RFID第7章實際環(huán)境下系統(tǒng)性能測試與分析

RFID第7章實際環(huán)境下系統(tǒng)性能測試與分析第一頁，共35頁。射頻識別技術原理、協(xié)議及系統(tǒng)設計第六章

實際環(huán)境下系統(tǒng)性能的測試與分析第二頁，共35頁。本章內容7.1實際系統(tǒng)中的標簽識別算法7.2發(fā)射功率對系統(tǒng)性能的影響7.3天線輻射角度對系統(tǒng)性能的影響7.4距離對系統(tǒng)性能的影響7.5標簽部署密度對系統(tǒng)性能的影響7.6調整設備位置對系統(tǒng)性能的影響7.7影響標簽識別時間的因素7.8問題與啟發(fā)7.9小結第三頁，共35頁。7.1實際系統(tǒng)中的標簽識別算法Q算法模型實際RFID系統(tǒng)如何調整幀長Alien-9900+閱讀器Alien-9611天線Alien9640標簽第四頁，共35頁。7.1實際系統(tǒng)中的標簽識別算法標簽個數為1時Q算法的幀長變化過程1）啟動識別過程：閱讀器在開始識別過程之前，會先發(fā)送一個時隙（即Q=0）用來檢測當前識別范圍內是否存在標簽。減少時間浪費2）結束識別過程：在實際的RFID系統(tǒng)中，如果只有一個標簽或者沒有標簽，則閱讀器可以在該時隙中完成識別（或檢測），隨后有15個時隙用來確認識別過程是否結束，只有當這15個時隙均為空時隙，閱讀器結束該幀；如果識別區(qū)域中超過一個標簽，閱讀器將會進入下一幀的識別。廠商設置第五頁，共35頁。7.1實際系統(tǒng)中的標簽識別算法標簽個數為1時Q算法的幀長變化過程第六頁，共35頁。7.1實際系統(tǒng)中的標簽識別算法標簽個數為25時Q算法的幀長變化過程1）Q的初始值設定：Q算法中Q的初始值是3，不同于EPCC1G2標準中默認的Q=4。2）啟動下一幀的方式：在是系統(tǒng)的RFID系統(tǒng)的識別過程中，當前幀的沖突時隙太多時，說明未識別標簽較多，閱讀器將會在下一幀中選用一個更大的幀長。廠商設置簡化算法執(zhí)行的邏輯第七頁，共35頁。7.1實際系統(tǒng)中的標簽識別算法標簽個數為25時Q算法的幀長變化過程第八頁，共35頁。7.1實際系統(tǒng)中的標簽識別算法標簽個數為25時Q算法的具體識別過程未識別標簽數Q值幀長當前幀識別標簽數已識別標簽總數25Q=381124Q=416101114Q=41641510Q=384196Q=382214Q=242232Q=240232Q=122250Q=12025第九頁，共35頁。7.2發(fā)射功率對系統(tǒng)性能的影響發(fā)射功率對識別范圍的影響整體識別范圍第十頁，共35頁。7.2發(fā)射功率對系統(tǒng)性能的影響發(fā)射功率對識別范圍的影響一行的識別寬度第十一頁，共35頁。7.2發(fā)射功率對系統(tǒng)性能的影響發(fā)射功率對識別范圍的影響發(fā)射功率增大時，整體的是被范圍增大，但是新識別的標簽不一定位于新增加的識別區(qū)域中，可能位于之前的識別區(qū)域中。第十二頁，共35頁。7.2發(fā)射功率對系統(tǒng)性能的影響發(fā)射功率對單個標簽的影響發(fā)射功率對系統(tǒng)性能的影響第十三頁，共35頁。7.2發(fā)射功率對系統(tǒng)性能的影響發(fā)射功率對單個標簽的影響對于某一個標簽而言，一旦它能夠獲得足夠的能量，被成功識別后，繼續(xù)增加閱讀器的能量，它一直都能夠被成功識別。如果需要識別盡可能多的標簽，需要采用大的發(fā)射功率，功率小的時候能夠識別的標簽在功率增大時也一定能夠被成功識別。因而，功率越大，識別的標簽數目越多。但是，處于識別范圍內的標簽由于受到路徑損耗、多徑效應、信號干擾等因素的影響，也未必能夠100%被識別。第十四頁，共35頁。7.3天線輻射角度對系統(tǒng)性能的影響標簽位置不變，改變天線角度天線位置不變，改變標簽角度第十五頁，共35頁。7.3.1標簽位置不變,改變天線角度輻射方向與標簽平面的夾角對識別性能的影響第十六頁，共35頁。7.3.1標簽位置不變,改變天線角度對于一個特定的標簽而言，當輻射角度較小時（輻射方向與標簽接近平行狀態(tài)），到達標簽的能量較小，若要激活標簽，則要增加閱讀器的發(fā)射功率；當輻射角度較大時（輻射方向與標簽接近正交狀態(tài)），所需要的閱讀器發(fā)射功率較小對于一定數目的標簽而言，天線的輻射角度越小，能夠識別的標簽數目越小。當輻射角度增大是，能夠識別的標簽數目增大第十七頁，共35頁。7.3.2天線位置不變,改變標簽角度當標簽平面與天線的中心輻射方向垂直時，識別性能最佳，閱讀器識別標簽所需的發(fā)射功率最小。當標簽繞自身的短軸旋轉時，識別性能幾乎不受影響當標簽繞自身的短軸旋轉時，對識別性能影響較大當標簽平面與天線中心輻射方向趨近平行時，識別性能最差第十八頁，共35頁。7.3天線輻射角度對系統(tǒng)性能的影響提高識別性能天線的中心輻射方向與標簽平面垂直調節(jié)天線正對著被識別的標簽第十九頁，共35頁。