一种无源超高频射频识别系统可靠性建模方法
【专利摘要】一种无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，包括如下步骤：根据阅读器发射功率和阅读器天线的增益及主瓣宽度等参数计算系统读取范围；计算系统链路功率衰减指数断点距离；根据阅读器及标签天线主瓣方向同轴放置时的测量值计算系统链路功率衰减模型；根据阅读器发射功率及系统链路功率衰减模型计算系统识别率。本发明解决了实际应用中采用遍历读取的方法获取系统识别率所需工作量较大的问题，给出了基于系统链路功率衰减模型的系统识别率估计方法，结合给出的系统读取范围计算方法，实现无源超高频射频识别系统的可靠性建模，精度高，适用范围广。
【专利说明】一种无源超高频射频识别系统可靠性建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于射频识别（Radiofrequencyidentification,RFID)通信领域，涉及 一种无源超高频（UHF)RFID系统可靠性建模方法，特别是涉及室内多径环境下的无源UHF RFID系统可靠性建模方法。
【背景技术】
[0002] 无源UHFRFID系统利用雷达散射原理实现阅读器及标签间的信号传输，该技术在 生产、物流及设备管理等领域已取得广泛应用。部署场景复杂的电磁环境，使得系统可靠性 建模成为制约RFID技术应用及推广的重要因素，其研究工作可为RFID产品的研发及最优 化快速部署提供理论指导及参考依据。
[0003] 无源UHFRFID系统受阅读器天线最大发射功率、标签灵敏度及多径效应等因素制 约，系统最大识别距离一般不超过l〇m。室内环境下墙壁、门窗、家具及其它室内设备均对系 统性能产生较大影响。天线辐射电磁波在传播过程中遇到障碍物发生反射现象，使得系统 链路功率衰减随阅读器天线至标签间距改变而快速变化。室内环境经验模型针对特定应用 环境测量数据，并根据测量结果建立模型，所建立的模型可以广泛应用于相似的传播环境 中。
[0004] 现有无源UHFRFID系统可靠性建模方法采用系统最大读取距离、系统最大读取范 围及系统识别率等参数中的某项作为评估指标，以实现系统可靠性建模。基于系统最大读 取距离的可靠性建模方法仅考虑了标签能够被识别的最远距离，不能反映系统可靠性随阅 读器及标签相对位置改变而产生的变化。基于系统最大读取范围的可靠性建模方法考虑了 阅读器及标签的相对位置关系，但不能反映系统最大读取范围内的盲区对系统可靠性的影 响。基于系统识别率的系统可靠性建模方法考虑了系统读取范围内的盲区，但需遍历系统 内全部标签，所需工作量较大，且不能描述系统读取范围。
【发明内容】
[0005] 为解决现有无源UHFRFID系统可靠性建模方法存在的上述技术问题，本发明提供 一种工作量较小，且能描述系统读取范围的无源UHFRFID系统可靠性建模方法。
[0006] 本发明的基本思想是，基于阅读器发射最大功率及阅读器天线特性参数，提出本 发明之系统读取范围估计方法；基于Friis传输方程及线性回归方法，提出本发明之无源 UHFRFID系统链路功率衰减建模方法，进而得到系统识别率；采用系统读取范围及识别率 作为评估指标，提出本发明之无源UHFRFID系统可靠性建模方法。
[0007] -种无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，包括如下步骤：根据 阅读器发射功率、阅读器天线方向图和主瓣宽度、标签灵敏度及系统工作频率计算无源超 高频射频识别系统的读取范围；计算系统链路功率衰减指数断点距离；根据阅读器及标签 天线主瓣方向同轴放置时的测量值计算系统链路功率衰减模型；计算无源超高频射频识别 系统的识别率。
[0008] 所述无源超高频射频识别系统读取范围适用于阅读器采用圆极化面天线情形。假 设三维笛卡尔坐标系下，阅读器天线所在位置坐标为（x，y，Z)= (0,0,0)，且阅读器天线向 X > 0方向辐射电磁波，及E平面的阅读器天线主瓣宽度分别为，系统最大识 别距离为,则所述无源UHFRFID系统读取范围边界条件表达式为
【权利要求】
1. 一种无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，包括如下步骤：根据 阅读器发射功率、阅读器天线方向图和主瓣宽度、标签灵敏度及系统工作频率，计算无源超 高频射频识别系统的读取范围；计算系统链路功率衰减指数断点距离；根据阅读器及标签 天线主瓣方向同轴放置时的测量值计算系统链路功率衰减模型；计算无源超高频射频识别 系统的识别率。
2. 根据权利1所述的无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，所述无 源超高频射频识别系统的读取范围的表达式为
其中，;T，^，z为系统读取范围边界坐标，a , & , c为系统读取范围椭球体半轴长。
3. 根据权利2所述的无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，所述系 统链路功率衰减指数断点距离的表达式为
其中，公：冬+%, D = 和矣分别为阅读器天线及标签的距地高度，为系统 工作频率波长，下标r d分别表示阅读器及标签。
4. 根据权利3所述的无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，所述系 统链路功率衰减模型表达式为
其中，i为阅读器天线至标签的水平间距，A为系统链路功率衰减指数，随机变量 毛服从正态分布，记为尤?为尤的标准差，为系统链路功率衰减指数 断点距离，所述系统链路功率衰减指数根据最小均方差准则获得。
5. 根据权利4所述的无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，无源超 高频射频识别系统距离阅读器天线距离为d处的识别率表达式
其中，为标签灵敏度，€￠4为阅读器天线发射电磁波至处的功率估计值， 为误差函数，为系统链路功率衰减模型的标准差。
6. 根据权利2所述的无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，所述无 源超高频射频识别系统的读取范围的表达式中所涉及的参数的表达式为
其中，为系统最大读取距离，, 为巧及I平面下的阅读器天线主瓣宽度。
7.根据权利5所述的无源超高频射频识别系统可靠性建模方法，其特征在于，所述阅 读器天线发射电磁波至^处的功率估计值表达式为 Pt^.{d)^ Pr^ + Loss{d)； 其中，iossW)为系统链路功率衰减模型，Pm为阅读器发射功率。
【文档编号】G06F19/00GK104361244SQ201410671188
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】何怡刚, 佐磊 申请人:合肥河野电子科技有限公司