基于多路径效应的RFID远距离标签识别中的盲区分析
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技术应用科学大众·Popular Science2019年1月探析多天线RFID系统中的标签高效识别应用南京蓝芯电力技术有限公司 李圳摘 要:射频识别技术与多天线技术的整合极大地拓宽了应用范围,具有更广的多天线RFID系统的信号覆盖范围,能够快速识别更多的标签,然而同时也存在标签碰撞的问题。
为此,要重点探讨多天线RFID系统中的标签高效识别,利用盲源分离的动态帧时隙估计算法,进行多车道多车辆电子识别。
关键词:多天线RFID系统;标签;识别射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是基于物联网的终端数据采集技术,为了满足不同领域对更大的信号覆盖范围和更强的信号强度的需求,衍生出多天线RFID系统和相关技术,并亟待解决天线RFID系统中的标签碰撞问题,对此引入了基于盲源分离算法和技术,分离碰撞的标签信号,有效提高RFID系统的识别效率。
1 RFID系统中的碰撞问题RFID系统借由电磁信号识别电子标签并读写标签中的信息,由信号发射机、信号接收机、天线构成,信号发射机主要以标签的形式而存在,它是低电的集成电路,适用于存储所贴标签物品的相关信息。
信号接收机也即RFID阅读器,主要是与标签进行通信,进行标签信息的识别和读写。
天线则是标签和阅读器间信息交互的重要装置,实现标签信息的发射和反散射。
RFID系统中的标签和阅读器之间通过一定频率的无线信道实现通信链接,难免会出现多个阅读器信号或标签信号相互碰撞的现象,表现出阅读器碰撞和标签碰撞的不同类型,标签碰撞主要是指同一时刻中两个或两个以上的标签信号同时反馈的过程中会出现碰撞现象,而使标签信号无法识别,降低RFID系统的识别效率。
对此可以提出基于盲源分离的动态帧时隙估计算法,对多天线多标签环境中的碰撞标签进行盲源分离,促进多天线RFID系统对标签的高效识别。
2 基于盲源分离的多天线RFID系统的帧时隙估计算法概述2.1 盲源分离在数字通讯技术发展的条件下,盲源分离是在未知源信号和传输通道参数的条件下,以源信号的特性为依据,进行信号数据的观测和获取,计算求出源信号数据。
RFID读写器的射频干扰分析与抑制RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种通过无线电信号实现自动辨识物体的技术,它主要由RFID标签、RFID读写器和背后的数据处理系统组成。
在实际应用中,RFID读写器不可避免地会遇到射频干扰问题,干扰信号对于RFID系统的正常工作会产生较大的影响。
本文将针对RFID读写器的射频干扰问题进行分析,并提出相应的抑制方案。
一、RFID读写器射频干扰分析RFID读写器射频干扰是指在RFID系统工作过程中,由于外部电磁波干扰导致读写器与标签之间的通信受阻或干扰现象。
引起射频干扰的主要原因有以下几个方面:1. 无线电设备干扰:当RFID读写器附近存在其他无线电设备(如无线电台、无线电发射塔等)时,这些设备发出的电磁波可能会干扰RFID读写器的射频通信,导致通信质量下降。
2. 高频电磁辐射干扰:当RFID读写器附近存在较强的高频电磁场辐射源(如高频电源、电感耦合设备)时,这些设备产生的电磁辐射会干扰RFID标签的正常工作,导致读写器无法正确读取标签信息。
3. 电磁屏蔽不良:RFID读写器和标签之间的通信主要依靠电磁波的传输。
如果读写器和标签之间的电磁屏蔽效果不佳,外部电磁干扰信号会穿透屏蔽物进入RFID系统,造成通信干扰。
二、RFID读写器射频干扰抑制方案针对RFID读写器的射频干扰问题,我们可以采取以下几种抑制方案,以确保RFID系统的正常工作:1. 合理布局读写器和标签:在实际应用中,合理布局RFID读写器和标签的位置是降低射频干扰的有效方法。
