Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nâng cao hiệu quả mã hóa tần số cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:133

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật "Nâng cao hiệu quả mã hóa tần số cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip" trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan về công nghệ định danh bằng sóng điện từ và các phương pháp mã hóa dữ liệu điện từ không sử dụng chip; Lý thuyết bức xạ trường điện từ của thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip; Giải pháp thiết kế nâng cao thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip nhằm đạt được các yêu cầu thiết kế nâng cao hiệu quả mã hóa.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nâng cao hiệu quả mã hóa tần số cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ CÔNG CƯỜNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ MÃ HÓA TẦN SỐ CHO THẺ TAG ĐỊNH DANH BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ KHÔNG CHIP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ CÔNG CƯỜNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ MÃ HÓA TẦN SỐ CHO THẺ TAG ĐỊNH DANH BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ KHÔNG CHIP Ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa Mã số: 9520216 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. GS. TS. PHẠM THỊ NGỌC YẾN 2. PGS. TS. ĐÀO TRUNG KIÊN Hà Nội - 2024
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận án và các kết quả được trình bày trong luận án này là thành quả nghiên cứu khoa học của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của tập thể hướng dẫn và chưa từng xuất hiện trong công bố của các tác giả khác. Các kết quả đạt được là chính xác và trung thực. Các kết quả sử dụng tham khảo đều đã được trích dẫn đầy đủ và theo đúng quy định. Hà nội, ngày 22 tháng 8 năm 2024 Nghiên cứu sinh Lê Công Cường Giáo viên hướng dẫn GS. TS. Phạm Thị Ngọc Yến PGS. TS. Đào Trung Kiên i
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS. Phạm Thị Ngọc Yến và PGS.TS. Đào Trung Kiên. Cô và Thầy đã tận tính hướng dẫn, định hướng cho nghiên cứu sinh trong suốt thời gian nghiên cứu để có thể hoàn thành được luận án này. Tiếp theo tôi xin chân thành cảm ơn đến Quý thầy cô tại Nhóm chuyên môn Cảm biến và KT Đo lường, Khoa Tự động hóa, Trường Điện-Điện tử, Ban Đào tạo, Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới những người thân trong gia đình cùng bạn bè đồng nghiệp đã luôn động viên, khích lệ và hỗ trợ tôi trong thời gian làm nghiên cứu sinh và viết luận án này. Hà nội, ngày 22 tháng 8 năm 2024 Nghiên cứu sinh Lê Công Cường ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................ vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ..................................................................... vii MỞ ĐẦU ..........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH DANH BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ .....................................................................................................................................6 1.1. Giới thiệu về công nghệ định danh bằng sóng điện từ .......................................6 1.2. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ có sử dụng chip ..................................7 1.2.1. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ trong trường gần ....................................7 1.2.2. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ trong trường xa ......................................9 1.3. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ không sử dụng chip ......................... 11 1.3.1. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ không sử dụng chip trong miền thời gian…… ...............................................................................................................12 1.3.2. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ không sử dụng chip trong miền tần số 13 1.4. Các phương pháp mã hóa dữ liệu đối với thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip trong miền tần số .............................................................................17 1.4.1. Phương pháp mã hóa OOK ..................................................................................17 1.4.2. Phương pháp mã hóa FSC....................................................................................19 1.5. Các thách thức trong nâng cao hiệu quả mã hóa cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip ......................................................................................21 1.6. Kết luận Chương 1 ..............................................................................................22 CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT MÃ HÓA TẦN SỐ TRÊN CƠ SỞ BỨC XẠ ĐIỆN TỪ CỦA THẺ TAG KHÔNG CHIP..................................................................................24 2.1. Biểu diễn toán học trường điện từ của thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip ...........................................................................................................24 2.2. Các phương pháp xác định tần số cộng hưởng mã hóa đối với thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip ...................................................................29 2.2.1. Xác định tần số cộng hưởng mã hóa dựa trên biến đổi Fourier ..........................29 2.2.2. Xác định tần số cộng hưởng mã hóa dựa trên diện tích phản xạ ra-đa ...............33 2.3. Ảnh hưởng của hỗ cảm đối với đối với độ tin cậy mã hóa tần số ....................36 iii
