所带有的水分时，都不会产生任何题。

 

    SAWRFID的突破 

    SAW（表面声波）RFID已出现了一段时间，应用在移动电话、寻呼机中的数以亿计的非RFIDSAW方案具有可靠性高，成本低的特点，SAWRFID技术也从这些优点中受益良多。SAWRFID首先出现在美国加利福尼亚和挪威的不中断式公路收费系统中，但是数量不多。并且在加利福尼亚它们被贴到汽车挡风玻璃上的硅芯片RFID标签代替了。在挪威，MicroDesign公司供应采用这种技术的只读被动式标签有十几年的时间，后来它就以QFree的名义开始供应针对不中断式公路收费系统和其他设备的硅芯片RFID可读写设备与系统。实际上直到今天，没人知道如何制造主动式的或可读写的SAWRFID标签，尽管Dallas公司的RFSAW已作了一些很好的工作来显示它不需额外的传感器就可感应张力或温度的变化。感应张力或温度的功能用硅芯片和分离式传感器也是可以实现的，但是这种方式的成本太高。今天，温度检测RFID标签在家畜和食品方面都有应用案例，但是数量非常少。 

    然而，虽然SAWRFID的一个缺陷是仍然采用了类似硅材料的易碎芯片，但它的加工过程所需的步骤更少，所要求的精确性也没有那么高，因此它的成本比硅芯片RFID也要更低一些，当然这在市场中还没有真正地实现。RFSAW已向许多行业销售了SAWRFID设备，另外在创建一个包括这种设备的ISO18000的子标准方面，它也是主要的推动者。 

    灭菌过程容忍性 

    SAWID芯片的独特物理特性解决了RFID的主要问题，并且实现了： 

    ◆标签与阅读器相互距离较大时的可靠读取。 

    ◆克服了读取信号可能被液体和金属阻断的情况。 

    ◆商业化的全货盘读取，这是RFID的一个非常重要的能力。 

    在许多应用场合中，SAW的读取距离是足够大的，因此被动式标签可以代替用电池驱动的高成本主动式标签。SAWRFID系统具有与生俱来的能力来检测标签位置、运动的方向和标签温度等，这些功能如果用其他的技术很难实现或需要很高成本。另外，SAW标签可以经受一些与安全相关的过程，如一些食品或医药的生产过程会升高操作温度、通过高能量的X射线或用伽马射线灭菌等。 

    例如，RFSAW标签采用了成本比较低的芯片和尺寸较小的低成本天线，与基于IC的标签相比，它的成本就很有优势。另外，通过加入关键信号处理功能（如多标签读取功能），整个系统的成本被进一步优化了。它通过多路访问可扩展频谱信号实现了这一功能，这种信号在具备高速读取速度的同时，还具有较高的抗干扰性，与其他无线射频系统和RFID读取器也有较好的频谱相容性。与UHF不同的是，目前它在全世界都可以合法的操作，不需要等待欧洲、中国和其他国家的无线管制规定的审查。256位的版本也是可能的，这远远超出了产品级别、货盘和包装箱所要求的存储空间要求，更不用说用于运输和车辆上的标签了。 

    其他开发SAWRFID的公司 

    RFID的诱人前景促使韩国电子巨头三星公司宣布成立了一个项目小组来开发SAW无芯片RFID，与硅芯片RFID相比这显然会降低成本。既使在最大产量的情况下，EPC第二代硅芯片RFID芯片的成本仍达12美分/个，这对于大多数的产品级别的应用场合来说，都是不可接受的。德国Thoronics公司成立了一个SAW设计机构，负责根据客户要求设计SAWRFID标签。澳大利亚的CarinthianTechResearch(CTR)公司最近开发了一种新型被动式RFID标签，能够忍受和监测工程与工业应用环境（与RFSAW的大范围低成本的应用场合不同）中的温度变化情况。 

    主要的会议 

    很明显，与食品和家畜跟踪相关的RFID方案的优点很多，将于今年2月1-2日在美国达拉斯举办的“食品的可追踪性”会议是一个主要的会议，在会议上，新西兰的AbacusBiotech公司将作关于HF家畜标签的应用的演讲，日立公司将介绍关于微波RFID在东亚的食品和家畜跟踪方面的最新应用情况，美国的RFSAW公司也会介绍SAW标签在食品领域中的应用。另外还会有来自全世界演讲者介绍用于食品和家畜的RFID标签的方方面面，有的采用了DNA技术，有的是与温度相关的条码技术，以及其他一些令人兴奋的新技术。 

    TexasInstruments和MaximDallasSemiconductors两家公司也位于达拉斯，其中MaximDallasSemiconductors公司最近刚推出了一种用于食品的记录时间/温度的RFID标签。IDTechEx公司可以进行适当的引荐，这样到达拉斯的访问会更加富有成果。