听不到机器的轰鸣,看不到终端间的关联,更没有华丽的产品外衣,坐落于北京的航天二院RFID实验室,安静而朴素,可就是这样一个地方,却创造出一项项“无线”环境中的神奇。
5月21日,记者跟随航天二院706所RFID实验室研究人员,来到了这个将为我国未来物联网建设打下根基的实验室。
从一块神奇腕带说起
“嘟、嘟、嘟……”随着电脑监控画面中的一个小黑点从第三区域移动到第四区域,危险警报开始响起,测试员在另一个房间中的位置移动,被这套监控系统追踪得清清楚楚,而当其移动到被禁止的区域时,监控系统立即发出了警报信号。
研究人员告诉记者,这套系统就是基于射频识别(RFID)技术所建立起来的“实时定位管理系统”。而测试员手中的一块神奇腕带,正是这套系统中的一块拼图。“腕带中被安装了RFID芯片,它走到哪里都会被准确定位,而一旦移动到用户所规定的禁止区域,便会引发报警装置。用户可以根据自己的实际需求,自行划定区域,界定监控范围。”
除此以外,该电子腕带产品还采用CSS线性调频扩频通讯技术、AES安全加密技术和TDOA算法,可以实现人员的自动识别与定位,具有功耗低、定位精度高、抗干扰能力强、安全保密性好等特点,定位精度达到1~3米。
“它克服了市场中同类产品的短板。”谈起这款新产品技术优势,研究人员说,目前监狱系统的产品主要采用的是区域定位,这引发了很多不必要的麻烦,由于该系统将整个监控区域划分为多个分区域,以单个读写器为中心,分别管控不同分区域。受监控半径的限制,分区域范围或重合或形成盲区,很容易导致“误报警”情况的发生。“这套电子腕带产品的基本原理并不一样,它是在整个监控区域内布设多个基站,多基站共同进行定位计算,能达到整个区域内信号的全覆盖,受到管控的腕带出现在区域中的任何地方,都可以通过系统的测算确定位置,实现精确定位,避免‘误报警’。”
据介绍,目前该产品还具有防拆技术,充分满足监狱等场所特殊人员监管的要求。同时由于具备集成温湿度、振动等多种传感器的扩展功能,还可以广泛适应矿井、特殊人群看护等不同行业的需求,有利于开展搜救和救援工作。
精益求精的研发环节
其实,这块电子腕带只是RFID实验室中众多产品中的冰山一角。2008年北京奥运会,由航天二院706所研制、设计及建设的电子票证系统,是历史上首次成功实行的实名制电子票证系统,也是首次在世界性大赛中成功运用射频识别技术。2011年,航天二院706所又将该项技术搬上了深圳大运会的舞台,在世界范围内首创了大型赛事活动的智能交通管理。与此同时,RFID实验室中所研发的产品还广泛应用于智能交通、实时定位、仓储管理、物流配送等多个领域。
当然,与这些产品应用中的无限风光相比,其在应用设计、硬件布设和软件应用中的过程却无比艰辛。在RFID实验室中,几位研究人员一直坐在电脑前,设计图纸、测试数据、完善应用。
研究人员告诉记者,一件产品从最初的设想到最终生产出来,要经过无数次的验证工作。以这种新型定位电子腕表的设计为例,除了有整个RFID发射和接收系统做支撑外,还要充分考虑产品自身的线路设计和结构设计。
“腕表是供特殊人群使用,且需要长期佩戴、不可拆卸,所以必须达到一种舒适化、精细化、小型化、低功耗的设计要求。”研究人员说,比如犯人要带着腕带洗澡、工作,甚至出于好奇会拆卸或破坏这项设备,所以腕表的设计要充分考虑到各种复杂的环境。而且,由于监狱中的环境比较复杂,墙体结构以及金属结构体的干扰与民用环境有很大差别,所以,我们还要考虑电路设计的稳定性以及通信协议的要求。
“我们将产品结构的三维立体图设计出来后,通过这台设备进行快速成型,然后进行进一步的实验验证”。在实验室的入口处,记者看到一台电子标签打样成型平台,它与一台快速成型设备相连接。研究人员说,很多实验构想的验证工作,都是通过这台设备进行的,通过产品适装、电路配合,模拟真实产品进行验证、修改、调试……直到走到正样阶段,开始用真实的材料制作产品,重复验证和调试的过程。
“环境实验室、屏蔽实验室……”研究人员告诉记者,RFID实验室中的每一项实验,都比民用产品要求更严格,测试经过更复杂。
推进标准体系建设
作为国家重点发展的战略性新兴产业,RFID产业具有广阔的发展前景。标准是一个产业应用的基础,目前市场上主流RFID产品主要遵循ISO18000系列标准,缺少自主专利与核心技术。RFID产业要真正从研究走向部署,得到大规模应用,必须摆脱国外专利壁垒,制定并实施自主协议标准。近年,航天二院706所RFID实验室一直在推动标准体系的建设工作。2011年9月,总装备部正式颁布了自主研制的23项军用射频识别系列标准。在军用标准的制定过程中,航天二院706所RFID实验室积极参与标准制定工作,为标准的成功推出发挥了重要作用。
“目前国军标已经建成,国家正计划将其转化为国家标准。”据研究人员介绍,目前,航天二院706所RFID实验室正在开发基于自主标准的RFID系列产品,形成核心竞争力,为我国物联网在“十二五”期间的发展打下了坚实基础。