在第一波熱潮中帶頭導入RFID技術的企業(yè)先驅(Pioneer)，或多或少都已執(zhí)行過小規(guī)模RFID驗證項目。系統(tǒng)發(fā)展狀況并沒有如預期的大規(guī)模應用，業(yè)界似乎抱持觀望態(tài)度。依筆者觀察除了價格因素外，造成RFID產(chǎn)業(yè)推動緩慢之另外原因是系統(tǒng)整合建置技術需求高。由于射頻運作效率受環(huán)境影響甚巨，RFID應用環(huán)境的差異性，造成建置時有技術選用及系統(tǒng)客制化的需求。換言之，系統(tǒng)建置時通用性的解決方案并不存在，一般需相關技術人員對環(huán)境特性及環(huán)境干擾進行檢測，以確保方案的有效性。其中金屬物品與環(huán)境電波反射所造成的讀取率不足，是系統(tǒng)整合工作經(jīng)常面臨的問題，也是RFID產(chǎn)業(yè)應用發(fā)展受限的關鍵障礙。

　　本文將分享筆者幾年來執(zhí)行RFID系統(tǒng)整合項目的經(jīng)驗，針對RFID讀取率改善提供一些參考意見。

　　RFID有幾個硬件組成組件牽涉到讀取率，包括卷標(Tag)、天線(Antenna)與讀取器(Reader)。而卷標的選用與附著、天線架設方式及讀取器功率與參數(shù)設定，此三件因素決定了RFID的讀取率是否穩(wěn)定的因素。以下分別說明:

　　(一)選擇合適卷標

　　卷標的選用需根據(jù)讀取器操作距離、物品外形及材質、卷標讀取環(huán)境等三個面向來綜合考慮。

　　1.讀取器操作距離：首先要根據(jù)讀取操作距離需求來決定采用何種頻帶系統(tǒng)之卷標

　　(1)短距離手動讀取

　　如果應用情境都是以手持式讀取器來操作，讀取范圍需求在20公分之內，而且每次只讀取一個卷標的話。則選擇近場(Near field)磁感應方式的LF或HF卷標，適當改變手持式設備感應角度，以達到最佳磁場切割作用，要達到穩(wěn)定讀取率沒有大問題。

　　(2)短距離移動物讀取

　　如果應用情境是要在輸送帶上讀取物品卷標，只要天線架設的有效讀取區(qū)與物品移動方向磁場切割作用，慢速移動物品仍然可以用HF卷標。但是快速移動的物品，建議還是采用遠場(Far field)電波共振式UHF卷標，才有較佳的讀取率保證。

　　(3)長距離讀取

　　超過1.5公尺以上距離的讀取需求，卷標就要求有足夠感度(sensitivity)。不管是固定或手持方式讀取，1.5公尺距離基本上已超過LF或HF卷標的極限。目前被動式(passive)卷標中，UHF卷標是長距離讀取的唯一選擇。否則就要選擇主動型(active)卷標才能確保長距離的穩(wěn)定讀取率。 [nextpage]

　　2.物品外形及材質：根據(jù)物品外形與材質選擇合適卷標規(guī)格

　　(1)敏感度

　　物品外形及材質會影響電磁場穿透力(penetration)，連帶也影響卷標敏感度。通常卷標感度與其本身天線設計有關，感度越好的卷標外形尺寸就越大，但是如果搭配天線架設角度，找到最好的極化面(polarization)，即使小尺寸卷標也能達到穩(wěn)定讀取率。

　　(2)感應角度

　　當環(huán)境有其他RFID讀取器同時運作時，卷標感應角度就顯得很重要。

　　卷標需要根據(jù)物品移動方向，選擇最佳感應角度來附著物體，目的是與天線發(fā)射產(chǎn)生最佳的極化面確保較佳讀取方向，避免讀取到其他周遭不相干的卷標。

　　3.卷標讀取環(huán)境：

　　(1)金屬與含水份環(huán)境

　　物品本身或環(huán)境若帶有水氣或金屬成份也會影響卷標的感度性能。水氣會吸收部分電磁波能量影響卷標感度，金屬制品則會全面反射電磁波影響卷標的受電能力，兩者都會造成讀取率惡化的結果。其中水氣環(huán)境只要空氣濕度控制得宜應該不難解決，對于液體產(chǎn)品只要卷標與容器間保持固定間隙，仍然可以達到穩(wěn)定的讀取率。最難處理的就是金屬反射環(huán)境，因為反射的電波強度會蓋住卷標背向散射(backscatter)的信號，讓讀取器無法辨識卷標的響應內容。所以在選擇RFID讀取環(huán)境時應該盡量避開金屬反射環(huán)境。

