菜鸟RFID芯片出货量破亿,规模化商用再提速,国产超高频RFID何以立身?

芯圈那些事 2023-04-04
2761 字丨阅读本文需 7 分钟

4月4日,由菜鸟主导的精准射频识别技术(RFID)电子标签芯片出货量已超1亿片,位居物流企业首位。出货量达成上述量级,距离菜鸟对外公布该技术不到2年时间。

作为继条形码、二维码之后的第三代识别技术,RFID被视为是现在市面上最具发展潜力的信息技术之一,一般被用于供应链的商品流通中的货物盘点、出入库交接,以及全链路追踪。

此前,因为技术突破有限,识别准确率不高,RFID一直未能大规模投入实际应用。2021年4月,菜鸟主导的RFID技术曝光。这一关键技术的突破,使得RFID的大规模商业应用成为可能。

据菜鸟物流科技IoT业务总经理徐明介绍,如今,菜鸟RFID最优识别准确率已进一步提升至99.9%,该技术突破的关键在于标签和读写器。菜鸟基于芯片研发的定制化标签,使RFID在识别灵敏度上大幅提升,尤其是很好地解决了在含金属和液体等场景下的识别准确率难以提升的问题。

在可以预见的未来,物联网将是无处不在的,而在加速奔向万物互联时代的过程中,节点数量巨大、分布广泛的智能终端和传感器在部分应用场景中遇到了更换电池困难或无法直接靠电池供电的情况。面向未来的数百亿物联网节点,供电受限无疑是应用落地的最大挑战之一,为了解决这只“拦路虎”,“无源物联网”在近两年来受到的关注程度不断提高,相关技术与产品也在快速成长。

其中,RFID堪称是我们最熟悉、应用最广泛、最成熟的无源物联网技术,随着应用的发展,如今谈来也并不过时,相反,随着数字化程度的加深,无源超高频 RFID技术迎来了新的春天,并将在各垂直行业释放出更大的应用价值。

1、菜鸟的RFID技术

在实际应用中FRID标签使用的目标、位置、方向等都具有不确定性,菜鸟设计全新的RFID标签,做到即使应用于金属、液体等货品中以及货品在堆叠的情况下均能被精准地识别到,这些精准识别技术主要是基于以下几种设计实现的。

缝隙腔体传导设计,在仓储应用中遇到的货物有可能是金属的,金属物品对普通RFID标签的射频读取会存在一定的干扰性。若使用抗金属标签,则会大大增加企业的支出成本,为此菜鸟推出了基于缝隙腔体传导设计的RFID标签。在成本方面,该标签价格低于抗金属标签,并且该标签可降低金属物体对射频识别的干扰性,可对货品标签进行精准识别。同时基于该设计的标签还可应用于实心托盘上,提高货物堆放密度。

多标签互耦性设计,基于该设计的标签多应用于鞋服领域,在商场中衣物通常以紧靠金属货架或多件衣服重叠放置的,这就涉及到了高密集读取的问题。使用普通标签进行衣物库存盘点时会存在多个标签重叠相互干扰的问题,降低了射频读取的精度,使用基于多标签互耦性的标签就能解决这一问题,提高盘点效率。

介质兼容方向性设计,该设计主要解决的是标签方向性的问题。在仓库中有的货品会被托举至高处存放,一般的普通标签没有向下的方向性,读取设备对高空的标签读取精准度较低。颜力表示,菜鸟通过优化FRID标签设计,使FRID标签具有向下的方向性,目前已经可以识别高度至8米的高空货品,进一步提高了FRID标签的实用性。

算法加持提高RFID识别精度

菜鸟为提高RFID标签识别精度和适配不同的应用场景,不仅对RFID标签进行了优化,还设计出了一整套的RFID标签识别算法。

内外分离算法是基于MIMO系统的电磁场信号源估计方法,具有低信噪和在小样本环境下能够保持一定稳定性的特点。主要应用于装卸车的应用场景中,可解决货品互相遮挡,内部标签读取率低;车辆停靠密集,周围干扰标签多,难以判断标签是否在目标车内的问题,避免了货品漏发造成的经济损失。

电磁场特征分析算法,菜鸟通过该算法结合货品在传送带上与识别器的距离,到达的时间,来判断货品的具体位置,从而实现货品精准识别、并完成排序。

异构数据辅助特征分析算法,通过该算法集合机器学习的MFCC特征提取,完成多个SKU分类,实现在多特征集合的情况下,对整个托盘货品进行管理,准确判断货品流向,降低窜货概率。

