- 基于RFID技术的库存管理系统分析与设计

对于图书应用，ISO大小的标签被放置在前封面内侧的下部（图 9（b））。即使标签与读写器成直角，只要书的宽度大于0.2英寸，采用大标签才可以实 现百分之百的读取。当书的宽度太小时，各本书内的标签就会挨得很近，实际上对标签施加了失谐效应，从而使读取变得困难。应该指出的是，对随机放置的标签来 说，无论怎样努力都无法实现百分之百的读取率，本研究只针对妥善安置的标签。

在查询器设计的早期发展阶段，人们了解到：所有单回路 天线设计的组合都可能产生问题，因它们彼此间存在强烈的耦合，使测得的每个单回路天线的性能也因此不再有效。对各种回路组合进行多次建模测试的结果发现： 单和双回路（通常称为“数字8”）组合架构可互补彼此的覆盖范围，早期测试中也证明了这点。此外，同心环/“数字8”间的耦合性预测会很低，后来的测试证 明该指标好于-20dB。

最后生成的查询器设计如图10所示。设计时考虑了要满足支架和ICD的实际存储情况，以及书籍或任何类似 大小、类此组成的其它产品的情况。最初的设计包括三个环路/数字8对。这种配置是为预计应用（支架/ICD/书籍）设计的，用来读取与读写器同一平面内的 任何标签，或任何与读写器垂直或平行于侧壁的标签。后来增加了两个数字8来评估额外的标签取向（垂直和平行于背墙），此举使其有能力借助单一平面读写器配 置，来读取任意指向的标签。设计查询器天线布局和间距的原则，是以最少天线实现最佳性能。如图10所示，该布局允许采用多条走线完成PCB的走线长度。这 些靠得很近的长线段有利于在整个表面上读识标签。

对设计内的每个查询器天线进行调整，以使阻抗匹配有利于标签现场情况。读写器的阻抗要求规定IA应满足50-？的系统特性阻抗。为在标签在场的情况下调 整其反应，则标签不在场时的性能将不再是优化的了。在这两种情况间做了妥协，以使在任何数量的标签在场的情况下，匹配都相当于VSWR小于2.0:1的情 况。先前的研究测试了读写器的性能与VSWR的关系，情况显示：除非匹配明显高于5.0:1的VSWR，否则性能没有明显恶化。值得一提的是，从等式1和 2可以看到：为使读取范围加倍，由读写器产生的IA内的电流必须以立方的量级增加。因功率正比于电流的平方，则读写器的功率必须要高64倍才能在该 RFID系统内使读取距离加倍（其中P与r6成比例）；系统内合理的VSWR反应不会导致感应电压的重大损失。

借助商业读写器/多 工器和测试设置对测试结果进行记录，如图11。所有8个天线的映射响应如图12所示。映射响应清楚表明，对许多标签指向来说，都可得到百分之百的读取率。 此外，还发现存在巨大的天线“冗员”现象，其中标签被一个以上天线读取，因此可将参加扫描的天线数减为三个，且仍可达到百分之百的读取性能。读写器/多路 复用器还有可操控多达256个查询器天线的复用功能。使用由读写器/复用器制造商描述的常用CAT5电缆，可轻松地配置和组装智能货车以便容纳多达16个 RFID货柜，每一个都可以在16个天线间切换。借助非平衡变压器的使用，射频能量通过四对CAT5双绞线电缆（100-）中的一对传送，其余6根线用作 数字输入/输出（I/O）。在13.56MHz，CAT5电缆的损耗相对较低，通过100英尺的电缆可实现百分之百的读取性能。

在这项研究中碰到的几个问题可以认为是对一些应用的限制，例如捕获速度。借助整合的复用技术，可顺序进行切换交替；读写器捕获标签所需的时间与现场标签 数直接成正比。用所有这8个查询器读取77标签试验台所需的时间为40秒。在研究这些数据集之后，确认其中5个查询器是完全多余的，将它们拿掉后整个扫描 时间缩短为20秒。在测试现场，对支架应用来说，我们遇到的情况是不超过50个产品/货架，通常是25个，读取它们所花的时间在15秒以内。读写器的速率 是转发器协议（指定的标签/秒速率）、防竞突算法以及读写器能力（将数据传递到主机的吞吐量）的函数。好消息是，新的HF Gen2 RFID标准协议的 进度明显加快，而相应的读写器/标签应在不久就可面市。在该应用中，对时间的考虑不是重要问题，因为库存更新只需在换班时进行，每天3次。有一些应用既要 借助RFID跟踪产品，也需求通过生物识别技术（指纹）或ID卡识别人员，它们发生在繁忙区域，其中货车/货柜间的读识间隔会很短，这时扫描时间就是个重 要参数了。

另一个潜在的问题与窄的产品相关，如支架；有一种现象是，当货架没全满时，这些窄的产品有可能“跌倒”。在这种情况下，标签就与读写器成直角，且有可能 处在无法被读取的高度，尤其是当产品使用小标签时。为规避这种情况，需在货架内放置可移动的塑料格栅/书档，以防止产品“跌倒”

随着价格便宜的COTS硬件的推出，商家可以配置具有成本效益的分集系统，从而满足许多库存管理应用所要求的规范。这些系统本来就可以是模块化的，且为将其 整合进现有的系统进行了配置，从而不会显著牺牲产品空间，从美学角度也不会很难看。整合了复用技术的物件级RFID技术为许多应用提供了可接受的方案，且 对跟踪诸如支架和ICD等昂贵临床产品尤其有吸引力。