RFID系统测试的流程

发布日期：2020-07-21 17:46:53 作者：Ling 点击：16060

1.RFID系统测试的流程
首先针对托盘级识别（Pallet Level）、包装箱级识别（Case Level）、单品级识别（Item Level）分别进行逐级测试。在逐级测试中，再展开进行不同阅读模式下的测试。在实际情况中，端口阅读模式是物流管理中最为有效和普遍的一种阅读模式，因此在测试中对端口阅读模式进行了较为细致的划分。端口阅读模式首先可分为动态阅读和静态阅读，而动态阅读中又可以分为步行速度下和速度可调的传送带两种不同情况。
1）托盘级识别（Pallet Level）
托盘级识别指在每个托盘上贴上具有唯一编码的射频标签，用阅读器识别各个托盘。需要说明的是：在端口阅读模式中，静态阅读方式是指端口天线固定，由远及近调整托盘到端口的距离，当在某一位置上端口天线可以识别出射频标签时，端口天线到托盘的距离即为端口天线的阅读距离（Read Range）；而动态阅读方式则是指端口天线固定，以人工步行速度或者传送带上的可调速度通过端口时，端口天线对托盘的识别性能（如果可读，阅读距离也发生变化）。
2）包装箱级识别（Case Level）
（1）单个包装箱识别：包装箱贴上具有唯一编码的射频标签，标签放置于托盘上面，用阅读器识别包装箱。其三种阅读模式均与托盘级识别相同。
（2）多个包装箱识别：每个包装箱贴上具有唯一编码的标签，将多个包装箱同时放置于托盘上面，用阅读器识别各个包装箱。可以识别出的包装箱的数目占所有包装箱数目的百分数称为阅读率。在其三种阅读模式中，是通过测试包装箱的阅读率来衡量其性能的。需要注意的是：在每种阅读模式下，通过改变各个包装箱的摆放位置，调整各个标签的摆放位置，可观测性能的变化。例如，在图7-26所示各种情况中，图（a）与图（b）相比，标签离托盘外沿的平均距离较远，而在图（c）中，两个包装箱上的标签相邻。在端口识别模式的静态识别中，端口天线固定，由远及近调整托盘到端口的距离，当在某一位置上端口天线对射频标签有100%的阅读率时，端口天线到托盘的距离即为端口天线的阅读距离。
3）单品级识别（Item Level）
   在单品级识别情况下，托盘上有三种货品排列形式，即均匀的货品排列、复合的货品排列、异质的货品排列。这三种货品排列形式互补而又呈现复杂度上的递增。下面比较它们在各种测试情况下的阅读器的性能。
（1）均匀的货品排列。如果货品的排列是均匀的，包装箱中的各个单品上贴上具有唯一编码的标签，用阅读器识别单品。可以识别出单品的数目占所有单品数目的百分数称为阅读率。在三种阅读模式中分别测试单品的阅读率，即可衡量其性能。需要注意的是：在每种阅读模式下，通过使用不同材料和包装的单品，可观测阅读器性能的变化；通过改变标签的放置，可观测阅读器性能的变化。
（2）复合的货品排列：同均匀的货品排列。
（3）异质的货品排列：同均匀的货品排列。2.RFID系统测试的规范
在测试中需要对标签的测试、阅读器的测试、空中接口一致性的测试、协议一致性的测试、中间件的测试等进行规范。
1）标准符合性测试
   标准符合性测试是指测试待测目标是否符合某项国内或国际标准（如ISO18000标准）定义的空中接口协议。其具体内容包括阅读器的功能测试（阅读器的调制方式测试、阅读器的解调方式和返回时间测试、阅读器的指令测试）和标签的功能测试（包括标签的解调方式和返回时间的测试，标签反应时间的测试，标签的反向散射测试，标签的返回位准确率测试，标签的返回速率测试等）。
2）可互操作性测试
   可互操作性测试是指测试待测设备与其他设备的协同工作能力。例如，测试待测品牌的阅读器对其他电子标签的读写能力，待测品牌的电子标签在其他阅读器的有效工作距离范围内的读写特性，待测品牌的阅读器读取其他阅读器写入标签的数据等。该测试又可分为单阅读器对单标签，单阅读器对多标签，多阅读器对单标签，多阅读器对多标签等不同环境的测试。
3）性能测试
性能测试的具体内容有RFID标签的测试、RFID阅读器的测试和RFID系统的测试。RFID标签的测试包括工作距离的测试、标签天线方向性的测试、标签最小工作场强的测试、标签返回信号强度的测试、抗噪声的测试、频带宽度的测试、各种环境下标签读取率的测试、标签读取速度的测试等；RFID阅读器的测试包括灵敏度的测试、发射频谱的测试等；RFID系统的测试包括电子标签和阅读器的测试，测试时应配置不同参数（改变标签的移动速度、附着材质、数量、环境、方向、操作数据及多标签的空间组合方案等），测试系统通信距离及通信速率等。3.RFID系统测试的方法
