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RFID系統(tǒng)測試的流程

RFID系統(tǒng)測試的流程

發(fā)布日期:2020-07-21 17:46:53 作者:Ling 點擊:24966

1.RFID系統(tǒng)測試的流程
    首先針對托盤級識別(Pallet Level)、包裝箱級識別(Case Level)、單品級識別(Item Level)分別進行逐級測試。在逐級測試中,再展開進行不同閱讀模式下的測試。在實際情況中,端口閱讀模式是物流管理中最為有效和普遍的一種閱讀模式,因此在測試中對端口閱讀模式進行了較為細致的劃分。端口閱讀模式首先可分為動態(tài)閱讀和靜態(tài)閱讀,而動態(tài)閱讀中又可以分為步行速度下和速度可調的傳送帶兩種不同情況。
1)托盤級識別(Pallet Level)
托盤級識別指在每個托盤上貼上具有唯一編碼的射頻標簽,用閱讀器識別各個托盤。需要說明的是:在端口閱讀模式中,靜態(tài)閱讀方式是指端口天線固定,由遠及近調整托盤到端口的距離,當在某一位置上端口天線可以識別出射頻標簽時,端口天線到托盤的距離即為端口天線的閱讀距離(Read Range);而動態(tài)閱讀方式則是指端口天線固定,以人工步行速度或者傳送帶上的可調速度通過端口時,端口天線對托盤的識別性能(如果可讀,閱讀距離也發(fā)生變化)。
2)包裝箱級識別(Case Level)
(1)單個包裝箱識別:包裝箱貼上具有唯一編碼的射頻標簽,標簽放置于托盤上面,用閱讀器識別包裝箱。其三種閱讀模式均與托盤級識別相同。
(2)多個包裝箱識別:每個包裝箱貼上具有唯一編碼的標簽,將多個包裝箱同時放置于托盤上面,用閱讀器識別各個包裝箱。可以識別出的包裝箱的數(shù)目占所有包裝箱數(shù)目的百分數(shù)稱為閱讀率。在其三種閱讀模式中,是通過測試包裝箱的閱讀率來衡量其性能的。需要注意的是:在每種閱讀模式下,通過改變各個包裝箱的擺放位置,調整各個標簽的擺放位置,可觀測性能的變化。例如,在圖7-26所示各種情況中,圖(a)與圖(b)相比,標簽離托盤外沿的平均距離較遠,而在圖(c)中,兩個包裝箱上的標簽相鄰。在端口識別模式的靜態(tài)識別中,端口天線固定,由遠及近調整托盤到端口的距離,當在某一位置上端口天線對射頻標簽有100%的閱讀率時,端口天線到托盤的距離即為端口天線的閱讀距離。
3)單品級識別(Item Level)
     在單品級識別情況下,托盤上有三種貨品排列形式,即均勻的貨品排列、復合的貨品排列、異質的貨品排列。這三種貨品排列形式互補而又呈現(xiàn)復雜度上的遞增。下面比較它們在各種測試情況下的閱讀器的性能。
(1)均勻的貨品排列。如果貨品的排列是均勻的,包裝箱中的各個單品上貼上具有唯一編碼的標簽,用閱讀器識別單品??梢宰R別出單品的數(shù)目占所有單品數(shù)目的百分數(shù)稱為閱讀率。在三種閱讀模式中分別測試單品的閱讀率,即可衡量其性能。需要注意的是:在每種閱讀模式下,通過使用不同材料和包裝的單品,可觀測閱讀器性能的變化;通過改變標簽的放置,可觀測閱讀器性能的變化。
(2)復合的貨品排列:同均勻的貨品排列。
(3)異質的貨品排列:同均勻的貨品排列。2.RFID系統(tǒng)測試的規(guī)范
在測試中需要對標簽的測試、閱讀器的測試、空中接口一致性的測試、協(xié)議一致性的測試、中間件的測試等進行規(guī)范。
1)標準符合性測試
     標準符合性測試是指測試待測目標是否符合某項國內(nèi)或國際標準(如ISO18000標準)定義的空中接口協(xié)議。其具體內(nèi)容包括閱讀器的功能測試(閱讀器的調制方式測試、閱讀器的解調方式和返回時間測試、閱讀器的指令測試)和標簽的功能測試(包括標簽的解調方式和返回時間的測試,標簽反應時間的測試,標簽的反向散射測試,標簽的返回位準確率測試,標簽的返回速率測試等)。
