基于ＲＦＩＤ技術的軍事物流系統構建流程與安全

邵永哲　楊　健　李小將　李新念

摘要:文章首先介紹了條碼技術和RFID技術,論證了RFID技術代替條碼技術的必然,其次分析RFID技術在國外軍事物流領域的應用,提出了我軍的應用思路,然后設計了基于RFID技術軍事物流系統的構建流程,最后討論了其流通安全及防護措施。為RFID技術在軍事物流領域的應用提供了參考。

關鍵詞:自動識別技術;條碼;射頻識別;軍事物流

中圖分類號:TP274文獻標識碼: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

隨著軍隊信息化建設的加速,繁重的裝備物流系統保障任務與相對落后的管理方式、保障手段之間的矛盾日趨突出。為實現與現代戰爭相適應的軍事物資流通體系,提高裝備物流保障的實時性、準確性和透明性,軍事物流領域急需高新技術的加入和融合。作為新興的自動識別技術,射頻識別技術與網絡信息技術的無縫鏈接,是解決這一矛盾的有效途徑。

1自動識別技術

自動識別技術是以信息技術、自動化技術、計算機技術為基礎,以數據采集、分析、識別、傳輸為主要內容,對數據庫自動操作的綜合技術。在計算機技術迅猛發展的今天,自動識別技術成為計算機數據信息快速采集識別的重要方法和手段。

自動識別系統主要由標簽信息源、讀寫器、計算機終端設備及數據庫處理軟件四部分組成。按照讀寫器與標簽間接觸距離的大小可分為接觸式、近距式和遠距式自動識別系統。在實際應用中,接觸式自動識別主要是磁性識別,比如銀行卡;近距式自動識別主要是光學識別,如條碼;遠距式自動識別主要有射頻識別和語音識別。

1.1條碼技術

條碼到現在依然被廣泛用于各種產品的日常管理中。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)按照一定的編碼規則組合起來的用以表達一定信息的符號;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中的數據冗余度的一種量度。條碼技術則是依據對條碼符號識別實現計算機自動輸入的方式。

1.2射頻識別技術

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術,是一種利用射頻信號經空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到自動識別目的的技術。

根據RFID系統中電子標簽是否裝有電池,可將其分為無源標簽(又稱被動標簽)和有源標簽(又稱主動標簽)。讀寫器產生某一頻率的射頻場,進入射頻場的無源標簽與設備產生的頻率一致時,無源標簽獲得一定的能量,此時標簽中的天線與閱讀器的天線建立一種信息交換方式,根據需要將計算機數據庫中某條信息寫入標簽或者將標簽中的信息讀出存入計算機數據庫。有源標簽可以主動發送一定頻率的信號,當讀寫器的射頻場與該信號耦合時進行通信,即可實現數據信息的讀寫。

按照工作頻段的不同,電子標簽分為四個頻段,每個頻段都有各自的特點,另外有源標簽的傳輸距離要比無源標簽大數倍。實際應用中要根據需要來選擇合適的頻段及標簽的種類,表1為RFID技術涉及頻段特點及應用范圍。

1.3條碼技術和RFID技術的比較

條碼閱讀器一次只能掃描一個條碼,而且需要對準條碼標簽,大約需要時間2~4秒;RFID閱讀器可同時辨識讀取數個乃至二十個RFID標簽,時間僅需1秒;則可知RFID標簽的閱讀速度是條碼的數十倍。條碼的誤碼率小于百萬分之一[1];RFID的誤碼率是100萬億分之一[2]。

除此之外,相對于條碼技術,RFID還具有遠距離移動識別、具有穿透性閱讀功能、抗污染性和耐久性強、數據存儲容量大、可重復使用等優點。

盡管條碼在價格上要比RFID標簽有優勢,但隨著科技的日益發展,RFID技術在各個方面表現出來的優越性,都會使條碼望塵莫及。所以在不久的將來,RFID技術必將代替條碼技術應用到各個領域,使產品管理和物資流通產生革命性轉變,而且定會取得更好的社會經濟效益。

2RFID技術在軍事物流領域的應用分析

軍事物流是指用于滿足軍隊平時與戰時需要的物流活動,即軍用物資經過籌措原料、生產包裝、運輸調度、倉儲管理、以及維修保養等環節,實現其空間轉移,完成其使用價值的整個過程[3]。

無論平時,還是戰時,軍用物資都會很頻繁的調配,這就要求加速我軍裝備信息化的進程,建立一套有保障的軍事物流系統。只有在平時完善我軍的后勤保障體系,在戰爭來臨,才能在最短的時間內將最充足的物資調配到所需求的部隊,才能實現軍用物資實時、快速、準確的空間轉移;也只有這樣,戰爭才能有勝利的把握。因此,從國防安全,社會穩定的戰略眼光來看,RFID技術在軍事物流中的應用是十分必要而且十分急需的。