2.4. Kết luận Chương 2 ..............................................................................................40 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP MÃ HÓA TẦN SỐ NÂNG CAO CHO THẺ TAG ĐỊNH DANH BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ KHÔNG CHIP ......................................................41 3.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................41 3.2. Đề xuất giải pháp cố định các tần số cộng hưởng mã hóa bằng thuật toán tối ưu bầy đàn ...........................................................................................................43 3.2.1. Vấn đề sai lệch tần số cộng hưởng mã hóa..........................................................43 3.2.2. Giải pháp cố định tần số mã hóa sử dụng thuật toán tối ưu bầy đàn...................45 3.3. Thiết kế thẻ tag cố định theo tần số mã hóa xác định trước bằng giải pháp đề xuất… ...................................................................................................................50 3.3.1. Lựa chọn bộ tần số cộng hưởng mã hóa và kiểu cấu trúc thẻ tag mã hóa ..........50 3.3.2. Thiết kế thẻ tag mã hóa dữ liệu theo các tần số xác định trước ..........................53 3.4. Đề xuất giải pháp mã hóa nâng cao bằng các tần số tham chiếu ...................60 3.5. Đề xuất giải pháp mã hóa nâng cao bằng các tần số xác định trước..............63 3.6. Kết luận Chương 3 ..............................................................................................67 CHƯƠNG 4. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ NÂNG CAO HIỆU QUẢ MÃ HÓA CHO THẺ TAG ĐỊNH DANH BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ KHÔNG CHIP .......................69 4.1. Đề xuất hàm mục tiêu nhằm nâng cao độ tin cậy tần số cộng hưởng mã hóa…… ................................................................................................................70 4.2. Đề xuất giải pháp khởi tạo phần tử cho thuật toán tối ưu bầy đàn .................72 4.3. Đề xuất quy trình thiết kế nâng cao hiệu quả mã hóa tần số cho thẻ tag .......75 4.4. Thiết kế thẻ tag mã hóa tần số với yêu cầu nâng cao sử dụng giải pháp thiết kế đề xuất ..................................................................................................................80 4.4.1. Thiết kế thẻ tag mã hóa dữ liệu tần số [6,7 6,9 7,1 7,3 7,5] (GHz) – 3 dBsm ....80 4.4.2. Thiết kế thẻ tag mã hóa dữ liệu tần số [6,6 6,8 7,0 7,2 7,4] (GHz) – 3 dBsm ....89 4.4.3. Thiết kế thẻ tag mã hóa dữ liệu tần số [6,6 6,8 6,9 7,2 7,4] (GHz) – 3 dBsm ....93 4.5. Các kết quả thực nghiệm và phân tích ..............................................................95 4.5.1. Chế tạo thẻ tag mẫu và thiết lập hệ thống đo.......................................................95 4.5.2. Kết quả đo của thẻ tag mã hóa dữ liệu tần số được cố định ..............................100 4.5.3. Kết quả đo của thẻ tag mã hóa dữ liệu tần số nâng cao.....................................103 4.6. Kết luận Chương 4 ............................................................................................108 KẾT LUẬN .................................................................................................................. 110 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .................................. 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 114 iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ACO Ant Colony Optimization Tối ưu hóa đàn kiến ASK Amplitude Shift Keying Điều chế theo biên độ tín hiệu FPC Frequency Predetermined Coding Mã hóa theo tần số xác định trước FRC Frequency Reference Coding Mã hóa theo tần số tham chiếu FSC Frequency Shift Coding Mã hóa theo tần số dịch GA Genetic Algorithm Giải thuật di truyền IC Integrated Circuit Mạch điện tích hợp ISM Industrial - Scientific - Medical Công nghiệp – Kho học – Y tế OOK On-Off Keying Điều chế theo bật tắt tín hiệu PSO Particle Swarm Optimization Tối ưu hóa bầy đàn QR Quick Response Mã phản hồi nhanh RCS Radar Cross Section Diện tích phản xạ ra-đa SAW Surface Acoustic Wave Sóng âm bề mặt STFT Short-Time Fourier Transform Biến đổi Fourier trong thời gian ngắn UHF Ultra High Frequency Tần số cực cao UWB Ultra Wide Band Băng thông siêu rộng VNA Vector Network Analyzer Máy phân tích mạng véc-tơ v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Thông số chiều dài các phần tử cộng hưởng dạng khe ký tự I......................53 Bảng 3.2: Thông số thẻ tag thiết kế tối ưu cố định theo tần số mã hóa cơ bản .............56 Bảng 3.3: Thông số thẻ tag thiết kế tối ưu với tần số dịch 6,8GHz ...............................58 Bảng 3.4: Thông số thẻ tag thiết kế tối ưu với tần số dịch 7,0GHz ...............................59 Bảng 3.5: Hiệu quả mã hóa của phương pháp mã hóa dữ liệu FSC và FRC ................62 Bảng 3.6: Số bit mã hóa theo giải pháp FRC đề xuất ....................................................63 Bảng 3.7: So sánh khả năng