RFID 应用中“邻道干扰”问题的解决方法

RFID应用中“邻道干扰”问题的解决方法

整理/陈家能

车辆管理自动识别中常常会遇到“邻道干扰”问题。本文提出了UHF

RFID技术在车辆管理应用中所遇到“邻道干扰”问题的解决方法，在实际工程中取得了良好的效果，对其它应用也有参考价值。

问题的产生

我们曾做过一个“基于RFID的自动称重系统”的工程，该系统由控制

台、计算机、汽车衡、RFID读写器、天线和前挡风玻璃贴有电子标签的多

辆汽车等构成。每辆汽车前挡风玻璃上贴有一个电子标签，当只有一辆汽

车驶上汽车衡时，自动称得的重量，会被正确地记录到读写器这时读到的

标签及其关联的汽车或司机名下；但若有几个同样配置的车道时，就可能

出现如下张冠李戴的结果，如图1所示。

参考图1：当两车道的间距与读写器的最大读取距离Dm相当，每个车

道各有一台读写器，相邻的第1、2车道的天线有一些共同的作用范围，

若一辆汽车上的电子标签可被1、2车道的两台读写器都读到，则当同时

有两辆贴着标签的汽车，分别开上1、2车道的汽车衡并称重后，控制台

判别对应的重量就可能出问题，例如1车道汽车衡称的重量被错误地记录

到2车道的汽车或司机名下。当有多个并行车道需要安装多个RFID读写器

时，若仅仅各自直接读取电子标签，就很难避免这样的“邻道干扰”和“误

读”。所谓“邻道干扰”，原来指两个相邻的无线通信信道之间的干扰，而这里RFID借来是指一个车道上的RFID读写器除了读到本车道上的电子标签外，还读到了邻车道上的电子标签，从而造成“误读”，影响到鉴别各自归属，我们称之为“邻道干扰”（这里的鉴别强调的是在一些电子标签中区分出特定的标签，而通常RFID的“识别”，如读到某电子标签，仅仅表明天线的有效范围内存在此标签）。解决这种“邻道干扰”问题，应该是指对于两个电子标签的距离Dd≤Dm的情况，要求在有“邻道干扰”时能正确识别并区分之。显然，因为当Dd＞Dm时，“邻道干扰”问题或者不存在或者很容易解决，即两个电子标签很容易被区分，用移动式读写器甚至能以适当的精度定位。

问题的分析

“邻道干扰”的发生，与天线的布置、天线增益和方向图、读写器的发射功率和接收机灵敏度以及RFID电子标签所处的位置、朝向有关。“邻道干扰”本质上讲是两台读写器的天线有效作用范围在空间有重叠，一个电子标签处于这个重叠的区域中，它当然会分别被两台读写器都读到。这个重叠或者是由于波束经各种反射的多径效应使然，或者是两个天线本身的波瓣图在现场直接有重叠。然而我们的目标并不是定位，而只是希望在读取的时段内，“该读的”只有一个并能读到就行，所以考虑从充分性角度着手，只要能从所有读到的电子标签中挑选出那个“该读的”，也就达到了目的。至于“邻道干扰”引起其它非“该读的”也被读到了，它们虽然也能被识别读到，但不会使“该读的”读不到，那也无大碍。

以两个车道的典型情况处理为例：按照读写器的天线和电子标签的位置关系划分，所有的“邻道干扰”问题，可以分为以下四种情况，如图2

所示。

参考图2：此图分为四段，每段为一种情况，每一种情况中出现的Tag 是都能被两个读写器读到的电子标签，第四种情况中的每个车道电子标签多于一个。

第一种情况：两车道各有一个电子标签，除了读到本车道上的电子标签外，一个车道上的读写器还能读到邻道上的电子标签。

第二种情况：车道2无电子标签，但RA2也能读到T1。

第三种情况：车道1无电子标签，但RA1也能读到T2。

第四种情况：车道1或2各有多个能同时被读到的电子标签。

前三种情况虽然也不能直接鉴别，但按照下面的处理方法，都是可加以鉴别的，而第四种情况无解。那么什么是“该读的”，我们又怎样从所有读到的电子标签中挑出那个“该读的”呢？

问题的解决

用机械方式可以分开、隔离各自的有效作用范围。如在上述图1所示工程中，用适当的金属板网放在相邻的1、2车道之间，这样就能避免“邻道干扰”。此外可以试试下面的简便方法：

对于第一种情况，以图1所示的工程为例，当车辆前轮压上汽车衡时启动读写器快速连续读，经过一定时间间隔，比较所有可被读到的不同电子标签各自累计的次数，那么处于此车道上并离此车道天线又最近的电子标签，

就是“该读的”。被读到的次数应该最多，我们挑出这个累计（或单位时间内平均）次数最多的电子标签，将认定它为此车道上的车辆所属（应该是RA1读到T1，RA2读T2），从而鉴别出个体。

对于第二种情况，车道2无车辆也无T2，就不启动R A2，只有RA1读T1，没有“邻道干扰”问题。第三种情况类似第二种情况，也没有“邻道干扰”问题。

第四种情况无解。以目前多数读写器运用的识别原理，暂时还不能鉴别出个体。因为这些电子标签，都在读写器的最大读写距离Dm范围内，所以它们都能被识别读到，但一般不能简单地被鉴别。对于多车道的“邻道干扰”问题情况，上述方法并不关乎“干扰”来自紧邻的车道是左是右，还是更远的车道，可以同样地安排而直接应用。即在一定的时间间隔内，累计（或单位时间内平均）被读到次数最多的电子标签，将被认为是在此车道上（应该是RA x读到相应的Tx），从而鉴别出个体,解决了“邻道干扰”问题。

由此看来，上述RFID射频识别对多车道的“邻道干扰”问题，经过适当地划分（或者说读操作流程安排），在一定条件下，可以有简单的解法。2006年笔者已经将上述方法在实际工程中加以应用，经实践证明可行，并且收到了良好的效果。

可能的应用

目前，使用R F I D技术的海关、卡口车辆、货物管理、集装箱应用，甚至单品的物流传输线和读写距离更远的使用有源标签的海关关锁系统等，可能都或多或少地存在“邻道干扰”的问题。只要带标签的物体有移动且相对速度不是很快，存在一个被读到（单位时间内平均）次数最多的

电子标签，参考上述方法加以安排，就可加以解决。对于其它形式的“邻道干扰”问题，可沿着上述思路进一步抽象，从必要性角度提取特征因素，再根据实际情况选取简便的充分性条件来灵活使用，以解决相应的“邻道干扰”问题。此外还可以事先特别处理。如使用移动式读写器扫描，或使用可优化自动控制发射功率、作用距离的读写器配合指向性更好的天线，甚至以有源的方式等来解决鉴别、定位的问题。