射频识别技术在军事中的应用

2018-12-06居月明

物联网技术 2018年8期

居月明

摘要：近年来，射频识别技术（RFID）已从默默无闻转向了主流應用，其非接触式的射频技术在重多领域中得到应用。随着现代化战争的发展，现代军事后勤在时间、空间等方面精确度要求较高，RFID技术的应用加快了现代军事的可视化和智能化发展。文中以RFID技术为理论基础，简述RFID技术的基本原理，罗列其技术特点，发展历程，并阐述分析其在军事方面的应用及存在的问题，力求为RFID技术在军事方面更好地发展献计献策。

关键词：RFID；军事；通信；射频识别

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）08-00-03

0 引言

随着科技的发展和网络的延伸，射频识别技术逐渐成为人们的关注之一。射频识别技术RFID（Radio Frequency Identification），又称无线射频技术，是利用射频信号通过空间耦合识别特定目标并读写相关数据，实现非接触式信息的传递与识别[1]。射频电子标签包含着产品的各项信息是产品电子代码的物理载体，附着在产品上，可全球流通并进行信息交互与识别。

RFID技术在民用领域已经得到广泛应用，例如物流管理系统、大型活动门票的防伪应用、未来超市、畜牧业等。而它在军事领域的各个方面所扮演的角色也越来越重要。未来信息化战争空前剧烈，国防军事是国家的硬实力，RFID在其中的应用要求较高。RFID技术在军事上的应用最早可追溯到第二次世界大战期间，当时它被用来在空中作战行动中进行敌我识别[2]。但由于技术和成本的原因，没有继续向前发展。RFID技术起源于美国，20世纪90年代美国就在其军事物流管理中引入了RFID技术[3]，使得美国在作战中有效地提高了作战水平，是其在战争中获胜的关键因素之一。RFID技术在我军应用起步较晚，但其在这领域的发展潜力不容小觑，研究意义十分重大。

基于RFID技术潮流的浪潮，及军事方面的特殊需求，本文对该项技术进行分析，阐述了RFID技术在军事领域的应用，提出了需要改进的方面，进一步加深对RFID技术的研究。

1 RFID系统概述

1.1 RFID系统基本组成

最简RFID系统有三部分组成，分别是标签（Tag）：由耦合元件及芯片组成，每个附着在物体上的标签具有唯一的电子编码；阅读器（Reader）；读写标签信息的设备，与天线一起设计有手持式或固定式，阅读器根据它本身的输出功率和发射频率不同，其读取距离可长可短；天线（Antenna）：在电子标签和阅读器间传递射频信号，进行数据的获取，实现通信。

1.2 RFID的工作原理

RFID的系统原理简单，阅读器发送出一定频率的射频信号，装有无源电子标签的物体在一定范围内进入工作区磁场时，产生感应电流，其自身获得能量而激活，标签将自身的电子编码等信息通过内置天线发射出去，阅读器接收到电子标签反射回来的微波，经阅读器内部的处理器处理之后，将标签的编码信息进行解码、识别等[1]，再通过无线方式等将数据传送到计算机网络，实现网络数据同步。

2 RFID技术的特点

RFID技术的使用频率可分为低频、高频、超高频、微波。Konstantinos Domdouzis（2007）总结了不同电磁波频率下RFID技术的特点及应用领域，对各波段RFID标签的性能做了详细介绍[5]，见表1所列。

表中显示，不同频段的频率具有不同的读取距离、传输速度与穿透能力，RFID技术根据不同频段波的特性，将其应用于不同的领域。

相比于传统的条形码技术，RFID有着诸多优点，使得其逐渐取代了条形码，RFID的主要优点包括：

（1）读取方便：数据的读取不像条形码一样瞄准读取，标签只要进入设备形成的磁场内就可读取信息；

（2）识别速度快：标签进入磁场，RFID每秒可进行上千次的读取，并且可同时读取不同的标签信息，实现批量

识别；

（3）数据容量大：条形码和二维码最多也只能存储2 725个

数字，RFID标签则可以扩充到数10 k，随着技术的发展，其容量还会随之增加；

（4）体积小、形状多样化：RFID读取并不会受到大小形状的限制，而且为了应用于不同产品，RFID形状更是往多样化发展；

（5）可重复使用：条形码印刷之后便不可更改，但是RFID标签可重复利用，也可添加、删除、修改其中的数据以更新信息；

（6）抗污染能力强：传统的纸质条形码容易受到水、油等物质的污染，但RFID对这些物质有很强的抵抗力，而且FRID卷标是将数据存在芯片中，可避免污染。

3 RFID技术的发展历史

RFID技术最早可追溯到第二次世界大战，从历史的角度看，该项技术的发展大致可按照10年为一个阶段，发展阶段如图2所示。

从分类的角度看，不同频段的发展情况不同，13.56 MHz频率以下的RFID技术已相对成熟，中高频段的RFID技术最受关注，因此发展最快；而2.45 GHz和5.8 GHz频段的产品较拥挤，干扰性大，发展较困难，仍处于探索阶段。

RFID技术在国外发展较早较快，最具代表性的国家就是美国，美国已经较为成熟地将RFID技术应用于其军事领域中，大幅度提高了其战斗力。除此之外，英国、德国、瑞典、瑞士、日本、南非目前也均有较为成熟且先进的RFID系统，而中国仍处于运用的初期阶段。

4 RFID技术在军事中的应用

4.1 识别敌我

二战期间，英国皇家空军为了识别自家返航的飞机，在盟军的飞机上安装一个无线电收发器，当控制塔上的探寻器向返航飞机发射询问信号后，飞机进入范围内的磁场，上面的收发器接收到这个信号，反射回传一个信号给探询器，探询器根据接收到的回传信号识别敌我，这是RFID的第一次实际应用。

