目前，用戶對于RFID的技術、標準和應用已經有了比較多的了解，但對于RFID系統的測試及其重要性重視不夠。由于應用環境影響和干擾RFID正常工作的因素較為復雜，很多RFID系統工作在較嚴苛的環境中，系統設計不當可能造成重大損失。因此，建立和實施科學、合理的測試規范、流程和方法是提高RFID應用成功率的重要保證。  

本期專題我們特別邀請中國科學院自動化所RFID研究中心的專家介紹RFID系統測試方面的最新信息和所面臨的問題與挑戰，以饗讀者。  



■  中科院自動化所RFID研究中心  劉禹  譚杰  趙健 

RFID系統測試必不可少 

由于RFID系統應用的現場環境大多比較復雜，如需經歷反復擊打、高溫或低溫、油污影響等傳統條碼無法勝任的場合，因此，必須要考慮到RFID設備的故障率問題。在現實運行過程中，諸如多個物品堆積時相互干擾而造成讀取率下降、讀寫器部署不當引起的重復信息讀取、電子標簽所附物品的介質對電磁信號的干擾、安全架構考慮不周造成非法讀取等問題，都會影響系統整體的應用效果，甚至打擊最終用戶對RFID技術本身的信心。通常在設備上線調試之初，我們一般把設備（包括電子標簽、讀寫器、網絡和軟件）不能正常處理信號的概率保守地設為5%左右。因此，在投資和實施RFID解決方案之前，按照測試方法和流程進行一定的測試及仿真試驗是必要的。例如，確定物體表面電子標簽的最佳粘貼位置以及包裝材料選擇等，這對保證正式上線后系統讀取率的準確性和連續性的作用是非常明顯的。  
   
RFID系統測試的主要內容 

RFID技術系統需要測試的主要內容包括標簽測試、讀寫器測試、空中接口一致性測試、協議一致性測試等多個方面。 

標準符合性測試 

標準符合性測試是測試待測目標是否符合某項國內或國際標準（例如ISO18000標準）定義的空中接口協議。具體內容包括: 

1．讀寫器功能測試: 

讀寫器調制方式測試，讀寫器解調方式和返回時間測試，讀寫器指令測試等等。 

2．標簽功能測試: 

包括標簽解調方式和返回時間測試，標簽反應時間測試，標簽反向散射測試，標簽返回準確率測試，標簽返回速率測試等。 

可互操作性測試 

可互操作性測試是測試待測設備與其他設備之間的協同工作能力。例如: 待測品牌的讀寫器對其他電子標簽的讀寫能力，待測品牌的電子標簽在其他讀寫器的有效工作距離范圍內的讀寫特性，待測品牌的讀寫器讀取其他讀寫器寫入標簽的數據等。測試又可分為單讀寫器對單標簽，單讀寫器對多標簽，多讀寫器對單標簽，多讀寫器對多標簽等不同的環境。 

性能測試 



RFID性能測試的典型環境如圖1所示，包括靜態測試和動態測試，測試環境分為無干擾情況和有干擾情況兩種。具體內容如下: 

1．RFID標簽測試: 

RFID標簽測試包括工作距離測試，標簽天線方向性測試，標簽最小工作場強測試，標簽返回信號強度測試，抗噪聲測試，頻帶寬度測試，各種環境下標簽讀取率測試，標簽讀取速度測試等。 

2．RFID讀寫器測試: 

RFID讀寫器測試包括靈敏度測試，發射頻譜測試等。 

3．RFID系統測試: 

RFID系統測試包含電子標簽和讀寫器，測試不同參數（改變標簽的移動速度、附著材質、數量、環境、方向、操作數據大小以及多標簽的空間組合方案等）的系統通信距離、系統通信速率。 

RFID產品物理測試和質量認證 

具有國家級認證資質的物理特性測試和質量驗證，針對RFID標簽、RFID讀寫器、天線、模塊等RFID系統中關鍵產品模塊的技術指標進行質量驗證與測試。主要測試指標包括: 

1．電磁兼容（EMC）; 

2．環境試驗參數; 