2)可互操作性測試
     可互操作性測試是指測試待測設備與其他設備的協(xié)同工作能力。例如,測試待測品牌的閱讀器對其他電子標簽的讀寫能力,待測品牌的電子標簽在其他閱讀器的有效工作距離范圍內(nèi)的讀寫特性,待測品牌的閱讀器讀取其他閱讀器寫入標簽的數(shù)據(jù)等。該測試又可分為單閱讀器對單標簽,單閱讀器對多標簽,多閱讀器對單標簽,多閱讀器對多標簽等不同環(huán)境的測試。
3)性能測試
性能測試的具體內(nèi)容有RFID標簽的測試、RFID閱讀器的測試和RFID系統(tǒng)的測試。RFID標簽的測試包括工作距離的測試、標簽天線方向性的測試、標簽最小工作場強的測試、標簽返回信號強度的測試、抗噪聲的測試、頻帶寬度的測試、各種環(huán)境下標簽讀取率的測試、標簽讀取速度的測試等;RFID閱讀器的測試包括靈敏度的測試、發(fā)射頻譜的測試等;RFID系統(tǒng)的測試包括電子標簽和閱讀器的測試,測試時應配置不同參數(shù)(改變標簽的移動速度、附著材質、數(shù)量、環(huán)境、方向、操作數(shù)據(jù)及多標簽的空間組合方案等),測試系統(tǒng)通信距離及通信速率等。3.RFID系統(tǒng)測試的方法
測試過程并不是自由的,對于不同產(chǎn)品的測試報告,其可比性是建立在相同的測試條件和測試程序基礎上的。因此,應該有一套完整的測試規(guī)范來控制整個測試過程。
針對RFID系統(tǒng)的測試應首先從應用出發(fā),根據(jù)影響讀取率的因素逐一進行測試,如速度、介質、環(huán)境、標簽方向、干擾等。只有通過這樣的測試,才能了解產(chǎn)品在實際應用過程中的表現(xiàn),從中得出有用的結論,指導產(chǎn)品的使用。
舉例來說,針對RFID標簽讀取率的靜態(tài)測試流程如下。
1)布置測試環(huán)境
    選擇一個合適的測試場地,首先應保證盡量減少外界干擾,如附近不能有會向外發(fā)射電磁信號的設備,還應避免在測試場地布置與測試無關的金屬制品,因為它們對天線所發(fā)出的信號影響較大,可能改變天線所發(fā)出電磁波的分布,進而影響測試結果的準確性。
     其次,布置測試用標簽、貨箱及閱讀器。不同的測試需要用到不同材料的貨箱,根據(jù)目前物流行業(yè)的應用,金屬、塑料、木質和紙質貨箱的應用最廣泛。由于這幾種貨箱對讀取率的影響不同,所在在同一次測試中,應保證貨箱材料的統(tǒng)一,最好使用相同的貨箱。特別是在對不同廠家生產(chǎn)的標簽和閱讀器進行測試時,這一點更加重要,因為從工藝角度出發(fā),即使是相同規(guī)格的不同貨箱從外形尺寸到材料分布也不可能做到完全相同,而有些參數(shù)對于讀取率的影響是不能忽視的,因此本著客觀公正的原則,在這種情況下,應保證測試所用貨箱、放置位置及外界環(huán)境的一致性。
2)記錄環(huán)境數(shù)據(jù)
     記錄測試時間、測試時的溫度、濕度及外界場強。
3)測試不同位置的讀取率
     改變標簽與天線的相對位置,分別記錄各個位置的讀取率,并做記錄。在每次測試過程中,最多只能改變一項測試參數(shù)。
例如,研究標簽與天線距離對讀取率的影響時,應把距離向量作為唯一的變量,將測試結果填入讀取率與距離的關系表格中。目前采用的是每個位置讀取500次,用讀取成功的次數(shù)和讀取總次數(shù)的比值表示讀取率。這樣就可以降低由于特殊情況造成的讀取率變化對最終結果的影響。在距離變化上,一般以10cm為單位遞增,但這并不是固定的,在讀取率比較穩(wěn)定的情況下,可以適當增加距離變化的幅度,而在讀取率變化劇烈的情況下,為了更加準確地得到讀取率隨距離變化的規(guī)律,就應該減小這一數(shù)值。測試范圍應從讀取率為100%開始直至讀取率降為0,其采樣點應盡可能多,這樣才能如實反映讀取率與距離的關系。