2.1RFID技術在國外軍事物流中的應用現狀

美軍1991年海灣戰爭中沒有使用RFID技術造成20億美元的損失,原因是兩萬集裝箱因標識不明需要重新打開查看登記;到2003年伊拉克戰爭時,由于使用了RFID技術,美軍準確的跟蹤了國防部發往海灣的四萬個集裝箱,從而實現了對“人員流”“裝備流”和“物資流”的全程跟蹤,并指揮和控制其接收、分發和調換,使物資的供應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,使得美軍后勤補給能力變得前所未有的強大。

其他西方國家也加緊在軍事物流領域積極推廣RFID技術。英軍試圖在其運輸裝備的集裝箱和托盤上安裝RFID標簽,同時大力發展通訊設備和相關軟件,使讀寫器讀取的數據能夠在網絡上獲取。法軍積極利用地方資源來促進RFID技術在軍事物流領域的應用,決定建立RFID系統確保應用的緊急裝備及時出現在事發地點[5]。

2.2RFID技術在我軍軍事物流領域的應用思路

首先,我國的RFID技術在民用領域已經有成熟的應用,中國鐵路應用的車號自動識別系統、第二代公民身份證、奧運會門票等都應用了RFID技術。而且我國北京、上海、廣州、深圳等地已經有很多企業和相當廣泛的市場。盡管我軍的RFID研究正處于起步階段,但有了民用領域的借鑒,相信發展也會十分迅速。

軍事物流信息化是我軍由機械化向信息化全面轉變的一個重要的組成部分。軍事物流的信息化離不開高科技手段的應用,只有將最新科技產品裝備軍隊,才能全面提升我軍的戰斗能力。作為前沿科技,RFID技術的推廣及應用,必將加速我軍軍事物流信息化進程。RFID裝備軍隊是歷史的必然,我們必須用發展的眼光看待我軍裝備的信息化進程;RFID技術在我軍的應用方興未艾,所以我們應借鑒外軍,尤其是美軍的經驗,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,比如集裝箱,火炮,導彈,車船艦艇等,然后再向中小型物件過渡;(2)先讓某些部隊試用RFID技術,總結經驗教訓,然后再向全軍推廣;(3)走軍用民用相結合的道路,合理引進利用民用領域成熟的技術。

3基于RFID技術的軍事物流系統的構建流程

RFID技術用于生產控制,貨物管理,門禁管制,防盜安全,交通管理等方面,因此,它能實現貨物從生產,包裝,運輸,倉儲,供應乃至返廠維修、調換等一系列功能,將這些功能應用與軍事領域,假定A地生產軍用物資,存儲此種物資的倉庫在B地,處于C地的某部隊需要B倉庫的物資。根據對表1及軍事物流的分析,選取UHF頻段的無源電子標簽,則基于RFID技術的軍事物流系統的設計如圖1所示。

物資生產過程用RFID技術進行監控(圖中略去生產過程)。如圖1中所示,在A地軍工廠生產出的新裝備物資上都貼好電子標簽,用RFID讀寫設備在標簽中寫入裝備物資名稱(簡稱)、型號規格、生產日期、產地等單個裝備物資信息[6],然后進行裝箱,存貨。這樣新生產出的裝備物資信息都存入計算機數據庫中(可公布在軍隊內部網絡上,進行網上訂單)。

若A地有B地需要的裝備物資,操作員B可向操作員A發出需求申請,將所需的裝備物資名稱、規格型號,數量等信息發給操作員A。裝備物資在A地裝箱,并在運輸車車窗處貼上電子標簽,標簽中除了加入裝備物資名稱、型號規格、產地、數量等信息外,還需將運輸車輛的信息諸如車輛類型、車牌號碼、車隊數量、發貨日期、發貨狀態(待發)乃至運輸人身份等信息寫入標簽。而這些信息也將登記到數據庫中發布到網上并向B地計算機發出信息。工廠門口的RFID讀寫器讀到車輛上的標簽時,與之相連的計算機會主動從數據庫中查找此標簽的信息并進行核實。若屬實,則放行,并將標簽的發貨狀態改為“已發”;否則不予放行。

當運輸車隊到達B地倉庫門時,倉庫門口的RFID讀寫器將讀到的信息與網上數據庫中的信息(或者是操作員A發送的標簽信息)進行核實。若屬實,則放行,并將標簽的發貨狀態改為“已收”;否則不予放行。當車輛進入倉庫大門后,卸貨叉車進行卸貨,并將貨物進行存儲。進倉庫的傳送帶上的RFID讀寫器將按照裝備物資上的標簽進行入庫登記。當貨物信息與訂單一致時,同步網上信息,并向門口計算機發出預指令,當運輸車輛駛出倉庫大門時讀寫器將發貨狀態改為“完成”,并向A地計算機發出信息,此時操作員B完成一次貨物申請。當貨物信息與訂單不一致時,操作員B繼續與操作員A進行交涉,重復以上的流程。

