超高頻射頻識(shí)別系統(tǒng)測(cè)試關(guān)鍵問題的分析與研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，全球性的物聯(lián)網(wǎng)(IOT)產(chǎn)業(yè)逐步形成。射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是一種利用射頻信號(hào)進(jìn)行通信的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是繼條形碼技術(shù)之后最具影響力的信息識(shí)別讀取技術(shù)。RFID技術(shù)是目前全球普遍關(guān)注的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。超高頻(UHF)射頻識(shí)別標(biāo)簽具有體積小、識(shí)別快速、讀寫距離遠(yuǎn)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因而被各領(lǐng)域如不停車收費(fèi)、物流管理、行包跟蹤等廣泛應(yīng)用。但是產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，這對(duì)RFID系統(tǒng)工作的性能提出了

2、更高的要求。針對(duì)RFID系統(tǒng)性能的研究與測(cè)試工作是RFID技術(shù)研究的熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)功能全面、操作簡(jiǎn)易的RFID測(cè)試系統(tǒng)是具有挑戰(zhàn)性的研究課題之一。
　　由于射頻識(shí)別技術(shù)的特殊性，對(duì)超高頻射頻識(shí)別技術(shù)的工作原理、性能及其測(cè)試?yán)碚撆c方法等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。文中研究了RFID動(dòng)態(tài)參數(shù)和介質(zhì)因素對(duì)性能的影響、雷達(dá)散射截面、防沖突測(cè)試等關(guān)鍵問題，提出了系列針對(duì)超高頻段的RFID產(chǎn)品的性能測(cè)試原理和測(cè)試方法。
　　首先，從射頻識(shí)別基本的

3、原理開始，討論了射頻識(shí)別測(cè)試原理、相關(guān)協(xié)議以及測(cè)試硬件架構(gòu)。根據(jù)RFID測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀，提出采用虛擬儀器技術(shù)和軟件無線電技術(shù)(SDR)，設(shè)計(jì)開發(fā)了UHF段RFID產(chǎn)品的測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)具備對(duì)RFID系統(tǒng)的讀取性能測(cè)試、空中接口一致性測(cè)試、電氣性能測(cè)試以及第三方監(jiān)測(cè)等功能，平臺(tái)支持多協(xié)議，具有客戶自定義標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的可擴(kuò)展能力。該平臺(tái)具備良好的可靠性、兼容性、穩(wěn)定性，為RFID產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計(jì)和應(yīng)用等提供參考依據(jù)、技術(shù)指導(dǎo)。
　　其次，基

4、于RFID技術(shù)通信原理和天線的反向散射理論，分析RFID通信參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響，結(jié)合所研發(fā)的測(cè)試平臺(tái)，提出了針對(duì)RFID產(chǎn)品性能的組合參數(shù)分析的測(cè)試方法。通過對(duì)ISO/IEC18000-6C協(xié)議所規(guī)定的通信參數(shù)的分析，深入討論了Tari值、調(diào)制深度、脈沖占空比等對(duì)RFID鏈路功率的影響，采用組合參數(shù)測(cè)試，得出了RFID通信協(xié)議中的優(yōu)化的特征參數(shù)組合。理論與測(cè)試表明：Tari值較小，占空比約為50%和較高的調(diào)制系數(shù)為參數(shù)的最優(yōu)組合，

5、此時(shí)標(biāo)簽天線獲取功率最大，識(shí)別距離最遠(yuǎn)。
　　再次，研究了電子標(biāo)簽的功率反射系數(shù)、傳輸系數(shù)、阻抗匹配、芯片靈敏度等對(duì)讀取距離和讀取率的影響，并測(cè)試多種不同材質(zhì)下RFID系統(tǒng)的識(shí)別效果。研究測(cè)試了標(biāo)簽在不同運(yùn)動(dòng)速度、不同位置、不同貼附介質(zhì)材料和天線極化情形下的RFID系統(tǒng)的識(shí)別性能，對(duì)標(biāo)簽的關(guān)鍵性能參數(shù)進(jìn)行研究與評(píng)估。所得測(cè)試結(jié)果和分析表明，標(biāo)簽起點(diǎn)的選擇，運(yùn)動(dòng)速度以及信號(hào)發(fā)送時(shí)機(jī)的選擇，均導(dǎo)致一定區(qū)域內(nèi)的讀取性能受影響。標(biāo)簽與介質(zhì)

6、間的距離對(duì)系統(tǒng)的讀取性能有增強(qiáng)或消弱的影響，同時(shí)金屬將導(dǎo)致天線失諧；通用偶極子標(biāo)簽貼近金屬和液體時(shí)，讀取率很低甚至無法讀取。
　　最后，提出采用馬爾科夫鏈模型來模擬RFID系統(tǒng)的防沖突性能，并量化系統(tǒng)的識(shí)別效率和識(shí)別速度。RFID防沖突過程的分解是一個(gè)隨機(jī)過程，基于動(dòng)態(tài)時(shí)隙參數(shù)的自適應(yīng)Q值算法是較為通用的防沖突算法。RFID通信時(shí)序中，標(biāo)簽在每一幀中選擇時(shí)隙滿足二項(xiàng)分布隨機(jī)過程。定義了標(biāo)簽數(shù)目和時(shí)隙參數(shù)Q的變化數(shù)據(jù)的組合狀態(tài)(Q，