　　(2)金屬專用卷標或客制化卷標

　　若是標的物本身就是金屬制品，欲達到滿意讀取率恐怕只有使用金屬專用卷標或客制化卷標。金屬專用卷標有一特別設計隔離層，可以避免金屬材料對卷標的特性影響，讀取距離約2~3m但是背景環(huán)境的反射電波太強的話，仍然無法保證100%讀取率。如果卷標需求量夠大或是標的物屬于高單價物品，筆者建議使用客制化金屬卷標?？椭苹饘倬順说脑O計原理是將金屬物體視為與卷標芯片共振的部份天線，如此所得到的讀取距離與讀取率都大幅提升，依筆者使用過之經(jīng)驗在4~6m距離讀取率達到99.5%水平。

　　(二)天線架設

　　天線架設要點是要達到最佳電磁場型態(tài)同時避開電波反射干擾

　　1.讀取區(qū)

　　目前固定型讀取器通常至少有搭配四組輸出天線，適度控制讀取器輸出功率與調整四組天線發(fā)射方向，就可以消除讀取死角建構有效卷標讀取區(qū)。值得提醒的是卷標讀取區(qū)最好避免有金屬直接反射平面，這種金屬平面造成高強度反射電波，往往將微弱的卷標響應信號蓋住，影響讀取器信號辨識能力。

　　2.極化面

　　目前讀取器使用的天線主要有線性波與旋轉波兩種極化面，線性波天線穿透力比旋轉波天線強，而旋轉波天線方向性比線性波天線寬廣，該選擇何種極化面天線是根據(jù)卷標在物品上的貼附方向決定。卷標貼附方向雜亂的選用旋轉波天線讀取效果較為佳，卷標貼附方向一致的選用線性波天線會有較遠的讀取距離。 [nextpage]

　　(三)讀取器功率與參數(shù)設定

　　設定適當發(fā)射功率與碰撞參數(shù)

　　1.功率設定

　　讀取器發(fā)射功率可以透過程序操作來控制，功率太強容易產(chǎn)生折射干擾，功率不足則無法達到啟動卷標電磁場的最低能量要求。筆者建議以由弱漸漸加強的方式改變讀取器功率輸出，找出最低啟動卷標電源之讀取器輸出功率(Minimum turn on power)平均值。再運用讀取器內建之RSSI (Received Signal Strength Indication)接收信號強度指針，來分析卷標靈敏度平均值。比較卷標的RSSI以及最低卷標啟動電源之讀取器輸出功率，找出適用于卷標最佳讀取率的功率設定條件。換言之，利用RSSI與卷標啟動功率兩個參數(shù)來判斷，目前架設的天線所發(fā)射之電波環(huán)境是否具合理性。

　　2.碰撞參數(shù)設定

　　一個Reader針對同一群卷標中通信，在同一段時間里面接收到大量的Tag傳送之數(shù)據(jù)而產(chǎn)生訊號碰撞，結果就會造成讀取率不佳現(xiàn)象。解決碰撞與Q值設定有關，Q值太大也會影響讀取器進行盤點所需時間，所以必根據(jù)卷標總數(shù)來決定，找出Q與卷標總數(shù)優(yōu)化關系，亦即當卷標數(shù)量為多少，找出最佳建議Q值。

　　3.利用RSSI值過濾

　　Reader在讀取某一區(qū)域卷標時，在同時間也會接收到其他區(qū)域的Tag數(shù)據(jù)。Reader程序可以根據(jù)卷標響應的RSSI值差異性進行過濾，減低誤判現(xiàn)象。

　　4.避開盲點

　　由于環(huán)境折射波與天線直接波會產(chǎn)生相位加成與抵消作用，其中相位抵消的點會在有效讀取區(qū)內產(chǎn)生讀不到卷標的盲點?？梢岳貌煌嵌忍炀€架設組合，并藉由Reader程控改變天線切換開關，達到讀取區(qū)中盲點的位置移動作用，減低因盲點造成的讀取率不穩(wěn)現(xiàn)象。

　　結語

　　RFID建置時從硬件選用到系統(tǒng)客制化的執(zhí)行過程中，現(xiàn)場布建經(jīng)驗的Know how通常被業(yè)者忽略。由于電磁波是眼睛看不到的東西，當發(fā)生RFID讀取率不足時，因為應用環(huán)境的差異性牽涉到的原因與問題相當復雜，經(jīng)常造成系統(tǒng)整合商與硬件供貨商之間的責任歸屬爭議。目前RFID系統(tǒng)建置時針對讀取率不足的解決方案，尚未有系統(tǒng)化通用性準則可以遵行。一般需要仰賴系統(tǒng)整合業(yè)者對環(huán)境特性及設備性質進行系統(tǒng)檢測，以確保達到項目所要求的效益。換言之，系統(tǒng)整合者扮演項目成功與否的關鍵角色。本篇文章僅就個人執(zhí)行項目經(jīng)驗，提出問題解決方向建議供RFID系統(tǒng)整合業(yè)者參考。