基于ＲＦＩＤ技術(shù)的軍事物流系統(tǒng)構(gòu)建流程與安全

邵永哲　楊　健　李小將　李新念

摘要:文章首先介紹了條碼技術(shù)和RFID技術(shù),論證了RFID技術(shù)代替條碼技術(shù)的必然,其次分析RFID技術(shù)在國(guó)外軍事物流領(lǐng)域的應(yīng)用,提出了我軍的應(yīng)用思路,然后設(shè)計(jì)了基于RFID技術(shù)軍事物流系統(tǒng)的構(gòu)建流程,最后討論了其流通安全及防護(hù)措施。為RFID技術(shù)在軍事物流領(lǐng)域的應(yīng)用提供了參考。

關(guān)鍵詞:自動(dòng)識(shí)別技術(shù);條碼;射頻識(shí)別;軍事物流

中圖分類(lèi)號(hào):TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

Abstract: Firstly, the barcode technology and the Radio Frequency Identification(RFID)technology are introduced and the RFID will replace the bar code technology in the logistics field in the future. Secondly, the RFID application in the international military logistics filed is analyzed and the applied ideas for our army are put forward. Then, the construct course of military logistics system based on RFID technology is designed. Finally, the circulation safety and protection measures are discussed. Some references of the application of the RFID technology in military logistics filed are supplied.

Key words: automatic identification technology; barcode; RFID; military logistics

隨著軍隊(duì)信息化建設(shè)的加速,繁重的裝備物流系統(tǒng)保障任務(wù)與相對(duì)落后的管理方式、保障手段之間的矛盾日趨突出。為實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)相適應(yīng)的軍事物資流通體系,提高裝備物流保障的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和透明性,軍事物流領(lǐng)域急需高新技術(shù)的加入和融合。作為新興的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),射頻識(shí)別技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的無(wú)縫鏈接,是解決這一矛盾的有效途徑。

1自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是以信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),以數(shù)據(jù)采集、分析、識(shí)別、傳輸為主要內(nèi)容,對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)操作的綜合技術(shù)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,自動(dòng)識(shí)別技術(shù)成為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息快速采集識(shí)別的重要方法和手段。

自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)主要由標(biāo)簽信息源、讀寫(xiě)器、計(jì)算機(jī)終端設(shè)備及數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件四部分組成。按照讀寫(xiě)器與標(biāo)簽間接觸距離的大小可分為接觸式、近距式和遠(yuǎn)距式自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中,接觸式自動(dòng)識(shí)別主要是磁性識(shí)別,比如銀行卡;近距式自動(dòng)識(shí)別主要是光學(xué)識(shí)別,如條碼;遠(yuǎn)距式自動(dòng)識(shí)別主要有射頻識(shí)別和語(yǔ)音識(shí)別。

1.1條碼技術(shù)

條碼到現(xiàn)在依然被廣泛用于各種產(chǎn)品的日常管理中。條碼是由一組寬度不同的,平行相鄰的條和空(一般是黑色條和白色空)按照一定的編碼規(guī)則組合起來(lái)的用以表達(dá)一定信息的符號(hào);其中條和空的寬度包含著信息,而條碼的高度則是條碼符號(hào)中的數(shù)據(jù)冗余度的一種量度。條碼技術(shù)則是依據(jù)對(duì)條碼符號(hào)識(shí)別實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)輸入的方式。

1.2射頻識(shí)別技術(shù)

射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù),是一種利用射頻信號(hào)經(jīng)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目的的技術(shù)。

根據(jù)RFID系統(tǒng)中電子標(biāo)簽是否裝有電池,可將其分為無(wú)源標(biāo)簽(又稱(chēng)被動(dòng)標(biāo)簽)和有源標(biāo)簽(又稱(chēng)主動(dòng)標(biāo)簽)。讀寫(xiě)器產(chǎn)生某一頻率的射頻場(chǎng),進(jìn)入射頻場(chǎng)的無(wú)源標(biāo)簽與設(shè)備產(chǎn)生的頻率一致時(shí),無(wú)源標(biāo)簽獲得一定的能量,此時(shí)標(biāo)簽中的天線與閱讀器的天線建立一種信息交換方式,根據(jù)需要將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中某條信息寫(xiě)入標(biāo)簽或者將標(biāo)簽中的信息讀出存入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。有源標(biāo)簽可以主動(dòng)發(fā)送一定頻率的信號(hào),當(dāng)讀寫(xiě)器的射頻場(chǎng)與該信號(hào)耦合時(shí)進(jìn)行通信,即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的讀寫(xiě)。

