基于RFID的人员定位系统可行性研究报告 26页

'基于RFID的人员定位系统可研报告26 目录第一章41.1安全生产现场管理系统前景展望41.2电力行业安全生产现况41.3RFID生产现场安全管理作用51.3.1RFID可助力生产安全系统完善51.3.2RFID能够给安全生产提供巨大帮助51.3.3中国RFID技术推进得到国家政策支持61.4RFID应用和推广途径71.5直接和间接效应9第二章102.1RFID技术发展回顾102.2RFID标准化情况112.1.1ISO/IECRFID国际标准化状况122.1.2EPC标准体系132.1.3RFID中国标准化情况152.3国外的RFID技术发展现状和趋势152.4国内产业RFID产业的研究分析19第三章22RFID基本工作原理22基于RFID的人员定位系统原理24RFID理论和实践依据25RFID关键技术和难点2726 第一章1.1安全生产现场管理系统前景展望“安全发展”是党的十六届五中全会提出的指导原则，六中全会又把坚持和推动“安全发展”纳入构建社会主义和谐社会应遵循的原则和总体布局。胡锦涛总书记在2006年3月27日中央政治局第30次集体学习会议上强调：“安全生产工作关系人民群众生命财产安全，关系着改革发展稳定的大局。高度重视和切实抓好安全生产工作，是坚持立党为公、执政为民的必然要求，是贯彻落实科学发展观的必然要求，是实现好、维护好、发展好最广大人民群众根本利益的必然要求，也是构建社会主义和谐社会的必然要求。”党和国家如此高度重视安全生产工作，把“安全发展”作为一个重要的理念纳入我国社会主义现代化建设的总体战略，是对当前国家政治经济形势正确判断的战略决策，是确保国家稳定、经济繁荣和社会发展的重大举措。为全面落实党和国家提出的“安全发展”观，加大安全生产管理力度，企业必须坚持走“科技兴安”战略，实现企业“本质安全”，依靠科学技术进步不断提升“本质安全”水平，用信息化提升安全管理的科学化，本系统正是采用信息化手段来提升安全生产现场管理，在有安全管理需求的军工企业、矿业以及交通行业均有广泛的应用需求，市场前景良好，可取到良好的社会效益和经济效益。1.2电力行业安全生产现况安全生产历来为电力行业所重视，为了保证安全生产，电力系统内部已建立多个各自独立的电力生产专业系统，如95598系统、配网调度系统、SCADA系统、抢修指挥中心系统等，并制定许多相关的法规和制度以规范电力行业的安全作业与管理。尽管如此，却仍时常发生重大电力安全生产事故，以2008年初的南方雪灾为例，就造成了129人死亡，直接经济损失达到1516亿元，多个省市地区的电网遭到大范围的破坏，其引发的停电事故给人民日常生活和工农业生产也带来了极大损害，电力安全生产警钟再一次敲响。26 目前电力行业安全生产面临的挑战分为两类：一类是在日常的电力生产管理过程中，如何及时、准确地采集、存储、监管电力生产巡视、检修、操作等现场的实时信息，预防习惯性违章和误操作的发生；另一类是在电力生产发生人为破坏或自然灾害等突发事件的情况下，如何及时、全面地获取准确的突发事件的信息，根据预先制定的预案进行正确的指挥调度，将突发事件带来的损害降到最低。解决这两个问题需要对电力的生产、常规检修、调度以及应急状况下的生产实施全方位“过程实时管理监督”；实时记录作业施工现场动态过程，使所有事件信息都能得到及时、详细的记录；通过动态视频音频使管理者能够在第一时间充分了解作业现场的实时画面，为管理人员的决策工作提供全面的数据支持，提高生产检修、故障抢修的反应速度；通过对历史事件的统计分析为生产管理工作提供技术支持，全面有效地提高生产工作的合理性。同时，电力生产应急指挥系统在技术上需要综合运用无线传输技术、卫星传输技术、定位技术、地理信息技术、计算机信息技术等多种技术手段，先进的应急管理指挥理念能够使领导小组在指挥中心实时了解事故现场发生的情况，快速全面地收集到与事故处理相关的信息，如抢修力量分布、抢修物资的供给、重点保护的供电单位等。领导小组可以与事故现场的指挥小组以及事故处理人员进行实时通信，向现场指挥小组直接下达决策意见，并且告知与现场事故处理相关的重要信息，现场指挥小组和事故处理人员也能实时向急管理指挥中心的领导小组汇报现场情况。基于上述我们推出RFID生产现场人员定位系统为现场生产安全提供更高的保障。1.1RFID生产现场安全管理作用1.1.1RFID可助力生产安全系统完善目前电力行业在监测、监控系统的安装比较完备，但是针对电力施工人员本身的追踪定位系统安装使用率很低。1.1.2RFID能够给安全生产提供巨大帮助RFID在生产管理上的应用，主要是以计算机管理系统的子系统——生产安全管理系统为对象。将射频识别技术应用于生产钱安琪26 管理系统，通过建立一个具有完整性、实时和灵活性的生产安全管理系统，对包括施工现场、作业工人的作业计划安排、工人进出的权限管理、生产现场人员分布、作业工人资料、安全物资流动等进行管理，实现生产安全管理信息化和可视化，同时提高企业生产管理和作业安全水平。定位系统主要实现施工人员及设备安全监测工作。在施工现场安装监控节点，出入的人员按照要求佩戴安装电子标签的腰带，或佩戴装有电子标签的安全帽。