RFID系統(tǒng)測(cè)試的流程

發(fā)布日期：2020-07-21 17:46:53 作者：Ling 點(diǎn)擊：24977

1.RFID系統(tǒng)測(cè)試的流程
首先針對(duì)托盤級(jí)識(shí)別（Pallet Level）、包裝箱級(jí)識(shí)別（Case Level）、單品級(jí)識(shí)別（Item Level）分別進(jìn)行逐級(jí)測(cè)試。在逐級(jí)測(cè)試中，再展開(kāi)進(jìn)行不同閱讀模式下的測(cè)試。在實(shí)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(cè)試中對(duì)端口閱讀模式進(jìn)行了較為細(xì)致的劃分。端口閱讀模式首先可分為動(dòng)態(tài)閱讀和靜態(tài)閱讀，而動(dòng)態(tài)閱讀中又可以分為步行速度下和速度可調(diào)的傳送帶兩種不同情況。
1）托盤級(jí)識(shí)別（Pallet Level）
托盤級(jí)識(shí)別指在每個(gè)托盤上貼上具有唯一編碼的射頻標(biāo)簽，用閱讀器識(shí)別各個(gè)托盤。需要說(shuō)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(yuǎn)及近調(diào)整托盤到端口的距離，當(dāng)在某一位置上端口天線可以識(shí)別出射頻標(biāo)簽時(shí)，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(dòng)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(diào)速度通過(guò)端口時(shí)，端口天線對(duì)托盤的識(shí)別性能（如果可讀，閱讀距離也發(fā)生變化）。
2）包裝箱級(jí)識(shí)別（Case Level）
（1）單個(gè)包裝箱識(shí)別：包裝箱貼上具有唯一編碼的射頻標(biāo)簽，標(biāo)簽放置于托盤上面，用閱讀器識(shí)別包裝箱。其三種閱讀模式均與托盤級(jí)識(shí)別相同。
（2）多個(gè)包裝箱識(shí)別：每個(gè)包裝箱貼上具有唯一編碼的標(biāo)簽，將多個(gè)包裝箱同時(shí)放置于托盤上面，用閱讀器識(shí)別各個(gè)包裝箱?？梢宰R(shí)別出的包裝箱的數(shù)目占所有包裝箱數(shù)目的百分?jǐn)?shù)稱為閱讀率。在其三種閱讀模式中，是通過(guò)測(cè)試包裝箱的閱讀率來(lái)衡量其性能的。需要注意的是：在每種閱讀模式下，通過(guò)改變各個(gè)包裝箱的擺放位置，調(diào)整各個(gè)標(biāo)簽的擺放位置，可觀測(cè)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(biāo)簽離托盤外沿的平均距離較遠(yuǎn)，而在圖（c）中，兩個(gè)包裝箱上的標(biāo)簽相鄰。在端口識(shí)別模式的靜態(tài)識(shí)別中，端口天線固定，由遠(yuǎn)及近調(diào)整托盤到端口的距離，當(dāng)在某一位置上端口天線對(duì)射頻標(biāo)簽有100%的閱讀率時(shí)，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(jí)識(shí)別（Item Level）
   在單品級(jí)識(shí)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(fù)合的貨品排列、異質(zhì)的貨品排列。這三種貨品排列形式互補(bǔ)而又呈現(xiàn)復(fù)雜度上的遞增。下面比較它們?cè)诟鞣N測(cè)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(gè)單品上貼上具有唯一編碼的標(biāo)簽，用閱讀器識(shí)別單品?？梢宰R(shí)別出單品的數(shù)目占所有單品數(shù)目的百分?jǐn)?shù)稱為閱讀率。在三種閱讀模式中分別測(cè)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(guò)使用不同材料和包裝的單品，可觀測(cè)閱讀器性能的變化；通過(guò)改變標(biāo)簽的放置，可觀測(cè)閱讀器性能的變化。
（2）復(fù)合的貨品排列：同均勻的貨品排列。
（3）異質(zhì)的貨品排列：同均勻的貨品排列。2.RFID系統(tǒng)測(cè)試的規(guī)范
在測(cè)試中需要對(duì)標(biāo)簽的測(cè)試、閱讀器的測(cè)試、空中接口一致性的測(cè)試、協(xié)議一致性的測(cè)試、中間件的測(cè)試等進(jìn)行規(guī)范。