mã hóa của phương pháp mã hóa FPC.............................66 Bảng 4.1: Thông số chiều dài của các phần tử cộng hưởng sau khi hiệu chỉnh ............81 Bảng 4.2: Giá trị tần số cộng hưởng của thẻ tag chưa tối ưu thông số ..........................83 Bảng 4.3: Các giá trị điều chỉnh của tham số thiết kế tối ưu sử dụng phần tử khởi tạo hiệu chỉnh theo lý thuyết.................................................................................................85 Bảng 4.4: Các bộ tham số điều chỉnh khởi tạo bởi tối ưu Taguchi (mm) ......................86 Bảng 4.5: Các giá trị điều chỉnh của tham số thiết kế tối ưu sử dụng phần tử khởi tạo Taguchi ............................................................................................................................88 Bảng 4.6: Giá trị các thông số thiết kế của thẻ tag tối ưu mã hóa dữ liệu tần số nâng cao [6,6 6,8 7,0 7,2 7,4] (GHz) – 3 dBsm .............................................................................91 Bảng 4.7: Giá trị các thông số thiết kế của thẻ tag tối ưu mã hóa dữ liệu tần số nâng cao [6,6 6,8 6,9 7,2 7,4] (GHz) – 3 dBsm .............................................................................94 Bảng 4.8: Đánh giá các ăng-ten UWB theo hệ số S11 trong dải tần số làm việc .........97 Bảng 4.9: Giá trị tần số cộng hưởng đo được của thẻ tag đã cố định tần số ...............102 Bảng 4.10: Giá trị tần số cộng hưởng đo được của thẻ tag cố định tần số ..................103 Bảng 4.11: Giá trị và độ sai lệch tần số cộng hưởng của thẻ tag thiết kế nâng cao ....104 vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ khối của hệ thống định danh bằng sóng điện từ ....................................6 Hình 1.2: Phân loại công nghệ định danh bằng sóng điện từ theo vị trí làm việc của thẻ tag ......................................................................................................................................6 Hình 1.3: Trao đổi công suất và dữ liệu định danh bằng sóng điện từ trong trường gần 8 Hình 1.4: Cấu trúc thẻ tag định danh bằng sóng điện từ hoạt động trong trường gần ....9 Hình 1.5: Cấu trúc thẻ tag định danh bằng sóng điện từ hoạt động trong trường xa ....10 Hình 1.6: Cấu trúc thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip mã hóa bằng xung phản hồi ...........................................................................................................................12 Hình 1.7: Cấu trúc thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip truyền lại sóng điện từ......................................................................................................................................13 Hình 1.8: Mô hình hệ thống định danh bằng sóng điện từ không chip truyền lại sóng điện từ..............................................................................................................................14 Hình 1.9: Cấu trúc thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip tán xạ ngược sóng điện từ..............................................................................................................................15 Hình 1.10: Mô hình hệ thống định danh bằng sóng điện từ không chip tán xạ ngược sóng điện từ..............................................................................................................................16 Hình 1.11: a) Cấu trúc thẻ tag; b) Đáp ứng tín hiệu mã hóa theo phương pháp OOK ..18 Hình 1.12: Mô hình thẻ tag mã hóa tần số theo phương pháp OOK .............................18 Hình 1.13: a) Cấu trúc thẻ tag; b) Đáp ứng tín hiệu mã hóa theo phương pháp FSC ...20 Hình 1.14: Mô hình thẻ tag mã hóa tần số theo phương pháp FSC...............................20 Hình 2.1: Mô hình mạch RLC nối tiếp tương đương ăng-ten đơn giản ........................24 Hình 2.2: Mô tả các dòng điện cảm ứng trên thẻ tag .....................................................26 Hình 2.3: Đáp ứng của tín hiệu tán xạ ngược trong miền thời gian ..............................31 Hình 2.4: Phổ của tín hiệu sau khi áp dụng kỹ thuật STFT ...........................................32 Hình 2.5: Hệ thống đo thông số RCS của đối tượng .....................................................34 Hình 2.6: Mô tả hiện tượng hỗ cảm giữa các phần tử cộng hưởng trên thẻ tag. ...........36 Hình 2.7: Hiện tượng hỗ cảm giữa các phần tử cộng hưởng theo mô hình mạch RLC. .........................................................................................................................................37 Hình 2.8: Hỗ cảm giữa hai phần tử cộng hưởng dạng khe ký tự I ................................39 Hình 3.1: Sai lệch tần số cộng hưởng do hỗ cảm của thẻ tag 20 phần tử so với thẻ tag 1 phần tử. ............................................................................................................................44 Hình 3.2: Đáp ứng tần số của thẻ tag có 5 phần tử cộng hưởng. ...................................45 Hình 3.3: Quá trình triển khai thuật toán PSO để tối ưu thiết kế thẻ tag.......................47 Hình 3.4: Quá trình triển khai thuật toán PSO để cố định tần số mã hóa......................48 Hình 3.5: Cấu trúc thẻ tag với một phần tử cộng hưởng khe dạng chữ I ......................51 vii