RFID读写器通过固定频率的射频载波向电子标签传送信号，电子标签（工作人员随身佩戴）进入读写器的天线工作区域后被激活，并将载有个人信息的射频信号经卡内收发模块发射出去；读写器天线接收到电子标签发来的射频信号，经过处理后，提取出个人信息，通过现场总线送至监控中心，记录工作人员经过地点、时间、活动轨迹等实时信息。系统实现的最主要功能就是安全保障功能，系统根据数据库中存储的历史数据信息，可迅速了解施工人员的分布情况，一旦有可能引起未授权进入信息会马上报警。1.1.1中国RFID技术推进得到国家政策支持目前，中国政府已经通过制定扶持政策，实施科技专项，制定技术标准，组织产业队伍，启动应用试点等工作，积极推动RFID技术和产业的发展。2006年，国家金卡办增设并成立了RFID应用工作组，目前有23个部委（行业）参加了该工作组，共同推动金卡工程RFID应用工作。2008年，RFID又被列入《国家金卡工程（2008—2013年）发展规划》。为了从宏观上规范和引导我国RFID的研发和应用工作，2006年国务院15个相关部门达成共识并联合颁布了《中国射频识别（RFID）技术政策白皮书》，白皮书研究分析了国内国际RFID技术发展现状与趋势，提出了我国的RFID技术战略、中国RFID技术发展及优先应用领域、推进产业化战略和宏观环境建设。2007年，RFID技术又被列入《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》和《高技术产业发展“十一五”规划》。在政府对RFID技术的高度重视下，未来RFID产品在人员定位中的应用会得到更好的发展。26 1.1RFID应用和推广途径RFID技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术，被公认为21世纪十大重要技术之一，已经成功应用到生产制造、物流管理、公共安全等各个领域。目前，欧美等发达国家在芯片、终端设备、系统应用方面，尤其是在标准制定和技术开发方面处于领先水平。随着RFID技术的成熟和普及，各国政府都意识到RFID技术对未来的影响和蕴涵的巨大商机，制定相关政策或投入物力，积极推动本国RFID产业发展。相信未来几年内，全球开放的市场将为RFID带来巨大的机会，市场将从培育期逐步过渡到成长期。据预测，2009年全球RFID市场将猛增到100亿美元。随着RFID技术的不断发展和标准的不断完善，RFID产业链从硬件制造技术、中间件到系统集成应用等各环节都将得到提升和发展，产品将更加成熟、廉价和多样性，应用领域将更加广泛。对于国内市场，在政府支持和企业的推动下，RFID产业近几年得到飞速发展，其应用领域越来越广泛，同时也带动了相关产业的发展。主要体现在：u政策支持:在国家颁布的《2006-2020年国家信息化发展战略》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中都阐述了发展RFID产业的重要性，指出推动RFID技术的发展，可增强我国信息产业的国际竞争能力、推动建设创新型国家;科技部发表了《中国射频识别(RFID)技术政策白皮书》，国家还设立了专项基金支持RFID产业的发展，为RFID产业的发展奠定了良好的政策、经济环境。近年来，我国RFID技术的研发和产品设计都有相应进展，已经应用多个行业。u市场潜力大:RFID技术的应用领域非常广泛，从物流管理到资产跟踪、防伪识别、公共安全管理、车辆管理到人员管理等都充满了巨大商机。目前RFID技术在国内交通管理、物流、食品安全、重要资产的跟踪、防伪等领域开始应用。主要应用:26 就目前的市场情况而言，RFID技术将会首先在政府主导的项目中应用，之后随着技术的进一步成熟和成本的进一步降低，逐步应用到各行各业中。目前主要应用：1)高速公路收费及智能交通系统　　近些年中国的高速公路发展非常快，但是目前高速公路收费却存在一些问题，如，收费站口交通堵塞。而RFID技术应用在高速公路自动收费上能够充分体现射频识别技术的优势。在车辆高速通过收费站的同时自动完成缴费，解决了交通的瓶颈问题，提高了车行速度，避免了拥堵，提高了收费计算效率。2)机动车自动识别与管理　　通过建立采用射频识别技术的自动车号识别系统，能够随时了解车辆的运行情况，不仅实现了车辆的自动跟踪管理，利于管理，还可以大大减少发生事故的可能性。另外通过射频识别技术对车辆的主人进行有效验证，防止车辆偷盗发生，且可以在车辆丢失以后有效寻找丢失的车辆。便于车牌管理，防止假牌和套牌。3)电子票证　　使用射频识别标签实现非现金结算，解决现金交易既不方便也不安全的问题。同时，射频识别标签可以用作各种票证以及人员管理等，达到方便、快捷。如奥运会门票和世博会门票等。4)动物跟踪和管理　　射频识别技术可用于动物跟踪与管理。将用小玻璃封装的射频识别标签植于动物皮下，可以标识牲畜，监测动物健康状况等重要信息，为牧场的管理现代化提供了可靠的技术手段。　　在大型养殖厂，可通过采用射频识别技术的动物耳标方式建立饲养档案、预防接种档案等，达到高效、自动化管理牲畜的目的，同时为食品安全提供了保障。射频识别技术还可用于信鸽比赛、赛马识别等，以准确测定到达时间。