聽不到機器的轟鳴,看不到終端間的關聯,更沒有華麗的產品外衣,坐落于北京的航天二院RFID實驗室,安靜而樸素,可就是這樣一個地方,卻創造出一項項“無線”環境中的神奇。
5月21日,記者跟隨航天二院706所RFID實驗室研究人員,來到了這個將為我國未來物聯網建設打下根基的實驗室。
從一塊神奇腕帶說起
“嘟、嘟、嘟……”隨著電腦監控畫面中的一個小黑點從第三區域移動到第四區域,危險警報開始響起,測試員在另一個房間中的位置移動,被這套監控系統追蹤得清清楚楚,而當其移動到被禁止的區域時,監控系統立即發出了警報信號。
研究人員告訴記者,這套系統就是基于射頻識別(RFID)技術所建立起來的“實時定位管理系統”。而測試員手中的一塊神奇腕帶,正是這套系統中的一塊拼圖。“腕帶中被安裝了RFID芯片,它走到哪里都會被準確定位,而一旦移動到用戶所規定的禁止區域,便會引發報警裝置。用戶可以根據自己的實際需求,自行劃定區域,界定監控范圍。”
除此以外,該電子腕帶產品還采用CSS線性調頻擴頻通訊技術、AES安全加密技術和TDOA算法,可以實現人員的自動識別與定位,具有功耗低、定位精度高、抗干擾能力強、安全保密性好等特點,定位精度達到1~3米。
“它克服了市場中同類產品的短板。”談起這款新產品技術優勢,研究人員說,目前監獄系統的產品主要采用的是區域定位,這引發了很多不必要的麻煩,由于該系統將整個監控區域劃分為多個分區域,以單個讀寫器為中心,分別管控不同分區域。受監控半徑的限制,分區域范圍或重合或形成盲區,很容易導致“誤報警”情況的發生。“這套電子腕帶產品的基本原理并不一樣,它是在整個監控區域內布設多個基站,多基站共同進行定位計算,能達到整個區域內信號的全覆蓋,受到管控的腕帶出現在區域中的任何地方,都可以通過系統的測算確定位置,實現精確定位,避免"誤報警"。”
據介紹,目前該產品還具有防拆技術,充分滿足監獄等場所特殊人員監管的要求。同時由于具備集成溫濕度、振動等多種傳感器的擴展功能,還可以廣泛適應礦井、特殊人群看護等不同行業的需求,有利于開展搜救和救援工作。
精益求精的研發環節
其實,這塊電子腕帶只是RFID實驗室中眾多產品中的冰山一角。2008年北京奧運會,由航天二院706所研制、設計及建設的電子票證系統,是歷史上首次成功實行的實名制電子票證系統,也是首次在世界性大賽中成功運用射頻識別技術。2011年,航天二院706所又將該項技術搬上了深圳大運會的舞臺,在世界范圍內首創了大型賽事活動的智能交通管理。與此同時,RFID實驗室中所研發的產品還廣泛應用于智能交通、實時定位、倉儲管理、物流配送等多個領域。
當然,與這些產品應用中的無限風光相比,其在應用設計、硬件布設和軟件應用中的過程卻無比艱辛。在RFID實驗室中,幾位研究人員一直坐在電腦前,設計圖紙、測試數據、完善應用。
研究人員告訴記者,一件產品從最初的設想到最終生產出來,要經過無數次的驗證工作。以這種新型定位電子腕表的設計為例,除了有整個RFID發射和接收系統做支撐外,還要充分考慮產品自身的線路設計和結構設計。
“腕表是供特殊人群使用,且需要長期佩戴、不可拆卸,所以必須達到一種舒適化、精細化、小型化、低功耗的設計要求。”研究人員說,比如犯人要帶著腕帶洗澡、工作,甚至出于好奇會拆卸或破壞這項設備,所以腕表的設計要充分考慮到各種復雜的環境。而且,由于監獄中的環境比較復雜,墻體結構以及金屬結構體的干擾與民用環境有很大差別,所以,我們還要考慮電路設計的穩定性以及通信協議的要求。
“我們將產品結構的三維立體圖設計出來后,通過這臺設備進行快速成型,然后進行進一步的實驗驗證”。在實驗室的入口處,記者看到一臺電子標簽打樣成型平臺,它與一臺快速成型設備相連接。研究人員說,很多實驗構想的驗證工作,都是通過這臺設備進行的,通過產品適裝、電路配合,模擬真實產品進行驗證、修改、調試……直到走到正樣階段,開始用真實的材料制作產品,重復驗證和調試的過程。
“環境實驗室、屏蔽實驗室……”研究人員告訴記者,RFID實驗室中的每一項實驗,都比民用產品要求更嚴格,測試經過更復雜。
推進標準體系建設
作為國家重點發展的戰略性新興產業,RFID產業具有廣闊的發展前景。標準是一個產業應用的基礎,目前市場上主流RFID產品主要遵循ISO18000系列標準,缺少自主專利與核心技術。RFID產業要真正從研究走向部署,得到大規模應用,必須擺脫國外專利壁壘,制定并實施自主協議標準。近年,航天二院706所RFID實驗室一直在推動標準體系的建設工作。2011年9月,總裝備部正式頒布了自主研制的23項軍用射頻識別系列標準。在軍用標準的制定過程中,航天二院706所RFID實驗室積極參與標準制定工作,為標準的成功推出發揮了重要作用。
“目前國軍標已經建成,國家正計劃將其轉化為國家標準。”據研究人員介紹,目前,航天二院706所RFID實驗室正在開發基于自主標準的RFID系列產品,形成核心競爭力,為我國物聯網在“十二五”期間的發展打下了堅實基礎。