隨著RFID射頻技術(shù)趨于成熟，上海營信可以為供應(yīng)鏈提供前所未有的、近乎完美的解決方案。也就是說，公司將能夠及時知道每個商品在他們供應(yīng)鏈上任何時點的位置信息。超高頻射頻識別RFID技術(shù)具有無源、體積小、遠距離識別、高速移動物體識別、多目標(biāo)識別和非接觸識別等特點，廣泛應(yīng)用在物流、制造、交通運輸、醫(yī)療、防偽和資產(chǎn)管理等領(lǐng)域。實際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到識別范圍不可控、電子標(biāo)簽誤讀、密集標(biāo)簽識別率低以及盲點標(biāo)簽無法識別等問題。
RFID超高頻射頻識別電子標(biāo)簽附著在單個產(chǎn)品或物流運輸?shù)南潴w上，標(biāo)識物品或物流運輸信息。采集密集電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)時，產(chǎn)生盲點和誤讀現(xiàn)象。金屬屏蔽可以解決電子標(biāo)簽誤讀，但是隨后產(chǎn)生的空腔效應(yīng)和多路徑效應(yīng)加劇盲點現(xiàn)象，降低識別率。
本文采用群讀識別技術(shù)，對于大批量單品標(biāo)簽識別采集數(shù)據(jù)時，降低或減少盲點和誤讀問題，同時克服空腔效應(yīng)和多路徑效應(yīng)，快速而且全部識別高度密集的射頻電子標(biāo)簽，實現(xiàn)群讀電子標(biāo)簽識別率100%的識讀。
群讀識別技術(shù)是針對超高頻RFID高度密集的射頻標(biāo)簽無法全部識別的問題，通過采用超高頻遠距離電子標(biāo)簽、射頻識別金屬屏蔽效應(yīng)和交變磁場群讀識別等技術(shù)，克服外部標(biāo)簽干擾和內(nèi)部射頻識別空腔效應(yīng)，降低或減少遮擋盲點和疊加盲點，快速識讀全部密集標(biāo)簽，同時不誤讀任何標(biāo)簽。
1 超高頻遠距離電子標(biāo)簽技術(shù)
超高頻射頻識別電子標(biāo)簽附著在單個產(chǎn)品或物流運輸?shù)南潴w上，應(yīng)用在箱體上需要滿足實際流水線識讀的要求，標(biāo)簽識別靈敏度應(yīng)小于等于-6.5 dBm[2]，尺寸為60 mm×18 mm的長條形，標(biāo)簽面紙采用白色PET材質(zhì)，其采用HFSS設(shè)計。
實驗測試過程中，讀寫器天線端口發(fā)出的傳導(dǎo)功率為29.15 dBm，天線增益為6 dBi，等效于讀寫器發(fā)送的前向鏈路ERP為33 dBm，載波頻率為925 MHz，標(biāo)簽與讀寫器天線正對。暗室情況下，傳輸損耗與距離、工作頻率有關(guān)，公式為：
[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)
其中，Lfs為傳輸損耗，d為傳輸距離，f為工作頻率[3]。測試時，讀寫器與標(biāo)簽間隔距離為3 m。接收靈敏度與工作頻率之間的關(guān)系為：
接收靈敏度=發(fā)射功率-傳輸損耗
隨機抽取的3個標(biāo)簽實驗測試數(shù)據(jù)，標(biāo)簽靈敏度測試。數(shù)據(jù)表明，實際標(biāo)簽與設(shè)計理論值相符，滿足實際情況的要求。
2 射頻識別金屬屏蔽效應(yīng)
為保證批量識別電子標(biāo)簽信息的準(zhǔn)確性，防止外界標(biāo)簽的繞射干擾，采用金屬箱內(nèi)識讀是最好的方式。讀寫器發(fā)出的電磁波在封閉的金屬環(huán)境里會形成一種叫做空腔效應(yīng)的特殊場分布。理論上，空腔效應(yīng)是不良反應(yīng)，應(yīng)該避免的。實際應(yīng)用中卻往往無法避免，其最終的分布狀況比較復(fù)雜又無法計算和預(yù)估，例如：大量的金屬反射面極易造成信號疊加而產(chǎn)生信號盲點，即多路徑效應(yīng)。
