CN113051942A - 盐雾环境下uhf-rfid标签识读距离的测量方法 - Google Patents

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俞晓磊
孟德龙
张科
周善浩
赵志敏
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Abstract

本发明公开了一种盐雾环境下UHF‑RFID标签识读距离的测量方法，首先测得不同浓度盐雾环境下的UHF‑RFID标签读取距离，然后进行拟合得到盐雾浓度和UHF‑RFID标签读取距离的拟合函数。最后通过待计算UHF‑RFID标签读取距离的盐雾环境下的盐雾浓度推算出UHF‑RFID标签识读距离。本发明具有简单、精确、自动化程度高等特点，对UHF‑RFID标签性能的研究具有重要意义。

Description

盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法
技术领域
本发明涉及UHF-RFID标签性能动态检测领域，尤其涉及一种盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法。
背景技术
RFID是一种基于电磁波耦合或感应的非接触式识别系统，因此RFID技术可以在不接触物体的情况下实现远程识别。近年来，RFID技术在无线识别和目标跟踪方面发展迅速，其中对UHF-RFID系统的研究是国内外研究关注的重点。UHF-RFID系统的工作频率在860MHz～960MHz之间，其识别距离比低频和高频RFID更远，但缺点是很容易受到周围环境的干扰。如果UHF-RFID标签处在特殊环境中(高导电液体或金属物质)，天线辐射效率会严重降低，从而导致读取距离的下降，严重时甚至无法识别。UHF-RFID系统在海运船舶及物资管理方面具有重要价值，而应用过程中涉及的盐雾环境对UHF-RFID系统的影响是一项重要的研究内容。
识读距离是衡量UHF-RFID标签应用性能的重要指标，它的大小直接影响UHF-RFID标签的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法，包括以下步骤：
步骤1)，搭建盐雾环境模拟系统：在密闭箱体的底部设置加湿器，所述加湿器用于采用预设浓度阈值的NaCl溶液对密闭箱体内的空气进行加湿以模拟预设浓度阈值的盐雾环境；
步骤2)，固定RFID读写器，将UHF-RFID标签放置于密闭箱体的中心处，并将密闭箱体至于工作平台上；
步骤3)，通过加湿器，使得密闭箱体内盐雾的浓度为预设的最小盐雾浓度阈值；
步骤4)，将工作平台从远处朝RFID读写器的天线移动，直到RFID读写器感应到UHF-RFID标签反射的射频信号；
步骤5)，测量UHF-RFID标签和RFID读写器天线之间的距离n次，并求得其平均值，记录为当前盐雾浓度下RFID读写器的最大感应距离；
步骤6)，判断当前密闭箱体内盐雾的浓度是否小于预设的最大盐雾浓度阈值，如果当前密闭箱体内盐雾的浓度小于预设的最大盐雾浓度阈值，通过加湿器调整密闭箱体内盐雾的浓度，使其增加预设的盐雾浓度步长，并跳转执行步骤4)；如果当前密闭箱体内盐雾的浓度大于等于预设的最大盐雾浓度阈值，执行步骤7)；
步骤7)，根据得到的各个盐雾浓度对应的RFID读写器的最大感应距离进行函数拟合，得到盐雾浓度和RFID读写器最大感应距离的拟合函数；
步骤8)，获得需要测量RFID读写器最大感应距离的盐雾环境的盐雾浓度，将其带入拟合函数中，得到对应的RFID读写器最大感应距离。
作为本发明盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法进一步的优化方案，步骤5)中通过设置反光板和激光测距仪测量UHF-RFID标签和RFID读写器天线之间的距离，其中，激光测距仪设置在RFID读写器天线处，反光板设置在工作平台上，反光板和UHF-RFID标签垂直于工作平台的移动方向，且激光测距仪和反光板的连线平行于UHF-RFID标签和RFID读写器天线的连线。
作为本发明盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法进一步的优化方案，步骤7)中采用幂函数的Allometric2模型进行拟合，其方程为y＝a+bxc。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明公开了一种盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法，通过测试盐雾浓度推算出UHF-RFID标签识读距离，具有简单、精确、自动化程度高等特点，对UHF-RFID标签性能的研究具有重要意义。
附图说明
图1是盐雾环境实验系统结构示意图；
图2是RFID动态测量实验平台结构示意图；
图3是实验数据拟合函数图；
表1是不同浓度盐雾环境下的UHF-RFID标签读取距离。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
本发明公开了一种盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，搭建盐雾环境模拟系统：在密闭箱体的底部设置加湿器，所述加湿器用于采用预设浓度阈值的NaCl溶液对密闭箱体内的空气进行加湿以模拟预设浓度阈值的盐雾环境；