按照工作頻段的不同,電子標(biāo)簽分為四個(gè)頻段,每個(gè)頻段都有各自的特點(diǎn),另外有源標(biāo)簽的傳輸距離要比無(wú)源標(biāo)簽大數(shù)倍。實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)需要來(lái)選擇合適的頻段及標(biāo)簽的種類(lèi),表1為RFID技術(shù)涉及頻段特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。

1.3條碼技術(shù)和RFID技術(shù)的比較

條碼閱讀器一次只能掃描一個(gè)條碼,而且需要對(duì)準(zhǔn)條碼標(biāo)簽,大約需要時(shí)間2~4秒;RFID閱讀器可同時(shí)辨識(shí)讀取數(shù)個(gè)乃至二十個(gè)RFID標(biāo)簽,時(shí)間僅需1秒;則可知RFID標(biāo)簽的閱讀速度是條碼的數(shù)十倍。條碼的誤碼率小于百萬(wàn)分之一[1];RFID的誤碼率是100萬(wàn)億分之一[2]。

除此之外,相對(duì)于條碼技術(shù),RFID還具有遠(yuǎn)距離移動(dòng)識(shí)別、具有穿透性閱讀功能、抗污染性和耐久性強(qiáng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

盡管條碼在價(jià)格上要比RFID標(biāo)簽有優(yōu)勢(shì),但隨著科技的日益發(fā)展,RFID技術(shù)在各個(gè)方面表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)越性,都會(huì)使條碼望塵莫及。所以在不久的將來(lái),RFID技術(shù)必將代替條碼技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,使產(chǎn)品管理和物資流通產(chǎn)生革命性轉(zhuǎn)變,而且定會(huì)取得更好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2RFID技術(shù)在軍事物流領(lǐng)域的應(yīng)用分析

軍事物流是指用于滿足軍隊(duì)平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)需要的物流活動(dòng),即軍用物資經(jīng)過(guò)籌措原料、生產(chǎn)包裝、運(yùn)輸調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)管理、以及維修保養(yǎng)等環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)其空間轉(zhuǎn)移,完成其使用價(jià)值的整個(gè)過(guò)程[3]。

無(wú)論平時(shí),還是戰(zhàn)時(shí),軍用物資都會(huì)很頻繁的調(diào)配,這就要求加速我軍裝備信息化的進(jìn)程,建立一套有保障的軍事物流系統(tǒng)。只有在平時(shí)完善我軍的后勤保障體系,在戰(zhàn)爭(zhēng)來(lái)臨,才能在最短的時(shí)間內(nèi)將最充足的物資調(diào)配到所需求的部隊(duì),才能實(shí)現(xiàn)軍用物資實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的空間轉(zhuǎn)移;也只有這樣,戰(zhàn)爭(zhēng)才能有勝利的把握。因此,從國(guó)防安全,社會(huì)穩(wěn)定的戰(zhàn)略眼光來(lái)看,RFID技術(shù)在軍事物流中的應(yīng)用是十分必要而且十分急需的。

2.1RFID技術(shù)在國(guó)外軍事物流中的應(yīng)用現(xiàn)狀

美軍1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中沒(méi)有使用RFID技術(shù)造成20億美元的損失,原因是兩萬(wàn)集裝箱因標(biāo)識(shí)不明需要重新打開(kāi)查看登記;到2003年伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí),由于使用了RFID技術(shù),美軍準(zhǔn)確的跟蹤了國(guó)防部發(fā)往海灣的四萬(wàn)個(gè)集裝箱,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)“人員流”“裝備流”和“物資流”的全程跟蹤,并指揮和控制其接收、分發(fā)和調(diào)換,使物資的供應(yīng)和管理具有較高的透明度,大大提高了軍事物流保障的能力和有效性[4]。RFID的使用,使得美軍后勤補(bǔ)給能力變得前所未有的強(qiáng)大。

