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用智慧创造完美RFID读取率--访青岛中科恒信总经理李广文
作者：卢菲菲
来源：RFID射频快报
日期：2007-09-24 09:49:15
摘要：在实际RFID系统应用过程中如何使用Reva LV定位逻辑有效保证RFID读写器之间互不干扰，如何充分保证有效读取率等。带着诸多问题，记者特别访问了美国Reva中国合作伙伴——青岛中科恒信信息技术有限公司总经理李广文先生。
作为国内专业RFID解决方案供应商，青岛中科恒信从04年开始做海尔特种冰箱的过程控制项目，并开展了对附带嵌入式软件的RFID读写器等课题的研究工作。在不断的研究、试验和应用过程中，李总“遭遇”了一道RFID有效读取率的难题：读写器的识读范围存有盲区、不同阅读点的串读现象、读写器相互干扰、准确读取率不高，等。在各种设备完好的前提下，硬件读不了数据，软件无法有效激发，怎么办？李总认为，应该把所有的RFID标签和读写器看作一个完整的 “数据网络”，纯粹的RFID中间件是解决不了问题的。美国Reva公司使用“LV定位逻辑”在密集读写器环境下对RFID标签进行准确定位的技术吸引了中科恒信的关注，也促成了中科恒信和美国Reva的携手合作。
第一代和第二代RFID系统的读取率 “症结”
李总认为，第一代RFID系统从来没有真正获得广泛的实施机会，原因通常都是由于第一代读写器和标签本身的性能不佳。许多测试和概念认证系统尽管安装起来，但是很低的数据采集速度使得这种系统很不可靠。而且由于这些系统都是演示系统，都不具有可扩展性，也没有机会遭遇到系统扩展可能发生的问题。第一代读写器性能不佳严重限制了第一代RFID系统的性能。而随着Gen2协议的出现，读写器性能变得不是问题（几乎可以100%读出），而且随着读写器价格下降，最终用户已经可以在他们的应用场所轻松部署大量读写器组成的RFID系统，同时可以期望从这些系统中获取更加丰富的信息，比如在短时间内了解标签移动的方向或者成组标签关联（托盘和货箱标签）。
当欧美和国内的RFID应用先行者们着手扩大Gen2应用的时候，新的挑战，也随之而来。这个新问题被技术工程师们命名为“多余的数据读入”或者“交叉数据读入”。简单描述这个问题，就是“一枚不该在某位置被读取的标签被一台不该识读这枚标签的读写器读到了”。例如一个仓库有两个相邻的仓库门，分别安装了RFID读写器，且天线面向相同的方向。天线A1位于门1，天线A2位于门2。现在考虑当一个产品上贴有RFID标签的托盘到达门2的情况。门1的天线向右相对于门2具有很宽的天线覆盖区域。加上Gen 2标签相对增加了敏感度，标签从门2经过的时候很可能被门1的天线所探测到。
——时间段a到b和c到d：这两个时间天线A1读到托盘上的一些标签；
——时间段b到c：A1和A2天线都可以同时读到托盘上的标签；
天线A1读到的数据就是多余的读出数据。多余的读出数据造成应用程序从两个读写器的两个门上获取了相同的标签数据，而且不能推断出：
1.标签所在的托盘运输过程中实际上经过是哪一个门；
2.成组的标签相关关系-也就是说：托盘和货箱（或小件）的相互关系。更多的仓库门和读写器将会产生更多的问题。
LV定位逻辑究竟是什么？
从定义上看，LV是一个来源于包含所有读写器、标签读入点、业务点、RFID工作系统中的标签观察者并能可靠测量真实标签位置的整体系统概念。作为Reva TAP（标签存取处理器平台）的基本功能，LV的逻辑实现强健且自动，可满足最终用户在不同规模RFID系统中的运行需求。
LV定位逻辑的核心是基于“从空间位置上挑出需要的读出数据同时过滤掉不需要的读出数据”。结果是正确和精确的标签位置从全部RFID读写器所获取的结果中析取出来。在对Reva的LV定位逻辑进行详细介绍之前，李总先给我们讲解一些有关RFID读写器覆盖和可读性的物理特征。
每个读写器都有一个有限的信号覆盖区域。读写器的信号覆盖区域定义为RFID系统设备安装范围内的一系列位置点，在这些点读写器天线能够让一个无源RFID标签激活工作起来，同时还可以解码标签反射的信息。读写器的覆盖区域随射频无线电环境的改变而改变。假设干扰环境不变，读写器的RF覆盖在空间中的一点是固定的，也就是说是一个时间变量。因而在干扰环境保持不变的情况下，假如读写器对空间中的一个标签进行了多次查询，一个固定的标签响应（或者不响应）是不会改变的。在一个多路径的RF环境中，空间任何两点接受RF能量时很少有相互之间的关联。这是一个附带的好处特别是在标签或者读写器处于移动状态的情况下。假如标签从X点移动到Y点，RF信号沿读写器到标签的的路径减弱特性会发生改变，随之而来的是附带在标签上的RF能量大小也发生改变。标签在点X的时候可能不发生响应，而移动到点Y的时候开始响应或者反之亦然。