3．電氣安全參數; 

4．RFID標簽的特殊技術指標; 

5．RFID讀寫器的特殊技術指標。 
 
RFID系統測試的硬件環境 

RFID系統測試中測試平臺需要的軟硬件環境包括以下幾個主要方面: 

1． 測試場地: 

由于RFID系統性能參數不同，其讀取范圍也從幾厘米到幾十米、上百米不等，這就要求在針對不同RFID系統的測試中，選擇合適的場地。 

2． 基本設備: 

如用于放置標簽的貨箱、托盤、叉車、集裝箱等。由于RFID標簽應用廣泛，在實際使用過程中可能被設置在各種材料、規格的貨物上，因此在測試階段，就應考慮到這一點，從應用出發，全面分析各種情況。 

3． 數據采集設備: 

包括用于采集環境數據的溫/濕度計、場強儀、測速儀等。因為很多環境因素對測試結果影響很大，也需要一一研究。 

4． 數據分析設備: 

如頻譜分析儀、電子計算機及相關數據庫、數據分析軟件。用來對測試數據進行全面地分析，找出其中的規律。這也是產品測試報告中最重要的數據來源和依據。 

除此之外，在部分測試過程中還可能需要用到特殊設備，如要研究產品在無干擾環境下的表現就需要對外界信號進行屏蔽，這就需要屏蔽室或電波暗室。 

總之，一個好的測試環境，應盡可能考慮到所有可能遇到的情況，才能對產品進行全面的測試。而且，隨著產品應用的深入和發展，還需要不斷對其進行跟蹤調研，對測試環境進行補充改造，防止出現測試與應用脫節的情況。 

測試設備 

RIDER是CECTCOM公司開發的基于泰克公司RSA3408A實時頻譜分析儀的RFID測試系統。該系統于2005年9月14日通過了正式認證。RIDER即Radiofrequency IDentification TestER，它用于對Class1Gen-2 UHF tag的一致性進行測試。 

RIDER可以對Gen-2的UHF tag一致性進行系統測試，功能齊全、靈活性高，從填ICS/IXIT表到生成測試報告，都可以自動完成，非常方便。 

RIDER系統要求在室溫下進行，其具體參數如下。溫度: 15～30℃; 相對濕度: 25%～85%; 氣壓: 86～106KPa。 



圖2是RIDER一致性測試系統的架構。該系統是基于PC機控制的架構（包括儀器的初始化、命令、用戶圖形界面、自動測試等）。實時頻譜分析儀捕捉交換信息的特征并對信息進行處理。切換單元用于在被測儀器（EUT）和測試儀器之間建立連接。信號發生器和RIDER的信號單元為EUT產生需要的信號。 

1．頻譜分析儀:

RFID系統常用測試儀器 

1．頻譜分析儀: 

功能: 進行時域和頻域的信號測量，如圖4所示。 

2．信號發生器: 

功能: 與信號單元一起模擬讀寫器和標簽，如圖5所示。 

3．信號單元: 

功能: 與信號發生器共同捕獲EUT響應，并對其分析仿真，如圖6所示。 

4．切換單元: 

功能: 自動建立測試路徑，在不同測試情況下完成測試儀器和EUT的連接。 

5．射頻信號發生器 

功能: 產生干擾信號。 

RFID系統測試的軟件環境 

以RIDER為例，對于軟件環境做一些說明。圖7為軟件的架構。 

測試方案的自動化和實施采用Lab Window/CVI。Lab Window/CVI是一種基于C語言的，在數據獲取、分析、展示和儀器控制的應用中提供迭代計算的平臺。從圖7中可以看出，該軟件平臺包括測試管理模塊（分為項目管理、結果分析、技術管理）、項目報告、項目數據、序列模塊、技術版本等等。 

1．頻譜分析儀:
   