其他西方國(guó)家也加緊在軍事物流領(lǐng)域積極推廣RFID技術(shù)。英軍試圖在其運(yùn)輸裝備的集裝箱和托盤(pán)上安裝RFID標(biāo)簽,同時(shí)大力發(fā)展通訊設(shè)備和相關(guān)軟件,使讀寫(xiě)器讀取的數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)上獲取。法軍積極利用地方資源來(lái)促進(jìn)RFID技術(shù)在軍事物流領(lǐng)域的應(yīng)用,決定建立RFID系統(tǒng)確保應(yīng)用的緊急裝備及時(shí)出現(xiàn)在事發(fā)地點(diǎn)[5]。

2.2RFID技術(shù)在我軍軍事物流領(lǐng)域的應(yīng)用思路

首先,我國(guó)的RFID技術(shù)在民用領(lǐng)域已經(jīng)有成熟的應(yīng)用,中國(guó)鐵路應(yīng)用的車(chē)號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、第二代公民身份證、奧運(yùn)會(huì)門(mén)票等都應(yīng)用了RFID技術(shù)。而且我國(guó)北京、上海、廣州、深圳等地已經(jīng)有很多企業(yè)和相當(dāng)廣泛的市場(chǎng)。盡管我軍的RFID研究正處于起步階段,但有了民用領(lǐng)域的借鑒,相信發(fā)展也會(huì)十分迅速。

軍事物流信息化是我軍由機(jī)械化向信息化全面轉(zhuǎn)變的一個(gè)重要的組成部分。軍事物流的信息化離不開(kāi)高科技手段的應(yīng)用,只有將最新科技產(chǎn)品裝備軍隊(duì),才能全面提升我軍的戰(zhàn)斗能力。作為前沿科技,RFID技術(shù)的推廣及應(yīng)用,必將加速我軍軍事物流信息化進(jìn)程。RFID裝備軍隊(duì)是歷史的必然,我們必須用發(fā)展的眼光看待我軍裝備的信息化進(jìn)程;RFID技術(shù)在我軍的應(yīng)用方興未艾,所以我們應(yīng)借鑒外軍,尤其是美軍的經(jīng)驗(yàn),摸索出一條適合我軍軍情的路子:(1)可先在較大較貴重的裝備上使用RFID技術(shù),比如集裝箱,火炮,導(dǎo)彈,車(chē)船艦艇等,然后再向中小型物件過(guò)渡;(2)先讓某些部隊(duì)試用RFID技術(shù),總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),然后再向全軍推廣;(3)走軍用民用相結(jié)合的道路,合理引進(jìn)利用民用領(lǐng)域成熟的技術(shù)。

3基于RFID技術(shù)的軍事物流系統(tǒng)的構(gòu)建流程

RFID技術(shù)用于生產(chǎn)控制,貨物管理,門(mén)禁管制,防盜安全,交通管理等方面,因此,它能實(shí)現(xiàn)貨物從生產(chǎn),包裝,運(yùn)輸,倉(cāng)儲(chǔ),供應(yīng)乃至返廠維修、調(diào)換等一系列功能,將這些功能應(yīng)用與軍事領(lǐng)域,假定A地生產(chǎn)軍用物資,存儲(chǔ)此種物資的倉(cāng)庫(kù)在B地,處于C地的某部隊(duì)需要B倉(cāng)庫(kù)的物資。根據(jù)對(duì)表1及軍事物流的分析,選取UHF頻段的無(wú)源電子標(biāo)簽,則基于RFID技術(shù)的軍事物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如圖1所示。

物資生產(chǎn)過(guò)程用RFID技術(shù)進(jìn)行監(jiān)控(圖中略去生產(chǎn)過(guò)程)。如圖1中所示,在A地軍工廠生產(chǎn)出的新裝備物資上都貼好電子標(biāo)簽,用RFID讀寫(xiě)設(shè)備在標(biāo)簽中寫(xiě)入裝備物資名稱(chēng)(簡(jiǎn)稱(chēng))、型號(hào)規(guī)格、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地等單個(gè)裝備物資信息[6],然后進(jìn)行裝箱,存貨。這樣新生產(chǎn)出的裝備物資信息都存入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中(可公布在軍隊(duì)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上,進(jìn)行網(wǎng)上訂單)。

