一种反向测试ＲＦＩＤ读写器防碰撞能力的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种反向测试ＲＦＩＤ读写器防碰撞能力的系统及方法，由标准测试环境、水平导轨、导轨滑块、滑块控制器、标签支架、电子标签阵列、接收天线支架、接收天线、频谱分析仪、发射天线支架、发射天线、待测读写器、控制计算机组成，其方法是在自由空间中对读写器和标签之间的无线通信信号进行捕获和分析，统计空闲时隙、有效时隙和碰撞时隙的数量和时间，并以此计算读写器读取多标签时的吞吐率，用以在可重复条件下通过对电子标签和读写器之间的空中接口通信过程进行分析，实现对一款ＲＦＩＤ读写器在读取多标签时所表现出的多目标快速识别能力的快速评价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及RFID
，尤其涉及一种通过反向测试评价RFID读写器防碰撞能力的系统及方法。
技术介绍
RFID全称为射频识别(Radio Frequency Identification)，是一种利用射频技术实现的非接触式自动识别技术。RFID标签具有体积小、读写速度快、形状多样、使用寿命长、可重复使用、存储容量大、能穿透非导电性材料等特点，结合RFID读写器可以实现多目标识别和移动目标识别，进一步通过与互联网技术的结合还可以实现全球范围内物品的跟踪与信息的共享。RFID技术应用于物流、制造、公共信息服务等行业，可大幅提高管理与运作效率，降低成本。 RFID技术目前已经成为IT领域的热点，众多机构和企业都在大力推广这种技术。随着RFID技术飞速发展，相关产品的生产厂家逐渐增多，从手持式到固定式，RFID读写器的品种也已经上升到数百种，并且还在不断推出新的产品。为了在众多的RFID读写器中选择最能够满足使用者需求的产品，就需要对RFID产品的性能指标进行专门的测试，RFID读写器的防碰撞能力，有时也被称为防冲突能力，即是RFID读写器产品的重要性能指标之一。RFID读写器的防碰撞能力是指在多标签环境下，读写器根据自身防碰撞算法高效、快速地进行多目标识别的能力。 众所周知，当一个读写器的作用范围之内有多个电子标签时，由于所有的电子标签都采用同一个工作频率，因此如果多个标签同时传输数据就会产生数据冲突，进而导致传输失败，信息丢失。为了避免多路存储造成的碰撞，无线通信系统中多采用频分多路(FDMA)、空分多路(SDMA)、码分多路(CDMA)和时分多路(TDMA)几种方式来解决这个问题。但是对于电子标签应用来说，由于电子标签自身是无源的，为了降低成本和功耗，需要内部电路越简单越好。因此，上述前三种方式均只适用于一些特定的场合，选择TDMA方式来实现RFID系统的防碰撞机制是最普遍的方法。考虑到RFID系统的通信形式，又以读写器驱动的TDMA防碰撞算法较为常用，即所有的电子标签受读写器的时隙控制来实现多标签防碰撞识别。衡量基于时隙的防碰撞算法优劣的主要指标是系统的吞吐率，即RFID数据通信中，顺利读取电子标签所用的时间与总用时的比值，是对RFID读写器和电子标签处理传输数据请求能力的总体评价，吞吐率越高，则数据传输效率就越高，该读写器的防碰撞性能也就更好。通常读写器生产厂家的防碰撞算法都固化于产品内部的集成电路中，多属于私有技术，无法直接进行评价，因此寻找一种有效的方法对RFID读写器的防碰撞能力进行基准测试是非常有必要的。 基准测试的目的是通过设计合理的测试方法、测试流程和测试工具对一类测试对象的某项性能指标进行测试，并且保证测试取得的结果是可比较的、可重复的。使用基准测试方法对RFID读写器的防碰撞能力进行测试，特别是对吞吐率指标进行有效测试，不仅可以得到一款RFID读写器产品在多标签环境中的读取表现，还可以通过和其它RFID读写器5产品的吞吐率指标相比较，挑选出在多标签环境下能够更高效工作的读写器产品。 目前RFID读写器的防碰撞算法是国内外研究的一个热点方向，很多论文提出了基于时隙的防碰撞算法改进方案，并通过建模推导和计算机仿真计算和验证吞吐率指标，进而可以比较算法优劣。但是，对于实际读写器来说，由于大多数读写器生产厂家的防碰撞算法并未公开，因此很难通过数学模型对读写器防碰撞能力进行直接评价，只能够通过在实际应用中部署一个典型环境，如在一个闸门位置放置读写器，并将多个电子标签粘附于纸箱的一面从闸门处推过，以此统计该读写器读取多标签的成功率来衡量防碰撞能力的高低。这种测试方法只能定量比较某一具体应用环境下读写器读取多标签的能力，具体又受到读写器天线作用区域、标签排列、标签依附介质以及读写器防碰撞能力的影响，由于多个因子都在不同水平上影响响应变量的变化，因此这样的测试结果并不适用于其它应用环境。另一种评价方法是将多个电子标签密集堆放于读写器有效读取范围内，统计其读取全部标签所用的总时间。但是，由于基于时隙的防碰撞算法中都包含随机数，即电子标签在接收到读写器询问指令后将产生一个随机数RN，并在随后的第RN个时隙中进行应答，所以这种测试方法难以得到准确的读取时间。此外，不同的读写器内部数字处理芯片的运算能力不同，也会导致对不同算法复杂度的防碰撞算法处理速度有所区别，因此仅仅依赖总读取时间一个指标也不能给出提高读写器防碰撞能力的有效途径。