步骤2)，固定RFID读写器，将UHF-RFID标签放置于密闭箱体的中心处，并将密闭箱体至于工作平台上；
步骤3)，通过加湿器，使得密闭箱体内盐雾的浓度为预设的最小盐雾浓度阈值；
步骤4)，将工作平台从远处朝RFID读写器的天线移动，直到RFID读写器感应到UHF-RFID标签反射的射频信号；
步骤5)，测量UHF-RFID标签和RFID读写器天线之间的距离n次，并求得其平均值，记录为当前盐雾浓度下RFID读写器的最大感应距离；
步骤6)，判断当前密闭箱体内盐雾的浓度是否小于预设的最大盐雾浓度阈值，如果当前密闭箱体内盐雾的浓度小于预设的最大盐雾浓度阈值，通过加湿器调整密闭箱体内盐雾的浓度，使其增加预设的盐雾浓度步长，并跳转执行步骤4)；如果当前密闭箱体内盐雾的浓度大于等于预设的最大盐雾浓度阈值，执行步骤7)；
步骤7)，根据得到的各个盐雾浓度对应的RFID读写器的最大感应距离进行函数拟合，得到盐雾浓度和RFID读写器最大感应距离的拟合函数；
步骤8)，获得需要测量RFID读写器最大感应距离的盐雾环境的盐雾浓度，将其带入拟合函数中，得到对应的RFID读写器最大感应距离。
在搭建盐雾环境模拟系统时，为了更精确的控制密闭箱体内的盐雾浓度，可以在密闭箱体的底部设置加热器，同时在箱体内悬挂湿度传感器，和加湿器相配合，精确调整盐雾浓度，如图1所示。
步骤4)中将工作平台从远处朝RFID读写器的天线移动，可以将工作平台放在传送导轨等能够控制的传送平台上，采用机械控制传动速度和停止；步骤5)中通过设置反光板和激光测距仪测量UHF-RFID标签和RFID读写器天线之间的距离，其中，激光测距仪设置在RFID读写器天线处，反光板设置在工作平台上，反光板和UHF-RFID标签垂直于工作平台的移动方向，且激光测距仪和反光板的连线平行于UHF-RFID标签和RFID读写器天线的连线。此时可以结合显示器实时显示测得的距离，如图2所示。
下表列举了一次实验中不同浓度盐雾环境下的UHF-RFID标签读取距离：
Figure BDA0002992054570000041
在完成UHF-RFID标签实验数据的采集后，我们将对实验数据进行处理。具体步骤是将实验数据进行函数的拟合，在尝试多种函数后，发现幂函数匹配的曲线效果最好，这也与理论推导所呈现的函数关系保持一致。拟合函数采用幂函数的Allometric2模型，其方程为：y＝a+bxc，拟合函数的三个参数的数值范围分别为a＝5.22788±0.06528，b＝-2.25495±0.07286，c＝0.60844±0.02511。根据统计理论分析，相关系数R^2越接近1，残差平方和越小，则表示拟合函数的拟合效果越好。该拟合函数的相关系数达到了R2＝0.99659，残差平方和为0.05605，数据显示该拟合函数的拟合效果非常不错，实验数据拟合函数图如图3所示。测量盐雾浓度，通过确定的拟合函数从而可以推算出UHF-RFID标签的识读距离。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1），搭建盐雾环境模拟系统：在密闭箱体的底部设置加湿器，所述加湿器用于采用预设浓度阈值的NaCl溶液对密闭箱体内的空气进行加湿以模拟预设浓度阈值的盐雾环境；
步骤2），固定RFID读写器，将UHF-RFID标签放置于密闭箱体的中心处，并将密闭箱体至于工作平台上；
步骤3），通过加湿器，使得密闭箱体内盐雾的浓度为预设的最小盐雾浓度阈值；
步骤4），将工作平台从远处朝RFID读写器的天线移动，直到RFID读写器感应到UHF-RFID标签反射的射频信号；
步骤5），测量UHF-RFID标签和RFID读写器天线之间的距离n次，并求得其平均值，记录为当前盐雾浓度下RFID读写器的最大感应距离；
步骤6），判断当前密闭箱体内盐雾的浓度是否小于预设的最大盐雾浓度阈值，如果当前密闭箱体内盐雾的浓度小于预设的最大盐雾浓度阈值，通过加湿器调整密闭箱体内盐雾的浓度，使其增加预设的盐雾浓度步长，并跳转执行步骤4）；如果当前密闭箱体内盐雾的浓度大于等于预设的最大盐雾浓度阈值，执行步骤7）；
步骤7），根据得到的各个盐雾浓度对应的RFID读写器的最大感应距离进行函数拟合，得到盐雾浓度和RFID读写器最大感应距离的拟合函数；
步骤8），获得需要测量RFID读写器最大感应距离的盐雾环境的盐雾浓度，将其带入拟合函数中，得到对应的RFID读写器最大感应距离。
2.根据权利要求1所述的盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法，其特征在于，步骤5）中通过设置反光板和激光测距仪测量UHF-RFID标签和RFID读写器天线之间的距离，其中，激光测距仪设置在RFID读写器天线处，反光板设置在工作平台上，反光板和UHF-RFID标签垂直于工作平台的移动方向，且激光测距仪和反光板的连线平行于UHF-RFID标签和RFID读写器天线的连线。
3.根据权利要求1所述的盐雾环境下UHF-RFID标签识读距离的测量方法，其特征在于，步骤7）中采用幂函数的Allometric2模型进行拟合，其方程为y=a+bx c 。
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Title
黄钰 等: "《电解质溶液配送环境下RFID标签识读距离检测实验研究》", 《电光环境》 *

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