Hình 3.6: Đáp ứng tần số của năm cấu trúc thẻ tag có một phần tử cộng hưởng .........54 Hình 3.7: Cấu trúc thẻ tag mã hóa dữ liệu là năm tần số cơ bản ...................................54 Hình 3.8: Đáp ứng tần số của cấu trúc thẻ tag mã hóa năm tần số cơ bản ....................55 Hình 3.9: Trạng thái hội tụ của giá trị hàm mục tiêu .....................................................56 Hình 3.10: Cấu trúc thẻ tag mã hóa cố định theo các tần số cộng hưởng cơ bản..........57 Hình 3.11: Đáp ứng tần số của cấu trúc tối ưu ...............................................................57 Hình 3.12: Đáp ứng tần số của ba cấu trúc thẻ tag tối ưu ..............................................60 Hình 3.13: Mô hình thẻ tag mã hóa tần số theo giải pháp FRC.....................................61 Hình 3.14: Mặt phẳng giá trị số bit của các phương pháp mã hóa ................................62 Hình 3.15: Mô hình thẻ tag mã hóa tần số theo giải pháp FPC .....................................64 Hình 3.16: Đồ thị giá trị số bit mã hóa của các phương pháp với M=5 ........................65 Hình 3.17: Mặt phẳng giá trị số bit của các phương pháp mã hóa ................................65 Hình 4.1: Đánh giá giá trị RCS tại các tần số cộng hưởng của thẻ tag 20 phần tử .......69 Hình 4.2: Các tham số liên quan đến chất lượng của tần số cộng hưởng mã hóa .........71 Hình 4.3: Quy trình khởi tạo phần tử hiệu chỉnh ...........................................................73 Hình 4.4: Quy trình khởi tạo phần tử tối ưu Taguchi .....................................................74 Hình 4.5: Quy trình thiết kế thẻ tag có ảnh hưởng của hỗ cảm. ....................................75 Hình 4.6: Quy trình các bước thiết kế thẻ tag mã hóa tần số với yêu cầu nâng cao .....76 Hình 4.7: Quá trình tối ưu thông số phần tử cộng hưởng mã hóa .................................79 Hình 4.8: Thiết kế chưa tối ưu của thẻ tag bao gồm 5 phần tử cộng hưởng .................82 Hình 4.9: Đáp ứng giá trị RCS của thẻ tag đề xuất ban đầu ..........................................82 Hình 4.10: Giá trị hàm mục tiêu hội tụ theo giải pháp khởi tạo phần tử sử dụng bộ thông số thiết kế hiệu chỉnh theo lý thuyết ...............................................................................84 Hình 4.11: Đáp ứng giá trị RCS của thẻ tag tối ưu sử dụng phần tử thiết kế lý thuyết làm phần tử khởi tạo. .............................................................................................................86 Hình 4.12: Quá trình hội tụ giá trị hàm mục tiêu theo cách khởi tạo sử dụng các phần tử tối ưu Taguchi .................................................................................................................87 Hình 4.13: Đáp ứng giá trị RCS của thẻ tag tối ưu mã hóa tần số [6,7 6,9 7,1 7,3 7,5] (GHz)...............................................................................................................................89 Hình 4.14: Quá trình hội tụ giá trị hàm mục tiêu theo hai cách khởi tạo phần tử .........90 Hình 4.15: Đáp ứng giá trị RCS của thẻ tag tối ưu mã hóa tần số [6,6 6,8 7,0 7,2 7,4] (GHz)...............................................................................................................................92 Hình 4.16: Quá trình hội tụ giá trị hàm mục tiêu theo gải pháp khởi tạo phần tử Taguchi .........................................................................................................................................93 Hình 4.17: Đáp ứng giá trị RCS của thẻ tag với tham số thiết kế tối ưu .......................95 Hình 4.18: Quy trình chế tạo các thẻ tag mẫu ................................................................96 Hình 4.19: Thiết bị và môi trường đo thẻ tag trong điều kiện phòng ............................98 viii
Hình 4.20: Thiết bị và môi trường đo thẻ tag trong điều kiện buồng câm ....................99 Hình 4.21: Các thẻ tag mã hóa dữ liệu tần số được cố định ........................................100 Hình 4.22: Thẻ tag chưa được cố định và đã được cố định tần số cộng hưởng ..........100 Hình 4.23: So sánh đáp ứng tần số cộng hưởng giữa mô phỏng và đo lường.............101 Hình 4.24: So sánh đáp ứng RCS của thẻ tag theo tính chất cố định tần số................101 Hình 4.25: Kết quả RCS của 3 cấu trúc thẻ tag tối ưu .................................................102 Hình 4.26: Hai thẻ tag mã hóa tần số [6,7 6,9 7,1 7,3 7,5] (GHz) ...............................104 Hình 4.27: Đáp ứng thông số RCS của hai thẻ tag mã hóa tần số [6,7 6,9 7,1 7,3 7,5] (GHz).............................................................................................................................105 Hình 4.28: Hai thẻ tag mã hóa tần số [6.6 6.8 7.0 7.2 7.4] (GHz) và [6.6 6.8 6.9 7.2 7.4] (GHz).............................................................................................................................106 Hình 4.29: Hai thẻ tag mã hóa tần số [6.6 6.8 7.0 7.2 7.4] (GHz) và [6.6 6.8 6.9 7.2 7.4] (GHz).............................................................................................................................106 Hình 4.30: Đáp ứng thông số RCS của hai thẻ tag mã hóa tần số [6,6 6,8 7,0 7,2 7,4] (GHz) và [6,6 6,8 6,9 7,2 7,4] (GHz) ...........................................................................107 ix
