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作者：物聯(lián)網(wǎng)智庫編輯組

物聯(lián)網(wǎng)智庫原創(chuàng)

導(dǎo)讀

5月26日，在智次方·物聯(lián)網(wǎng)智庫舉辦的【風(fēng)起·“無源”勝“有源”——感知無源·智能悠遠】主題直播活動上，上海交通大學(xué)RFID與物聯(lián)網(wǎng)研究所所長、博士、博士生導(dǎo)師王東、上海交通大學(xué)RFID與物聯(lián)網(wǎng)研究所博士后張謙、OPPO高級標(biāo)準研究員徐偉杰、每開創(chuàng)新科技CEO歐陽紅軍四位嘉賓，就無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)和應(yīng)用前景，以及在“雙碳”目標(biāo)下的價值進行分享，為今后無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)加速商業(yè)化驗證提供了豐富經(jīng)驗。

從近年來物聯(lián)網(wǎng)新增的連接節(jié)點來看，采用低功耗技術(shù)的連接占比最大，因此低功耗物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)連接的絕對主力。然而當(dāng)前的某些物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)就是低功耗物聯(lián)網(wǎng)的終極形態(tài)了嗎？顯然不是，隨著物聯(lián)網(wǎng)高速的發(fā)展，無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一條主要路徑，受到的關(guān)注程度在不斷提高。

具體來說，無源物聯(lián)網(wǎng)打破了物聯(lián)網(wǎng)終端在供電、成本、終端體積以及可持續(xù)性方面的眾多限制，為未來物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)從百億級邁向千億級奠定了基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界也很早就已開始了對無源物聯(lián)網(wǎng)的研究，除了已經(jīng)非常成熟的RFID無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之外，對新型無源物聯(lián)網(wǎng)商用化的研究也已經(jīng)提升上了日程。

上海交通大學(xué)RFID與物聯(lián)網(wǎng)研究所所長、博士、博士生導(dǎo)師王東

上海交通大學(xué)RFID與物聯(lián)網(wǎng)研究所博士后張謙

演講主題：《基于RFID的無源感知技術(shù)及應(yīng)用——從RFID識別到RFID感知》

從2003年沃爾瑪宣布采用UHF RFID技術(shù)追蹤其供應(yīng)鏈系統(tǒng)中的商品開始，RFID技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用的發(fā)展走過了漫長的道路，上海交通大學(xué)RFID與物聯(lián)網(wǎng)研究所所長、博士、博士生導(dǎo)師王東表示，在近20年的時間里，RFID技術(shù)并沒有出現(xiàn)所謂的“井噴”發(fā)展，碎片化的長尾市場使整個產(chǎn)業(yè)變得越來越“卷”。2022年初，沃爾瑪再次宣布在2020年成功推動UHF RFID標(biāo)簽應(yīng)用于零售服裝的基礎(chǔ)上，計劃將RFID的使用擴展到其他零售部門，雖然這一爆炸性的新聞并不能說明RFID技術(shù)新一輪的發(fā)展熱潮即將涌起，但確為RFID行業(yè)注入了一針發(fā)展強心劑，值得期待。

王東介紹，國內(nèi)近二十年RFID應(yīng)用實踐印證了這樣一個共識，只有在供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)（而不是單一環(huán)節(jié)）通過RFID技術(shù)實現(xiàn)實物流轉(zhuǎn)信息的快速自動識別，進而實現(xiàn)整個供應(yīng)鏈的可視化，支撐面向政府監(jiān)管、企業(yè)產(chǎn)品溯源、消費者商品防偽等應(yīng)用場景需求，才能為RFID應(yīng)用客戶帶來真正的投資回報率。一個代表性的RFID應(yīng)用是他們團隊和合作伙伴共同推動的基于RFID/NFC的茅臺酒防偽溯源系統(tǒng)，通過在每瓶酒的瓶蓋內(nèi)置RFID/NFC標(biāo)簽，可以實現(xiàn)每瓶酒從生產(chǎn)、包裝、出入庫、物流中轉(zhuǎn)、分銷、專賣店零售以及消費者防偽查詢等整個供應(yīng)鏈所有事件信息的可視化和可溯源，RFID技術(shù)為客戶帶來的價值在這個案例中得到極大提升。該項目的研究成果“基于射頻識別的供應(yīng)鏈事務(wù)數(shù)據(jù)模型”已經(jīng)由工信部正式發(fā)布為行業(yè)標(biāo)準。