RFID系統測試的步驟 

測試過程并不是自由的，對于不同產品的測試報告，其可比性是建立在相同的測試條件和測試程序基礎上的。因此，應該有一套完整的測試規范來控制整個測試過程。 

針對RFID系統的測試應首先從應用出發，根據影響讀取率的因素逐一進行測試，如速度、介質、環境、標簽方向、干擾等，通過這樣的測試，才能了解產品在實際應用過程中的表現，從中得出有用的結論，指導產品的使用。 

舉例來說，針對RFID標簽讀取率的靜態測試流程如下: 

1. 布置測試環境 

選擇一個合適的測試場地，首先應保證盡量減少外界干擾，如附近不能有會向外發射電磁信號的設備，避免在測試場地布置與測試無關的金屬制品，因為它們對天線所發出的信號影響較大，可能改變天線所發出電磁波的分布，進而影響測試結果的準確性。 

布置測試用標簽、貨箱及讀寫器，不同的測試需要用到不同材料的貨箱，根據目前物流行業的應用，金屬、塑料、木質和紙質貨箱應用最廣泛，這幾種貨箱對讀取率的影響不同，在同一次測試中，應保證貨箱材料的統一，最好使用相同的貨箱。特別是在對不同廠家生產的標簽和讀寫器進行測試的時候，這一點更加重要，因為從工藝角度出發，即使是相同規格的不同貨箱從外形尺寸、材料分布上也不可能做到完全相同，而有些參數對于讀取率的影響是不能忽視的，因此本著客觀公正的原則，在這種情況下，應保證測試所用貨箱、放置位置以及外界環境的一致性。 

2. 記錄環境數據 

記錄測試時間、測試時的溫度、濕度及外界場強。 

3. 測試不同位置的讀取率 

改變標簽與天線的相對位置，分別記錄各個位置的讀取率，并做記錄。在每次測試過程中，最多只能改變一項測試參數。 

如研究標簽與天線距離對讀取率的影響時，則把距離向量作為惟一的變量，將測試結果填入讀取率與距離關系表格。用于計算讀取率的讀取結果應保證一定數量，目前我們所采用的是每個位置讀取500次，用讀取成功的次數和讀取總次數的比值表示讀取率。這樣，就可以降低由于特殊情況造成的讀取率變化對最終結果的影響。在距離變化上，一般以10cm為單位遞增，但這并不是固定的，在讀取率比較穩定的情況下，可以適當增加距離變化的幅度，而在讀取率變化劇烈的情況下，為了更加準確地得到讀取率隨距離變化的規律，就應該減小這一數值。測試范圍應從讀取率為100%開始直至讀取率降為0，其采樣點應盡可能多，這樣才能如實反映讀取率與距離的關系。 

此外，還應研究標簽方向對讀取率的影響，改變標簽的方向，與前面所說的過程類似，記錄下標簽在不同放置方向的情況下其讀取率與距離的關系。由于實際應用中貨箱的形狀及擺放都是筆直的，因此在測試過程中也可以忽略標簽傾斜的情況，而只研究標簽與天線平行或垂直的情況。 

這一測試過程只是最簡單的流程，在實際測試中可根據情況增加測試項目，如在標簽與天線之間放置木板、紙板、金屬板，從而得到在有障礙情況下的讀取率數據。也可以將標簽與天線的位置固定，而改變周圍的環境，來研究環境對讀取率的影響。 

4. 分析測試數據 

測試所得到的數據，可以輸入電腦，使用相關軟件對其進行分析，或轉化為圖表，使結果更加直觀地反映出來。而多次測試的結果還可以匯總起來，這樣就得到被測產品的全面特性。對這些數據和圖表進行歸納和總結，可以得到影響讀取率的眾多因素中，哪些是最主要的，哪些影響相對小一些，這對于進一步改善產品性能，指導產品的應用都是十分重要的。 

實施RFID系統測試的流程有兩種方法: 手動測試和自動化測試。手動測試的挑戰在于如何模擬系統中同時存在的多種行為，如何協調各組件的工作順序，以及如何保持測試方法的客觀并具有可重復性等。而自動化測試通過行為分析和虛擬腳本，不僅可以解決上述問題，還可以最小化測試過程中可能產生的認為錯誤的風險，因此可以作為RFID系統測試的首選。