如何智能过滤“多余”的读取数据？
LV定位逻辑就是根据整个读写器系统驻留的数据集合而形成的一个基于消除“多余”读出数据的软件算法。使用诸如天线和标签位置、天线的数据读出速度或者天线对标签的测量数值来确定标签的空间关系信息。天线和标签位置之间的空间关系来源并解码于Reva管理终端（RMC）,基于天线摆放的位置和朝向。这些信息结合其它相关的配置信息送到Reva的标签存取处理器（TAP）进行处理。LV算法的结果可以和外部传感器事件（假如存在的话）组合起来在很短的时间内表示出方向性、发货/收货过程（即托盘验证）。LV算法是一个分布式算法并运行在TAP设备上。标签探测数据、读写器GPIO事件以及其它设备传来的传感器事件都被连接在读写器和传感器设备对应的TAP设备接收。然后这些数据和事件在TAP设备中通过LV算法进行比较。多个读写器检测结果被组合和总计（从空间、时间上）最后计算出一个标签在某个特定位置的概率，对一个标签检测到的概率根据新的标签检测结果再次进行计算。
如上图所示，假设4个仓库门（DD_Door1-DD_Door4）检测标签的情况。这4个仓库门被不同的读写器天线所覆盖：Symbol AR400在Door1，Symbol XR400在Door2，Sirit Infinity510在Door3并且Intermec IF5在Door4。
在22：24：10这一时刻，两个不同的托盘逼近DD_Door1和DD_Door3。差不多22:24:20的时候，两个托盘分别到达对应的门。图中紫色线条是覆盖仓库门的天线检测到标签的数量总计数；绿色线条是经过LV算法对实际上通过仓库门的标签数量的计算量。就像我们看到的那样，在仓库门Door2和Door4的天线在托盘经过和停在Door1和Door3的时候检测到了标签的数据。在没有LV算法的时候，托盘上的标签是难以定位的。Reva系统解决方案能够分辨出在Door2和Door4上探测到的“多余的”数据，同时“偏向于”读出Door1和Door3的数据；由此得到干净和准确的标签数据。
标签数据的“交叉”读出是一个实际存在的问题并随着RFID系统部署变得越发严重。使用类似于屏蔽和传感器的解决方案不能完全解决问题同时也限制了其实际使用。Reva系统使用一个精致的软件算法解决方案解决了“多余的”读出数据问题。
在访谈的最后，记者按照惯例问了李总一个比较“老套”的问题——您认为制约国内RFID应用发展的“瓶颈”是什么？李总说了一句话，铿锵有力：“解决RFID应用的关键点就在于如何更好更有效的解决高质量数据获取，这也是目前国内RFID应用拓展缓滞的最主要障碍之一。”
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青岛中科恒信总经理李广文先生第一代和第二代RFID系统的读取率 “症结”
李总认为，第一代RFID系统从来没有真正获得广泛的实施机会，原因通常都是由于第一代读写器和标签本身的性能不佳。许多测试和概念认证系统尽管安装起来，但是很低的数据采集速度使得这种系统很不可靠。而且由于这些系统都是演示系统，都不具有可扩展性，也没有机会遭遇到系统扩展可能发生的问题。第一代读写器性能不佳严重限制了第一代RFID系统的性能。而随着Gen2协议的出现，读写器性能变得不是问题（几乎可以100%读出），而且随着读写器价格下降，最终用户已经可以在他们的应用场所轻松部署大量读写器组成的RFID系统，同时可以期望从这些系统中获取更加丰富的信息，比如在短时间内了解标签移动的方向或者成组标签关联（托盘和货箱标签）。
当欧美和国内的RFID应用先行者们着手扩大Gen2应用的时候，新的挑战，也随之而来。这个新问题被技术工程师们命名为“多余的数据读入”或者“交叉数据读入”。简单描述这个问题，就是“一枚不该在某位置被读取的标签被一台不该识读这枚标签的读写器读到了”。例如一个仓库有两个相邻的仓库门，分别安装了RFID读写器，且天线面向相同的方向。天线A1位于门1，天线A2位于门2。现在考虑当一个产品上贴有RFID标签的托盘到达门2的情况。门1的天线向右相对于门2具有很宽的天线覆盖区域。加上Gen 2标签相对增加了敏感度，标签从门2经过的时候很可能被门1的天线所探测到。
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大家重点看一下上图中托盘搬运过程中的4个时间点：——时间段a到b和c到d：这两个时间天线A1读到托盘上的一些标签；
——时间段b到c：A1和A2天线都可以同时读到托盘上的标签；