同樣,位于C地的需求方可向B地倉庫發出裝備物資需求申請信息,操作員B應答。按從A地工廠到B地倉庫流程完成一次從B地倉庫到C地需求方的運輸。只是到C地后不用再次入庫登記,取而代之的是裝備物資的分配登記。另外,若是C地發現裝備物資是損壞的,需要調換或者維修,可向B地發出調換申請。在需調換或者維修的裝備上帖的電子標簽中注明裝備物資狀態——即所出現的故障或所需維修的部分。當B地接受到此類裝備物資時,可將狀態改為“調換/維修中”并公布到網上,直到完成調換或維修后再次向C地發貨。

以上的模型基于生產裝備物資的工廠和倉庫沒有位于同一個地方,當然若是工廠足夠大,倉庫位于工廠內,可除去異地運輸這一環節,直接用叉車運輸登記入庫即可。以上模型雖然只涉及一個倉庫,但擴展倉庫與倉庫直接的裝備物資的空間轉移是很容易的,另外如果需要對物資進行空間定位,可在運輸車隊上裝備GPS定位系統。

4基于RFID技術的軍事物流系統的安全

RFID技術的初衷是開放便利,但設計的便利總是帶來安全隱患。由于標簽的頻段是特定的,則使用讀寫器發出該頻段的電磁波就可以接收到標簽的信息。有些標簽含有可直接識別信息,那么標簽信息將很容易被外界竊取。即使標簽是加密的,而物資每次轉換地方時候經過的讀寫器(如在門禁處)都將留下諸如物品名稱、數量、位置等信息,此情況下由于ID是靜態的,也容易被跟蹤;另外如果把這些匯集到中央數據庫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、流通等狀況,一旦這些軍用物資流通信息被人竊取,毫無疑問可以從中獲得軍事行動狀況[7],進而國防安全受到威脅。另外對于可重寫標簽,還存在著標簽信息被惡意更改的危險。

因此從以上設計構建的基于RFID技術的軍事物流系統流程來看,信息安全隱患會出現在RFID標簽、運輸過程及網絡環節。為了裝備物資的流通安全,需要針對以上各個保密薄弱的環節采取防范措施。第一,標簽中信息的加密是必需的,為了防止信息泄露、標簽克隆、篡改數據以及跟蹤問題,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解決以上4個問題;第二,物資流通時間路線亦需要保密;第三,由于UHF頻段的穿透能力較弱,故在運輸車外加上屏蔽外殼,這樣可防止敵對分子在運輸路線旁設置閱讀器將信息截獲;第四,運輸車上可以使用HF頻段的電子標簽(此標簽只是門禁系統標簽,與車上裝備物資無關),因為一般車輛的長度大于3m,這樣以來如果前方車輛無標簽,后方車輛也不會將門禁打開而使得前方無有標簽車輛進入;第五,做好與閱讀器相連的計算機的保密工作;第六,監視軍用網絡,加強網絡數據庫的防護管理,防止數據被竊。

5結論

為加速我軍信息化進程,軍事物流領域信息化是必經之路。RFID技術是目前最前沿的自動識別技術,在保障好各個環節安全的基礎上,建立基于RFID技術的軍事物流系統,必將從根本上改善我軍裝備物流保障體系。我們堅信這一舉措,定能進一步推進我軍信息化進程。

參考文獻:

[1] 李金哲,朱俊英,黃增滿,等. 條形碼自動識別技術[M]. 北京:國防工業出版社,1991:3-10.

[2] 陳興剛,劉振華,郭寶華. RFID與條碼技術在軍事物流領域中的聯合應用[J]. 包裝工程,2006(2):88.

[3] 王豐,姜大立,彭亮. 軍事物流學[M]. 北京:中國物資出版,2004:2-6.

[4] 周受欽. RFID應用關鍵是后臺和裝備信息化[J]. 金卡工程,2007(7):55.

[5] 趙宏濤. 論RFID在軍事物流中的應用[J]. 物流科技,2005,28(121):45.

[6] 任松,唐平,范寶鋒. 軍用裝備物流可視化平臺構建研究[J]. 鐵道貨運,2006(8):1-2.

[7] 陳新河. 無線射頻識別技術發展綜述[J]. 標準與技術追蹤,2005(7):22.

[8] 李章林,盧桂章,辛運幃. RFID重加密技術中的一種防置換攻擊算法[J]. 計算機工程與應用,2007,43(19):118.