测试过程并不是自由的，对于不同产品的测试报告，其可比性是建立在相同的测试条件和测试程序基础上的。因此，应该有一套完整的测试规范来控制整个测试过程。
针对RFID系统的测试应首先从应用出发，根据影响读取率的因素逐一进行测试，如速度、介质、环境、标签方向、干扰等。只有通过这样的测试，才能了解产品在实际应用过程中的表现，从中得出有用的结论，指导产品的使用。
举例来说，针对RFID标签读取率的静态测试流程如下。
1）布置测试环境
选择一个合适的测试场地，首先应保证尽量减少外界干扰，如附近不能有会向外发射电磁信号的设备，还应避免在测试场地布置与测试无关的金属制品，因为它们对天线所发出的信号影响较大，可能改变天线所发出电磁波的分布，进而影响测试结果的准确性。
   其次，布置测试用标签、货箱及阅读器。不同的测试需要用到不同材料的货箱，根据目前物流行业的应用，金属、塑料、木质和纸质货箱的应用最广泛。由于这几种货箱对读取率的影响不同，所在在同一次测试中，应保证货箱材料的统一，最好使用相同的货箱。特别是在对不同厂家生产的标签和阅读器进行测试时，这一点更加重要，因为从工艺角度出发，即使是相同规格的不同货箱从外形尺寸到材料分布也不可能做到完全相同，而有些参数对于读取率的影响是不能忽视的，因此本着客观公正的原则，在这种情况下，应保证测试所用货箱、放置位置及外界环境的一致性。
2）记录环境数据
   记录测试时间、测试时的温度、湿度及外界场强。
3）测试不同位置的读取率
   改变标签与天线的相对位置，分别记录各个位置的读取率，并做记录。在每次测试过程中，最多只能改变一项测试参数。
例如，研究标签与天线距离对读取率的影响时，应把距离向量作为唯一的变量，将测试结果填入读取率与距离的关系表格中。目前采用的是每个位置读取500次，用读取成功的次数和读取总次数的比值表示读取率。这样就可以降低由于特殊情况造成的读取率变化对最终结果的影响。在距离变化上，一般以10cm为单位递增，但这并不是固定的，在读取率比较稳定的情况下，可以适当增加距离变化的幅度，而在读取率变化剧烈的情况下，为了更加准确地得到读取率随距离变化的规律，就应该减小这一数值。测试范围应从读取率为100%开始直至读取率降为0，其采样点应尽可能多，这样才能如实反映读取率与距离的关系。
此外，还应研究标签方向对读取率的影响。改变标签的方向，与前面所说的过程类似，记录在不同放置方向的情况下标签读取率与距离的关系。由于实际应用中货箱的形状及摆放都是笔直的，所以在测试过程中也可以忽略标签倾斜的情况，而只研究标签与天线平行或垂直的情况。
这一测试过程只是最简单的流程，在实际测试中可根据情况增加测试项目，如在标签与天线之间放置木板、纸板、金属板，从而得到有障碍情况下的读取率数据；也可以将标签与天线的位置固定，改变周围的环境来研究环境对读取率的影响。
4）分析测试数据
   可以将测试所得到的数据输入计算机，使用相关软件对其进行分析或转化为图表，使结果更加直观地反映出来。多次测试的结果还可以汇总起来，这样就可得到被测产品的全面特性。对这些数据和图表进行归纳和总结，可以知道在影响读取率的众多因素中，哪些是最主要的，哪些的影响相对小一些，这对于进一步改善产品性能，指导产品的应用都是十分重要的。
   实施RFID系统测试有两种方法：手动测试和自动化测试。手动测试的挑战在于如何模拟系统中同时存在的多种行为，如何协调各组件的工作顺序，以及如何保持测试方法的客观性及可重复性等。而自动化测试通过行为分析和虚拟脚本，不仅可以解决上述问题，还可以最小化测试过程中可能产生的认为错误的风险，因此它可以作为RFID系统测试的首选。
测试数据，可以通过采用软件（如MATLAB）绘制图表进行分析，以找出杂乱的数据中的规律性。例如，在单品级标签性能测试中，对于贴在不同单品上的标签性能，可以先分别对标签在各种单品中进行测试，最后用软件绘图进行对比。
4.RFID设备部署方案与系统架构的仿真
