1、射频识别技术原理、协议及系统设计第四篇 系统设计射频识别技术原理、协议及系统设计第六章 实际环境下系统性能的测试与分析本章内容7.1 实际系统中的标签识别算法7.2 发射功率对系统性能的影响7.3 天线辐射角度对系统性能的影响7.4 距离对系统性能的影响7.5 标签部署密度对系统性能的影响7.6 调整设备位置对系统性能的影响7.7 影响标签识别时间的因素7.8 问题与启发7.9 小结7.1 实际 系统中的标签识别算法Q算法模型实际 RFID系统如何调整帧长Alien-9900+阅读器 Alien-9611天线 Alien 9640标签7.1 实际 系统中的标签识别算法标签个数为 1时 Q算法的
2、帧长变化过程1）启动识别 过程：阅读器在开始识别过程之前，会先发送一个时隙（即 Q=0）用来检测当前识别范围内是否存在标签。 减少时间浪费2）结束 识别过程：在实际的 RFID系统中，如果只有一个标签或者没有标签，则阅读器可以在该时隙中完成识别（或检测），随后有15个时隙用来确认识别过程是否结束，只有当这 15个时隙均为空时隙，阅读器结束该帧；如果识别区域中超过一个标签，阅读器将会进入下一帧的识别。厂商设置7.1 实际 系统中的标签识别算法标签个数为 1时 Q算法的帧长变化过程7.1实际系统中的标签识别算法标签个数为 25时 Q算法的帧长变化过程1） Q的初始值设定： Q算法中 Q的初始值是
3、3，不同于 EPC C1G2标准中默认的 Q=4。2）启动下一帧的方式：在是系统的 RFID系统的识别过程中，当前帧的冲突时隙太多时，说明未识别标签较多，阅读器将会在下一帧中选用一个更大的帧长。厂商设置简化算法执行的逻辑7.1实际系统中的标签识别算法标签个数为 25时 Q算法的帧长变化过程7.1 实际 系统中的标签识别算法标签个数为 25时 Q算法的具体识别过程未 识别标签 数 Q值 帧长当前帧识别标签数已识别标签总数25 Q=3 8 1 124 Q=4 16 10 1114 Q=4 16 4 1510 Q=3 8 4 196 Q=3 8 2 214 Q=2 4 2 232 Q=2 4 0 2
4、32 Q=1 2 2 250 Q=1 2 0 257.2 发射 功率对系统性能的影响发射功率对识别范围的影响整体识别范围7.2 发射 功率对系统性能的影响发射功率对识别范围的影响一行的识别宽度7.2 发射 功率对系统性能的影响发射功率对识别范围的影响发射功率增大时，整体的是被范围增大，但是新识别的标签不一定位于新增加的识别区域中， 可能位于之前的识别区域中。7.2 发射 功率对系统性能的影响发射功率 对单个标签的影响发射功率对系统性能的影响7.2 发射 功率对系统性能的影响发射功率 对单个标签的影响对于某一个标签而言，一旦它能够获得足够的能量，被成功识别后，继续增加阅读器的能量， 它一直都能够
5、被成功识别。如果需要识别尽可能多的标签，需要采用大的发射功率，功率小的时候能够识别的标签在功率增大时也一定能够被成功识别。因而，功率越大，识别的标签数目越多。但是，处于识别范围内的标签由于受到路径损耗、多径效应、信号干扰等因素的影响， 也未必能够 100%被识别。7.3 天线 辐射角度对系统性能的影响标签位置不变，改变天线角度天线 位置不变，改变标签角度7.3.1 标签 位置不变 , 改变天线角度辐射方向与标签平面的夹角对识别性能的影响7.3.1 标签 位置不变 , 改变天线角度对于一个特定的标签而言，当辐射角度较小时（辐射方向与标签接近平行状态），到达标签的能量较小，若要激活标签，则要 增加
6、阅读器的发射功率 ；当辐射角度较大时（辐射方向与标签接近正交状态），所需要的 阅读器发射功率较小对于一定数目的标签而言，天线的辐射角度越小，能够识别的标签数目越小。当辐射角度增大是，能够识别的标签数目增大7.3.2 天线位置 不变 , 改变标签角度当标签平面与天线的中心辐射方向垂直时，识别性能最佳，阅读器识别标签所需的发射功率最小。当标签绕自身的短轴旋转时，识别性能几乎不受影响当标签绕自身的短轴旋转时，对识别性能影响较大当标签平面与天线中心辐射方向趋近平行时，识别性能最差7.3 天线 辐射角度对系统性能的影响提高识别性能天线 的中心辐射方向与标签平面垂直调节天线正对着被识别的标签7.4 距离
7、对系统性能的影响距离对系统性能的影响7.4 距离 对系统性能的影响距离对系统性能的影响为了提升标签的识别率，我们应该尽量 减小天线与标签之间的距离 。同时，识别率难以到达 100%， RFID还可以采取一些额外的措施来提升识别率。比如，改变天线的位置（减弱多径效应的影响）再次读取标签等。7.5 标签 部署密度对系统性能的影响标签部署密度对识别性能的影响7.5 标签 部署密度对系统性能的影响标签部署密度对系统性能的 影响在实际环境中，阅读器的有效识别范围受到标签部署密度的影响，我们不能采用理论上的天线辐射模型来计算有效识别区域 。如果标签部署密度较大，使得阅读器的有效识别区域变小，我们可以通过
8、增大阅读器的发射功率、移动阅读器实现多次扫描 等操作来读取更多的标签，提升系统的 性能。7.6 调整 设备位置对系统性能的影响调整设备位置对系统性能的影响如果想要尽可能多地识别当前区域的标签，可以通过 改变天线与标签的相对位置 ，减弱多径响应产生的影响：如移动天线的位置，移动标签等 .还可以通过 增加标签与地面之间的距离 来减弱多径效应的影响。7.7 影响 标签识别时间的因素识别时间域标签个数之间的关系7.7 影响 标签识别时间的因素阅读器不同功率时，标签的识别时间调整设备位置对系统性能的影响7.7 影响 标签识别时间的因素标签的识别时间只有 被识别的标签个数有关 ，而与其他因素没有直接关系。
9、阅读器的发射功率、天线辐射角度、天线与标签之间的距离对整体识别时间的影响都是因为其影响了识别的标签个数。对于每个标签而言，其识别时间与阅读器发射功率、天线的辐射角度、天线与标签的距离等其他因素无关。在实际环境中，当我们需要识别相同数目的标签时，我们可以实际需要采用合适的方法（调节阅读器功率、天线辐射角度、天线与标签之间的距离等），而 不需要考虑调节系统参数对识别时间的影响 。7.8.1实际系统与理论模型的差异理论上阅读器发射功率对识别范围的影响从理论上来说， RFID天线发射出来的射频电磁波以球状或者锥形状发散出去。其中，全向天线的射频电磁波以球状向四周扩散出去，定向天线以一定的方向呈锥形状扩散。因此，理论上，读取范围投影到平面上应该是一个规则的圆形区域。阅读器识别区域的中心位置能量密度最大，随着随行区域外扩，能量密度也逐渐减小7.8.1实际系统与理论模型的差异实际情况下的读取区域在实际情况下，由于受到路径损耗、多径效应、信号干扰等因素的影响，阅读器的有效识别区域并非是规则的圆形区域。7.8.1实际系统与理论模型的差异实际读取中读取区域中漏读标签处于阅读器识别区域中的标签并非能够被全部读取。由于多径效应等因素的存在，标签的识别率难以达到 100%。