5)资产追踪管理　　将射频识别系统用于固定资产或仓库货物管理，可以有效地解决资产的盘点、维修以及货物流向等相关信息管理，监控货物信息，实时了解产品情况，自动识别货物，确定货物的位置等，如RFID图书馆应用管理系统。6)人员定位系统26 通过使用有源电子标签、定位器等设备，实现了对室内、室外人员或资产物品的准确定位。无论当人员或资产物品在室内还是室外，都能够实时跟踪到它们的准确位置和移动轨迹，并将跟踪到定位数据通过有线或无线网组方式，实时上传给监控管理中心计算机，实现对人员或资产物品定位和有效的管理。除此之外，RFID还将在门禁管理、防伪识别、生产的自动化及过程控制、人员管理等领域得到应用和推广。1.1直接和间接效应RFID人员定位系统从各个行业运用室内定位系统所带来的实际效果是节约生产成本，减少销售损耗，提高管理水平，防范安全事故发生和堵塞管理漏洞。社会效益和经济效益是十分明显。应用室内定位系统不会由于受到摄像机监视图象而引起侵犯个人隐私的法律问题的困扰。实际上运用RFID定位系统解决的如“母婴识别防盗管理”、“专卖店商品自动盘点和隐形防盗系统”及“智能监狱管理系统”等针对人员和物品的即时识别和定位是要解决很多的问题。如在某一时刻标签的具体位置在两个标识点之间徘徊的问题，大量标签在室内的具体位置的分布和同时显示的准确性问题，另外，标签和另一标签在同一地址之间如何绑定的问题，所有的关键问题就是N个标签在某一时间的具体定位问题准确标识出来。要实现这个目标所需要的是各类知识和技术手段的掌控和延伸，及一些自适应技术的运用到哪个环节，加上软件无线电的技术手段的整体运用，才能实现真正意义上的室内定位。RFID人员定位系统的成功推出改变了历来的人员和物体只能在室外、由GPS来实现定位的局面，真正做到对于需要的定位的目标在室内环境下都可以做到何时何地在何处的真实情景再现。26 第二章2.1RFID技术发展回顾RFID技术并不是全新的技术，其应用最早可以追溯到第二次世界大战时期英国空军基地的军事设施上。近年来随着微电子、计算机和网络技术的发展，RFID技术的应用范围和深度都得到了迅速地发展。美国在伊拉克战争中对RFID技术的成功应用，以及全球有影响的大企业计划未来几年里在零售商店和货栈开始使用RFID系统，使得该技术现在迅速成为全球瞩目的焦点，并被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一。表1给出了RFID技术发展情况一览。值得注意的是目前RFID已经发展到一个非常关键的阶段，就是形成全球统一标准的阶段，大规模应用虽然还未形成，很多相关系统也还是试验或带有验证性质的，但是RFID走向大规模应用的发展趋势已经明朗。从技术上看，RFID最本质的特性就是无线通信技术和识别技术，有很多种技术实现方法，也有很多种应用形态。但从技术发展趋势来看，目前所采用的RFID技术主要从两个技术领域演变而来：自动识别技术和非接触型智能卡技术。26 以RFID技术为基础，添加不同的技术特征，会出现多种不同名称的扩展应用领域，如图2所示2.1RFID标准化情况与RFID技术和应用相关的国际标准化机构主要有：国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)、国际电信联盟(ITU)、世界邮联(UPU)。此外还有其他的区域性标准化机构，如CEN；国家标准化机构，如BSI、ANSI、DIN；产业联盟，如ATA、AIAG、EIA等；这些机构均在制订与RFID相关的区域、国家或产业联盟标准，并希望通过不同的渠道提升为国际标准。与RFID技术有关的产业联盟主要是EPCglobal和泛在ID中心(UbiquitousIDCenter)。其中EPCglobal是由美国统一代码委员会(UCC)和欧洲物品编码(EAN)组织联合发起成立的一个独立的非盈利性机构，UCC和EAN分别是推广北美和欧洲条形编码的组织。EPCglobal目前以推广RFID电子标签的网络化应用为宗旨，继承了AutoIDcenter组织的统一行业内企业的技术标准制订工作，并成立公司(即EPCglobalInc)统一研究标准并推动商业应用，此外还负责EPCgobal号码注册管理组织。RFID系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两大部分组成。目前已经发布或者是正在制订中的标准主要是与数据采集相关的，主要有电子标签与读写器之间的空中接口、读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID电子标签与读写器的性能和一致性测试规范以及RFID电子标签的数据内容编码标准等。26 国际标准化组织ISO和EPCglobal在RFID的空中接口方面形成了多个标准，如图3所示。现有的RFID技术工作在多个无线频率范围内，常见的工作频率有：低频125kHz与134.2kHz；高频13.56MHz；超高频433MHz、860MHz～930MHz、2.45GHz等。