4.2 军事物流管理

事实上，物流概念起源于军事，最早是由美国海军引入了实物配送理论。当前比较权威的定义为：军事物流是指军事物资经由采购、运输、储存、包装、维护保养、配送等环节，最终抵达部队用户，从而实现在空间上转移物资的全过程[6]。它主要是将物资信息存储在电子标签中，将电子标签贴附于各种相应的军用物资上，在平时或战时，物资的领取、运输、分发、安放等过程，可通过射频识别技术实时识别、记录和处理信息，实现了军用物流的可视化和智能化管理。例如，美国国防部军需供应局通过与美国SAVI公司合作，利用RFID技术全程跟踪军用物资的动态，大幅减少了人力、物力和财力支出，同时也大大提高了物流效率。

4.3 军队医疗

医疗事业本身就是一个严肃的行业，而RFID在军队医疗中的应用也不可小觑。RFID技术可将军人的个人信息，过往病史等数据都存储在电子标签中，并且赋予ID号码，在战场上，医疗队见到伤员，无法获得伤员的信息时，RFID技术可通过阅读器识别到伤员身上的电子标签中的信息，个人信息及过往病例和对何药物过敏都一目了然，这样医疗队可根据信息采取正确的急救措施。

5 RFID技术在军事中应用的问题

RFID技术在军事方面已经运用广泛，但由于军事的特殊性，RFID还有很多关键性技术需要进一步改进，重点需要发展的方面如下。

5.1 准确度问题

虽然RFID技术比条形码在某些方面优势鲜明，但是该项技术并不是在任何环境下都可准确读取信息。在复杂艰苦的环境下，如过高或过低的温度会使射频识别的阅读器和电子标签工作不正常。有源电子标签的电池会因低温而耗电快，可能会在整个通信过程中造成困难，使得读取信息不准确。考虑到军事中的具体作战，野战条件一般较差，要求设备对温度、适度、强光、降水等多种环境下都保持较高的数据读取准确率。而在野外可能会产生多种电磁干扰，因此如何提高设备抗干扰能力十分重要。

5.2 标准问题

标签芯片设计主要依据射频标签的通信标准，目前国际上与RFID相关的通信标准主要有：ISO/IEC 18000标准，见表2所列。包括ISO 11785（低频），ISO/IEC 14443标准

（13.56 MHz），ISO/IEC 15693 标准（13.56 MHz），EPC标准（包括Class0，Class1和GEN2等三种协议，涉及HF和UHF两种频段），DSRC标准（欧洲ETC标准，含5.8 GHz）。目前電子标签芯片的国际标准出现了融合的趋势，ISO/IEC 15693标准已经成为ISO 18000-3标准的一部分，EPC GEN2标准也已经启动向ISO 18000-6 Part C标准的转化[7]。

5.3 安全问题

由于RFID的设计思想是“系统开放”[8]，因此该系统的安全问题不容忽视，军事中，对于只读的电子标签，若是没有较好的安全机制，将无法修改标签中的信息，无法进行信息保密；而对于可读写的电子标签，更是存在一种被恶意修改信息的隐患，诸如此类情况有可能对军事保障带来不可挽回的损失。RFID的成本低，设备简单，因此安全性问题很少被重视，使得RFID面临的安全威胁更加严重。军事中是通过标签中存放物品序列号实现标签的安全性，标签中的电子编码没有与具体数据库管理关联之前是没有利用价值的，一旦关联，“敌军”在三米范围内就可将标签上的信息进行识别，从而造成军事信息的泄露。对于可读写的标签，如果没有加密授权，标签内信息有可能被人恶意修改，数据库端将丢失标签中的信息，在军事物流中将花去大量时间去重新整顿物资。目前，EPC Class 1等标准都有用户授权密码，但密码受到标签容量的限制，技术上相对容易破解[7]。

6 结语

本文基于RFID技术的理论知识，对RFID技术在军事中的应用做了阐述和分析。RFID射频识别技术具有多项技术优点，备受各国军队的关注，使其在军事领域中有着广阔的应用前景。但其也存在局限性，诸如标准、安全等问题仍亟待解决，对于我国军事领域来说，可借鉴国外的经验，引进先进技术，完善存在的问题。RFID技术在军事领域中的应用发展具有相当广阔的前景。

参考文献

[1]李成.射频技术及其军事应用 [J]. 国防科技，2006（7）：22-24.

[2]贾晓林.RFID技术的发展历史和标准现状 [J]. 家电科技，2008

（19）：32-34.

[3]王爱玲.美军军事物流领域中RFID应用研究 [J]. 物流科技，2007（5）：160-162.

[4]郭星香.射频识别技术在军事物流配送中的应用 [J]. 物流科技，2008（3）：74-76.

[5] KONSTANTINOS D. Radio-frequency Identi-cation（RFID）applications ：A brief introduction [J].Advanced Engineering Informatics. 2007（21）：350-355.

[6]苑海波. 军事物流领域RFID技术的应用研究[J].物流科技，2008（10）：64-67.

[7]李波. RFID在现代军事领域的应用探讨 [J]. 电脑与电信，2006（7）：16-23.

[8]李仲阳. RFID系统安全性研究 [J].计算机安全，2011（2）：36-38.

[9]李泉林.综述RFID技术及其应用领域 [J]. 射频世界，2006（1）：51-62.

[10]刘莹.RFID技术原理及其应用分析 [J]. 中央民族大学学报（自然科学版），2006（4）：358-361.