1）標(biāo)準(zhǔn)符合性測(cè)試
   標(biāo)準(zhǔn)符合性測(cè)試是指測(cè)試待測(cè)目標(biāo)是否符合某項(xiàng)國(guó)內(nèi)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如ISO18000標(biāo)準(zhǔn)）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(cè)試（閱讀器的調(diào)制方式測(cè)試、閱讀器的解調(diào)方式和返回時(shí)間測(cè)試、閱讀器的指令測(cè)試）和標(biāo)簽的功能測(cè)試（包括標(biāo)簽的解調(diào)方式和返回時(shí)間的測(cè)試，標(biāo)簽反應(yīng)時(shí)間的測(cè)試，標(biāo)簽的反向散射測(cè)試，標(biāo)簽的返回位準(zhǔn)確率測(cè)試，標(biāo)簽的返回速率測(cè)試等）。
2）可互操作性測(cè)試
   可互操作性測(cè)試是指測(cè)試待測(cè)設(shè)備與其他設(shè)備的協(xié)同工作能力。例如，測(cè)試待測(cè)品牌的閱讀器對(duì)其他電子標(biāo)簽的讀寫能力，待測(cè)品牌的電子標(biāo)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(cè)品牌的閱讀器讀取其他閱讀器寫入標(biāo)簽的數(shù)據(jù)等。該測(cè)試又可分為單閱讀器對(duì)單標(biāo)簽，單閱讀器對(duì)多標(biāo)簽，多閱讀器對(duì)單標(biāo)簽，多閱讀器對(duì)多標(biāo)簽等不同環(huán)境的測(cè)試。
3）性能測(cè)試
性能測(cè)試的具體內(nèi)容有RFID標(biāo)簽的測(cè)試、RFID閱讀器的測(cè)試和RFID系統(tǒng)的測(cè)試。RFID標(biāo)簽的測(cè)試包括工作距離的測(cè)試、標(biāo)簽天線方向性的測(cè)試、標(biāo)簽最小工作場(chǎng)強(qiáng)的測(cè)試、標(biāo)簽返回信號(hào)強(qiáng)度的測(cè)試、抗噪聲的測(cè)試、頻帶寬度的測(cè)試、各種環(huán)境下標(biāo)簽讀取率的測(cè)試、標(biāo)簽讀取速度的測(cè)試等；RFID閱讀器的測(cè)試包括靈敏度的測(cè)試、發(fā)射頻譜的測(cè)試等；RFID系統(tǒng)的測(cè)試包括電子標(biāo)簽和閱讀器的測(cè)試，測(cè)試時(shí)應(yīng)配置不同參數(shù)（改變標(biāo)簽的移動(dòng)速度、附著材質(zhì)、數(shù)量、環(huán)境、方向、操作數(shù)據(jù)及多標(biāo)簽的空間組合方案等），測(cè)試系統(tǒng)通信距離及通信速率等。3.RFID系統(tǒng)測(cè)試的方法
測(cè)試過(guò)程并不是自由的，對(duì)于不同產(chǎn)品的測(cè)試報(bào)告，其可比性是建立在相同的測(cè)試條件和測(cè)試程序基礎(chǔ)上的。因此，應(yīng)該有一套完整的測(cè)試規(guī)范來(lái)控制整個(gè)測(cè)試過(guò)程。
針對(duì)RFID系統(tǒng)的測(cè)試應(yīng)首先從應(yīng)用出發(fā)，根據(jù)影響讀取率的因素逐一進(jìn)行測(cè)試，如速度、介質(zhì)、環(huán)境、標(biāo)簽方向、干擾等。只有通過(guò)這樣的測(cè)試，才能了解產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的表現(xiàn)，從中得出有用的結(jié)論，指導(dǎo)產(chǎn)品的使用。
舉例來(lái)說(shuō)，針對(duì)RFID標(biāo)簽讀取率的靜態(tài)測(cè)試流程如下。
1）布置測(cè)試環(huán)境
選擇一個(gè)合適的測(cè)試場(chǎng)地，首先應(yīng)保證盡量減少外界干擾，如附近不能有會(huì)向外發(fā)射電磁信號(hào)的設(shè)備，還應(yīng)避免在測(cè)試場(chǎng)地布置與測(cè)試無(wú)關(guān)的金屬制品，因?yàn)樗鼈儗?duì)天線所發(fā)出的信號(hào)影響較大，可能改變天線所發(fā)出電磁波的分布，進(jìn)而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