通过优化标签的放置位置和读写器的设备安装位置,可以避免外部电磁波和RFID系统的相互干扰。
2. 引入射频屏蔽技术:对于RFID读写器和标签之间的通信信道进行射频屏蔽设计,可以有效减少外部干扰信号的进入。
通过使用合适的屏蔽材料和屏蔽结构,减少电磁波的穿透,提高系统的抗干扰能力。
3. 使用频率选择技术:在RFID系统中,不同的频段具有不同的干扰特性。
超高频RFID多天线识别系统研究与分析作者:李占彬来源:《电脑知识与技术》2017年第11期摘要:超高频RFID单天线阅读器在识别多标签的可靠性能差,识别区域存在盲点,标签不能被完全被识别识别。
本文采用多天线识别模式,将与读写器相连的多个天线合理的部署在识别区域不同位置,以空间多样性的方法较少识别盲区,提高RFID识别系统对标签识别的可靠性,并且建立了多天线布局模型,引入了多天线控制方案,并对识别系统的可靠性能进行了评估。
仿真结果分析表明:超高频RFID识别系统的多天线工作模式对提高多标签识别的可靠性效果明显。
关键词:射频识别(RFID);多天线;多标签;可靠性系数;超高频(UHF)1概述射频识别技术是一种低功耗的短程无限通信技术,全称是”Radio Frequency Identification (RFID)”。
RFID识别系统至少包括两个组成部分:射频标签(Tag)和读写器(Reader/Writer或Interrogator)。
射频标签保存有约定格式的电子数据,在实际的应用中,电子标签被粘附在待识别的物体的表面。
读写器可无接触地读取射频标签中保存的电子数据,从而达到识别物体信息的目的。
进一步结合计算机和网络实现对物体信息的采集、处理以及远程传输等管控功能。
工作频率为超高频的RFID识别系统以其标签识别能力强、数据传输速率快的优点应用在生产线的自动化管理与仓储管理等很多领域。
在大型超市仓储管理应用中,由于物品的包装材料多样性与物品数量的不确定,会出现有一些附着在物品包装中的标签未被识别到的情况,即信号覆盖范围内存在识别盲区的问题,这种现象的发生严重影响了RFID识别系统在仓储管理应用中的推广。
为了提高RFID识别系统的标签读取率和识别可靠性,国内外研究人员进行了大量的研究工作,其中包括很多关于多读写器天线识别系统的应用研究,通过在不同空间位置合理部署与读写器相连的多个天线,使每个天线的覆盖区域互补,减少了RFID识别系统的读写盲区。
探析多天线RFID系统中的标签高效识别应用随着物联网和智能物流的不断发展,RFID技术在各个行业中得到了广泛应用。
多天线RFID系统作为最新的RFID技术发展趋势之一,具有识别速度快、标签数量大、抗干扰能力强等优点,越来越受到关注。
但是,在实际的应用中,如何进行标签高效识别是多天线RFID系统中需要解决的一个重要问题。
多天线RFID系统中,由于天线数量的增加,可以在一定程度上提高识别覆盖面积和识别速度。
但是,这种方式需要消耗大量的能量,且会带来天线之间的相互干扰,对识别效果有一定的影响。
因此,在多天线RFID系统中,为了实现标签的高效识别,需要了解并控制以下几点: 1.多天线的部署方式多天线的部署方式可以按照线性摆放、环形摆放、交叉摆放等方式组合。
在实际应用中根据标签数量、布局、环境等因素,选择恰当的天线部署方式可以有效提高标签的识别率。
2.天线的定位天线的定位直接关系到标签的探测范围和扫描区域。
在多天线系统中,应选择合适的天线定位方式,从而确保每只标签都能够被尽可能多的天线所扫描到。
3.标签的频率设置标签的频率设置对于多天线RFID系统中的标签识别至关重要。
在实际应用中,应根据RFID系统所使用的频段和标签的工作频率,合理设置标签的频率,使得各个天线之间的识别能力能够得到最大化的提高。
4.对天线干扰的控制在多天线RFID系统中,各个天线之间的干扰是不可避免的。
为了提高标签的识别率,应尽可能地避免天线之间的干扰,从而减少误读或丢失标签的情况。
5.调节标签的信号灵敏度不同类型的标签在信号灵敏度上存在差异,因此在多天线RFID系统中,需要对标签的信号灵敏度进行调节。
