8.6.1 实验目标

• 理解基于RFID的移动行为感知的基本原理。
• 学会构建基于RFID的智能门禁系统。

8.6.2 实验原理

RFID技术中所使用的射频信号虽然能够穿透纸张、木材、塑料等材质，但是仍然受到很多因素的影响，如金属、液体等。其中，人体对射频信号的影响也非常明显，绝大部分射频信号在经过人体时会被人体所吸收，因此实际接收到的射频信号会产生明显的变化。基于该信号特征，可以设计相应的智能门禁系统：在监控区域中部署RFID标签阵列，利用标签反射的射频信号在被人体遮挡时会衰减的特性，感知对象的移动行为。

相比于传统的刷卡式门禁系统，由于RFID标签具有较长的通信距离，此类系统允许RFID标签携带者直接通过门禁，而不需要额外的操作，同时该系统还可以实时地采集人员信息，判断进出方向。此类系统也能够用于安防，对比基于视频的安防系统，该系统不受光线强弱的影响，隐蔽性好，智能化程度高，成本也可以有所降低。

图8.31

基于RFID的智能门禁系统主要利用了人体对射频信号的遮挡，通过识别被影响的RFID标签判断人的行动。如图8.31所示，该系统主要包括三个部分：笔记本电脑、RFID阅读器以及RFID标签阵列。笔记本电脑通过无线路由器控制RFID阅读器实时读取标签阵列，利用此标签阵列的信号强度，来监控阅读器天线与标签阵列之间区域的人流情况：当人走过该区域时，相应的标签被遮挡，从而产生不同的信号强度。

我们按照图8.32所示，将15个标签分成两排依次排列，作为标签阵列监控目标区域。如图8.33所示，当人从标签1左侧通过该监控区域时，此15个标签的信号强度RSSI会发生相应的变化，我们截取其中4个时刻该标签阵列的RSSI情况。折线1为未通过时，即不存在人对RFID标签的遮挡；折线2是人走过标签2附近时测得的所有标签的RSSI；折线3折线是人经过标签7和标签8附近时测得的所有标签的RSSI；折线4折线是人经过标签14附近时测得的所有标签的RSSI。由此可见，当有人走过监控区域时，被挡住的RFID标签的RSSI会急剧下降，而周围的标签信号的影响则逐渐减小，较远的标签则几乎不受影响。基于这样的结果可知，利用人经过门禁时对RFID信号的遮挡可以判断是否有人经过。

图8.32图8.33

除了可以判断是否有目标经过，还可以有效地判断目标的进出方向。因为每个RFID标签都有一个特定的编号，而实验中标签按照编号从左到右依次排列。如果目标从左往右经过门禁，则被遮挡的标签的标号呈现从小到大的变化；相反，如果目标从右往左经过门禁，则被遮挡的标签的标号呈现从大到小的变化。通过检测被遮挡标签的编号的变化趋势，我们可以判断目标经过门禁的方向。

8.6.3 实验设备

Impinj Speedway R420阅读器1台，Impinj天线1个，笔记本电脑 1台，RFID标签15个，路由器1台。

8.6.4 实验内容

• 实验准备。搭建实验环境，如图8.1所示。
• 部署实验场景，如图8.31所示。在墙面或其他竖直面上部署RFID标签阵列，标签分为两排等间距排列，如图8.32。标签阵列总宽度约为1.2米（即最左侧标签的边缘到最右侧标签的边缘之间的距离，如图8.34）。将阅读器天线架设在距离标签阵列1.2米、与标签阵列等高的地方，阅读器天线的中心和标签阵列的中心相对且等高。

图8.34

• 探究标签阵列总宽度对目标检测率的影响。保持阅读器天线与标签阵列的距离为2米，目标以正常步行速度（1.3m/s左右）经过门禁，改变标签阵列总宽度，进行多组测试，记录目标进出门禁的实际次数和正确识别的次数。
• 探究天线与标签阵列距离对目标检测率的影响。保持标签阵列的总宽度为2米，目标以正常步行速度（1.3m/s左右）经过门禁，改变阅读器天线与标签阵列之间的距离（即阅读器天线中心到标签阵列中心的垂直距离），进行多组测试，记录目标进出门禁的实际次数和正确识别的次数。
• 探究目标经过速度对目标检测率的影响。保持阅读器天线与标签阵列的距离为2米，标签阵列的总宽度为1.2米，目标以不同的速度经过门禁，进行多组测试，记录目标进出门禁的实际次数和正确识别的次数。

 

8.6.5 实验结果

完成上述实验，填写表8.14-表8.16。

标签阵列总宽度/m	进门禁		出门禁		正确率
	实验次数	正确次数	实验次数	正确次数

表8.14 标签阵列总宽度对目标检测率的影响

天线与标签阵列距离/ m	进门禁		出门禁		正确率
	实验次数	正确次数	实验次数	正确次数

表8.15 天线与标签阵列距离对目标检测率的影响

目标经过门禁速度/ m/s	进门禁		出门禁		正确率
	实验次数	正确次数	实验次数	正确次数

表8.16 目标经过速度对目标检测率的影响