在相同的频率下也有多种RFID技术标准共存，比如13.56MHz就有ISO14443TypeA、TypeB、ISO15693、ISO18000-3等标准存在，不同的标准采用的无线调制方式、基带编码格式、传输协议和传输距离各有差异，不同标准的RFID电子标签和识读器无法互通。2.1.1ISO/IECRFID国际标准化状况在ISO/IECJTC31组的工作范围内，在ISO18000系列标准的范畴下，对RFID技术及应用的研究相对比较完整[1-6]。目前很多RFID技术及应用标准仍在制订之中，尚未发布。此外，ISO/IECSC17、TC122等工作组也已经发布了一些标准，这些标准相对比较成熟，在部分行业内已经开始使用。根据ISO/IECJTC31RFID技术的标准化工作计划，ISO将RFID的国际标准分为空中接口标准、数据结构标准、一致性测试标准和应用标准4个方面。一致性测试标准主要针对的是电子标签和卡之间的空中接口和数据传输测试标准。此外，其他3类标准对应的逻辑架构结构如图4所示。26 图5给出了ISO/IEC在RFID技术标准化领域的工作内容。在ISO发布的RFID空中接口标准中涉及到较多的基本专利，在ISO/IEC18000系列标准的文本中已经有一些公司的专利声明。ISO组织对知识产权的基本政策是专利持有者将按照公平、合理、无歧视的原则进行许可。2.1.1EPC标准体系26 EPCglobal是一个产业联盟，以推广RFID电子标签的网络化应用为宗旨，不但发布了EPC电子标签和读写器方面的技术标准，还推广RFID在物流管理领域的网络化管理和应用，此外还负责EPCgobal号码注册管理组织。可以简单地将EPCglobal的研究范围总结为：电子标签(含电子标签和识读器的技术特性)、EPC、目标命名业务(ONS)(类似于因特网的域名服务器(NDS)系统，使物流环节能够共享EPC产品的产地信息等)、描述物品信息的标准化语言(PML)。EPCglobal的标准化结构框架如图6所示。可以看到，EPCglobal体系的标准化工作为4个方面：电子标签和读写器的物品编码信息承载的技术要求；EPC电子标签信息规范，即物品编码的规则；EPCglobal提供业务方面，分为物品编码分配管理和目标命名业务；软件方面的标准，分为应用层事件(与物流管理相关的数据采集和刷新等)和EPC信息业务层面(与物品信息对应的信息描述)。与ISO相比，EPCglobal标准在电子标签和读写器的空中接口技术要求上略有差异；在EPC电子标签信息规范方面要求只能接受EPCglobal承认的代码，在软件标准化方面进展比ISO快一些；同时制订了EPC物品编码分配管理规则以及目标命名业务的措施推广EPCglobal业务。此外，EPC定义了电子标签的种类，按照电子标签实现的功能分为只读式、带附加功能的被动式、半主动式、宽带点到点通信主动式以及在可以和不同级别电子标签进行通信的无源标签等5类，如图7所示。26 目前阶段在EPC联盟中重点推广的是只读的等级0(Class0)和Class1类电子标签或者是拥有少量附加功能的电子标签。到ClassIV和ClassV阶段可以看到，电子标签会朝着点到点的宽带通信以及电子标签之间的通信发展。2.1.1RFID中国标准化情况中国在RFID技术与应用的标准化研究工作上有一定的基础，目前已从多个方面开展了相关标准的研究制订工作。制订了《集成电路卡模块技术规范》、《建设事业IC卡应用技术》等应用标准，并得到了广泛应用。在技术标准方面，依据ISO/IEC15693系列标准已经完成国家标准的起早工作，参照ISO/IEC18000系列标准制订国家标准的工作正在进行中。此外，中国RFID标准体系框架的研究工作也已基本完成。另外2007年4月底，信产部发布了《关于发布800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用试行规定的通知》，根据信产部《800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用规定(试行)》的规定，中国800/900MHzRFID技术的试用频率为840～845MHz和920～925MHz，发射功率为2W。2.1国外的RFID技术发展现状和趋势　　RFID射频识别技术被公认为是本世纪最有发展前途的信息技术之一，已经得到业界高度重视。近年来，RFID技术应用发展迅速。1、发展现状　　RFID射频识别技术正在成为市场关注的热点。RFID射频识别技术正在逐步被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多的领域。各国政府、零售业巨头、IT业著名厂商给予高度关注，并且大力支持甚至给于巨大的投入，全面推动RFID电子标签产业快速发展。由于发达的国家RFID电子标签工作开展得较早，所以在标准、技术、产业链及应用方面都已经比较完备，并且仍在发展中。发达的国家在核心技术尤其是在芯片技术上目前已经提供了相对完备的产品线，并且由于技术进步和RFID电子标签工艺的提升，以及成本的降低，应用推广进入了良性循环。26 　　随着全球产品电子代码中心推出第2代超高频(UHF)RFID电子标签标准(EPCG2)作为欧美地区的新标准，各大供应商的EPCG2芯片纷纷亮相：飞利浦公司推出UCODEEPCG2芯片；Impinj公司推出Monza芯片和读取器平台；TI也推出EPCG2产品，并且实现量产。