适当提高标签的信号灵敏度可以有效提高标签的识别率。
6.对标签的性能优化为了提高标签的识别率和稳定性,应对标签的性能进行优化。
这包括标签的天线设计、尺寸选择、材料选择、加工工艺等方面的优化。
综上所述,多天线RFID系统中的标签高效识别应用需要从多个方面进行优化和控制。
《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》一、引言随着物联网技术的不断发展,RFID(无线频率识别)技术已成为室内定位领域的重要手段之一。
基于RSSI(接收信号强度指示)的RFID室内定位算法因其简单、低成本、易于实现等特点,受到了广泛关注。
然而,由于室内环境的复杂性和多径效应的影响,传统的RSSI定位算法往往存在定位精度不高、稳定性差等问题。
因此,对基于RSSI的RFID室内定位算法进行优化研究具有重要的现实意义。
二、RSSI定位算法概述RSSI定位算法是一种基于信号强度测量的定位方法。
它通过测量标签与读器之间的信号强度,根据信号强度与距离之间的关系,估算出标签的位置。
然而,由于室内环境复杂,信号传播过程中会受到多径效应、信号衰减、干扰等多种因素的影响,导致RSSI测量值存在较大的误差。
三、现有问题及挑战在现有的基于RSSI的RFID室内定位算法中,主要存在以下问题及挑战:1. 信号强度与距离之间的关系模型不准确,导致定位误差较大。
2. 室内环境复杂,多径效应严重,影响RSSI测量的准确性。
3. 标签与读器之间的信号干扰,导致定位精度下降。
四、算法优化方法针对四、算法优化方法针对基于RSSI的RFID室内定位算法存在的问题及挑战,可以采取以下优化方法:1. 改进信号强度与距离之间的关系模型:为了减小定位误差,需要建立一个更准确的信号强度与距离之间的关系模型。
可以通过实地测量、数据拟合等方式,得到更精确的信号衰减模型。
此外,还可以考虑引入其他影响因素,如室内环境、多径效应等,对模型进行修正。
2. 引入多读器协作定位技术:多读器协作定位技术可以有效地减小多径效应和信号干扰对定位精度的影响。
通过多个读器同时对标签进行测量,可以获得更多的数据信息,提高定位的准确性和稳定性。
此外,还可以采用读器之间的信息融合技术,进一步提高定位精度。
3. 引入机器学习算法:机器学习算法可以有效地处理复杂的室内环境数据,提高RSSI测量的准确性。
《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》篇一一、引言无线射频识别(RFID)技术是近年来在室内定位领域广泛使用的一种技术。
它基于无线电信号识别特定标签并收集数据,用于对物品或目标进行跟踪和定位。
RSSI(Received Signal Strength Indicator,接收信号强度指示)作为RFID系统中的关键参数,为室内定位提供了重要的信息。
然而,由于室内环境的复杂性和多径效应的影响,基于RSSI的RFID室内定位算法往往存在一定误差。
本文针对这一问题,对基于RSSI的RFID室内定位算法进行优化研究。
二、RSSI信号特点与问题分析RSSI信号是通过接收无线信号的强度来反映信号的质量和距离。
在RFID系统中,RSSI值被用来估算标签与阅读器之间的距离。
然而,由于室内环境的复杂性,如多径效应、信号衰减、物体遮挡等因素的影响,RSSI值容易受到干扰,导致定位精度下降。
此外,现有的基于RSSI的RFID室内定位算法往往忽略了环境因素的变化和动态性,难以适应复杂多变的室内环境。
三、算法优化方法针对上述问题,本文提出以下几种算法优化方法:1. 多阅读器数据融合算法:通过在室内布置多个阅读器,收集多个阅读器的RSSI数据并进行融合处理。
这样可以减少单一阅读器受到的干扰和误差,提高定位精度。
同时,通过多阅读器之间的数据交互和协同定位,可以实现对动态环境的实时感知和适应。
2. 信号质量评估与筛选算法:通过引入信号质量评估机制,对收集到的RSSI数据进行筛选和评估。