王東表示，RFID應(yīng)用是一門復(fù)雜的工程技術(shù)，從標(biāo)簽天線設(shè)計、標(biāo)簽粘貼位置優(yōu)化，到RFID讀寫器應(yīng)用部署和情景匹配，以及應(yīng)用方案設(shè)計，都需要經(jīng)過設(shè)計、優(yōu)化、仿真分析、應(yīng)用測試、設(shè)計改進的循環(huán)往復(fù)過程。上海交通大學(xué)RFID與物聯(lián)網(wǎng)研究所團隊在近20年RFID研發(fā)和應(yīng)用實踐的基礎(chǔ)上，凝練形成了一整套RFID應(yīng)用工程方法論，建立了國內(nèi)領(lǐng)先的RFID應(yīng)用測試環(huán)境，幫助RFID系統(tǒng)集成商和客戶完善RFID應(yīng)用解決方案，迄今已經(jīng)為物流、制造、石化、煙草、酒類等行業(yè)的數(shù)百家客戶提供了RFID產(chǎn)品和方案應(yīng)用測試、上線實施等服務(wù)。

王東強調(diào)，隨著對RFID技術(shù)研究的深入，RFID的價值不僅僅是提供“身份識別”能力，RFID讀寫器除了能提供RFID標(biāo)簽的ID信息外，還能提供標(biāo)簽返回信號的強度值（RSSI）、相位值（Phase）以及多普勒頻率（Doppler Frequency）等參數(shù)，利用這些參數(shù)可以實現(xiàn)基于RFID的厘米級精準定位、人動作和行為的感知等，這極大地拓展了RFID應(yīng)用的范圍和層次，使RFID技術(shù)從識別走向感知。一個典型的應(yīng)用場景是線下服裝零售店，每件服裝中都已經(jīng)植入了RFID標(biāo)簽，顧客取下衣服試穿還是在貨架上翻看衣服等不同的行為，都會使讀寫器給出的每件服裝RFID標(biāo)簽的相位信號發(fā)生不同變化，通過信號處理并借助深度學(xué)習(xí)等AI算法，可以識別出顧客與那件服裝何種動作行為交互，這就可以幫助線下門店收集服裝與消費者的交互數(shù)據(jù)，為客戶畫像、商品推薦等應(yīng)用服務(wù)提供支持。交大團隊已經(jīng)在基于RFID的步態(tài)識別、工作流識別、呼吸心跳等生理體征識別、手勢識別等方面做了大量研究和實驗驗證測試。

最后王東表示，“RFID作為一種短距離的無線傳輸方式，其未來的技術(shù)發(fā)展方向之一就是要實現(xiàn)傳輸和感知一體化發(fā)展?！?/strong>

隨后，上海交通大學(xué)RFID與物聯(lián)網(wǎng)研究所博士后張謙對基于RFID的無源感知原理及應(yīng)用前景做了進一步的分享。

張謙解釋到，無線信號在空間中傳播時會存在多徑效應(yīng)，讀寫器和標(biāo)簽之間，除了有直接路徑信號之外，還有可能會有環(huán)境中物體或人等帶來的反射路徑信號，因此標(biāo)簽返回信號中就包含了周圍環(huán)境中的多徑信息，通過分析物理層參數(shù)的變化就可以實現(xiàn)對環(huán)境中對象行為活動的感知，這就將RFID技術(shù)的研究從傳統(tǒng)的自動識別領(lǐng)域拓展到更為廣闊的泛在感知領(lǐng)域，為人機交互和普適計算提供了一種嶄新的技術(shù)手段。