   其次，布置測(cè)試用標(biāo)簽、貨箱及閱讀器。不同的測(cè)試需要用到不同材料的貨箱，根據(jù)目前物流行業(yè)的應(yīng)用，金屬、塑料、木質(zhì)和紙質(zhì)貨箱的應(yīng)用最廣泛。由于這幾種貨箱對(duì)讀取率的影響不同，所在在同一次測(cè)試中，應(yīng)保證貨箱材料的統(tǒng)一，最好使用相同的貨箱。特別是在對(duì)不同廠家生產(chǎn)的標(biāo)簽和閱讀器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，這一點(diǎn)更加重要，因?yàn)閺墓に嚱嵌瘸霭l(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(duì)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(yīng)保證測(cè)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(cè)試時(shí)間、測(cè)試時(shí)的溫度、濕度及外界場(chǎng)強(qiáng)。
3）測(cè)試不同位置的讀取率
   改變標(biāo)簽與天線的相對(duì)位置，分別記錄各個(gè)位置的讀取率，并做記錄。在每次測(cè)試過(guò)程中，最多只能改變一項(xiàng)測(cè)試參數(shù)。
例如，研究標(biāo)簽與天線距離對(duì)讀取率的影響時(shí)，應(yīng)把距離向量作為唯一的變量，將測(cè)試結(jié)果填入讀取率與距離的關(guān)系表格中。目前采用的是每個(gè)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(duì)最終結(jié)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(dāng)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(zhǔn)確地得到讀取率隨距離變化的規(guī)律，就應(yīng)該減小這一數(shù)值。測(cè)試范圍應(yīng)從讀取率為100%開(kāi)始直至讀取率降為0，其采樣點(diǎn)應(yīng)盡可能多，這樣才能如實(shí)反映讀取率與距離的關(guān)系。
此外，還應(yīng)研究標(biāo)簽方向?qū)ψx取率的影響。改變標(biāo)簽的方向，與前面所說(shuō)的過(guò)程類似，記錄在不同放置方向的情況下標(biāo)簽讀取率與距離的關(guān)系。由于實(shí)際應(yīng)用中貨箱的形狀及擺放都是筆直的，所以在測(cè)試過(guò)程中也可以忽略標(biāo)簽傾斜的情況，而只研究標(biāo)簽與天線平行或垂直的情況。
這一測(cè)試過(guò)程只是最簡(jiǎn)單的流程，在實(shí)際測(cè)試中可根據(jù)情況增加測(cè)試項(xiàng)目，如在標(biāo)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(biāo)簽與天線的位置固定，改變周圍的環(huán)境來(lái)研究環(huán)境對(duì)讀取率的影響。
4）分析測(cè)試數(shù)據(jù)
   可以將測(cè)試所得到的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，使用相關(guān)軟件對(duì)其進(jìn)行分析或轉(zhuǎn)化為圖表，使結(jié)果更加直觀地反映出來(lái)。多次測(cè)試的結(jié)果還可以匯總起來(lái)，這樣就可得到被測(cè)產(chǎn)品的全面特性。對(duì)這些數(shù)據(jù)和圖表進(jìn)行歸納和總結(jié)，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(duì)小一些，這對(duì)于進(jìn)一步改善產(chǎn)品性能，指導(dǎo)產(chǎn)品的應(yīng)用都是十分重要的。
   實(shí)施RFID系統(tǒng)測(cè)試有兩種方法：手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)化測(cè)試。手動(dòng)測(cè)試的挑戰(zhàn)在于如何模擬系統(tǒng)中同時(shí)存在的多種行為，如何協(xié)調(diào)各組件的工作順序，以及如何保持測(cè)試方法的客觀性及可重復(fù)性等。而自動(dòng)化測(cè)試通過(guò)行為分析和虛擬腳本，不僅可以解決上述問(wèn)題，還可以最小化測(cè)試過(guò)程中可能產(chǎn)生的認(rèn)為錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)，因此它可以作為RFID系統(tǒng)測(cè)試的首選。