只选取质量较高的数据进行定位计算,可以减少错误数据的干扰,提高定位精度。
3. 环境模型建立与自适应算法:建立室内环境的模型,包括墙壁、障碍物、家具等物体的位置和形状。
通过实时更新环境模型,可以更准确地估算信号传播路径和衰减情况。
同时,通过自适应算法对环境变化进行实时感知和调整,以适应复杂多变的室内环境。
4. 算法融合与优化:将上述几种优化方法进行融合和优化,形成一种综合性的定位算法。
如何解决射频识别系统中的标签识别失败问题射频识别(RFID)系统是一种通过无线电波进行身份识别的技术,广泛应用于物流、仓储、供应链管理等领域。
然而,射频识别系统中的标签识别失败问题一直困扰着用户。
本文将探讨如何解决这一问题,并提出一些有效的解决方案。
首先,标签质量是导致标签识别失败的一个主要原因。
在标签的制造过程中,可能会存在一些质量问题,例如标签的天线损坏、芯片故障等。
因此,用户在购买标签时应选择质量可靠的供应商,并对标签进行质量检测。
此外,用户还应定期检查和更换标签,以确保其正常工作。
其次,标签的安装位置和方式也会影响标签的识别效果。
标签应安装在物体的表面,并尽量避免与金属、液体等有干扰的物体接触。
同时,标签的方向和位置也应符合射频识别系统的要求。
例如,在使用射频识别门禁系统时,标签应贴近门禁读写器,并保持垂直放置,以提高识别成功率。
此外,射频识别系统中的读写器的选择和设置也是解决标签识别失败问题的关键。
不同的标签和应用场景可能需要不同类型的读写器。
因此,用户在选择读写器时应根据实际需求进行选择,并确保读写器与标签的兼容性。
在设置读写器时,用户应根据实际情况进行参数调整,例如功率、频率等。
合理的读写器设置可以提高标签的识别率,并降低标签识别失败的概率。
此外,射频识别系统中的环境因素也会对标签的识别效果产生影响。
例如,电磁干扰、多路径效应等因素都可能导致标签的识别失败。
为了解决这些问题,用户可以采取一些措施,例如增加读写器的功率、调整读写器的位置、使用抗干扰的标签等。
此外,用户还可以通过优化射频识别系统的布局和环境,减少干扰源的影响,提高标签的识别率。
最后,射频识别系统中的软件和算法也是解决标签识别失败问题的关键。
射频识别系统通常会使用一些算法来处理标签的识别数据,例如反向传播神经网络、支持向量机等。
用户可以根据实际需求选择合适的算法,并对算法进行优化和调整,以提高标签的识别准确率。
此外,用户还可以通过软件更新和升级来修复系统中的漏洞和问题,提高系统的稳定性和可靠性。
如何解决射频识别系统的标签误读问题射频识别(RFID)技术是一种通过无线电波进行数据传输和识别的技术,广泛应用于物流、零售、医疗等领域。
然而,射频识别系统在实际应用中常常会遇到标签误读的问题,这给企业的生产和管理带来了一定的困扰。
本文将探讨如何解决射频识别系统的标签误读问题。
首先,标签误读问题的根本原因是射频信号的干扰。
射频信号受到电磁波的干扰、金属物体的阻挡以及其他无线设备的干扰等因素影响,从而导致标签无法正常被读取或读取错误。
因此,解决标签误读问题的关键是减少射频信号的干扰。
一种有效的解决方法是优化射频天线的布局和设计。
射频天线是射频识别系统中的重要组成部分,其布局和设计直接影响到系统的性能。
通过合理布置天线,可以减少射频信号的干扰,提高标签的读取率。
例如,在仓库中,可以将天线安装在高处,避免与货物和金属物体的接触,减少信号的阻塞和干扰。
此外,还可以采用多天线的布局,增加信号的覆盖范围,提高系统的可靠性。
另外,射频识别系统还可以通过调整读写器的功率和频率来解决标签误读问题。
读写器的功率和频率是影响射频信号传输和接收的重要参数。
通过调整功率和频率,可以使射频信号更好地穿透障碍物,减少干扰因素对信号的影响。
但是,需要注意的是,功率和频率的调整应符合国家相关法规,避免对其他无线设备产生干扰。
此外,射频识别系统还可以通过引入反射器来解决标签误读问题。