RFID標(biāo)簽低成本、易部署、無源的特性使RFID感知技術(shù)可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域。例如在室內(nèi)定位領(lǐng)域，利用標(biāo)簽返回信號的變化就可以實現(xiàn)對貼有標(biāo)簽的物品的定位。他們團隊將合成孔徑技術(shù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)相融合，有效地解決了目前RFID定位易受噪聲、多徑、距離等影響的問題，可以將真實場景下的基于RFID的定位精度提升到厘米級。RFID傳統(tǒng)意義上被認為是一種身份標(biāo)識技術(shù)，但是無源感知技術(shù)可以讓RFID在用戶不需要攜帶標(biāo)簽的情況下實現(xiàn)身份識別，他們團隊利用環(huán)境中部署的RFID標(biāo)簽捕捉人的步態(tài)信息，實現(xiàn)對用戶的非接觸式身份認證。在活動感知領(lǐng)域，RFID感知技術(shù)不僅可以將標(biāo)簽部署到環(huán)境中進行感知，還可以將標(biāo)簽貼到物品上，通過人與物品交互時引起的信號變化實現(xiàn)感知，例如可以利用服裝上的RFID標(biāo)簽信號變化感知顧客的行為，通過在工廠或?qū)嶒炇业膬x器設(shè)備上部署RFID標(biāo)簽對操作人員的工作流進行識別。

事實上，除了RFID之外，空間中的無線信號是無處不在的，例如WiFi、4G/5G、超聲波信號等。他們團隊近年來在無線感知領(lǐng)域做了一系列的工作，從RFID感知到基于WiFi、超聲波、毫米波雷達等其他無線信號的感知，再到與傳感器等感知方式相融合的多模態(tài)人機交互技術(shù)。張謙著重介紹了團隊目前在超聲波感知領(lǐng)域做的一些工作。目前，智能移動設(shè)備（手機、智能手表、智能音箱等）上的揚聲器和麥克風(fēng)都可以收發(fā)24KHz以下的聲波信號，而人耳一般只能聽到17KHz以下的頻率，因此在超聲波感知中，智能設(shè)備可以通過揚聲器和麥克風(fēng)發(fā)射并接收 17～24KHz 的聲波，通過分析接收信號中蘊含的多徑特征實現(xiàn)對周圍環(huán)境的感知。超聲波信號較短的波長（2cm左右）使其可以很好地捕捉人體細粒度的運動。例如，他們團隊通過超聲波信號感知人寫字時的手指運動，實現(xiàn)對用戶的手寫識別以及手寫簽名認證。他們還將超聲波感知應(yīng)用到唇語識別上，通過端到端的網(wǎng)絡(luò)框架既可以識別單詞級別的唇語命令，也可以識別句子級別的唇語命令，使用戶只通過唇語（不發(fā)出聲音）就可以與智能設(shè)備進行交互。進一步地，他們還通過超聲波感知實現(xiàn)了更具挑戰(zhàn)性的語音增強。針對智能移動設(shè)備上的語音交互（語音消息、語音郵箱、語音筆記等）應(yīng)用在實際場景中面臨的各種噪聲干擾問題，他們利用超聲波捕捉到的唇部動作信息實現(xiàn)語音增強。由于超聲波感知技術(shù)完全復(fù)用語音交互時使用的揚聲器和麥克風(fēng)，因此可以以一種非常自然的方式（無需額外設(shè)備、無需改變用戶習(xí)慣）與語音信號協(xié)同工作。他們在高鐵、地鐵、餐廳等嘈雜環(huán)境中的現(xiàn)場測試都表明這種增強方法可以有效地去除音頻信號中的環(huán)境噪聲。