7.4距離對系統(tǒng)性能的影響距離對系統(tǒng)性能的影響第二十頁，共35頁。7.4距離對系統(tǒng)性能的影響距離對系統(tǒng)性能的影響為了提升標簽的識別率，我們應該盡量減小天線與標簽之間的距離。同時，識別率難以到達100%，RFID還可以采取一些額外的措施來提升識別率。比如，改變天線的位置（減弱多徑效應的影響）再次讀取標簽等。第二十一頁，共35頁。7.5標簽部署密度對系統(tǒng)性能的影響標簽部署密度對識別性能的影響第二十二頁，共35頁。7.5標簽部署密度對系統(tǒng)性能的影響標簽部署密度對系統(tǒng)性能的影響在實際環(huán)境中，閱讀器的有效識別范圍受到標簽部署密度的影響，我們不能采用理論上的天線輻射模型來計算有效識別區(qū)域。如果標簽部署密度較大，使得閱讀器的有效識別區(qū)域變小，我們可以通過增大閱讀器的發(fā)射功率、移動閱讀器實現多次掃描等操作來讀取更多的標簽，提升系統(tǒng)的性能。第二十三頁，共35頁。7.6調整設備位置對系統(tǒng)性能的影響調整設備位置對系統(tǒng)性能的影響如果想要盡可能多地識別當前區(qū)域的標簽，可以通過改變天線與標簽的相對位置，減弱多徑響應產生的影響：如移動天線的位置，移動標簽等.還可以通過增加標簽與地面之間的距離來減弱多徑效應的影響。第二十四頁，共35頁。7.7影響標簽識別時間的因素識別時間域標簽個數之間的關系第二十五頁，共35頁。7.7影響標簽識別時間的因素閱讀器不同功率時，標簽的識別時間第二十六頁，共35頁。調整設備位置對系統(tǒng)性能的影響7.7影響標簽識別時間的因素標簽的識別時間只有被識別的標簽個數有關，而與其他因素沒有直接關系。閱讀器的發(fā)射功率、天線輻射角度、天線與標簽之間的距離對整體識別時間的影響都是因為其影響了識別的標簽個數。對于每個標簽而言，其識別時間與閱讀器發(fā)射功率、天線的輻射角度、天線與標簽的距離等其他因素無關。在實際環(huán)境中，當我們需要識別相同數目的標簽時，我們可以實際需要采用合適的方法（調節(jié)閱讀器功率、天線輻射角度、天線與標簽之間的距離等），而不需要考慮調節(jié)系統(tǒng)參數對識別時間的影響。第二十七頁，共35頁。7.8.1實際系統(tǒng)與理論模型的差異理論上閱讀器發(fā)射功率對識別范圍的影響從理論上來說，RFID天線發(fā)射出來的射頻電磁波以球狀或者錐形狀發(fā)散出去。其中，全向天線的射頻電磁波以球狀向四周擴散出去，定向天線以一定的方向呈錐形狀擴散。因此，理論上，讀取范圍投影到平面上應該是一個規(guī)則的圓形區(qū)域。閱讀器識別區(qū)域的中心位置能量密度最大，隨著隨行區(qū)域外擴，能量密度也逐漸減小第二十八頁，共35頁。7.8.1實際系統(tǒng)與理論模型的差異實際情況下的讀取區(qū)域在實際情況下，由于受到路徑損耗、多徑效應、信號干擾等因素的影響，閱讀器的有效識別區(qū)域并非是規(guī)則的圓形區(qū)域。第二十九頁，共35頁。7.8.1實際系統(tǒng)與理論模型的差異實際讀取中讀取區(qū)域中漏讀標簽處于閱讀器識別區(qū)域中的標簽并非能夠被全部讀取。由于多徑效應等因素的存在，標簽的識別率難以達到100%。第三十頁，共35頁。7.8.2實際系統(tǒng)中的方針策略（1）在實際系統(tǒng)實現中，為了易于操作，可以在遵守標準（如EPCC1G2）的前提下適當簡化算法，使得系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定的工作。（2）為了提高標簽的識別性能，需要盡可能地使天線正對著標簽，讓標簽處于閱讀器識別范圍的中心區(qū)域。如果希望識別的標簽越多越好，則可以增加閱讀器的發(fā)射功率，提高識別性能。（3）當天線或者標簽的位置可變動時，盡量減小二者之間的距離，以便提高標簽的識別率，減少漏讀標簽。第三十一頁，共35頁。7.8.2實際系統(tǒng)中的方針策略（4）為了保證高的識別率，可以采用移動天線或者標簽位置等措施減少多徑效應等因素的影響，減少處于識別死角的標簽。（5）我們需要考慮實際環(huán)境的影響因素（如標簽部署密度、多徑效應等），有效地調節(jié)系統(tǒng)參數，不能盲目地使用理論模型推算系統(tǒng)的識別性能。第三十二頁，共35頁。7.9小結隨著RFID技術的不斷發(fā)展，實際的RFID系統(tǒng)已經進入人們的生活。為了提高RFID系統(tǒng)在實際環(huán)境下的工作性能，我們以Alien-9900+閱讀器、Alien-9611天線、Alien9640標簽組成的系統(tǒng)為例，探索了RFID系統(tǒng)在真實環(huán)境下的工作方式以及工作性能。我們分析了實際系統(tǒng)與理論模型之間的差異，并針對實際環(huán)境下的RFID系統(tǒng)提出了一些方針策略，用來提高系統(tǒng)的性能。第三十三頁，共35頁。課件說明本課件供教師、學生