反射器是一种被放置在标签周围的特殊材料,可以增强射频信号的反射效果,提高标签的读取率。
通过合理使用反射器,可以将射频信号更好地聚焦在标签上,减少干扰因素对信号的影响,提高系统的性能。
此外,射频识别系统还可以通过优化标签的设计和制造工艺来解决标签误读问题。
标签是射频识别系统中的核心部件,其性能直接影响到系统的可靠性和稳定性。
通过采用高质量的材料、精确的制造工艺和合理的尺寸设计,可以提高标签的抗干扰能力和读取率。
此外,还可以采用多标签的设计,增加标签的冗余度,提高系统的容错性。
RFID多标签识别防碰撞算法的研究与分析陈鸿俊【摘要】摘要:无线射频识别技术是一种非接触的自动识别技术,具有识别距离远、穿透能力强、多物体识别等优点,现已广泛应用于自动化、交通运输、控制管理、产品服务、证件防伪等领域。
RFID 系统由于信号在无线信道中相互干扰,就会发生冲突或碰撞,致使标签识别或数据采集失败,这就需要建立有效的防碰撞机制,即防碰撞算法或防碰撞协议,来协调标签与阅读器间的通信。
【期刊名称】电子测试【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3【关键词】RFID;防碰撞算法;二叉树搜索;ALOHA1 无线射频识别技术无线射频识别技术属于新近出现的先进无线通信技术,能够在无线电讯号下,对目标进行特定性识别,并对目标数据进行自动读写。
这种技术在上世纪末开始兴起,技术最大的特点是非接触性。
这种RFID信号可以使电磁场中的无线电频率有效调节,因此在拥有此频率的电磁场中,能够将信息数据通过粘贴的标签传送到相应阅读器,从而实现对物品的自动识别及追踪。
某些标签在识别过程中可以在阅读器发出的电磁场中获得能量,不需要额外的电池支持;还有些标签本身就包含电源,能够自主进行无线电信号的发送。
一般来说,阅读器在数米之内所接收到的电子标签存储信息都能进行识别。
目前常用的自动识别技术中,条码技术和磁卡技术所涉及设备成本较低、操作简单、数据采集速度快、可靠性高灵活实用,只是数据存储量不大,抗磨损性差。
IC卡数据存储量大,安全保密性好,每次修改都需要输入密码,重量不大,便于携带,但是使用寿命也不高。
而当前的射频卡操作便捷,能远程操作,可以穿透很厚障碍,不会产生机械磨损,拥有较长使用寿命。
同时射频识别还有良好的抗干扰能力,耐久性强,对环境要求不高,在各种环境下都能够正常工作,且射频识别对视线范围没有局限,在识别的有效距离上远高于当前的光学系统。
由于无线射频识别技术能轻松的免除在物体跟踪过程中由于人为干预出现的错误,因此该技术能大大简化在物流、运输及商品供应链中的产品跟踪管理,能快速、有效地满足当前信息处理量的不断增长的需求。
如何应对射频识别系统的多路径干扰射频识别系统(RFID)是一种通过无线电波进行数据传输和识别的技术。
它可以实现对物体的追踪和管理,广泛应用于物流、供应链管理、库存管理等领域。
然而,射频识别系统在实际应用中常常面临多路径干扰的问题,这会影响系统的稳定性和准确性。
本文将探讨如何应对射频识别系统的多路径干扰,以提高系统的性能和可靠性。
1. 多路径干扰的原因和影响多路径干扰是指射频信号在传播过程中经历多个路径的反射、折射和散射,导致接收到的信号存在多个版本,从而干扰了正常的信号识别和通信。
多路径干扰主要由以下几个因素引起:a. 环境因素:如建筑物、墙壁、金属物体等会对射频信号的传播产生反射和折射。
b. 天线因素:天线的方向性和波束宽度会影响信号的传播和接收。
c. 多用户干扰:当多个射频识别系统同时工作时,它们的信号可能会相互干扰。
多路径干扰会导致射频识别系统的性能下降和误识别率增加,严重时可能无法正常工作。
因此,应对多路径干扰成为提高射频识别系统性能的关键问题。
2. 选择合适的天线和位置天线是射频识别系统中的重要组成部分,选择合适的天线类型和位置可以减少多路径干扰的影响。
首先,应选择具有较窄波束宽度的天线,以减少信号的散射和反射。