相对于第1代标准，EPCGen2具有若干优势，例如，中心频率在900MHz，使读出速率达到500~1500标签/秒，反向散射数据速率提高到650kbps，扫描范围提高到30英尺。许多高科技公司，包括英特尔、微软、甲骨文和SUN等，正在开发支持RFID射频识别电子标签专用的软件和硬件。　2、发展趋势RFID射频识别技术已经逐步发展成为独立跨学科的专业领域。RFID射频识别技术将大量的来自完全不同的专业领域的技术（例如，高频技术、电磁兼容技术、半导体技术、数据保护和密码学技术、电信技术、制造技术等）综合起来。过去的十多年，RFID射频识别技术得到了快速发展，逐步被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多的溯源和防伪应用领域。而随着技术进步，基于RFID射频识别技术产品的种类将越来越丰富，应用也将越来越广泛，可预计，在今后的几年中，RFID射频识别技术将持续保持高速发展的势头。　　总体而言，RFID射频识别技术当前发展趋于标准化、低成本、低差错率、高安全性、低功耗。具体表现在，基于RFID射频识别技术的电子标签产品将达到：芯片所需的功耗更低，无源标签、半有源标签技术更趋成熟；作用距离更远；无线可读写性能更加完善；适合高速移动物品识别；快速多标签读／写功能；一致性更好；强场强下的自保护功能更完善；智能性更强；成本更低。读写器性能将达到：多功能（与条码识读集成、无线数据传输、脱机工作等）；智能多天线端口；多种数据接口（RS232，RS422／485，USB，红外，以太网口）；多制式兼容（兼容读写多种标签类型）；小型化、便携式和嵌入式，以及模块化；多频段兼容；成本更低。管理系统将达到：高频近距离系统具有更高智能、安全特性；超高频远距离系统性能更完备，系统更完善。标准化将达到：标准化基础性研究更深入，也更成熟；标准化为更多企业所接受。系统和模块将达到：可替换性更好，也更普及。自2007年起，RFID射频识别技术单品级应用是全球最大的RFID射频识别技术应用市场。　　据预测，到2009年，全球的RFID射频识别技术的应用市场的规模将由2004年3亿美元增至28亿美元。如果目前有关RFID电子标签的单个条款能得到广泛接纳，RFID射频识别技术单品级的应用市场份额有可能远远超过这个数字——26 1年中将有超过万亿的邮件使用RFID电子标签。这将是继零售供应链RFID电子标签产品的应用之后，全球使用RFID射频识别技术产品的第2大行业。国际邮联目前已经做出决议，并且正在积极推进高效、低成本的RFID射频识别技术解决方案在世界各国邮政监管中的应用。　　就技术来讲目前有两大发展内容：发展智能安全技术，增强通讯安全性，即RFID电子标签芯片增加各种加密解密算法，将在原接触卡中才能使用的各种加密解密算法移植到非接触电子标签芯片上，或者开发适合于非接触RFID电子标签芯片应用的加密解密算法，这目前主要集中在13.56MHz频段，适合取代原接触加密卡领域；发展超高频低成本单品级技术，超高频频段RFID射频识别系统具有识别距离远、识别速度快、多标签识别效率高和标签成本低等优点，尤其是低成本和单品级产品适合物流控制与管理领域。　　1、发展智能安全技术　　（1）研究的重点　　RFID电子标签体积虽然小，但是其潜在的安全问题却不容忽视。有些厂商对RFID电子标签的安全问题做出了很大的努力，针对RFID电子标签前端无线装置和协议面临的威胁，部份厂商考虑采用设置标签记忆体密码、设置标签记忆体开关键、加强对RFID电子标签读写器完整性维护、设置读写器保护功能、设置读写探测器、使用消除RFID电子标签资料技术、使用法拉第杯技术、使用有源干扰技术、使用RSA加密防干扰技术、使用逻辑式缓冲区散列锁技术等硬件解决方案来加强对RFID电子标签数据保护。但是这些硬件解决方案由于种种原因不能完全实现在不同的系统中安全防护，所以基于密码技术的软件安全机制越来越受到人们的关注，设计和实现符合RFID电子标签安全需求的密码协议是当前RFID电子标签安全研究的重点。　　（2）安全方法的分析26 　　很多的技术规范目前已经开始出现，在电子标签推广应用中，RFID电子标签的安全问题集中在对个人用户的隐私和企业用户的商业秘密保护、防范对RFID电子标签系统的攻击和应用RFID电子标签技术进行安全防范等多个方面。使用各种认证及加密的方法和途径可确保RFID电子标签与读写器之间的数据安全，比如在读写器发送密码来解锁数据之前RFID电子标签的数据处于锁定状态。更严格的还可能是同时包括认证和加密方案。但是RFID电子标签的成本直接影响到其计算能力及采用算法的强度。在RFID电子标签系统中，可采用流密码加密的方法对信息进行加密。流密码加密是指将明文信息逐位加密成密文的单钥体制。采用硬件实现流密码加密算法，伪噪声编码加密是其中的方法之一。伪噪声编码具有白噪声信号的统计特性，故整个系统具有较强的抗干扰能力，且伪噪声编码的形成方式和结构多样化、软件化，可随时变换密钥。　　