旅游景区RFID通用射频技术测试系统研究

引 言

随着国家第三产业的发展，旅游经济快速增长，为提高旅游服务质量，实现智慧旅游，旅游业大力引入物联网产品， 如RFID 系统在景区、酒店和餐饮等方面的投入等，游客不仅沉浸在祖国壮丽山河中，还赞叹信息科技给大家带来的便利。而 RFID 产品是否达标，可靠性是否令人满意，直接影响对游客的服务质量。因此本文提出RFID 通用射频测试系统研究， 分析整体设计、研究硬件和软件部分的测试功能，在 RFID 产品投入使用前，快捷、准确地测试其指标是否在旅游业误差允许范围之内，助力信息科技产品在旅游业中迅速普及，为旅游业经济发展带来一定帮助。

1 RFID测试技术简介

RFID 系统是一种无线通信技术，主要体现在读写器和标签之间的无线信息传送，UHF RFID 利用电磁波反向散射原理，完成二者间的信息传送。RFID 测试是指系统在研发后期或产品样品出来时，通过合适的测试方法，依据相应的测试标准和行业规范，对系统相关指标进行测试，判断其是否在行业允许范围误差之内。通过科学分析，对 RFID 系统进行改进，提高其可靠性。

2 总体设计

整个测试系统包含上位机计算机、矢量信号发生器、矢量信号分析仪、射频信号处理单元和轨道控制器等，系统构架如图 1 所示。系统采用三相电源输入，降压、整流和滤波，输出两路电源，一路正常给机柜内仪器供电，另一路备用。系统支持射频信号、电源信号和 TTL 信号，通过不同的电平控制微波开关，多路电源供不同测试模块引脚加电使用，系统机箱内置示波器、信号发生器和万用表等模块化仪表。配置矩阵开关模块，目的是灵活输出射频信号。待测设备模块被测试前，先检查电源电阻、电压和电流等参数，确认其对地不短路，能够正常加压。适配器接口输出留有 30% 的余量，采用VPC 公司的 18 槽接口 G18，电源信号和射频信号各有 3 个槽位。

3 硬件部分

硬件主要由测量仪器构成，如矢量信号源，干扰信号源等。为测试系统的测试工具，仪器根据测试方案的档次，选用不同的数量，可双向兼容。采用的仪器名称见表 1 所列。硬件系统在测试前，要完成自检，测试过程中的误差处理方式如下：

(1) 测量仪器产生的误差由系统自动处理 ；

(2) 被测设备与系统连接、测量时产生的误差，直接在测试端口通过校正模式处理。

4 软件部分

软件部分是测试系统的核心，完成整个仪器系统的连接管理、数据交换和信令流控制，以及仪器总线结构的流程仲裁和测试项目管理，支持测试序列定制功能，通过一次性配置测试计划，实现多次长期统计报告功能。本软件基于TM STUDIO，属于综合平台，能测试标签性能、射频一致性认证和协议一致性，进行层次建模，把不同系统分成 3 层，抽象出底层、中间层和顶层，底层封装仪器和硬件驱动，顶层根据功能划分用户界面，三个系统的区别在于中间层的执行逻辑， 中间层用动态方式调用，形成类似脚本程序的执行流，执行流形成一个多线程实体，调度系统中各逻辑模块，如图 2 所示。

(1) 测试序列模块：根据测试内容的需要，配置测试功能，布置测试作业内容。

(2) DEMO模块 ：便于研发人员进行离线调试，展现软件的兼容性和易用性，在此模式下，使用用户无需输入授权号。

(3) LOG记忆模块 ：记忆所有测试中出现的中间状态以供工程和质量分析研发人员分析和调试，从而进行检查、对比以及定义问题的原因。

(4) 自动打印报告模块 ：为用户提供测试结果输出。

                                                                                                                                                图 2 软件结构框图

5 系统性能评估分析

对景区某型号门禁 RFID 系统进行测试，其特点是读写器固定，标签跟随游客移动，但 UHF RFID 系统的识别范围具有不稳定性和不连续性。对测试系统采用的评估方法包括最大识别距离法、最大识别区域法和基于目标区域识别率的识别方法。标签谐振频率为 1 100 MHz，增益为 2.2 dB，驻波比小于1.6。将门禁系统的标签放置在暗室内，实验环境为7 m×4 m×3.8 m 的实验室，目标区域由 57 个测试点构成，分别位于距离地面 1.2 m 和 1.7 m 的水平面内。每个平面测试点为 6×8 设置，测试点的 X，Y，Z 方向距离为 40 cm，系统工作频率为 1 100 MHz。测试结果表明，阅读器的天线朝向标签所在测试点的集合中心时，高度范围为 2 m，目标区域识别率达标。

6 结 语

RFID 测试系统是基于软件无线电和测试仪器的系统，由上位机、矢量信号发生器、矢量信号分析仪、射频信号处理单元和轨道控制器等组成，分为硬件和软件部分。本文利用RFID 测试系统，分析并测试了阅读器和标签天线的连接管理、数据交换和信令流控制，测试标签性能、射频一致性认证和协议一致性，进行层次建模。该测试系统的研究为 RFID 技术的研发及用户快速应用 RFID 产品提供了理论指导和参考依据，为物联网产品应用与景区智能化奠定了良好的基础。