天线A1读到的数据就是多余的读出数据。多余的读出数据造成应用程序从两个读写器的两个门上获取了相同的标签数据，而且不能推断出：
1.标签所在的托盘运输过程中实际上经过是哪一个门；
2.成组的标签相关关系-也就是说：托盘和货箱（或小件）的相互关系。更多的仓库门和读写器将会产生更多的问题。
LV定位逻辑究竟是什么？
从定义上看，LV是一个来源于包含所有读写器、标签读入点、业务点、RFID工作系统中的标签观察者并能可靠测量真实标签位置的整体系统概念。作为Reva TAP（标签存取处理器平台）的基本功能，LV的逻辑实现强健且自动，可满足最终用户在不同规模RFID系统中的运行需求。
LV定位逻辑的核心是基于“从空间位置上挑出需要的读出数据同时过滤掉不需要的读出数据”。结果是正确和精确的标签位置从全部RFID读写器所获取的结果中析取出来。在对Reva的LV定位逻辑进行详细介绍之前，李总先给我们讲解一些有关RFID读写器覆盖和可读性的物理特征。
每个读写器都有一个有限的信号覆盖区域。读写器的信号覆盖区域定义为RFID系统设备安装范围内的一系列位置点，在这些点读写器天线能够让一个无源RFID标签激活工作起来，同时还可以解码标签反射的信息。读写器的覆盖区域随射频无线电环境的改变而改变。假设干扰环境不变，读写器的RF覆盖在空间中的一点是固定的，也就是说是一个时间变量。因而在干扰环境保持不变的情况下，假如读写器对空间中的一个标签进行了多次查询，一个固定的标签响应（或者不响应）是不会改变的。在一个多路径的RF环境中，空间任何两点接受RF能量时很少有相互之间的关联。这是一个附带的好处特别是在标签或者读写器处于移动状态的情况下。假如标签从X点移动到Y点，RF信号沿读写器到标签的的路径减弱特性会发生改变，随之而来的是附带在标签上的RF能量大小也发生改变。标签在点X的时候可能不发生响应，而移动到点Y的时候开始响应或者反之亦然。
如何智能过滤“多余”的读取数据？
LV定位逻辑就是根据整个读写器系统驻留的数据集合而形成的一个基于消除“多余”读出数据的软件算法。使用诸如天线和标签位置、天线的数据读出速度或者天线对标签的测量数值来确定标签的空间关系信息。天线和标签位置之间的空间关系来源并解码于Reva管理终端（RMC）,基于天线摆放的位置和朝向。这些信息结合其它相关的配置信息送到Reva的标签存取处理器（TAP）进行处理。LV算法的结果可以和外部传感器事件（假如存在的话）组合起来在很短的时间内表示出方向性、发货/收货过程（即托盘验证）。LV算法是一个分布式算法并运行在TAP设备上。标签探测数据、读写器GPIO事件以及其它设备传来的传感器事件都被连接在读写器和传感器设备对应的TAP设备接收。然后这些数据和事件在TAP设备中通过LV算法进行比较。多个读写器检测结果被组合和总计（从空间、时间上）最后计算出一个标签在某个特定位置的概率，对一个标签检测到的概率根据新的标签检测结果再次进行计算。
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Reva系统定位技术（LV）工作示意图如上图所示，假设4个仓库门（DD_Door1-DD_Door4）检测标签的情况。这4个仓库门被不同的读写器天线所覆盖：Symbol AR400在Door1，Symbol XR400在Door2，Sirit Infinity510在Door3并且Intermec IF5在Door4。
在22：24：10这一时刻，两个不同的托盘逼近DD_Door1和DD_Door3。差不多22:24:20的时候，两个托盘分别到达对应的门。图中紫色线条是覆盖仓库门的天线检测到标签的数量总计数；绿色线条是经过LV算法对实际上通过仓库门的标签数量的计算量。就像我们看到的那样，在仓库门Door2和Door4的天线在托盘经过和停在Door1和Door3的时候检测到了标签的数据。在没有LV算法的时候，托盘上的标签是难以定位的。Reva系统解决方案能够分辨出在Door2和Door4上探测到的“多余的”数据，同时“偏向于”读出Door1和Door3的数据；由此得到干净和准确的标签数据。
标签数据的“交叉”读出是一个实际存在的问题并随着RFID系统部署变得越发严重。使用类似于屏蔽和传感器的解决方案不能完全解决问题同时也限制了其实际使用。Reva系统使用一个精致的软件算法解决方案解决了“多余的”读出数据问题。
在访谈的最后，记者按照惯例问了李总一个比较“老套”的问题——您认为制约国内RFID应用发展的“瓶颈”是什么？李总说了一句话，铿锵有力：“解决RFID应用的关键点就在于如何更好更有效的解决高质量数据获取，这也是目前国内RFID应用拓展缓滞的最主要障碍之一。”