若A地有B地需要的裝備物資,操作員B可向操作員A發(fā)出需求申請(qǐng),將所需的裝備物資名稱(chēng)、規(guī)格型號(hào),數(shù)量等信息發(fā)給操作員A。裝備物資在A地裝箱,并在運(yùn)輸車(chē)車(chē)窗處貼上電子標(biāo)簽,標(biāo)簽中除了加入裝備物資名稱(chēng)、型號(hào)規(guī)格、產(chǎn)地、數(shù)量等信息外,還需將運(yùn)輸車(chē)輛的信息諸如車(chē)輛類(lèi)型、車(chē)牌號(hào)碼、車(chē)隊(duì)數(shù)量、發(fā)貨日期、發(fā)貨狀態(tài)(待發(fā))乃至運(yùn)輸人身份等信息寫(xiě)入標(biāo)簽。而這些信息也將登記到數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)布到網(wǎng)上并向B地計(jì)算機(jī)發(fā)出信息。工廠門(mén)口的RFID讀寫(xiě)器讀到車(chē)輛上的標(biāo)簽時(shí),與之相連的計(jì)算機(jī)會(huì)主動(dòng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找此標(biāo)簽的信息并進(jìn)行核實(shí)。若屬實(shí),則放行,并將標(biāo)簽的發(fā)貨狀態(tài)改為“已發(fā)”;否則不予放行。

當(dāng)運(yùn)輸車(chē)隊(duì)到達(dá)B地倉(cāng)庫(kù)門(mén)時(shí),倉(cāng)庫(kù)門(mén)口的RFID讀寫(xiě)器將讀到的信息與網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息(或者是操作員A發(fā)送的標(biāo)簽信息)進(jìn)行核實(shí)。若屬實(shí),則放行,并將標(biāo)簽的發(fā)貨狀態(tài)改為“已收”;否則不予放行。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)大門(mén)后,卸貨叉車(chē)進(jìn)行卸貨,并將貨物進(jìn)行存儲(chǔ)。進(jìn)倉(cāng)庫(kù)的傳送帶上的RFID讀寫(xiě)器將按照裝備物資上的標(biāo)簽進(jìn)行入庫(kù)登記。當(dāng)貨物信息與訂單一致時(shí),同步網(wǎng)上信息,并向門(mén)口計(jì)算機(jī)發(fā)出預(yù)指令,當(dāng)運(yùn)輸車(chē)輛駛出倉(cāng)庫(kù)大門(mén)時(shí)讀寫(xiě)器將發(fā)貨狀態(tài)改為“完成”,并向A地計(jì)算機(jī)發(fā)出信息,此時(shí)操作員B完成一次貨物申請(qǐng)。當(dāng)貨物信息與訂單不一致時(shí),操作員B繼續(xù)與操作員A進(jìn)行交涉,重復(fù)以上的流程。

同樣,位于C地的需求方可向B地倉(cāng)庫(kù)發(fā)出裝備物資需求申請(qǐng)信息,操作員B應(yīng)答。按從A地工廠到B地倉(cāng)庫(kù)流程完成一次從B地倉(cāng)庫(kù)到C地需求方的運(yùn)輸。只是到C地后不用再次入庫(kù)登記,取而代之的是裝備物資的分配登記。另外,若是C地發(fā)現(xiàn)裝備物資是損壞的,需要調(diào)換或者維修,可向B地發(fā)出調(diào)換申請(qǐng)。在需調(diào)換或者維修的裝備上帖的電子標(biāo)簽中注明裝備物資狀態(tài)——即所出現(xiàn)的故障或所需維修的部分。當(dāng)B地接受到此類(lèi)裝備物資時(shí),可將狀態(tài)改為“調(diào)換/維修中”并公布到網(wǎng)上,直到完成調(diào)換或維修后再次向C地發(fā)貨。