張謙表示，未來隨著通信技術(shù)和人工智能的發(fā)展，包括RFID在內(nèi)的無線感知技術(shù)憑借其非接觸、全天候的優(yōu)點會催生出各種各樣的創(chuàng)新性應(yīng)用，例如運動監(jiān)測、位置追蹤、步態(tài)識別、摔倒檢測、手勢交互、睡眠監(jiān)測、飲食管理、情緒識別、生命體征監(jiān)測等。

OPPO高級標(biāo)準研究員徐偉杰

演講主題：《基于環(huán)境能量的零功耗物聯(lián)網(wǎng)》

當(dāng)前，MTC、NB-IoT等通信技術(shù)作為5G時代使能萬物互融的技術(shù)基礎(chǔ)，已經(jīng)大體實現(xiàn)了低功耗、低成本、大連接，但仍有很多未滿足的物聯(lián)網(wǎng)通信需求，如：適應(yīng)極端工作環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)、極低成本、極小終端尺寸，以及免維護的物聯(lián)網(wǎng)需求。

OPPO高級標(biāo)準研究員徐偉杰表示，零功耗物聯(lián)網(wǎng)有望成為賦能萬物互融的重要抓手，通過使用環(huán)境能量，如：無線電波，太陽能，熱能，動能等，可以與現(xiàn)有的5G massive MTC形成良好互補，使得零功耗、極低成本、更小體積的終端成為可能。對于零功耗物聯(lián)網(wǎng)來說，現(xiàn)在的典型應(yīng)用場景包括工業(yè)生產(chǎn)與檢測、智能物流與倉儲、智能家居等。

同時，他還介紹了三種零功耗物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，如：基于蜂窩或基于側(cè)行通信的零功耗物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以及二者混合的零功耗物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

此外，徐偉杰還表示，現(xiàn)在的零功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括終端極小的體積和極低的成本要求、多樣化工作環(huán)境下的能量采集、極端的工作環(huán)境通信要求、通信安全等問題。

面對這些設(shè)計挑戰(zhàn)，如今也有一系列關(guān)鍵技術(shù)來應(yīng)對。在面對極低復(fù)雜度的通信技術(shù)要求時，可以采用ASK/FSK等低復(fù)雜度調(diào)制技術(shù)和反向散射通信等低功耗傳輸技術(shù)；在能量采集時，可以因地制宜、削峰填谷、開源節(jié)流；甚至還有具備簡化的連接管理、輕量級安全機制、簡化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等特點的輕量化協(xié)議。

最后，徐偉杰表示，OPPO自去年5月開始，已經(jīng)向國際標(biāo)準化組織3GPP遞交提案，建議研究零功耗物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，該項目于今年2月成功立項，且OPPO為項目的報告人。還在業(yè)內(nèi)首先發(fā)布了《零功耗通信》中/英文白皮書，并取得了廣泛好評。未來，OPPO將持續(xù)關(guān)注零功耗物聯(lián)網(wǎng)，并繼續(xù)投入精力研發(fā)相關(guān)技術(shù)。

每開創(chuàng)新科技CEO 歐陽紅軍

演講主題：《無源技術(shù)如何助力企業(yè)在“雙碳”下變革》

自上世紀90年代第一個瀏覽器產(chǎn)生之后，IoT設(shè)備也開始出現(xiàn)；到了2000年左右的移動互聯(lián)網(wǎng)時代，LG公司宣布進入互聯(lián)網(wǎng)冰箱領(lǐng)域，寶馬公司于次年發(fā)布了聯(lián)網(wǎng)駕駛產(chǎn)品；而在2003年，“物聯(lián)網(wǎng)”一詞開始被廣泛接受，RFID也開始被零售商大規(guī)模使用。

經(jīng)過了多年的發(fā)展，人們已經(jīng)走進萬物互聯(lián)的時代，以物品接入為驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)，會以更大的規(guī)模爆發(fā)。同時，在可持續(xù)發(fā)展和“雙碳”的目標(biāo)之下，支持低功耗或者零功耗的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，將迎來更大的發(fā)展空間。