測(cè)試數(shù)據(jù)，可以通過(guò)采用軟件（如MATLAB）繪制圖表進(jìn)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(jí)標(biāo)簽性能測(cè)試中，對(duì)于貼在不同單品上的標(biāo)簽性能，可以先分別對(duì)標(biāo)簽在各種單品中進(jìn)行測(cè)試，最后用軟件繪圖進(jìn)行對(duì)比。
4.RFID設(shè)備部署方案與系統(tǒng)架構(gòu)的仿真
隨著RFID系統(tǒng)的深入應(yīng)用，對(duì)于RFID設(shè)備部署方案和系統(tǒng)架構(gòu)的測(cè)試驗(yàn)證已成為重要需求。RFID系統(tǒng)一般由兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)組成，即由標(biāo)簽、閱讀器組成的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，連接后端應(yīng)用的信息通信網(wǎng)絡(luò)。前端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的部署重點(diǎn)是設(shè)計(jì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和協(xié)調(diào)技術(shù)，而RFID系統(tǒng)復(fù)雜的硬件體系架構(gòu)和數(shù)據(jù)的海量性都對(duì)系統(tǒng)測(cè)試提出了新的挑戰(zhàn)。為此，可采用虛擬測(cè)試與關(guān)鍵實(shí)物測(cè)試相結(jié)合的方法，是指通過(guò)對(duì)RFID設(shè)備部署方案和系統(tǒng)架構(gòu)的分析，確定部署方案和系統(tǒng)架構(gòu)的主要性能指標(biāo)和約束，如無(wú)線覆蓋約束、信號(hào)干擾約束、RFID性能指標(biāo)等，對(duì)RFID設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)實(shí)體進(jìn)行抽象，建立其面向?qū)ο蟮慕M件模型，進(jìn)而構(gòu)建RFID設(shè)備部署和系統(tǒng)架構(gòu)仿真測(cè)試平臺(tái)。
   仿真測(cè)試平臺(tái)提供圖形化的組件及虛擬閱讀器、標(biāo)簽、TCP/IP連接等各種組件，生成RFID部署方案和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。在虛擬測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)關(guān)鍵性能結(jié)點(diǎn)再進(jìn)行場(chǎng)景實(shí)物測(cè)試，以保證測(cè)試結(jié)果的可信度。
仿真測(cè)試平臺(tái)內(nèi)容包括：RFID 閱讀器、天線、標(biāo)簽及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的仿真模型，圖形化設(shè)備部署組態(tài)界面的開(kāi)發(fā)、虛擬 RFID 環(huán)境的開(kāi)發(fā)、RFID協(xié)議仿真的開(kāi)發(fā)、RFID與傳感網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)仿真的基本步驟如下。
第一步，采用RFID標(biāo)簽建模工具對(duì)電子標(biāo)簽單獨(dú)建模，分析標(biāo)簽的各種屬性（回波損耗、方向性等），選擇部分最優(yōu)設(shè)計(jì)待用。
第二步，對(duì)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(yīng)時(shí)間等），選擇部分最優(yōu)設(shè)計(jì)待用。
第三步，建立RFID應(yīng)用環(huán)境的仿真，通過(guò)測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出該環(huán)境下多種材質(zhì)的電磁反射與吸收情況，給出應(yīng)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(yīng)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(biāo)簽的參數(shù)（運(yùn)動(dòng)方向、速度、數(shù)量等）。
第五步，建立網(wǎng)絡(luò)模型和通信協(xié)議，使得設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與業(yè)務(wù)邏輯模塊之間、業(yè)務(wù)邏輯模塊與上層應(yīng)用系統(tǒng)之間交互，完成對(duì)整個(gè)應(yīng)用的仿真。