      此外,還應研究標簽方向對讀取率的影響。改變標簽的方向,與前面所說的過程類似,記錄在不同放置方向的情況下標簽讀取率與距離的關系。由于實際應用中貨箱的形狀及擺放都是筆直的,所以在測試過程中也可以忽略標簽傾斜的情況,而只研究標簽與天線平行或垂直的情況。
      這一測試過程只是最簡單的流程,在實際測試中可根據(jù)情況增加測試項目,如在標簽與天線之間放置木板、紙板、金屬板,從而得到有障礙情況下的讀取率數(shù)據(jù);也可以將標簽與天線的位置固定,改變周圍的環(huán)境來研究環(huán)境對讀取率的影響。
4)分析測試數(shù)據(jù)
     可以將測試所得到的數(shù)據(jù)輸入計算機,使用相關軟件對其進行分析或轉化為圖表,使結果更加直觀地反映出來。多次測試的結果還可以匯總起來,這樣就可得到被測產(chǎn)品的全面特性。對這些數(shù)據(jù)和圖表進行歸納和總結,可以知道在影響讀取率的眾多因素中,哪些是最主要的,哪些的影響相對小一些,這對于進一步改善產(chǎn)品性能,指導產(chǎn)品的應用都是十分重要的。
     實施RFID系統(tǒng)測試有兩種方法:手動測試和自動化測試。手動測試的挑戰(zhàn)在于如何模擬系統(tǒng)中同時存在的多種行為,如何協(xié)調各組件的工作順序,以及如何保持測試方法的客觀性及可重復性等。而自動化測試通過行為分析和虛擬腳本,不僅可以解決上述問題,還可以最小化測試過程中可能產(chǎn)生的認為錯誤的風險,因此它可以作為RFID系統(tǒng)測試的首選。
測試數(shù)據(jù),可以通過采用軟件(如MATLAB)繪制圖表進行分析,以找出雜亂的數(shù)據(jù)中的規(guī)律性。例如,在單品級標簽性能測試中,對于貼在不同單品上的標簽性能,可以先分別對標簽在各種單品中進行測試,最后用軟件繪圖進行對比。
4.RFID設備部署方案與系統(tǒng)架構的仿真
      隨著RFID系統(tǒng)的深入應用,對于RFID設備部署方案和系統(tǒng)架構的測試驗證已成為重要需求。RFID系統(tǒng)一般由兩級網(wǎng)絡組成,即由標簽、閱讀器組成的無線通信網(wǎng)絡,連接后端應用的信息通信網(wǎng)絡。前端設備網(wǎng)絡的部署重點是設計無線網(wǎng)絡組網(wǎng)和協(xié)調技術,而RFID系統(tǒng)復雜的硬件體系架構和數(shù)據(jù)的海量性都對系統(tǒng)測試提出了新的挑戰(zhàn)。為此,可采用虛擬測試與關鍵實物測試相結合的方法,是指通過對RFID設備部署方案和系統(tǒng)架構的分析,確定部署方案和系統(tǒng)架構的主要性能指標和約束,如無線覆蓋約束、信號干擾約束、RFID性能指標等,對RFID設備和網(wǎng)絡實體進行抽象,建立其面向對象的組件模型,進而構建RFID設備部署和系統(tǒng)架構仿真測試平臺。
     仿真測試平臺提供圖形化的組件及虛擬閱讀器、標簽、TCP/IP連接等各種組件,生成RFID部署方案和網(wǎng)絡系統(tǒng)架構。在虛擬測試的基礎上,對關鍵性能結點再進行場景實物測試,以保證測試結果的可信度。
仿真測試平臺內(nèi)容包括:RFID 閱讀器、天線、標簽及網(wǎng)絡節(jié)點的仿真模型,圖形化設備部署組態(tài)界面的開發(fā)、虛擬 RFID 環(huán)境的開發(fā)、RFID協(xié)議仿真的開發(fā)、RFID與傳感網(wǎng)絡、無線網(wǎng)仿真的基本步驟如下。