RFID电子标签采用许多的复杂而又有细微差别的安全技术是有相当难度的，但是解决公众对隐私和安全性方面的疑虑是RFID电子标签生产商必须解决的问题。特别是在重要领域的RFID电子标签应用推广中，RFID电子标签不仅需要有很高的加密等级技术，而且应用密码方案能否自主掌握，将对国家安全和社会生活有很大的影响。　　2、发展超高频低成本单品级技术　　超高频RFID射频识别技术因为其识别距离远、识别速度快、有较强的防冲突能力而被主要用在物流和供应链管理上，并且得到了沃尔玛、麦德隆和IBM等国际大公司的大力推动，发展十分迅速。在通讯协议上，超高频RFID射频识别技术目前发展主要为ISO/IEC18000-6C(EPCGen2)，同时有部分ISO/IEC18000-6B的应用。　　超高频RFID射频识别技术在电子标签应用上还有许多技术难点尚待突破，这表现在：在读取的准确度上，尤其是对靠近液体和金属等特殊介质材料的超高频RFID电子标签的读取差错率还比较高。另外，一次性读取防冲突问题及在快速移动物体上的RFID电子标签读取准确性问题，还没有很好解决。超高频电子标签芯片的研究，降低芯片的成本、提高芯片的工作距离、提高芯片的识别效率和芯片的安全问题，是当前主要集中的热点。超高频RFID电子标签芯片由于其自身特点，更适合于作为简单的低成本识别标签使用，超高频RFID射频识别系统目前还难以支持加密、解密等复杂的算法。所以国外目前在超高频RFID射频识别技术用于电子标签实现与应用上比较偏重于可用于物流管理的低成本单品级产品的研制与优化的解决方案的提出。26 2.1国内产业RFID产业的研究分析随着RFID技术的广泛应用，特别是非接触公交卡、校园卡等项目在各地的推广，培养了一批芯片、封装、读写终端和系统集成厂商。这些国内厂商已经掌握了成熟的技术，初步形成了国内的RFID产业链。RFID产业链主要由以下几个部分组成：标准制定、芯片设计、标签封装（含天线设计）、识别系统设计与生产、系统集成与管理软件开发。下面从这几个方面介绍国内外RFID产业链的现状。（1）标准制定由于13.56MHzRFID技术发展较早，相关标准也较为成熟，主要的国际标准有ISO/IEC14443和ISO/IEC15693两种，国内13.56MHzRFID的标准也主要源自于这两个国际标准。在上文介绍的典型应用中，中国第二代居民身份证基于ISO/IEC14443-B标准；各地公交卡、校园卡主要基于ISO/IEC14443-A标准。基于ISO/IEC15693标准在国内的应用相对较少，典型的应用有教育部学生购票优惠卡。相对13.56MHzRFID国际标准的成熟与广泛应用，UHF、微波频段RFID还没有明确统一的国际标准。但在近年，RFID技术领先的国家和地区明显的加大了在标准制订上的投入，都在积极的制订各自的标准。目前，国外主要有三个标准正在制定中：ISO/IEC18000标准、美国EPCGlobal的标准和日本泛在中心（UbiquitousID）的标准。这些标准（组织）都在积极进入中国，在国内设立代理机构，网罗各自的企业利益群体，都希望能够影响到国内UHF频段的RFID标准的制订，为日后在广大的中国市场的竞争中，赢得标准上的先机。在国内，有关政府部门已经充分认识到RFID产业的重要性，并且对于产业标准的制定也越来越重视。在2004年初，国家标准化管理委员会式成立了中国电子标签国家标准工作组，其目的就是建立中国自己的RFID标准，推动中国自己的RFID产业。然而，国家标准的制定过程一波三折，2004年底，由于种种原因，电子标签国家标准工作组被暂停。26 但电子标签国家标准的制定并未就此停住脚步。虽然关于国家标准依然存在着多种不同的声音，但兼容国际标准，支持自主知识产权，保护中国利益的主张得到了广泛的共识。目前信息产业部、科委、国标委等十四部委已完成编写《中国RFID白皮书》，以支持我国自知识产权的RFID编码体系——NPC系统的建立。目前新的RFID国家标准起草组已经成立，并由信息产业部产品司司长任该起草组的组长并已展开相应的标准起草工作。新标准将在具有自主知识产权的前提下，谋求与国际标准相互兼容。据悉，中国自主RFID规范有望于2007年正式出台。（2）芯片设计虽然在RFID芯片设计上，国内芯片公司的起步较晚，但随着国内芯片设计业在最近10年中的长足发展，缩小了与国际芯片设计水平的差距，国内公司在RFID芯片设计上完全有机会赶上，甚至超过国外芯片公司的技术水平。目前国内主要的RFID芯片厂商集中在北京上海两地，代表企业有：北京：中电华大电子设计有限责任公司、大唐微电子、清华同方微电子有限公司上海：复旦微电子股份有限公司、上海华虹集成电路有限公司、上海贝岭股份有限公司目前，国内的芯片公司已经完全掌握了13.56MHzRFID芯片的设计技术，并能提供相应的读写机具芯片。在国内公交卡、校园卡等13.56MHzRFID市场上，复旦微电子、上海华虹等公司都推出了一系列成熟的RFID产品，并在和国外大公司的平等竞争中取得越来越多的市场份额。在UHF和更高频段的RFID芯片设计上，国内各芯片厂商均高度关注，但策略不一。部分厂商处于观望阶段，部分厂家则已经进入或准备进入开发UHF频段的RFID芯片。