技术实现思路
为了解决对RFID读写器防碰撞能力进行高效测试所急需的技术和方法，本专利技术的目的是为使用者提供一种简单、明确、有效的自动化测试工具和基准测试方法，用以在可重复条件下通过对电子标签和读写器之间的空中接口通信过程进行分析，实现对一款RFID读写器在读取多标签时所表现出的多目标快速识别能力的快速评价，从而为使用者设备选型提供决策参考，为此，本专利技术提供一种反向测试RFID读写器防碰撞能力的系统及方法。 为达成所述目的，本专利技术提供的反向测试RFID读写器防碰撞能力的系统及方法，其原理是在自由空间中对读写器和标签之间的无线通信信号进行捕获和分析，统计空闲时隙、有效时隙和碰撞时隙的数量和时间，并以此计算读写器读取多标签时的吞吐率。在相同传输速率和调制方式下，吞吐率越高说明该读写器的防碰撞能力越高。 本专利技术第一方面，提供一种反向测试RFID读写器防碰撞能力的系统，包括标准测试环境、水平导轨、导轨滑块、标签支架、电子标签阵列、接收天线支架、接收天线、发射天线支架、发射天线、滑块控制器、频谱分析仪、待测读写器、控制计算机，其中 水平导轨、导轨滑块、标签支架、电子标签阵列、接收天线支架、接收天线、发射天线支架、发射天线置于标准测试环境的内部； 滑块控制器、频谱分析仪、待测读写器、控制计算机置于标准测试环境的外部； 水平导轨置于标准测试环境的水平地面上，导轨滑块与水平导轨机械相连，标签支架置于导轨滑块上方，电子标签阵列置于标签支架上，标签支架与标准测试环境的水平地面垂直； 发射天线置于发射天线支架的上方，发射天线支架的下方固定于水平导轨的一端，发射天线与待测读写器通过射频馈线相连； 接收天线置于接收天线支架的上方，接收天线支架的下方固定于水平导轨上并位于电子标签阵列与发射天线之间，接收天线与频谱分析仪相连，用于捕获待测读写器和电子标签阵列之间的无线通信信号； 控制计算机通过数据线与滑块控制器、频谱分析仪及待测读写器相连，分别用于向滑块控制器发送指令驱动导轨滑块沿着水平导轨方向运动、配置待测读写器参数及接收待测读写器读取的结果数据、解调频谱分析仪传回的信号并做统计。 优选地，所述标准测试环境外部的频谱分析仪、待测读写器的射频接口和电源接口 、以及滑块控制器和控制计算机的电源接口发出的电磁辐射被标准测试环境隔离。 优选地，导轨滑块在静止时与水平导轨直接接触，导轨滑块运动时通过电力、磁力或摩擦力作用而使导轨滑块与水平导轨之间发生相对位移的机械结构。 优选地，电子标签阵列具有多个电子标签，并且电子标签阵列的几何中心和发射天线的几何中心保持在同一高度，且两几何中心之间组成的连线与水平导轨平行。 优选地，接收天线与发射天线的几何中心保持在同一高度，且接收天线与发射天线之间的距离d。^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反向测试ＲＦＩＤ读写器防碰撞能力的系统，其特征在于：包括标准测试环境、水平导轨、导轨滑块、标签支架、电子标签阵列、接收天线支架、接收天线、发射天线支架、发射天线、滑块控制器、频谱分析仪、待测读写器、控制计算机，其中：水平导轨、导轨滑块、标签支架、电子标签阵列、接收天线支架、接收天线、发射天线支架、发射天线置于标准测试环境的内部；滑块控制器、频谱分析仪、待测读写器、控制计算机置于标准测试环境的外部；水平导轨置于标准测试环境的水平地面上，导轨滑块与水平导轨机械相连，标签支架置于导轨滑块上方，电子标签阵列置于标签支架上，标签支架与标准测试环境的水平地面垂直；发射天线置于发射天线支架的上方，发射天线支架的下方固定于水平导轨的一端，发射天线与待测读写器通过射频馈线相连；接收天线置于接收天线支架的上方，接收天线支架的下方固定于水平导轨上并位于电子标签阵列与发射天线之间，接收天线与频谱分析仪相连，用于捕获待测读写器和电子标签阵列之间的无线通信信号；控制计算机通过数据线与滑块控制器、频谱分析仪及待测读写器相连，分别用于向滑块控制器发送指令驱动导轨滑块沿着水平导轨方向运动、配置待测读写器参数及接收待测读写器读取的结果数据、解调频谱分析仪传回的信号并做统计。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘禹，关强，刘怀达，朱智源，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]