超高頻射頻識別系統(tǒng)測試關鍵問題的分析與研究.pdf

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

2、更高的要求。針對RFID系統(tǒng)性能的研究與測試工作是RFID技術研究的熱點，設計功能全面、操作簡易的RFID測試系統(tǒng)是具有挑戰(zhàn)性的研究課題之一。
　　由于射頻識別技術的特殊性，對超高頻射頻識別技術的工作原理、性能及其測試理論與方法等方面進行了系統(tǒng)的分析。文中研究了RFID動態(tài)參數(shù)和介質因素對性能的影響、雷達散射截面、防沖突測試等關鍵問題，提出了系列針對超高頻段的RFID產(chǎn)品的性能測試原理和測試方法。
　　首先，從射頻識別基本的

3、原理開始，討論了射頻識別測試原理、相關協(xié)議以及測試硬件架構。根據(jù)RFID測試技術的現(xiàn)狀，提出采用虛擬儀器技術和軟件無線電技術(SDR)，設計開發(fā)了UHF段RFID產(chǎn)品的測試平臺。該平臺具備對RFID系統(tǒng)的讀取性能測試、空中接口一致性測試、電氣性能測試以及第三方監(jiān)測等功能，平臺支持多協(xié)議，具有客戶自定義標準測試的可擴展能力。該平臺具備良好的可靠性、兼容性、穩(wěn)定性，為RFID產(chǎn)品研發(fā)、設計和應用等提供參考依據(jù)、技術指導。
　　其次，基

4、于RFID技術通信原理和天線的反向散射理論，分析RFID通信參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響，結合所研發(fā)的測試平臺，提出了針對RFID產(chǎn)品性能的組合參數(shù)分析的測試方法。通過對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、調制深度、脈沖占空比等對RFID鏈路功率的影響，采用組合參數(shù)測試，得出了RFID通信協(xié)議中的優(yōu)化的特征參數(shù)組合。理論與測試表明：Tari值較小，占空比約為50%和較高的調制系數(shù)為參數(shù)的最優(yōu)組合，

5、此時標簽天線獲取功率最大，識別距離最遠。
　　再次，研究了電子標簽的功率反射系數(shù)、傳輸系數(shù)、阻抗匹配、芯片靈敏度等對讀取距離和讀取率的影響，并測試多種不同材質下RFID系統(tǒng)的識別效果。研究測試了標簽在不同運動速度、不同位置、不同貼附介質材料和天線極化情形下的RFID系統(tǒng)的識別性能，對標簽的關鍵性能參數(shù)進行研究與評估。所得測試結果和分析表明，標簽起點的選擇，運動速度以及信號發(fā)送時機的選擇，均導致一定區(qū)域內(nèi)的讀取性能受影響。標簽與介質

6、間的距離對系統(tǒng)的讀取性能有增強或消弱的影響，同時金屬將導致天線失諧；通用偶極子標簽貼近金屬和液體時，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)的識別效率和識別速度。RFID防沖突過程的分解是一個隨機過程，基于動態(tài)時隙參數(shù)的自適應Q值算法是較為通用的防沖突算法。RFID通信時序中，標簽在每一幀中選擇時隙滿足二項分布隨機過程。定義了標簽數(shù)目和時隙參數(shù)Q的變化數(shù)據(jù)的組合狀態(tài)(Q，