复旦微电子已于2004年开发出支持EPCClass0标准的产品，2005年底将推出支持ISO18000-6B标准的产品。（3）标签封装（含天线设计）在国内，由于RFID的应用最主要还是以卡片的形式出现（如中国第二代居民身份证、公交卡等），经过多年的发展，RFID卡片形式的封装技术已经非常成熟。卡片形式RFID的封装主要包括模块封装（芯片装配）、制卡（天线制作）和印刷三个主要环节，目前国内在各个环节上均拥有大量的加工厂商，代表企业有：模块封装：上海长丰智能卡公司、上海伊诺尔信息技术有限公司、中电智能卡有限责任公司、山东山铝电子技术有限公司。26 制卡：东信和平智能卡股份有限公司、北京中安特科技有限公司、深圳市明华澳汉科技股份有限公司、上海浦江智能卡系统有限公、上海鲁能中卡智能卡有限公司、黄石捷德万达金卡有限公司、天津环球磁卡股份有限公司、合隆科技（杭州）有限公司、深圳市华阳微电子有限公司、深圳毅能达智能卡制造有限公司、中山市达华智能科技有限公司。印刷：上海凸版印刷有限公司、上海市印刷三厂、众多制卡厂目前，卡片形式封装在国内还是以传统的引线键合（WireBonding）模块封装和绕线制卡技术为主。但随着薄型卡片、自粘型电子标签等新封装形式的RFID应用需求的逐渐升温，倒装芯片（FlipChip）、印刷天线等新封装技术得到了快速的发展，已经有部分的厂商能够提供相关的封装服务，新封装形式也进入了实际的应用，如：上海市轨道交通单程卡（波形卡片）、上海市烟花爆竹管理电子标签（自粘型电子标签）等。随着新封装技术的发展，在RFID封装技术上也出现了新的加工环节，如倒装芯片凸点生成（Bumping）、天线印刷等。代表的企业有：凸点生成：江苏长电科技股份有限公司、合隆科技（杭州）有限公司、深圳市华阳微电子有限公司。天线印刷：深圳市华阳微电子有限公司、黄石捷德万达金卡有限公司。虽然在国内已经拥有成熟的卡片形式RFID的封装技术，新封装技术在今年也有了较快的发展，但是总体而言在先进的封装技术方面与国外的差距很大，还不具备低成本RFID产品的封装能力。而随着RFID技术的发展与应用，对封装提出了越来越多的挑战，如：芯片装配技术如何将越来越小的芯片可靠装配。如何大幅度的提高封装的速度以适应爆炸式的需求。如何进一步降低封装的成本等等。目前，国内许多有远见的封装厂正准备引进国外的生产技术，以在未来的RFID封装上的竞争中占得先机。（4）识别系统设计与生产目前国内在13.56MHzRFID的识别系统（读卡机具）设计与生产方面技术成熟，拥有大量的厂商与产品，有着较强的竞争力；而相比之下，在UHF频段上的厂商、产品不多，技术实力和国外厂商差距较大。代表的企业有：13.56MHz26 RFID识别系统：深圳市明华澳汉科技股份有限公司、天津环球磁卡股份有限公司、上海邮通实业发展有限公司、上海华虹计通智能卡系统有限公司、上海良标智能终端股份有限公司、北京聚利科技有限公司、珠海亿达科技电子工业有限公司、上海强生科技发展公司、哈尔滨新中新电子股份有限公司、广东三九智慧电子有限公司……UHFRFID识别系统：深圳市远望谷信息技术股份有限公司（5）系统集成与系统软件开发与识别系统设计与生产相同，13.56MHz与UHF频段RFID的系统集成也呈现出较大的不均衡：13.56MHzRFID的系统集成技术成熟，厂商众多；UHFRFID系统集成厂商不多，技术实力与国外厂商有一定的差距。代表的企业有：13.56MHzRFID系统集成：上海华腾软件系统、珠海亿达科技电子工业有限公司、上海华虹计通智能卡系统有限公司、哈尔滨新中新电子股份有限公司、北京北控软件有限公司……UHFRFID系统集成：北京维深电子技术有限公司、哈尔滨威克科技股份有限公司目前，国内的系统集成厂商具有一定的大型系统的集成能力，但使用的还主要是国外的软件产品。RFID系统软件处理和分析由RFID系统产生的大量数据，提供用户真正有用的信息，是关系到RFID能否顺利推广的关键环节，也是未来RFID产业价值链上最高的一段。和国外大型软件公司努力进行RFID系统软件开发相比，国内软件公司相对很少介入RFID系统软件开发，在这一点上，国内的能力与国外相差很大。第三章RFID基本工作原理最基本的RFID系统由三部分组成：u电子标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；u读写器(Reader)：具备读取和写入标签信息功能的设备，可设计为手持式或固定式；u天线(Antenna)：在标签和读写器间传递射频信号。有些系统还通过读写器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。26 图1RFID系统在实际应用中，电子标签附着在待识别物体的表面，电子标签中保存有约定格式的电子数据。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的，图1所示便是RFID感应技术的基本原理图。　　对于无源标签，阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息，被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。