수동형 태그의 위치정보를 제공하는 RFID 리더 구현

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 수동형 태그에 대한 식별정보(Identification) 뿐만 아니라 수동형 태그의 실시간 위치 정보(방향각, 거리)까지 제공하는 900㎒ 대역의 RFID 리더를 구현하였다. 구현된 리더는 일반적인 RFID 리더 설계 및 제작 기술, 임의의 방향에서 도래하는 전파의 도래방향각을 탐지하는 고해상도 방향 탐지 알고리즘(MUSIC)을 탑재한 방향 탐지 기술을 융합하여 설계 및 제작하였다.
본 연구에서는 두 기술을 융합하기위하여 일반적인 RFID 리더의 동작원리와 900㎒ 수동형 태그의 무선인터페이스 표준인 ISO/IEC 18000-6C(or EPC Class1 Gen2)를 분석하였다. 또한 방향 탐지 장치의 종류별 동작원리를 알아보고 통신 밴드에서 사용하는 알고리즘 중에서 방향 탐지 정확도가 가장 뛰어난 것으로 알려진 고해상도 MUSIC 알고리즘을 분석하였다.
두 기술을 융합한 RFID 리더는 일반적인 리더와 구분하기위해 RFID DF 리더 로 표현하였으며, RFID DF 리더는 선형 배열 안테나, DF 리더, 호스트 컴퓨터로 구성하여 목표 성능을 설정하고 무선인터페이스 표준인 ISO/IEC 18000-6C 규정을 따라 설계 및 제작하였다.
구현된 RFID DF 리더 시스템의 목표 성능을 검증하기 위하여 성능시험을 수행하고 분석한 결과를 기술하였다. 성능시험은 크게 무선인터페이스 표준 검증시험, 인식거리 측정 시험, 인식률 측정 시험, 방향 탐지 정확도 측정시험 그리고 거리 정확도 측정 시험으로 분리하여 각각의 시험 종류에 따라 측정환경, 측정 방법, 측정 도구를 결정하고 측정 방법에 따라 측정한 결과를 제시하였다. 측정 결과 목표성능을 모두 만족하는 결과를 얻었다.
구현된 RFID DF 리더는 야외 주차장의 빈자리 안내 서비스, 큰 사무실이나 공장에서 공용으로 사용하는 도구 관리 및 추적 서비스 등 실시간 위치서비스용으로 사용이 가능 할 뿐만 아니라 불필요하게 인식되는 태그를 태그의 방향과 거리에 따라 선택적으로 차단 및 인식이 가능 할 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1.1 연구배경 1
• 1.2 연구 목표 3
• 1.3 논문의 구성 7
• II. RFID 시스템 분석 8
• 2.1 RFID 시스템의 구성 8
• 2.1.1 수동형 태그의 구성 9
• 2.1.2 리더의 구성 10
• 2.2 RFID 시스템의 동작원리 12
• 2.3 RFID 시스템의 무선 인터페이스 14
• III. 방향 탐지 장치 분석 35
• 3.1 방향 탐지 개요 35
• 3.2 방향 탐지 기술의 원리 36
• 3.2.1 회전 방향 탐지 방식 38
• 3.2.2 진폭비교 방향 탐지 방식 39
• 3.2.3 위상비교 방향 탐지 방식 40
• 3.2.4 방향 탐지 알고리즘 45
• IV. RFID DF 리더 시스템 설계 및 제작 53
• 4.1 시스템의 구성 53
• 4.2 배열 안테나 54
• 4.3 DF 리더 60
• 4.3.1 HF 보드 62
• 4.3.2 제어 보드 73
• 4.4 호스트 컴퓨터 79
• V. 성능 시험 및 측정 결과 분석 81
• 5.1 무선인터페이스 표준 검증시험 82
• 5.2 인식 거리 측정 시험 92
• 5.3 인식률 측정 시험 94
• 5.4 방향 탐지 정확도 측정 시험 95
• 5.5 거리 정확도 측정 시험 97
• VI. 결론 99
• 참고문헌 101
• 요약 105