其次,天线的位置应尽量避免与墙壁、金属物体等产生过多的反射和折射。
通过合理选择天线和位置,可以降低多路径干扰的程度。
3. 使用合适的调制技术调制技术是射频识别系统中的关键技术之一,选择合适的调制技术可以提高系统的抗干扰能力。
常用的调制技术包括频移键控(FSK)、相移键控(PSK)和幅度移键控(ASK)等。
这些调制技术都具有一定的抗干扰能力,可以通过调整调制参数来适应多路径干扰的环境。
例如,增大调制指数可以提高系统的抗多路径干扰能力。
4. 引入信号处理算法信号处理算法是应对多路径干扰的重要手段之一。
通过对接收到的信号进行处理和分析,可以准确地判断出有效信号和干扰信号。
常用的信号处理算法包括自适应滤波、时域反射抑制(TDRS)和多径补偿等。
rfid定位技术原理RFID定位技术原理。
RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种利用无线电信号识别目标并获取相关数据的自动识别技术。
在现代社会中,RFID技术已经被广泛应用于物流管理、供应链管理、智能交通、智能医疗等领域。
而RFID定位技术作为RFID技术的延伸应用,具有更广泛的应用前景和更高的定位精度。
首先,RFID定位技术的原理是基于RFID标签和RFID读写器之间的通信。
RFID标签内置有芯片和天线,当RFID读写器向标签发送无线电信号时,标签接收并解码信号,然后将存储在芯片中的数据传回给读写器。
通过测量信号的传输时间和信号强度,可以实现对标签的定位。
其次,RFID定位技术主要分为两种类型,一种是基于到达时间差(TDOA)的定位技术,另一种是基于接收信号强度指纹(RSSI)的定位技术。
TDOA技术通过测量标签信号到达不同读写器的时间差来计算标签的位置,而RSSI技术则是通过测量标签信号在不同读写器处的接收信号强度来确定标签的位置。
这两种技术各有优劣,可以根据具体应用场景选择合适的定位技术。
另外,RFID定位技术的精度受到多种因素的影响,包括信号传输距离、信号传输环境、标签和读写器的性能等。
为了提高定位精度,可以采用多天线、多路径传输等技术来改善信号传输质量,同时也可以通过算法优化和数据融合来提高定位精度。
总的来说,RFID定位技术作为一种新兴的定位技术,具有广阔的应用前景和巨大的市场需求。
随着物联网、智能城市等领域的快速发展,RFID定位技术将会得到更广泛的应用和更高的发展。
相信随着技术的不断进步和创新,RFID定位技术将会在未来发挥越来越重要的作用,为人们的生活和工作带来更多便利和效益。
RFID中多标签防碰撞技术的研究的开题报告一、研究背景及意义随着RFID技术的发展,越来越多的场景需要使用RFID技术进行管理、识别和追踪。
在实际应用场景中,往往会出现多个标签同时存在于读写器的识别范围内,这就需要对多标签的防碰撞技术进行研究和优化。
防碰撞技术可以提高RFID系统的可靠性和效率,同时有助于降低RFID系统的成本。
目前,对于RFID系统中多标签防碰撞的技术研究已经取得了很多进展。
常用的技术包括时间分割多址(TDM)、频率分割多址(FDM)、编码分割多址(CDM)等。
同时,也有很多新的技术被提出来,如基于分组的算法、基于能量感知的算法等。
二、研究内容和方案本研究将主要围绕RFID系统中多标签防碰撞技术进行深入研究。
具体研究内容包括:1. 综述RFID系统中多标签防碰撞技术的发展历程和现状。
2. 分析RFID系统中多标签防碰撞的技术原理,主要包括传统的时间分割多址技术、基于分组的技术、基于能量感知的技术等。
3. 针对传统的时间分割多址技术进行优化,提出一种基于分布式算法的时间分割多址技术,以提高RFID系统的效率和可靠性。
4. 针对基于分组的技术进行优化,提出一种改进的分组选择算法,以提高RFID系统的效率和减少通信延迟。
5. 针对基于能量感知的技术进行研究,分析其原理和应用,探索其在RFID系统中的优化和应用方式。