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu Định danh bằng tần số vô tuyến (Radio Frequency Identification) là công nghệ thu thập dữ liệu không dây sử dụng sóng điện từ để trích xuất mã định danh của thẻ tag được gắn lên đối tượng. Việc phát triển công nghệ định danh bằng sóng điện từ hướng đến các mục tiêu chính là: tăng khoảng cách, tốc độ trao đổi dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ tag, đồng thời tăng hiệu quả mã hóa dữ liệu với các tiêu chí như tăng dung lượng, độ tin cậy của dữ liệu mã hóa và giảm kích thước thẻ tag. Hiện nay công nghệ định danh bằng sóng điện từ đã được ứng dụng khá phổ biến cho mục đích định danh đối tượng trong các lĩnh vực như: vận tải, an ninh, ngân hàng, y tế ... Tuy vậy, trong lĩnh vực bán lẻ thì công nghệ định danh bằng quang học mà đại diện tiêu biểu là mã vạch và mã QR vẫn phổ biến nhất do tính chất dễ thực hiện và giá thành rẻ của chúng. Mặc dù vậy, khi xét về đặc tính kỹ thuật thì công nghệ định danh bằng sóng điện từ có nhiều ưu điểm hơn như: - Có thể định danh mà không cần vị trí chính xác giữa thẻ tag đối với đầu đọc. - Có thể định danh nhiều thẻ tag với một lần đọc bằng kỹ thuật chống xung đột dữ liệu tốc độ cao. - Có thể định danh với khoảng cách xa, đặc biệt đối với các thẻ tag được cấp nguồn riêng (thẻ tag tích cực) hoặc các thẻ tag làm việc ở trường xa của ăng- ten đầu đọc. - Dữ liệu mã hóa có tính bảo mật cao, khó bị làm giả hay sao chép. - Dung lượng dữ liệu mã hóa lớn và có thể thay đổi được. Đối với công nghệ định danh bằng sóng điện từ truyền thống thì trên thẻ tag cần tích hợp một vi mạch tích hợp (IC - Chip) có nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu, đồng thời điều chế mã hóa dữ liệu điện từ bằng cách thay đổi trở kháng của ăng-ten trên thẻ. Khi trở kháng của ăng-ten trên thẻ tag thay đổi dẫn đến công suất phản hồi mà đầu đọc nhận được cũng thay đổi theo, tương ứng với việc điều chế dữ liệu mà thẻ tag gửi đến đầu đọc. Trong thực tế, thành phần chip này chiếm phần lớn giá thành của thẻ tag, làm cho giá của thẻ tag đắt hơn nhiều khi so với giá thành của mã vạch hay mã QR. Bên cạnh đó, việc chế tạo thẻ tag bao gồm thành phần chip và ăng-ten yêu cầu công nghệ phức tạp. Từ các nguyên nhân này làm cho công nghệ định danh bằng sóng điện từ truyền thống không thể thay thế được công nghệ định danh bằng quang học trong lĩnh vực bán lẻ do yếu tố giá thành. Để khắc phục điều này, công nghệ định danh bằng sóng điện từ không sử dụng chip đã được đề xuất và tập trung nghiên cứu trong những năm gần đây với các kết quả công bố được tổng hợp trong các bài báo [1], [2], [3]. Thay vì sử dụng chip cho mục đích lưu trữ dữ liệu và điều chế tín hiệu, thì thẻ tag được thiết kế với các phần tử thụ động để thực hiện chức năng này. Bản chất của công nghệ định danh bằng sóng điện từ không chip vẫn là công nghệ mã hóa dữ liệu thông qua giao tiếp trường điện từ. Do vậy, công nghệ này kế thừa đầy đủ các ưu điểm của công nghệ 1
định danh bằng sóng điện từ truyền thống so với công nghệ định danh bằng quang học. Ngoài ra, với việc không sử dụng chip giúp giải quyết được nhược điểm lớn là giá thành cao của thẻ tag. Bên cạnh đó, việc loại bỏ thành phần chip và thay thế bằng các phần tử thụ động để mã hóa dữ liệu còn giúp cho thẻ tag bền hơn và dễ chế tạo hơn so với thẻ tag có sử dụng chip. Hơn nữa, một số trúc thẻ tag không chip được đề xuất có dạng phẳng nên có thể sản xuất dễ dàng bằng công nghệ in sử dụng mực in dẫn điện [4], [5], [6], [7]. Như vậy, công nghệ định danh bằng sóng điện từ không sử dụng chip là một công nghệ mới, kế thừa các ưu điểm và có thể ứng dụng vào các lĩnh vực mà công nghệ định danh bằng sóng điện từ có chip truyền thống đã được sử dụng trong thực tế. Ngoài ra, công nghệ mới này còn giải quyết được hai nhược điểm lớn công nghệ định danh bằng sóng điện từ có chip là giá thành cao và khó chế tạo. Với các ưu điểm đã nêu thì việc công nghệ định danh bằng sóng điện từ không chip thay thế mã vạch, mã QR trong lĩnh vực bán lẻ là khả thi trong tương lai. Tuy vậy, hiện nay công nghệ này vẫn tồn tại nhược điểm lớn đó là khả năng mã hóa dữ liệu thấp. Thẻ tag được chế tạo với công nghệ định danh bằng sóng điện từ không chip chỉ khả năng mã hóa số dữ liệu với đơn vị là bit. Trong khi đó, công nghệ truyền thống có thể mã hóa được số dữ liệu lên đến hàng trăm kilobyte và chỉ phụ thuộc vào dung lượng bộ nhớ của chip. Nhược điểm này làm hạn chế khả năng ứng dụng của công nghệ không chip này trong các lĩnh vực cần một lượng dữ liệu mã hóa lớn, mà bán lẻ là một trong những lĩnh vực đó. Do vậy, để giải quyết triệt để các nhược điểm thì nâng cao hiệu quả mã hóa dữ liệu cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip là một vấn đề quan trọng cần phải được nghiên cứu và giải quyết. Để đánh giá hiệu quả mã hóa của một dạng thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip, bên cạnh dựa trên số lượng dữ liệu mà thẻ tag đó có thể mã hóa được thì việc đánh giá còn dựa trên nhiều yếu tố khác như: Kích thước vật lý của thẻ, dải tần số làm việc của thẻ, phương pháp mã hóa dữ liệu, phương pháp thiết kế thẻ tag, độ tin cậy của dữ liệu giải mã... Các yếu tố này hiện nay là các chủ đề nghiên cứu có tính cấp thiết cao, được nhiều nhà khoa học quan tâm và tập trung nghiên cứu. Xuất phát từ vấn đề thực tiễn này, NCS đã quyết định lựa chọn đề tài: “Nâng cao hiệu quả mã hóa tần số cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip” để nghiên cứu cho luận án. Trong đó, các vấn đề và yếu tố liên quan đến hiệu quả mã hóa của thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip sẽ được nghiên cứu và đề xuất giải pháp. 2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu các dạng thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip và nguyên lý mã hóa dữ liệu. Đánh giá khả năng mã hóa cho từng dạng thẻ tag, từ đó lựa chọn được dạng thẻ tag phù hợp cho mục tiêu đề xuất được giải pháp nâng cao hiệu quả mã hóa dữ liệu. 2
