引 言

隨著國(guó)家第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，旅游經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，為提高旅游服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)智慧旅游，旅游業(yè)大力引入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品， 如RFID 系統(tǒng)在景區(qū)、酒店和餐飲等方面的投入等，游客不僅沉浸在祖國(guó)壯麗山河中，還贊嘆信息科技給大家?guī)淼谋憷?。?RFID 產(chǎn)品是否達(dá)標(biāo)，可靠性是否令人滿意，直接影響對(duì)游客的服務(wù)質(zhì)量。因此本文提出RFID 通用射頻測(cè)試系統(tǒng)研究， 分析整體設(shè)計(jì)、研究硬件和軟件部分的測(cè)試功能，在 RFID 產(chǎn)品投入使用前，快捷、準(zhǔn)確地測(cè)試其指標(biāo)是否在旅游業(yè)誤差允許范圍之內(nèi)，助力信息科技產(chǎn)品在旅游業(yè)中迅速普及，為旅游業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來一定幫助。

1 RFID測(cè)試技術(shù)簡(jiǎn)介

RFID 系統(tǒng)是一種無線通信技術(shù)，主要體現(xiàn)在讀寫器和標(biāo)簽之間的無線信息傳送，UHF RFID 利用電磁波反向散射原理，完成二者間的信息傳送。RFID 測(cè)試是指系統(tǒng)在研發(fā)后期或產(chǎn)品樣品出來時(shí)，通過合適的測(cè)試方法，依據(jù)相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，對(duì)系統(tǒng)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，判斷其是否在行業(yè)允許范圍誤差之內(nèi)。通過科學(xué)分析，對(duì) RFID 系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提高其可靠性。

2 總體設(shè)計(jì)

整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)包含上位機(jī)計(jì)算機(jī)、矢量信號(hào)發(fā)生器、矢量信號(hào)分析儀、射頻信號(hào)處理單元和軌道控制器等，系統(tǒng)構(gòu)架如圖 1 所示。系統(tǒng)采用三相電源輸入，降壓、整流和濾波，輸出兩路電源，一路正常給機(jī)柜內(nèi)儀器供電，另一路備用。系統(tǒng)支持射頻信號(hào)、電源信號(hào)和 TTL 信號(hào)，通過不同的電平控制微波開關(guān)，多路電源供不同測(cè)試模塊引腳加電使用，系統(tǒng)機(jī)箱內(nèi)置示波器、信號(hào)發(fā)生器和萬用表等模塊化儀表。配置矩陣開關(guān)模塊，目的是靈活輸出射頻信號(hào)。待測(cè)設(shè)備模塊被測(cè)試前，先檢查電源電阻、電壓和電流等參數(shù)，確認(rèn)其對(duì)地不短路，能夠正常加壓。適配器接口輸出留有 30% 的余量，采用VPC 公司的 18 槽接口 G18，電源信號(hào)和射頻信號(hào)各有 3 個(gè)槽位。

3 硬件部分

硬件主要由測(cè)量?jī)x器構(gòu)成，如矢量信號(hào)源，干擾信號(hào)源等。為測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試工具，儀器根據(jù)測(cè)試方案的檔次，選用不同的數(shù)量，可雙向兼容。采用的儀器名稱見表 1 所列。硬件系統(tǒng)在測(cè)試前，要完成自檢，測(cè)試過程中的誤差處理方式如下：

(1) 測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生的誤差由系統(tǒng)自動(dòng)處理 ；

(2) 被測(cè)設(shè)備與系統(tǒng)連接、測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，直接在測(cè)試端口通過校正模式處理。

