Технология позиционирования пассивной RFID

RFID — это бесконтактная технология идентификации, которая использует радиочастотные сигналы для считывания и передачи информации, хранящейся в электронных метках RFID. Она широко используется в логистическом отслеживании, транспортировке, управлении грузами в торговых центрах и позиционировании товаров. В соответствии с конкретными условиями на объекте вспомогательные электронные метки RFID и считыватели равномерно развертываются по мере необходимости. Как правило, существует два способа указания расстояния между вспомогательной меткой RFID и считывателем RFID.

Первый способ — использовать считыватель RFID, который может регулировать расстояние считывания и записи путем регулировки энергетического слоя. На каком энергетическом слое считывается каждая вспомогательная метка RFID считывателем RFID, эти данные энергетического слоя указывают вспомогательное расстояние между меткой RFID и считывателем RFID. Чем меньше данные энергетического слоя, тем ближе вспомогательная метка RFID к считывателю RFID; чем больше данных энергетического слоя, тем дальше вспомогательная метка RFID находится от считывателя RFID.

Второй — указать расстояние между вспомогательной меткой RFID и считывателем RFID в соответствии с задержкой между моментом, когда считыватель RFID отправляет сигнал, и моментом, когда он считывает информацию метки RFID. Чем короче время задержки, тем меньше расстояние между вспомогательной меткой RFID и считывателем RFID; чем больше время задержки, тем дальше расстояние между вспомогательной меткой RFID и считывателем RFID.

Метки RFID делятся на активные и пассивные. Активные метки имеют источник питания, и обработка сигнала может быть более сложной, а точность позиционирования будет намного выше. В идеале он может охватывать диапазон 100 метров, а ошибка позиционирования составляет около 5 метров. В основном это выполняется триангуляцией, но эта область также может использовать такие узлы, как UWB и ZigBee, для завершения позиционирования. Поскольку пассивная RFID-метка не имеет вычислительной мощности, вся обработка сигнала ограничена отраженным сигналом, полученным RFID-считывателем, поэтому выбор алгоритмов обработки сигнала будет намного меньше. А поскольку дальность идентификации RFID-считывателя в основном находится в пределах 20 метров, позиционирование пассивных меток, как правило, используется реже.

Позиционирование RFID в помещении заключается в обнаружении меток с помощью RFID-считывателей с известными позициями, которые можно разделить на методы без определения дальности и методы определения дальности. Метод, основанный на определении дальности, относится к оценке фактического расстояния между целевым RFID-устройством и каждой RFID-меткой с помощью различных методов определения дальности, а затем оценке положения целевого устройства с помощью геометрического метода. Обычно используемые методы позиционирования, основанные на определении дальности, включают: позиционирование с использованием информации о времени прибытия (разделяется на TOA, TDOA), позиционирование на основе информации о силе сигнала (RSSI) и позиционирование на основе угла прибытия сигнала (угол прибытия, AOA). Эти технологии соответствуют техническим принципам, используемым в UWB и Wi-Fi, но дальность распространения сигналов RFID очень мала из-за ограничений по энергии, как правило, всего от нескольких метров до десятков метров.

Среди них метод без определения дальности относится к сбору информации о сцене на ранней стадии, а затем сопоставлению полученной цели с информацией о сцене, чтобы определить местонахождение цели. Типичными методами реализации являются метод опорной метки и метод позиционирования отпечатков пальцев. Обычно используемый алгоритм для метода опорной метки - метод позиционирования центроида. Метод позиционирования отпечатков пальцев в основном такой же, как и используемый в позиционировании Wi-Fi, позиционировании Beacon и других технологиях. Расположите несколько считывателей RFID в пространстве позиционирования. Местоположение считывателей RFID известно. Когда целевая метка RFID попадает на местонахождение, несколько считывателей RFID могут одновременно считывать информацию о целевой метке RFID. Расположение этих RFID-считывателей образует многоугольник с линией соединения, а центроид этого многоугольника можно рассматривать как координаты положения целевой RFID-метки. Этапы реализации алгоритма позиционирования центроида просты и удобны в эксплуатации, но точность позиционирования относительно низкая. Он часто используется в сценариях, где точность позиционирования невысока, а аппаратное обеспечение RFID ограничено.

Преимущество метода позиционирования на основе технологии RFID заключается в его низкой стоимости. Стоимость активных RFID-меток обычно составляет десятки юаней, в то время как стоимость пассивных RFID-меток может составлять несколько юаней, а размер меток небольшой, обычно выполненный в форме листа, а радиочастотный сигнал RFID имеет сильное проникновение и может осуществлять связь вне прямой видимости. Эффективность связи системы RFID очень высока. По сравнению с Wi-Fi и ZigBee и другими системами, которым требуется доступ к сети, RFID-считыватель может завершить чтение и запись сотен меток в течение 1 секунды. По сравнению с технологиями беспроводного позиционирования ZigBee, Bluetooth и Wi-Fi, RFID имеет более низкую стоимость узла и более высокую скорость позиционирования, но ее связьВозможности слабее, поэтому позиционирование RFID особенно подходит для простых маркированных объектов, но не требует большого количества в случае передачи данных.

Однако существующая система позиционирования с использованием технологии RFID имеет много недостатков, таких как большая ошибка позиционирования, сложное развертывание системы и легкая подверженность влиянию окружающей среды. Например, метод позиционирования, основанный на RSSI, ограничен большим колебанием самого RSSI и чувствительностью к помехам окружающей среды. Его трудно улучшить дальше. Метод позиционирования, основанный на TOA и TDOA, требует высокой точности измерения времени, но из-за низкой скорости связи пассивной системы RFID трудно соблюдать точное время. Вообще говоря, диапазон применения технологии позиционирования RFID узок, точность позиционирования плохая, и существует мало практических случаев.