6. 在模拟环境和实际应用场景中进行实验和测试,对不同技术的多标签防碰撞效果进行对比和分析。
三、研究人员和经费本研究由本人负责,经费来源为学校科研基金。
个人本科专业为电子信息工程,研究方向为通信与网络。
同时,将邀请相关领域的专家进行指导和评审。
四、研究计划本研究计划于2022年开始,预计在2024年完成。
具体时间安排如下:1. 2022年10月-2023年3月:综述RFID系统中多标签防碰撞技术的发展历程和现状,并研究传统的时间分割多址技术。
2. 2023年4月-2023年9月:针对传统的时间分割多址技术进行优化,提出一种基于分布式算法的时间分割多址技术,以提高RFID系统的效率和可靠性。
一种基于RFID的多标签识别防碰撞算法设计的开题
报告
1.问题描述及背景
在现代物流、仓储、零售等领域中,智能化标签(RFID标签)技术已经被广泛应用。
随着RFID标签使用频率的提高,存在多个标签同时进入读写器的情况,这就产生了防碰撞问题,即如何快速高效地识别到多
个标签。
因此,本项目旨在开发一种基于RFID的多标签识别防碰撞算法,解决该问题。
2.研究目的
我们的研究目的是设计一种高效、快速、准确的多标签识别防碰撞
算法,以提升RFID标签系统的效率和实用性。
3.研究方法
本项目将使用以下研究方法:
(1)文献综述:对RFID标签技术、多标签识别、防碰撞算法等相关
领域的文献进行综合分析和总结。
(2)算法设计:在文献综述的基础上,提出一种基于RFID的多标签
识别防碰撞算法,并进行模拟和优化。
(3)实验验证:利用现有的RFID标签系统,对所设计的多标签识别
防碰撞算法进行实验验证,并对实验结果进行分析和评估。
4.预期成果
我们预计可以设计出一种高效、快速、准确的多标签识别防碰撞算法,实现对多个标签同时的高效识别。
同时,我们的研究成果可以为RFID标签技术的应用提供参考和支撑。
基于多路径效应的远距离RFID识别中的盲区分析
尹柳中
中兴通讯天津研究所
Abstract
摘要
本文针对电子收费系统远距离RFID识别中出现多处盲区问题,以电波传播理论为依据进行了理论分
析、编程仿真、场测等,理论分析结果和实测数据良好吻合,证明了盲区的存在是由于地面反射引起的对
测试区域场强产生的调制效应,并提出了相关技术建议。
前言
鉴于道路电子收费系统相对于人工收费站无可比拟的优势,在可以预见的将来,电子
收费系统将得到迅速的应用和发展,作为一个成长中的应用技术,应用中难免出现的一些现
象和问题让我们的工程师感到困惑,在测试中经常发现有一个甚至多个盲区的出现,这种现
象的出现是偶然因素还是必然的结果?本文针对这一现象,从电波传播理论出发做了深入的
探讨。
理论分析与仿真
通常的远距离射频识别系统采用特高频或超高频段,波长约几十厘米,
在研究电波传播问题时,相对平坦的土石、沥青、水泥路面都可以用有一定电导率的平面介
质边界反射来处理。
在电子收费站系统中,设备的安置位置,道路情况,电子标签位置等情况可如图1所示。
阅读器天线离地高度H,电子标签离地高度h,两者水平投影距离L。电子标签在离地高度
h的位置水平行进过程中,能否对阅读器的询问做出应答,处决于标签所在位置的电场强度
和标签的灵敏度。对于同一标签,它的盲区仅由所处位置的场强来决定。
图 1 电子收费系统
标签所在位置B的场强是直接波E
AB和反射波EACB
矢量叠加的结果,即
E
B=EAB+EACB
显见,反射波达到B点与直接波到达B点存在波程差,设直接波波程为Sd,反射波波
程为Sr, 两者波程差为S。则
))(22LhHSd+−=
))(22LhHSr++=
))())(2222LhHLhHS+−−++=
图2 波程差大小与距离关系图
图2所示为H=5m, h=1.4m时,反射波与直接波的波程差随距离变化关系,可见波程差
随距离的增大而减小,天线下方的波程差最大。
由天线理论,天线远场场强与距离成反比,为了方便起见,以下以B点直接波相对场
强进行讨论。设反射系数为R, 则位于B点的场强相对大小为:
ReEjkS⋅+=−1
限于篇幅,这里只以水平极化波为例进行讨论,设地面相对介电常数ε,相对磁导率μ,
电导率
σ
,地面波阻抗Z2。空气相对介电常数为1,相对磁导率为1。相对波阻抗为1,则
ωε
σ
ε
μ
⋅
−
=
0
2
j
z
根据图1所示位置关系及水平极化波的在导电媒质表面的反射公式可以推出
trtrjkSCOSZCOSZeEθθθθcoscos12
2
+⋅
−⋅
⋅+=
−
图3 相对电场强度随距离变化关系
图3仿真结果显示了在地面反射作用下的高度为1米的水平面上在不计辐射距离损耗
因素的条件下,直接波与反射波的合成强度随水平距离的归一化变化关系,这里把这种归一
化的场强幅度变化率定义为调制率,本质上就是地面反射效应下对阅读器天线辐射波的在空
间场强的幅度调制效应。可以看出,地面对离发射天线较近的区域的调制存在剧烈的震荡,
而在较远的区域是越来越消弱,这是由于斜滑反射系数接近于 -1产生的结果。在这种条件
下,即使天线有足够的发射功率,标签也不可能对阅读器做出应答,因此,考虑地面的调制
作用,阅读器的发射功率大到一定程度后,对增加阅读距离的效果有限。
图4 h=1.2m时 调制率与水平距离的关系
图5 h=1.4m时 调制率与水平距离的关系
图4-5表明在阅读器天线位置不变的条件下,标签高度不同,即使在同一位置,各自的
调制率也不同。这正是测试中发现标签在盲区晃动一下位置又被读到的原因。
假定天线在铅垂面内的场强方向性系数为
)(θf
,考虑到辐射因子,即E∝r1。那么
天线相对辐射场强随距离变化关系如下:
trtrjkSrddrCOSZCOSZesfsfEθθθθθθcoscos1)(1)(2
2
+⋅
−⋅
⋅⋅+⋅=
−
其中
))/(tan(hHLar+=
θ
))/(tan(hHLad−=
θ
图6-7是分别以微带天线H面方向系数,及全向天线方向系数为例得到的归一化仿真
结果。对照两图表明:
图6 h=1.2m时两种天线功率随距离变化关系图
图7 h=1.4m时两种天线功率随距离变化关系图
1. 在相同条件下,微带天线比全向天线产生的盲区数目更少,区域更窄。根本原因在
于全向天线比微带天线受地面反射的幅度影响更大,减小地面反射是减少盲区的有效手段。
2. 标签所处高度不同,盲区位置也不同,相较位置低的标签,位置高的标签对应的盲
区远离天线位置后移。
实测结果
针对电子收费系统的效果我们做了在不同条件下的多次测试,得出的结果相似,
限于文章篇幅,只例出了一次实测结果,以下表1是某次外场测试数据,对照图6-7可以看
出两者的高度一致性。
表1 某次外场测试标签读取率数据
35dbm,12dbi水平极化, 天线高度5.5m,车型:别克商务车
标签 O 标签 1
3m / /
4.5m 100% 100%
6m 84% 100%
7.5m 13% 18%
9m 0% 0%
11m 0% 0%
13m 31% 100%
15m 0% 87%
16.5m 0% 0%
18.5m 0% 0%
19.5m 0% 88%
20.5m 99% 100%
21.5m / 100%
22m 97% 100%
24m 100% 71%
25m 33% 76%
27m 0% 0%
备注:“/” 表示该点没有进行测试
实测结果表明,实测与理论分析的仿真结果相吻合。同时,还有测试结果表明雨天的测
试结果明显好于晴天,是由于潮湿的路面比干燥的路面对入射波有更显著的损耗,从而消弱
了地面反射效果,减小了地面的调制效应。
结论
理论分析与实测结果有很好的吻合证实了盲区的存在是由于地面反射引起的对测试
区域产生的调制效应;适当的天线波束赋形将有利于改善盲区的数目和标签的有效读取范
围;地面的调制效应与距离关系使得天线增益增大到一定量后,对延长读取距离效果不明显。
建议
基于理论分析和实测得出的结论,要达到理想的射频识别效果,可以减小地面电磁
反射,从实际应用场景来说,最有效的途径就是采取赋形天线,通过合理波束赋形减小射频
识别区域内的反射波的影响。