以上的模型基于生產(chǎn)裝備物資的工廠和倉(cāng)庫(kù)沒(méi)有位于同一個(gè)地方,當(dāng)然若是工廠足夠大,倉(cāng)庫(kù)位于工廠內(nèi),可除去異地運(yùn)輸這一環(huán)節(jié),直接用叉車(chē)運(yùn)輸?shù)怯浫霂?kù)即可。以上模型雖然只涉及一個(gè)倉(cāng)庫(kù),但擴(kuò)展倉(cāng)庫(kù)與倉(cāng)庫(kù)直接的裝備物資的空間轉(zhuǎn)移是很容易的,另外如果需要對(duì)物資進(jìn)行空間定位,可在運(yùn)輸車(chē)隊(duì)上裝備GPS定位系統(tǒng)。

4基于RFID技術(shù)的軍事物流系統(tǒng)的安全

RFID技術(shù)的初衷是開(kāi)放便利,但設(shè)計(jì)的便利總是帶來(lái)安全隱患。由于標(biāo)簽的頻段是特定的,則使用讀寫(xiě)器發(fā)出該頻段的電磁波就可以接收到標(biāo)簽的信息。有些標(biāo)簽含有可直接識(shí)別信息,那么標(biāo)簽信息將很容易被外界竊取。即使標(biāo)簽是加密的,而物資每次轉(zhuǎn)換地方時(shí)候經(jīng)過(guò)的讀寫(xiě)器(如在門(mén)禁處)都將留下諸如物品名稱(chēng)、數(shù)量、位置等信息,此情況下由于ID是靜態(tài)的,也容易被跟蹤;另外如果把這些匯集到中央數(shù)據(jù)庫(kù)的信息加以深層次的挖掘分析,完全可以掌握某些裝備物資生產(chǎn)、流通等狀況,一旦這些軍用物資流通信息被人竊取,毫無(wú)疑問(wèn)可以從中獲得軍事行動(dòng)狀況[7],進(jìn)而國(guó)防安全受到威脅。另外對(duì)于可重寫(xiě)標(biāo)簽,還存在著標(biāo)簽信息被惡意更改的危險(xiǎn)。

因此從以上設(shè)計(jì)構(gòu)建的基于RFID技術(shù)的軍事物流系統(tǒng)流程來(lái)看,信息安全隱患會(huì)出現(xiàn)在RFID標(biāo)簽、運(yùn)輸過(guò)程及網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)。為了裝備物資的流通安全,需要針對(duì)以上各個(gè)保密薄弱的環(huán)節(jié)采取防范措施。第一,標(biāo)簽中信息的加密是必需的,為了防止信息泄露、標(biāo)簽克隆、篡改數(shù)據(jù)以及跟蹤問(wèn)題,可以采取具有防置換攻擊的重加密算法[8],這種算法在一定程度上能同時(shí)解決以上4個(gè)問(wèn)題;第二,物資流通時(shí)間路線亦需要保密;第三,由于UHF頻段的穿透能力較弱,故在運(yùn)輸車(chē)外加上屏蔽外殼,這樣可防止敵對(duì)分子在運(yùn)輸路線旁設(shè)置閱讀器將信息截獲;第四,運(yùn)輸車(chē)上可以使用HF頻段的電子標(biāo)簽(此標(biāo)簽只是門(mén)禁系統(tǒng)標(biāo)簽,與車(chē)上裝備物資無(wú)關(guān)),因?yàn)橐话丬?chē)輛的長(zhǎng)度大于3m,這樣以來(lái)如果前方車(chē)輛無(wú)標(biāo)簽,后方車(chē)輛也不會(huì)將門(mén)禁打開(kāi)而使得前方無(wú)有標(biāo)簽車(chē)輛進(jìn)入;第五,做好與閱讀器相連的計(jì)算機(jī)的保密工作;第六,監(jiān)視軍用網(wǎng)絡(luò),加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的防護(hù)管理,防止數(shù)據(jù)被竊。

5結(jié)論

為加速我軍信息化進(jìn)程,軍事物流領(lǐng)域信息化是必經(jīng)之路。RFID技術(shù)是目前最前沿的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),在保障好各個(gè)環(huán)節(jié)安全的基礎(chǔ)上,建立基于RFID技術(shù)的軍事物流系統(tǒng),必將從根本上改善我軍裝備物流保障體系。我們堅(jiān)信這一舉措,定能進(jìn)一步推進(jìn)我軍信息化進(jìn)程。

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