Nghiên cứu các phương pháp mã hóa dữ liệu cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip hiện nay, từ đó nghiên cứu đề xuất được giải pháp mã hóa mới có khả năng mã hóa dữ liệu cao hơn. Nghiên cứu và đề xuất được giải pháp thiết kế thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip có tính tổng quát và có tính thực tiễn cao, đồng thời áp dụng để thiết kế được thẻ tag mã hóa dữ liệu theo giải pháp mã hóa nâng cao đề xuất. Đối tượng nghiên cứu: Các dạng thiết kế thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip và phương pháp mã hóa dữ liệu tương ứng, khả năng nâng cao số dữ liệu mã hóa của dạng thẻ tag đó. Các phương pháp mã hóa dữ liệu cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip và khả năng nân cao số dữ liệu mã hóa theo các phương pháp đó. Ngoài ra, các yếu tố ảnh hưởng đến độ tin cậy đối với dữ liệu mã hóa của thẻ tag cũng là đối tượng được nghiên cứu. Các phương pháp thiết kế, chế tạo thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip có khả năng nâng cao hiệu quả mã hóa và độ tin cậy của dữ liệu mã hóa. Phạm vi nghiên cứu: Các kiểu thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip mã hóa dữ liệu trong miền tần số. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc mã hóa dữ liệu và các phương pháp khắc phục hiện nay. Các phương pháp mã hóa dữ liệu cho thẻ tag trong miền tần số có khả năng nâng cao hiệu quả mã hóa cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip. Các phương pháp thiết kế thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip trong miền tần số có khả năng nâng cao hiệu quả mã hóa cũng như độ tin cậy của dữ liệu. 3. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu của luận án được thực hiện theo các bước như sau: Tổng hợp và phân tích kết quả của các nghiên cứu đã được công bố cho lĩnh vực công nghệ định danh bằng sóng điện từ không chip. Từ đó xác định các vấn đề còn hạn chế để tập trung nghiên cứu, đề xuất giải pháp, hướng đến đóng góp kết quả khoa học mới. Nguyên cứu cơ sở lý thuyết nguyên nhân dẫn đến các hạn chế trong kết quả nghiên cứu hiện tại, từ đó phân tích, tính toán các yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp nhằm nghiên cứu đề xuất được các giải pháp cải thiện kết quả. Sau khi có được các tính toán thiết kế đề xuất, các phần mềm chuyên dụng được sử dụng để thiết kế và mô phỏng. Kết quả mô phỏng được sử dụng làm yếu tố để đánh 3
giá tính khả thi của nghiên cứu đề xuất. Ngoài ra, kết quả mô phỏng còn được sử dụng để điều chỉnh, cải thiện đề xuất nghiên cứu ban đầu. Chế tạo mẫu thử sau khi có được giải pháp thiết kế đề xuất, thực hiện đo kiểm thực nghiệm trong điều kiện sử dụng thực tế để đánh giá sự phù hợp với kết quả mô phỏng. Các sai lệch nếu có sẽ được phân tích nguyên nhân và so sánh với các kết quả đã được công bố bởi các nghiên cứu khác để xác định tính mới, tính vượt trội của giải pháp đề xuất. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Như đã trình bày ở mục lý do chọn đề tài nghiên cứu, công nghệ định danh bằng sóng điện từ không chip là một công nghệ mới, có thể thay thế cho định danh bằng sóng điện từ truyền thống có chip trong các ứng dụng thực tế. Đồng thời công nghệ này có thể thay thế công nghệ định danh bằng quang học như mã vạch, mã QR bởi vì có nhiều ưu điểm và giá thành sản xuất rẻ hơn. Tuy vậy, nhược điểm lớn của công nghệ này là khả năng mã hóa thấp và độ tin cậy về dữ liệu chưa cao. Do đó, với kết quả của luận án đề xuất được các giải pháp nâng cao hiệu quả mã hóa dữ liệu cho thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip mã hóa tần số, thì kết quả này có đóng góp lớn về tính mới và ý nghĩa khoa học. Bên cạnh đó, giải pháp thiết kế thẻ tag mà luận án đề xuất có tính tổng quát, có thể áp dụng để thiết kế cho nhiều kiểu thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip khác nhau với độ tin cậy cao về đáp ứng dữ liệu mã hóa tần số. Các sản phẩm thẻ tag mẫu thử đã kiểm chứng kết quả này trong điều kiện thực tế, do vậy phương pháp thiết kế đề xuất này có ý nghĩa lớn về thực tiễn. 5. Cấu trúc, nội dung trình bày tại luận án Nội dung của luận án được trình bày trong 4 chương như sau: Chương 1 trình bày tổng quan về công nghệ định danh bằng sóng điện từ và các phương pháp mã hóa dữ liệu điện từ không sử dụng chip. Tiếp theo là các thách thức và khó khăn trong việc nâng cao khả năng mã hóa, từ đó làm rõ các mục tiêu và phạm vi nghiên cứu cần được thực hiện của luận án. Chương 2 trình bày về lý thuyết bức xạ trường điện từ của thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip. Nghiên cứu tiếp cận từ các phương trình toán học về trường điện từ bức xạ để hiểu sâu về dạng tín hiệu điện từ phát ra từ thẻ tag, từ đó phân tích cơ sở của phương pháp mã hóa dữ liệu dựa trên tín hiệu đó. Ngoài ra, các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu làm thay đổi độ tin cậy của dữ liệu mã hóa cũng được phân tích và đánh giá. Trong đó, hỗ cảm giữa các phần tử cộng hưởng trên thẻ tag là yếu tố quan trọng được luận án tập trung nghiên cứu xử lý. Chương 3 trình bày về giải pháp đề xuất nhằm loại bỏ ảnh hưởng của hiện tượng hỗ cảm làm sai lệch tần số cộng hưởng của thẻ tag, cố định được các tần số cộng hưởng 4
