【摘 要】
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随着现代信息技术的不断发展,RFID技术的应用领域越来越广泛,其中在仓储管理领域的市场占比越来越大,仓储管理领域就是一类典型的密闭强反射环境下的RFID应用。在密闭强反射的复杂环境中,标签漏读与误读问题相对于其他应用场景更为严重。以物品管理柜为例,增大阅读器的发射功率,会造成相邻柜的标签误读,若减小发射功率,会造成本柜的标签漏读。标签误读问题可通过柜体屏蔽和上位机算法有效解决,本文主要研究UHF
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随着现代信息技术的不断发展,RFID技术的应用领域越来越广泛,其中在仓储管理领域的市场占比越来越大,仓储管理领域就是一类典型的密闭强反射环境下的RFID应用。在密闭强反射的复杂环境中,标签漏读与误读问题相对于其他应用场景更为严重。以物品管理柜为例,增大阅读器的发射功率,会造成相邻柜的标签误读,若减小发射功率,会造成本柜的标签漏读。标签误读问题可通过柜体屏蔽和上位机算法有效解决,本文主要研究UHF RFID标签漏读问题,具体工作如下:(1)建立了完整的密闭强反射环境下RFID系统链路损耗模型。针对密闭强反射环境下的多标签RFID应用场景,本文分析了多径、标签耦合与自干扰信号对RFID系统链路损耗的影响,引入了多径损耗因子、功率传输系数、调制损耗因子和自干扰信号,建立了正反向链路的损耗模型。该模型首次引入了自干扰信号,通过电路分析,给出了正确的互阻抗公式,进而推导出标签耦合效应下的功率传输系数、调制损耗因子的一般公式,绘制了两者与标签间距的关系曲线,并与实际测试结果对比,验证了本文模型的正确性。(2)分析了 RFID系统识别盲区的产生机理,提出了主辅通道、自适应自干扰对消的两种解决方案。从链路损耗模型出发,说明了多径传播、多标签耦合和自干扰信号是造成识别盲区的主要原因,根据增强正向链路获能和提高反向链路信噪比的思路,分别提出了主辅通道式盲区消除方案和基于改进Powell搜索算法的自适应自干扰对消方案。在理论和仿真分析的基础上,设计了主辅通道式盲区消除电路,给出辅通道的最佳控制策略和主辅天线的最优布局。在分析了原理的基础上,设计了有源自干扰对消电路,通过改进的Powell最优搜索算法,实现电路参数的自适应调节,以达到最优的自干扰抑制。(3)设计并搭建了由主柜控制板、分柜控制板和电脑上位机组成的多区域分布式柜内物品检测系统,对本文提出的RFID系统识别盲区消除方案进行综合测试验证。测试结果表明,与仅使用R2000芯片的阅读器相比,本文的主辅通道式盲区消除方案将标签识别率从86.43%提高至95.71%。在840MHz-960MHz间的RFID频段内,本文的自适应自干扰对消方案,可在3.9ms左右完成参数的自动调节,与R2000芯片相比,抑制效果从23dB提高至37dB,标签识别率从62.14%提高至83.71%。联合采用本文上述两种方案的柜内物品检测系统,与仅使用R2000阅读器相比,标签的读全率从81%提高至94%,本文研究工作较好地解决了密闭强反射环境下的标签漏读问题。
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