第一步,采用RFID標簽建模工具對電子標簽單獨建模,分析標簽的各種屬性(回波損耗、方向性等),選擇部分最優(yōu)設計待用。
第二步,對RFID閱讀器和天線建模,分析閱讀器和天線的各種屬性(讀取范圍、最快響應時間等),選擇部分最優(yōu)設計待用。
第三步,建立RFID應用環(huán)境的仿真,通過測試和經(jīng)驗數(shù)據(jù)給出該環(huán)境下多種材質的電磁反射與吸收情況,給出應用所能使用的部分最佳布局。
第四步,使用第三步所選擇的布局在應用環(huán)境中部署第一、二步所選擇出的RFID閱讀器、天線和定義標簽的參數(shù)(運動方向、速度、數(shù)量等)。
第五步,建立網(wǎng)絡模型和通信協(xié)議,使得設備與設備之間、設備與業(yè)務邏輯模塊之間、業(yè)務邏輯模塊與上層應用系統(tǒng)之間交互,完成對整個應用的仿真。
第六步,對仿真進行分析,評價該應用模型的性能、效果、可能產(chǎn)生的瓶頸。
     客觀性、可控性、可重構、靈活性是建設可模擬現(xiàn)場物理應用的測試環(huán)境的關鍵需求;配置先進的測試儀器、輔助設備可在一定程度上保證測試結果的客觀性;通過為實驗室配置溫、濕度控制器可實現(xiàn)對溫度、濕度的控制;通過配置速度可調的傳送帶,可實現(xiàn)物體移動速度對讀取率的影響;通過配置各種信號發(fā)生器、無線設備,可產(chǎn)生可控電磁干擾信號和檢查無線網(wǎng)絡和RFID設備協(xié)同工作的有效性。測試實驗室由多個測試單元組成,測試單元可靈活組合,動態(tài)地實現(xiàn)多種測試場景。
仿真測試平臺的基本單元包括以下幾個。
(1)門禁測試單元:由RFID閱讀器、可調整天線位置的門架等組成,可模擬物流的進庫、出庫、人員進出控制等場景。
(2)傳送帶綜合測試單元:由可調速傳送帶、傳送帶附屬天線架、天線架屏蔽罩、配套控制軟件系統(tǒng)等組成,可模擬生產(chǎn)領域的流水線、郵政的郵包分揀等所有涉及傳送帶的應用場景。
(3)機械手測試單元:主要由機械手組成,可模擬各種標簽在一定空間范圍內(nèi)的移動。
(4)高速測試單元:主要由高速滑車組成,用于測試高速運動標簽的讀取性能,可模擬高速公路上的不停車收費等應用。
(5)復雜網(wǎng)絡測試單元:主要由服務器、路由器、無線AP等網(wǎng)絡設備組成,通過這些設備的不同組合和設置,可模擬多種網(wǎng)絡環(huán)境,以驗證實際網(wǎng)絡是否可以承受RFID的海量數(shù)據(jù)。
(6)智能貨架測試單元:主要由貨架、RFID設備、智能終端等組成,可測試倉庫中貨物的定位技術、零售業(yè)商品的自動補貨、智能導購系統(tǒng)。
(7)集裝箱貨柜測試單元:主要由溫濕度可調的集裝箱、傳感器、GPRS、智能終端等組成,用于測試供應鏈可視化系統(tǒng),模擬監(jiān)測陸運,在海運過程中運用RFID技術對集裝箱內(nèi)貨物的監(jiān)控。
       例如,在基本的供應鏈場景下,運用門禁測試單元、傳送帶綜合測試單元、復雜網(wǎng)絡測試單元和機械手測試單元組合成的一個完整的測試場景如圖7-28所示。
測試系統(tǒng)還包括一系列測試平臺軟件,其主要功能為測試場景的組態(tài)、測試儀器的連接和組態(tài)、自動獲取和圖形化展示數(shù)據(jù),自動生成測試報告,從而進一步減少人為因素對測試過程和結果的干擾,提高測試的自動化程度。

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關鍵詞: RFID系統(tǒng)測試的流程RFID系統(tǒng)RFID

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