theo các tần số mã hóa xác định trước. Từ đó, luận án đề xuất được hai giải pháp mã hóa dữ liệu nâng cao khả năng mã hóa cho thẻ tag. Giải pháp thứ nhất là giải pháp mã hóa dữ liệu nâng cao sử dụng các bộ tần số tham chiếu. Giải pháp thứ hai là giải pháp mã hóa nâng cao sử dụng bộ tần số xác định trước. Một số trường hợp mã hóa dữ liệu theo hai giải pháp mã hóa này được thiết kế và mô phỏng kiểm chứng. Để có thể thực hiện các giải pháp mã hóa dữ liệu nâng cao mà luận án đề xuất cần dựa trên cơ sở thẻ tag thiết kế được phải có độ tin cậy dữ liệu cao về đáp ứng tần số cộng hưởng. Giải pháp thiết kế thẻ tag thỏa mãn độ tin cậy cao về dữ liệu mã hóa, có tính tổng quát và hiệu quả cao được trình bày chi tiết ở Chương 4. Chương 4 trình bày về giải pháp thiết kế nâng cao thẻ tag định danh bằng sóng điện từ không chip nhằm đạt được các yêu cầu thiết kế nâng cao hiệu quả mã hóa. Trong đó, yêu cầu nâng cao thứ nhất là đáp ứng tín hiệu mã hóa tần số phải đạt độ tin cậy tại các tần số xảy ra cộng hưởng. Độ tin cậy được đánh giá không chỉ là sai lệch so với tần số cộng hưởng mã hóa mà còn là giá trị biên độ tại tần số cộng hưởng phải đạt ngưỡng phân biệt. Yêu cầu này là khó khăn trong điều kiện các tần số mã hóa có độ chênh lệch nhỏ hoặc hệ số phẩm chất của vật liệu chế tạo không cao. Các điều kiện này làm cho quá trình thiết kế bằng phương pháp tối ưu sử dụng thuật toán dạng tiến hóa quần thể mà luận án đề xuất cần nhiều thời gian. Từ đây đặt ra yêu cầu nâng cao thứ hai đó là giải pháp thiết kế đề xuất cần đạt được kết quả sau một khoảng giới hạn thời gian phù hợp với thực tế. Các giải pháp giúp nâng cao hiệu quả của thuật toán tối ưu nhằm đặt được yêu cầu thứ hai này sẽ được trình bày trong chương này. Bên cạnh đó, các thẻ tag mã hóa các bộ tần số nâng cao được thiết kế theo quy trình chi tiết của giải pháp mà luận án đề xuất cũng được trình bày. Hệ thống đo lường được thiết lập và các thẻ tag mẫu được chế tạo nhằm kiểm chứng tính đúng đắn, hiệu quả và tổng quát của giải pháp. 6. Các đóng góp mới của luận án Đề xuất được giải pháp cố định tần số mã hóa cho thẻ tag mã hóa bằng sóng điện từ sử dụng thuật toán tối ưu, giải quyết được ảnh hưởng của hỗ cảm làm sai lệch tần số cộng hưởng của các phần tử mã hóa trên thẻ tag. Đề xuất được hai giải pháp mã hóa dữ liệu mới, bao gồm giải pháp mã hóa bằng các tần số tham chiếu và giải pháp mã hóa bằng các tần số xác định trước. Cả hai giải pháp đề xuất này đều có khả năng mã hóa được nhiều dữ liệu hơn các giải pháp mã hóa thường được sử dụng hiện nay. Đề xuất được giải pháp thiết kế nâng cao cho thẻ tag mã hóa dữ liệu bằng sóng điện từ không chip, đảm bảo độ tin cậy dữ liệu trong điều kiện ảnh hưởng của hỗ cảm lớn và chất lượng của vật liệu chế tạo thẻ tag không cao. Trong đó, các giải pháp khởi tạo phần tử cho thuật toán tối ưu bầy đàn bằng các phần tử hiệu chỉnh theo lý thuyết hoặc các phần tử được tối ưu theo phương pháp Taguchi đã nâng cao hiệu quả của quá trình tối ưu. Giải pháp mà luận án đề xuất được tổng hợp thành quy trình thiết kế chi tiết đồng thời đóng gói thành chương trình thiết kế hoàn chỉnh. 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐỊNH DANH BẰNG SÓNG ĐIỆN TỪ 1.1. Giới thiệu về công nghệ định danh bằng sóng điện từ Hệ thống ứng dụng công nghệ định danh bằng sóng điện từ bao gồm hai phần chính là: (i) Thẻ tag – Lưu trữ và mã hóa dữ liệu và (ii) Đầu đọc – Phát ra sóng điện từ để trích xuất dữ liệu từ thẻ tag. Sơ đồ khối chức năng cơ bản của hệ thống sử dụng công nghệ này được thể hiện ở Hình 1.1. Trong đó, thẻ tag sẽ được gắn lên đối tượng cần định danh. Hình 1.1: Sơ đồ khối của hệ thống định danh bằng sóng điện từ Nguyên lý về công nghệ định danh bằng sóng điện từ được đề xuất đầu tiên bởi Stockman trong bài báo [8] vào năm 1948. Theo đó, tác giả đã thực hiện thử nghiệm thay đổi trở kháng của ăng-ten trên thẻ tag để điều chế công suất phản hồi mà đầu đọc nhận được, cũng chính là dữ liệu mã hóa của thẻ tag [9]. Dựa trên phương thức truyền công suất giữa đầu đọc và thẻ tag có thể phân loại hệ thống thành hai loại là: định danh bằng sóng điện từ trong trường gần và định danh bằng sóng điện từ trong trường xa. Trường gần và trường xa thể hiện vị trí làm việc của thẻ tag trong vùng đặc tính điện trường của ăng-ten đầu đọc, trong đó: đối với trường gần phương thức truyền công suất là theo nguyên lý cảm ứng điện từ, còn đối với trường xa là theo nguyên lý bức xạ điện từ. Hình 1.2 thể hiện chi tiết thông số khoảng cách của các vùng bức xạ của hai trường này, trong đó D là chiều dài kích thước lớn nhất của ăng-ten và  là bước sóng của tần số làm việc. Đối với thẻ tag làm việc trong trường gần thì các dải tần số sử dụng phổ biến là: 125/134 KHz và 13,56 MHz, còn đối với trường xa thì sử dụng các dải tần như: 403 MHz, 902-928 MHz, 2,4 GHz. R = 2D2 /  Đầu đọc D Thẻ Tag Thẻ Tag Ăng-ten Trường gần Trường xa Hình 1.2: Phân loại công nghệ định danh bằng sóng điện từ theo vị trí làm việc của thẻ tag 6