當(dāng)RFID系統(tǒng)應(yīng)用在金屬環(huán)境中時，金屬對電磁場還有屏蔽作用。由于電場會造成金屬內(nèi)部自由電荷的移動，從而損失能量。電磁波能到達金屬內(nèi)部的深度用趨膚深度表示：
假設(shè)金屬為鐵(K=1.06×106 S/m，μ=300)，在868 MHz頻率下，趨膚深度為2.2 μm，所以在一般情況下，電磁波是無法直接穿過金屬傳播的，在金屬后方有一個無法讀取的區(qū)域。當(dāng)金屬尺寸不是很大時，這個區(qū)域會因為電磁波的衍射而變小。
在讀寫器和標(biāo)簽之間放置金屬板，金屬板的尺寸為300 mm×300 mm，金屬板距離標(biāo)簽保持1 m，讀取率測試結(jié)果。金屬板遮擋時有個區(qū)域無法識讀，稱為盲區(qū)。由于實際應(yīng)用的情況復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)盡量減小金屬遮擋產(chǎn)生的屏蔽效應(yīng)。
3 交變磁場群讀識別
對于大批量單品標(biāo)簽識別采集數(shù)據(jù)時，需要克服屏蔽及射頻盲點，才能實現(xiàn)電子標(biāo)簽100%的識讀。以智能電表產(chǎn)品為例，每只智能表單品上均貼有超高頻射頻識別電子標(biāo)簽。智能表主要部件由電路板組成，對電子標(biāo)簽具有屏蔽效應(yīng)[6]。智能表的基本存儲單元為貼有射頻標(biāo)簽的周轉(zhuǎn)箱，每箱裝有12只智能表，30個周轉(zhuǎn)箱以品字形3垛疊放在托盤上，共計360個電表標(biāo)簽。30箱360個電表品字形疊放。
本系統(tǒng)采用電波屏蔽室，30箱以品字形疊放，試驗測試無法100%識讀全部的360個電表標(biāo)簽。讀取率與識讀時間測試數(shù)據(jù)。
測試過程中，經(jīng)常有4~5個標(biāo)簽無法識讀，調(diào)整天線的位置、角度之后，這4~5個標(biāo)簽被識讀出來，但是又有另外4~5個標(biāo)簽無法識讀。經(jīng)電表標(biāo)簽測試統(tǒng)計分析軟件分析，未能識讀的電表標(biāo)簽集中在中間灰色區(qū)域。品字形電表疊放示意圖如圖7所示，其中10、11、21、25、22、26沒有識讀的概率最高80%~90%;另外，17、18、19、29、30、31沒有識讀的概率也到達60%~70%。按照金屬反射及屏蔽分析，此處的標(biāo)簽處于盲點。盲點具有不確定性，會根據(jù)天線角度、位置和射頻強度發(fā)生改變。
實驗發(fā)現(xiàn)，盲點具有不確定性，改變天線的位置，盲點也會發(fā)生改變。采用射頻天線的橫向移動，改變天線箱體內(nèi)的輻射模式和場域，形成交變磁場，有效利用空腔效應(yīng)中多路徑識別，動態(tài)覆蓋盲區(qū)，解決標(biāo)簽批量識別的問題[7]。移動天線及控制單元。
實驗室測試兩個天線橫向移動時采集數(shù)據(jù)的有效性。讀取數(shù)量和讀取率與識讀時間的折線圖。數(shù)據(jù)表明，10 s內(nèi)可以完全識讀群讀標(biāo)簽，而且10 s之后的識讀成功率為100%，效果非常好。
試驗表明，交變磁場能有效克服盲點不可識讀的難題，可以將群讀超高頻電子標(biāo)簽的識別率提升到100%。
本文對群讀識別技術(shù)進行研究和闡述，為高度密集的超高頻電子標(biāo)簽的識讀問題提出核心處理方法，對解決現(xiàn)實問題具有重要意義。本文闡述的超高頻遠距離電子標(biāo)簽技術(shù)、交變磁場群讀批量識別技術(shù)及相關(guān)技術(shù)獲得發(fā)明或?qū)嵱眯滦投囗棇＠谖ｋU品流通監(jiān)管、產(chǎn)品防偽追溯等多個政府、企業(yè)項目中成功應(yīng)用。
這表明人們通常必須將條碼對準(zhǔn)掃描儀才有效。相反，無線電頻率識別并不需要可視傳輸技術(shù)，RFID 標(biāo)簽只要在解讀器的讀取范圍內(nèi)就行了。
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