总体来说,菜鸟的精准射频识别技术就是通过优化RFID标签和算法,实现精准识别目标标签并且精准排除干扰标签,进而提升识别精度。

菜鸟精准识别技术的准确率

在分享大会上,颜力展示了目前菜鸟射频识别技术在实际应用中的准确率,其中航空包裹行李RFID标签识别定位准确率由95%提升到了99.7%;金属货架上服装RFID标签盘点识别准确率由85%提升至99.3%;大型商超供应链实心拖RFID标签盘点准确率由80%提升至99.7%;家装物流平板大车RFID标签盘点准确率由80%提升至99.4%。

2、超高频RFID正当时

后疫情时代,“无接触经济”推动了RFID在无人零售以及医药器械溯源等场景下的快速发展,线上购物的持续走高以及物资流转可视化需求的提升拉动了RFID在仓储物流行业的普及推广,工厂的柔性化生产与数字化运营也在RFID的助力下实现了更加高效的数据采集以及供应链管理……也正是在多点开花的落地应用中,超高频RFID市场得到了长足的发展。

经过十余载的发展,RFID产业链已经非常成熟,无源RFID标签、尤其是超高频无源RFID标签的价格也已经具备了规模化应用的基础,同时,超高频无源RFID标签无需供电,与读写器配合即可实现能量驱动的特点也进一步推动了其在资产管理、仓储物流、服贸零售、医疗、烟酒、能源等各个行业的落地。

以物流仓储行业为例,对于目前业内应用较为广泛的二维码与条形码而言,对货物进行识别、定位和轨迹规划的前提是对“码”进行精准识别。行业使用最多的识别方式便是手持扫码器或AI视觉系统,但因必须要精准扫描才能识别,所以普遍存在人工作业效率低、易出错、漏读、成本高且需要定时维护等问题。

尤其是利用视觉系统扫描二维码/条形码时很容易出现因多个货品、快递叠放而导致的二维码/条形码被遮挡,从而导致遗漏或识别错误。此外,视觉识别二维码/条形码对于环境光线与通信稳定性要求较高,在智能化程度不足的仓库或昏暗的“黑灯工厂”内容易受限。

相比之下,使用超高频无源RFID标签则可以在最大程度上避免环境与人为因素引起的识别误差。不同于二维码或条形码,超高频RFID技术具有一定的穿透性,无需刻意搬运包裹即可读写。同时,RFID标签还具有二维码与条形码不具备的防水防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离远、数据时效性强、标签数据可加密、存储数据容量大、全电子化操作、信息可溯源不易篡改等优点,更不用受限于环境光线。更重要的是,无源RFID标签的成本低且无需维护,却依然能够实现相对高精度的定位与批量识别,而高准确率的快速自动识别还能提升工作效率。

简而言之,RFID标签在读写便利性、时效性、安全性、可溯源等优势的加持下,不仅在仓储环境中加速普及,同时也在持续扩展应用场景。然而,也正是在实际应用淬炼中,传统高频RFID技术识别距离近、不支持群读、识别准确率低、自动化管理难等问题逐渐显现,超高频RFID技术则凭借群读能力强、识别距离远、可多次读写、数据的记忆容量大等特点异军突起,成长为RFID领域的“强力军”。

考虑到庞大的终端数量,超高频标签相比高频标签在制造成本方面具备极大优势。随着超高频RFID读写器成本逐步降低,有望替代NFC门禁等大部分近距离应用场景。可以说,超高频已经成为了RFID应用的重要实施方向,攻克了物流、零售等流动性强、终端庞杂的应用场景,并逐步向传统高频应用市场渗透。

尽管我国RFID产业始终处于上升期,但也仍在承受着来自于海外厂商的技术垄断压力以及核心技术不可控、原材料价格波动等带来的高成本问题。同时,如何在低成本的被动标签上增强隐私保护也是亟待解决的挑战。技术、成本、安全的各项问题一直制约着超高频RFID行业应用的发展。

换言之,大有可为的超高频RFID市场呼唤具有核心技术、成本控制和安全可控能力的国内企业,在这个极具发展前景的市场中走出一条国产化道路。

文章来源: 封面新闻,核芯产业观察,物联网智库

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