1.2. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ có sử dụng chip 1.2.1. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ trong trường gần Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ trong trường gần là hiện tượng cảm ứng điện từ giữa hai cuộn dây, chính vì vậy ăng-ten dạng vòng được sử dụng cho cả đầu đọc và thẻ tag trong trường hợp này. Đầu đọc thay đổi điện áp đặt vào cuộn dây ăng- ten qua đó thay đổi dòng điện chảy trong cuộn dây, làm thay đổi cường độ từ trường bao quanh theo định luật dòng điện toàn phần của nhà khoa học Ampe người Pháp. Công thức của định luật này được nhà vật lý người Anh Maxwell hệ thống lại theo phương trình thứ nhất dưới dạng tích phân như sau: D  Hdl = Jd S +  L S S t dS (1.1) Trong đó: - H là véc-tơ cường độ từ trường biến thiên bao quanh cuộn dây ăng-ten, - Véc-tơ điện cảm D =  Er với  là hằng số điện môi, Er là cường độ điện tường đặt vào ăng-ten đầu đọc, - Véc-tơ mật độ dòng điện J =  Er với  là điện dẫn suất. Từ trường biến thiên sinh ra từ ăng-ten cuộn dây của đầu đọc sẽ đi qua ăng-ten cuộn dây của thẻ tag khi thẻ tag đặt trong trường gần của vùng đặc tính điện trường và sinh ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Lý thuyết về cảm ứng điện từ là lý thuyết cơ bản trong trường điện từ, được nhà khoa học Faraday người Anh tìm ra khi cho từ thông biến thiên đi qua một cấu trúc kim loại kín thì sinh ra một suất điện động cảm ứng. Lý thuyết này đã được Maxwell hệ thống lại bằng phương trình thứ hai dưới dạng tích phân như sau: B L Edl = −  d S S t (1.2) Trong đó: - Véc-tơ điện cảm B =  H với  là hệ số từ thẩm của môi trường, - E là véc-tơ cường độ điện trường sinh ra trong cuộn dây ăng-ten của thẻ tag. Nguyên lý trao đổi dữ liệu dựa trên trao đổi công suất giữa đầu đọc và thẻ tag trong trường gần có thể phân tích đơn giản theo mô hình mạch điện được thể hiện ở Hình 1.3. Thông số M là hệ số hỗ cảm giữa 2 cuộn dây ăng-ten của đầu đọc và thẻ tag là Lr và Lt được tính theo công thức Newmann như sau:  dir dit M= 4  Lr Lt R (1.3) 7
Trong đó, dir và dit là các phần tử dòng điện trong cuộn dây ăng-ten Lr và Lt , R là khoảng cách chúng. Áp dụng vào hệ thống định danh bằng sóng điện tử có sử dụng chip, S r và St là mô hình hai công tắc được điều khiển bởi đầu đọc và chip mã hóa trên thẻ tag, nhằm thay đổi công suất hay hiệu điện thế ur và ut phục vụ cho việc điều chế dữ liệu truyền và nhận giữa đầu đọc và thẻ tag. Hình 1.3: Trao đổi công suất và dữ liệu định danh bằng sóng điện từ trong trường gần Đối với Hình 1.3a, hai công tắc S r và St đều đóng, công suất điện từ từ đầu đọc sẽ được truyền sang thẻ tag thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ đã phân tính ở phần trước. Ta có thể biểu diễn thông số điện áp trong mạch tương ứng thông qua các phương trình sau:  dir dit ur = Lr dt + M dt   (1.4) u = L dit dir +M  t  t dt dt Nếu hiệu điện thế ut sinh ra trong cuộn dây ăng-ten của thẻ tag được chỉnh lưu để cấp nguồn cho chip mã hóa trên thẻ hoạt động thì được gọi là thẻ tag thụ động. Còn nếu chip trên thẻ tag được cấp nguồn hoạt động bằng nguồn riêng thì được gọi là thẻ tag tích cực. Hình 1.3b thể hiện đầu đọc thay đổi trạng thái của công tắc S r để bật tắt 8
dòng điện và từ trường tương ứng phát ra từ cuộn dây ăng-ten đầu đọc, qua đó bật tắt điện áp ut trên thẻ tag, nhằm mã hóa dữ liệu nhị phân gửi đến thẻ tag. Hình 1.3c tương ứng với việc thẻ tag gửi dữ liệu đến thẻ đầu đọc bằng cách bật tắt công tắc St , qua đó làm thay đổi trạng thái của dòng điện chảy qua cuộn dây ăng-ten của thẻ tag, dẫn đến thay đổi điện áp ur ở cuộn dây ăng-ten đầu đọc. Theo công thức 1.4 ta có giá trị điện áp di ur khi công tắc mở là ur = Lr r do lúc này it = 0 . Như vậy, đầu đọc xác định giá trị dt điện áp thu được để đánh giá có thành phần hỗ cảm do cảm ứng điện từ hay không, tương ứng với dữ liệu nhị phân mà thẻ tag gửi đến. Cấu trúc các khối chức năng của thẻ tag định danh bằng sóng điện từ có chip hoạt động trong trường gần được thể hiện ở Hình 1.4. Hình 1.4: Cấu trúc thẻ tag định danh bằng sóng điện từ hoạt động trong trường gần 1.2.2. Nguyên lý định danh bằng sóng điện từ trong trường xa Đối với công nghệ định danh bằng sóng điện từ hoạt động trong trường xa thì nguyên lý truyền dữ liệu từ đầu đọc đến thẻ tag là phương pháp điều chế tín hiệu với sóng mang có tần số cao. Phương pháp điều chế thường được sử dụng là ASK và dải tần số làm việc là UHF có bước sóng ngắn nhằm tăng khoảng cách trao đổi dữ liệu. Vì hoạt động trong trường xa nên khoảng cách đọc dữ liệu của công nghệ này có thể lên đến nhiều mét, trong khi công nghệ định danh bằng sóng điện từ trường gần có khoảng cách đọc thông thường là dưới 20cm. Pr Gr Gt  2 Pt = (1.5) 16 2 R 2 Bên cạnh yếu tố về khoảng cách của trường xa, thì khoảng cách trao đổi dữ liệu giữa đầu đọc và thẻ tag còn phụ thuộc vào công suất mà thẻ tag nhận được. Áp dụng công thức Friis (1.5) để tính công suất bức xạ mà thẻ tag nhận được tại trường xa cách đầu đọc một khoảng R , từ đó xác định khoảng cách đọc tối đa như biểu thức (1.6). 9