随着RFID系统的深入应用，对于RFID设备部署方案和系统架构的测试验证已成为重要需求。RFID系统一般由两级网络组成，即由标签、阅读器组成的无线通信网络，连接后端应用的信息通信网络。前端设备网络的部署重点是设计无线网络组网和协调技术，而RFID系统复杂的硬件体系架构和数据的海量性都对系统测试提出了新的挑战。为此，可采用虚拟测试与关键实物测试相结合的方法，是指通过对RFID设备部署方案和系统架构的分析，确定部署方案和系统架构的主要性能指标和约束，如无线覆盖约束、信号干扰约束、RFID性能指标等，对RFID设备和网络实体进行抽象，建立其面向对象的组件模型，进而构建RFID设备部署和系统架构仿真测试平台。
   仿真测试平台提供图形化的组件及虚拟阅读器、标签、TCP/IP连接等各种组件，生成RFID部署方案和网络系统架构。在虚拟测试的基础上，对关键性能结点再进行场景实物测试，以保证测试结果的可信度。
仿真测试平台内容包括：RFID 阅读器、天线、标签及网络节点的仿真模型，图形化设备部署组态界面的开发、虚拟 RFID 环境的开发、RFID协议仿真的开发、RFID与传感网络、无线网仿真的基本步骤如下。
第一步，采用RFID标签建模工具对电子标签单独建模，分析标签的各种属性（回波损耗、方向性等），选择部分最优设计待用。
第二步，对RFID阅读器和天线建模，分析阅读器和天线的各种属性（读取范围、最快响应时间等），选择部分最优设计待用。
第三步，建立RFID应用环境的仿真，通过测试和经验数据给出该环境下多种材质的电磁反射与吸收情况，给出应用所能使用的部分最佳布局。
第四步，使用第三步所选择的布局在应用环境中部署第一、二步所选择出的RFID阅读器、天线和定义标签的参数（运动方向、速度、数量等）。
第五步，建立网络模型和通信协议，使得设备与设备之间、设备与业务逻辑模块之间、业务逻辑模块与上层应用系统之间交互，完成对整个应用的仿真。
第六步，对仿真进行分析，评价该应用模型的性能、效果、可能产生的瓶颈。
   客观性、可控性、可重构、灵活性是建设可模拟现场物理应用的测试环境的关键需求；配置先进的测试仪器、辅助设备可在一定程度上保证测试结果的客观性；通过为实验室配置温、湿度控制器可实现对温度、湿度的控制；通过配置速度可调的传送带，可实现物体移动速度对读取率的影响；通过配置各种信号发生器、无线设备，可产生可控电磁干扰信号和检查无线网络和RFID设备协同工作的有效性。测试实验室由多个测试单元组成，测试单元可灵活组合，动态地实现多种测试场景。
仿真测试平台的基本单元包括以下几个。
（1）门禁测试单元：由RFID阅读器、可调整天线位置的门架等组成，可模拟物流的进库、出库、人员进出控制等场景。
（2）传送带综合测试单元：由可调速传送带、传送带附属天线架、天线架屏蔽罩、配套控制软件系统等组成，可模拟生产领域的流水线、邮政的邮包分拣等所有涉及传送带的应用场景。
（3）机械手测试单元：主要由机械手组成，可模拟各种标签在一定空间范围内的移动。
（4）高速测试单元：主要由高速滑车组成，用于测试高速运动标签的读取性能，可模拟高速公路上的不停车收费等应用。
（5）复杂网络测试单元：主要由服务器、路由器、无线AP等网络设备组成，通过这些设备的不同组合和设置，可模拟多种网络环境，以验证实际网络是否可以承受RFID的海量数据。
（6）智能货架测试单元：主要由货架、RFID设备、智能终端等组成，可测试仓库中货物的定位技术、零售业商品的自动补货、智能导购系统。
（7）集装箱货柜测试单元：主要由温湿度可调的集装箱、传感器、GPRS、智能终端等组成，用于测试供应链可视化系统，模拟监测陆运，在海运过程中运用RFID技术对集装箱内货物的监控。
   例如，在基本的供应链场景下，运用门禁测试单元、传送带综合测试单元、复杂网络测试单元和机械手测试单元组合成的一个完整的测试场景如图7-28所示。
测试系统还包括一系列测试平台软件，其主要功能为测试场景的组态、测试仪器的连接和组态、自动获取和图形化展示数据，自动生成测试报告，从而进一步减少人为因素对测试过程和结果的干扰，提高测试的自动化程度。

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关键词： RFID系统测试的流程 RFID系统 RFID

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