4 軟件部分

軟件部分是測(cè)試系統(tǒng)的核心，完成整個(gè)儀器系統(tǒng)的連接管理、數(shù)據(jù)交換和信令流控制，以及儀器總線結(jié)構(gòu)的流程仲裁和測(cè)試項(xiàng)目管理，支持測(cè)試序列定制功能，通過一次性配置測(cè)試計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)多次長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)報(bào)告功能。本軟件基于TM STUDIO，屬于綜合平臺(tái)，能測(cè)試標(biāo)簽性能、射頻一致性認(rèn)證和協(xié)議一致性，進(jìn)行層次建模，把不同系統(tǒng)分成 3 層，抽象出底層、中間層和頂層，底層封裝儀器和硬件驅(qū)動(dòng)，頂層根據(jù)功能劃分用戶界面，三個(gè)系統(tǒng)的區(qū)別在于中間層的執(zhí)行邏輯， 中間層用動(dòng)態(tài)方式調(diào)用，形成類似腳本程序的執(zhí)行流，執(zhí)行流形成一個(gè)多線程實(shí)體，調(diào)度系統(tǒng)中各邏輯模塊，如圖 2 所示。

(1) 測(cè)試序列模塊：根據(jù)測(cè)試內(nèi)容的需要，配置測(cè)試功能，布置測(cè)試作業(yè)內(nèi)容。

(2) DEMO模塊 ：便于研發(fā)人員進(jìn)行離線調(diào)試，展現(xiàn)軟件的兼容性和易用性，在此模式下，使用用戶無需輸入授權(quán)號(hào)。

(3) LOG記憶模塊 ：記憶所有測(cè)試中出現(xiàn)的中間狀態(tài)以供工程和質(zhì)量分析研發(fā)人員分析和調(diào)試，從而進(jìn)行檢查、對(duì)比以及定義問題的原因。

(4) 自動(dòng)打印報(bào)告模塊 ：為用戶提供測(cè)試結(jié)果輸出。

                                                                                                                                                圖 2 軟件結(jié)構(gòu)框圖

5 系統(tǒng)性能評(píng)估分析

對(duì)景區(qū)某型號(hào)門禁 RFID 系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，其特點(diǎn)是讀寫器固定，標(biāo)簽跟隨游客移動(dòng)，但 UHF RFID 系統(tǒng)的識(shí)別范圍具有不穩(wěn)定性和不連續(xù)性。對(duì)測(cè)試系統(tǒng)采用的評(píng)估方法包括最大識(shí)別距離法、最大識(shí)別區(qū)域法和基于目標(biāo)區(qū)域識(shí)別率的識(shí)別方法。標(biāo)簽諧振頻率為 1 100 MHz，增益為 2.2 dB，駐波比小于1.6。將門禁系統(tǒng)的標(biāo)簽放置在暗室內(nèi)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境為7 m×4 m×3.8 m 的實(shí)驗(yàn)室，目標(biāo)區(qū)域由 57 個(gè)測(cè)試點(diǎn)構(gòu)成，分別位于距離地面 1.2 m 和 1.7 m 的水平面內(nèi)。每個(gè)平面測(cè)試點(diǎn)為 6×8 設(shè)置，測(cè)試點(diǎn)的 X，Y，Z 方向距離為 40 cm，系統(tǒng)工作頻率為 1 100 MHz。測(cè)試結(jié)果表明，閱讀器的天線朝向標(biāo)簽所在測(cè)試點(diǎn)的集合中心時(shí)，高度范圍為 2 m，目標(biāo)區(qū)域識(shí)別率達(dá)標(biāo)。

6 結(jié) 語

RFID 測(cè)試系統(tǒng)是基于軟件無線電和測(cè)試儀器的系統(tǒng)，由上位機(jī)、矢量信號(hào)發(fā)生器、矢量信號(hào)分析儀、射頻信號(hào)處理單元和軌道控制器等組成，分為硬件和軟件部分。本文利用RFID 測(cè)試系統(tǒng)，分析并測(cè)試了閱讀器和標(biāo)簽天線的連接管理、數(shù)據(jù)交換和信令流控制，測(cè)試標(biāo)簽性能、射頻一致性認(rèn)證和協(xié)議一致性，進(jìn)行層次建模。該測(cè)試系統(tǒng)的研究為 RFID 技術(shù)的研發(fā)及用戶快速應(yīng)用 RFID 產(chǎn)品提供了理論指導(dǎo)和參考依據(jù)，為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品應(yīng)用與景區(qū)智能化奠定了良好的基礎(chǔ)。