第六步，對(duì)仿真進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)該應(yīng)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(gòu)、靈活性是建設(shè)可模擬現(xiàn)場(chǎng)物理應(yīng)用的測(cè)試環(huán)境的關(guān)鍵需求；配置先進(jìn)的測(cè)試儀器、輔助設(shè)備可在一定程度上保證測(cè)試結(jié)果的客觀性；通過(guò)為實(shí)驗(yàn)室配置溫、濕度控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度的控制；通過(guò)配置速度可調(diào)的傳送帶，可實(shí)現(xiàn)物體移動(dòng)速度對(duì)讀取率的影響；通過(guò)配置各種信號(hào)發(fā)生器、無(wú)線設(shè)備，可產(chǎn)生可控電磁干擾信號(hào)和檢查無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和RFID設(shè)備協(xié)同工作的有效性。測(cè)試實(shí)驗(yàn)室由多個(gè)測(cè)試單元組成，測(cè)試單元可靈活組合，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)多種測(cè)試場(chǎng)景。
仿真測(cè)試平臺(tái)的基本單元包括以下幾個(gè)。
（1）門禁測(cè)試單元：由RFID閱讀器、可調(diào)整天線位置的門架等組成，可模擬物流的進(jìn)庫(kù)、出庫(kù)、人員進(jìn)出控制等場(chǎng)景。
（2）傳送帶綜合測(cè)試單元：由可調(diào)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(lǐng)域的流水線、郵政的郵包分揀等所有涉及傳送帶的應(yīng)用場(chǎng)景。
（3）機(jī)械手測(cè)試單元：主要由機(jī)械手組成，可模擬各種標(biāo)簽在一定空間范圍內(nèi)的移動(dòng)。
（4）高速測(cè)試單元：主要由高速滑車組成，用于測(cè)試高速運(yùn)動(dòng)標(biāo)簽的讀取性能，可模擬高速公路上的不停車收費(fèi)等應(yīng)用。
（5）復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)測(cè)試單元：主要由服務(wù)器、路由器、無(wú)線AP等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，通過(guò)這些設(shè)備的不同組合和設(shè)置，可模擬多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以驗(yàn)證實(shí)際網(wǎng)絡(luò)是否可以承受RFID的海量數(shù)據(jù)。
（6）智能貨架測(cè)試單元：主要由貨架、RFID設(shè)備、智能終端等組成，可測(cè)試倉(cāng)庫(kù)中貨物的定位技術(shù)、零售業(yè)商品的自動(dòng)補(bǔ)貨、智能導(dǎo)購(gòu)系統(tǒng)。
（7）集裝箱貨柜測(cè)試單元：主要由溫濕度可調(diào)的集裝箱、傳感器、GPRS、智能終端等組成，用于測(cè)試供應(yīng)鏈可視化系統(tǒng)，模擬監(jiān)測(cè)陸運(yùn)，在海運(yùn)過(guò)程中運(yùn)用RFID技術(shù)對(duì)集裝箱內(nèi)貨物的監(jiān)控。
   例如，在基本的供應(yīng)鏈場(chǎng)景下，運(yùn)用門禁測(cè)試單元、傳送帶綜合測(cè)試單元、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)測(cè)試單元和機(jī)械手測(cè)試單元組合成的一個(gè)完整的測(cè)試場(chǎng)景如圖7-28所示。
測(cè)試系統(tǒng)還包括一系列測(cè)試平臺(tái)軟件，其主要功能為測(cè)試場(chǎng)景的組態(tài)、測(cè)試儀器的連接和組態(tài)、自動(dòng)獲取和圖形化展示數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，從而進(jìn)一步減少人為因素對(duì)測(cè)試過(guò)程和結(jié)果的干擾，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度。