對此，每開創(chuàng)新科技CEO歐陽紅軍表示，每開創(chuàng)新科技提出了“微能源抓取及通信解決方案”，通過自研的射頻能量算法芯片，實現(xiàn)射頻無線取電，在接觸瞬間吸收發(fā)射端能量，轉(zhuǎn)化成大功率儲電，以進行安全驅(qū)動負載，解放電池電量的約束，為智能開關(guān)的新功能擴展帶來更多發(fā)展機遇。

目前，該技術(shù)方案主要用于無源鎖具、無源開關(guān)等產(chǎn)品場景。每開和行業(yè)合作伙伴一起，已經(jīng)推出了基于每開無源NFC技術(shù)的消費級掛鎖、柜鎖、箱包鎖、智能門鎖等產(chǎn)品，以及工業(yè)級的設(shè)備管理鎖具；和物流箱合作伙伴推出了流箱鎖產(chǎn)品；和電子紙行業(yè)合作伙伴推出了無源NFC標(biāo)簽產(chǎn)品。在這些產(chǎn)品的實際應(yīng)用中，用戶只需將手機靠近芯片位置，通過APP、小程序等應(yīng)用完成寫入和解鎖的過程，即可完成數(shù)據(jù)寫入和解鎖的過程，目前已經(jīng)適配市面上90%以上的主流手機機型。針對工業(yè)、能源、交通等場景，也可通過定制讀卡器的方式完成交互。

同時，每開創(chuàng)新科技還擁有自有的SaaS平臺，可以實現(xiàn)設(shè)備及交互的實時管理，通過芯片記錄設(shè)備ID、通過數(shù)據(jù)部署實現(xiàn)交互數(shù)據(jù)回傳，助力企業(yè)全面數(shù)字化升級。

據(jù)歐陽紅軍介紹，目前，每開創(chuàng)新科技已在無源NFC/BLE技術(shù)及解決方案領(lǐng)域完成多項重大突破，并已通過無電開關(guān)、無電包裝、無電顯示、無電測量等應(yīng)用場景，為智能家居、能源通信、醫(yī)藥物流等行業(yè)300家客戶提供軟硬件一體化服務(wù)。

（工業(yè)級場景解決方案）

最后，歐陽紅軍還表示，“無電”方案具有安全、高效、降本、環(huán)保等行業(yè)應(yīng)用價值。每開創(chuàng)新科技近十年一直在微能源通信領(lǐng)域進行深刻的探索和實踐，團隊曾在16年研發(fā)的BLE+GPRS雙通信共享單車鎖模組累計三年出貨達到3000萬臺；目前其獨有的無源NFC大功率能量算法引擎在空中交通、資產(chǎn)安全、交互追蹤、信任交付等需求的應(yīng)用特點備受認同，已簽約應(yīng)用于無電智能箱包達百萬級的出貨量。未來，每開創(chuàng)新科技將繼續(xù)在微能源通信領(lǐng)域深耕，做出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，服務(wù)更多的行業(yè)伙伴。

寫在最后

直播的最后，四位嘉賓與線上的數(shù)百位觀眾進行了深入互動，就無源物聯(lián)網(wǎng)在具體案例和應(yīng)用中挑戰(zhàn)和難點、關(guān)于無線感知技術(shù)的應(yīng)用探討，以及對無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究中存在的困難再次進行了解答和分析。毫無疑問，無源物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的一條主要路徑，在逐漸成熟的過程中還有更多創(chuàng)新的價值等待我們?nèi)ソ怄i和挖掘！

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EN：https://www.oppo.com/content/dam/oppo/en/mkt/newsroom/press/oppo-releases-zero-power-communication-whitepaper/white-paper_en.pdf

CN: https://www.oppo.com/content/dam/oppo/en/mkt/newsroom/press/oppo-releases-zero-power-communication-whitepaper/white-paper_cn.pdf

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6月22日

2022摯物大會與您線上相約！

從傳輸?shù)礁兄?，無源物聯(lián)網(wǎng)走出一條怎樣的進化之路？【附直播回放】

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