零售业RFID应用难点及核心技术分析

　【中国智能制造网 技术前沿】你有没有想过这样的场景，某一天到沃尔玛超市买东西不用长时间排队了，因为通过自助买单系统，你手中的小推车就能完成买单过程，无需收银员。另外一个新闻故事，世界宝洁公司在多年前试图通过街区系统采集大数据，他们在产品中使用了RFID技术，采集车出巡时能获取到RFID信息，下一步就是利用大数据来处理规划问题。


　　将这两个故事场景结合到一起的是Alien的产品经理甘泉先生口中所说的RFID。长期从事UHFRFID芯片的开发和研究工作的甘泉先生目前也是RFID世界网的特约专家讲师。在2016RFID世界大会上，甘老师以“零售行业的RFID应用难点及核心技术分析”为题发表了精彩的演讲。
　　
　　“无源RFID技术频率可以选择很多，为什么终选择了UHF?”甘老师从RFID技术原理开启了当天演讲。他解释其原因是，传统行业的标签尺寸为3*5英寸左右，在此尺寸下，只有在UHF的频段下才能RFID电子标签达到性能佳，中心频率为915MHz。
　　
　　从沃尔玛对一维条码的推广到沃尔玛提出无源电子标签需求，从Berkeley大学教授提出无源RFID研究到成立Alien等RFID科技公司，从Alien研发出代标签芯片H2到工业化量产的封装标签技术，从颗-18dBm灵敏度的标签芯片H3横空出世到香港机场及沃尔玛大规模使用RFID标签……甘老师通过自已丰富的行业经历编撰出一个清晰的UHFRFID的编年史。用他自己的话讲，这也是一个“芯片灵敏度不断提高，标签成本不断降低”行业发展史。
　　
　　甘老师在演讲中指出，UHFRFID的技术特性决定了当前RFID标签应用量大的是服装和零售两个市场，而嵌入式应用市场也正在慢慢崛起，未来会有明显的增长。他引用了IDTechEx2015的市场调研数据，从标签的应用总量来看，2016年将接近60亿枚，到2021年将接近270亿枚;从产值上讲，2016年将超过3.9亿美元，到2021将超过14亿美元。数据还显示，在零售服装领域2011年标签使用量为3亿，2016年增至47亿。服装领域的巨头们，Kohl's&Macys，Decathlon,Tesco,H&M,Marks&SpencerEMEA均在极力推广RFID的普及应用。
　　
　　为何这些服装和零售品牌都很乐意推广RFID?甘老师指出了三个主要的原因：一是RFID能帮助这部分企业减少库存，二是RFID能提高货品盘点的准确率，三是RFID能带来更率经营成果。
　　
　　甘老师认为，在海量零售市场中，RFID也有必须面对的技术难点，当前的标签芯片技术和阅读器技术中都有一些难点一直困扰大家。首先是芯片存储稳定性问题：为了追求超低功耗低成本的芯片存储，在实际应用中会有万分之一左右的存储失效。出现RFID标签数据丢失(几乎所有的芯片供应商都有问题)，将对自动化读取带来很多麻烦。且且，这个问题已经是长达20年的技术问题一直没有解决。其次是阅读器的读取率：如果超过100件衣服在短时间里被快速读取，那么对阅读器的性能要求将会很高。从趋势上看，过去企业关注读取距离，而现在更加关注读取率。
　　
　　甘老师为大家推荐了Alien新一代的UHFRFID芯片HiggsEC。它采用ECC存储技术，实现存储自校正功能，从基础研究进行突破，彻底解决了存储失效的问题。该技术具有高稳定性特点，通过设计、测试、工艺保证。
　　
　　新一代标签芯片为何要命名为HiggsEC?所谓EC，即Self-Correcting Memory，是一项自校正存储功能。甘老师指出，它是首创针对低功耗存储的自校准功能，采用全新的存储框架体系，稳定存储时间可达50年，超过20万次的重复写入，每次读写可以自校准和更改，解决了海量应用中的存储数据丢失问题(现在存在万分之一到三左右的数据丢失)。此外它还能实现安全加密：支持硬加密动态认证算法，只有Alien授权的阅读器可以进行通讯和身份确认防克隆。在灵敏度方面，读灵敏度-22.5dBm，写灵敏度-19dBm，支持爆炸写、快速写指令。

　　　　
　　针对日益成熟的UHFRFID技术，甘泉发表了自己的看法，指出未来超高频RFID技术发展主要有三个方向：定位、加密、传感器集成。
　　
　　定位的市场需求有：货架或仓库实时盘点、快速找货、人员车辆物品定位或轨迹判断，现阶段实现方式为手持机通过场强寻找、进出门的区域定位，或地标定位、宽范围的覆盖定位，未来的研发方向将采用多天线列阵的波束控制定位、基于卫星定位的三点式定位、基于信号强度及相位变化的3D处理轨迹定位。
　　
　　加密的市场需求有：电子票证、电子车牌等对安全加密的需求不断提出、对身份认证和防克隆的需求越来越高、对数据防篡改的需求种类增多。现阶段实现方式为Gen2V1不具有安全加密方式、Gen2V2和国标都具有加密方式，国外推出了128BitsAES加密，国内行业标准电子车牌标准使用MS7国密、Gen2V2不兼容Gen2V1。未来的研发方向将侧重于如何实现加密环境下的标签高灵敏度应用，成本、性能、速度的妥协。
　　
　　传感器集成的市场需求：带有温度传感器的应用大量出现，如冷链管理;物联网和传感网的低成本节点;需要带有传感器接口的芯片。现阶段实现方式是传感器和ADC及MCU的IIC接口，兼容Gen2标准，成本高、功耗大。未来的研发方向侧重如何实现高灵敏度高精度的传感器集成、如何控制成本等。