在电磁场系统中，阅读器（Reader）发出一个电磁（EM）波，电磁波以一个球形波向前传播。电子标签位于电磁场中，淹没在这样传播的电磁波中并从中收集一些能量。在任何一个点上，可用能量的大小与该点距发射机的距离有关。　　在目前有关的射频约束下，在大部分地区各向同性有效辐射功率限制在500mW，这样的辐射功能在915MHz，可近似达到1米。　　有源标签由于内部装有电池，可以主动地向读写器发送射频信号，一般读写距离比较远。无源标签和有源标签不同的特点使得它们可以用在不同需要的场合。26 基于RFID的人员定位系统原理人员定位管理是由监控中心主计算机在系统软件支持下，通过数据传输接口和生产场地铺设的通讯光/电缆，无间断、即时地对生产场地安装的无线数据采集器进行数据信息采集，无线数据采集器将自动采集有效识别距离内的标识卡的信息，并无间断、即时地通过传输网络将相关数据传送至监控中心。数据信息经分析处理后，将工作人员（或机车等移动目标）动态分布在主计算机界面中得以实时反映，从而实现生产现场安全状态在中心数字化管理的目的。遵循“统一发卡、统一装备、统一管理”的原则，将标识卡视为“上岗证”或“工作准入证”，按准许上岗人员实行“一人一卡”制。系统原理图根据电厂监测需求，在施工现场、关键设备、作业面等地点安装无线数据采集器，并通过电缆/光纤数据传输接口相互连接为高速工业以太网，从而构成完整通讯线路。管理单位输入工作人员相关信息后，向工作人员颁发并装备标识卡。系统数据库记录该标识卡相对应人员的基本信息，包括姓名、年龄、性别、所属班组、所属工种、职务、本人照片、有效期等基本信息。进入现场26 的工作人员必须随身携带标识卡，当持卡人员经过设置识别系统的地点时被系统识别。系统将读取该卡号信息，通过系统传输网络，将持卡人通过的路段、时间等资料传输到监控中心进行数据管理，并可同时在地理信息大屏幕墙上出现提示信息，显示通过人员的姓名。如果感应的无线标识卡号无效或进入限制通道，系统将自动报警，安全监控中心值班人员接到报警信号，立即执行相关安全工作管理程序。管理单位可根据生产计划，对该标识卡进行授权管理。授权范围包括：该员工可以准入的工作现场或作业面。为防止无关人员和非法人员进入施工现场或作业面，系统设置该卡准入坑道或作业面的时效管理模块及卡的失效、报失等。RFID理论和实践依据RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，可工作于各种恶劣环境，识别高速运动物体并同时识别多个标签，操作快捷方便。1、RFID应用系统由4部分组成:(1)RFID电子标签。RFID电子标签能够贮存有关物体的数据信息(约1kbits)。在自动识别管理系统中，每个RFID标签中保存着一个物体的属性、状态、编号等信息。标签通常安装在物体表面，具有一定的无金属遮挡的视角。(2)读写器，用于识读及写入标签数据，其主要功能是:查阅RFID电子标签中当前贮存的数据信息;向空白RFID电子标签中写入预贮存的数据信息;修改(重新写入)RFID电子标签中的数据信息;与后台管理计算机进行信息交互。26 (3)发送接收信号的天线。天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。(4)通信网络系统。包括数据库服务器和其他信息系统。数据库服务器负责处理读写器传送过来的信息，并进行信息处理。将重要信息存储在数据库中。其他信息系统根据需要向读写器发送指令，对标签进行相应操作。2、实践依据依据ITU（国际电信合会）的规范，目前RFID使用的频共有6种:1.135KHz以下2.13.56MHz3.433.92MHz4.860M~930MHz5.2.45GHz6.5.8GHzRFID使用同频段则硬体设计及用途与接收距的远近皆会有所差别；而433Mhz的主动式RFIDReades与Tags则兼具较适合的感测距与较适当的抗干扰性；其有效距为室内15~30公尺，室外30~100公尺，视环境阻隔障碍物而定。在没有其他屏障物体的室外空间中，RF能强(功之高低)是依据距的平方而成反比的；但由於各种物因素会对本系统中RF能强(功之高低)造成影响，其中最有可能的因素如下:Ø环境反射Ø水气Ø电磁场Ø环境中的属表面由於反射所造成的多径问题影响，如室内环境，功之低甚至为距的4次方之反比；而在室外长距使用时，频愈高则空气中的水气愈容吸收RF能；另外，环境中的属表面也会会造成RF反射现象。所以室内或室外的环境因素能显著左右感应测的距离。26 RFID关键技术和难点RFID产业化关键技术RFID产业化关键技术包括芯片设计与制造、天线设计与制造、电子标签封装技术与装备、RFID标签集成、读写器设计与制造技术等。RFID应用关键技术RFID应用体系架构、RFID系统集成与中间件、RFID公共服务体系、RFID测试技术与规范等RFID应用关键技术。难点目前，射频识别研究的热点和难点在于理论传播模型的建立、用户的安全隐私和国际标准化等问题。优点是标识的体积比较小，造价比较低，但是作用距离近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系统之中。26'