Polohovací technologie pasivního RFID

RFID je bezkontaktní identifikační technologie, která využívá vysokofrekvenční signály ke čtení a přenosu informací uložených v elektronických značkách RFID. Je široce používán při sledování logistiky, přepravě, správě nákladu nákupního centra a umístění položek. Podle konkrétních podmínek místa jsou pomocné RFID elektronické štítky a čtečky rovnoměrně rozmístěny podle potřeby. Obecně existují dva způsoby, jak indikovat vzdálenost mezi přídavným RFID tagem a RFID čtečkou.

Prvním je použití RFID čtečky, která dokáže upravit vzdálenost čtení a zápisu úpravou energetické vrstvy. Na které energetické vrstvě je každý pomocný RFID štítek čten čtečkou RFID, tato data energetické vrstvy udávají pomocnou vzdálenost mezi RFID štítkem a RFID čtečkou. Čím menší jsou data energetické vrstvy, tím blíže je pomocný RFID štítek ke čtečce RFID; čím větší jsou data energetické vrstvy, tím dále je pomocný štítek RFID od čtečky RFID.

Druhou možností je indikovat vzdálenost mezi pomocným štítkem RFID a čtečkou RFID podle zpoždění mezi okamžikem, kdy čtečka RFID odešle signál, a okamžikem, kdy přečte informace na štítku RFID. Čím kratší je doba zpoždění, tím blíže je vzdálenost mezi přídavným RFID tagem a RFID čtečkou; čím delší je doba zpoždění, tím větší je vzdálenost mezi pomocným RFID tagem a RFID čtečkou.

RFID tagy se dělí na aktivní a pasivní. Aktivní tagy mají zdroj energie a zpracování signálu může být komplikovanější a přesnost určování polohy bude mnohem vyšší. V ideálním případě může pokrýt dosah 100 metrů a chyba určení polohy je asi 5 metrů. Dotváří se především triangulací, ale toto pole může k dokončení polohování využívat i uzly jako UWB a ZigBee. Protože pasivní RFID tag nemá žádný výpočetní výkon, veškeré zpracování signálu je omezeno odraženým signálem přijatým čtečkou RFID, takže výběr algoritmů pro zpracování signálu bude mnohem menší. A protože identifikační dosah čtečky RFID je v zásadě v rozsahu 20 metrů, je určování polohy pasivních štítků obecně méně využíváno.

Polohování RFID v interiéru má za úkol lokalizovat štítky pomocí RFID čteček se známými polohami, které lze rozdělit na metody bez dosahu a metody měření vzdálenosti. Metoda založená na určování vzdálenosti se týká odhadu skutečné vzdálenosti mezi cílovým RFID zařízením a každým RFID štítkem pomocí různých technik určování vzdálenosti a poté odhadu polohy cílového zařízení pomocí geometrické metody. Běžně používané metody určování polohy založené na určování vzdálenosti zahrnují: určování polohy pomocí informace o čase příjezdu (rozdělené na TOA, TDOA), určování polohy na základě informace o síle signálu (RSSI) a určování polohy na základě úhlu příchodu signálu (Angle of Arrival, AOA). Tyto technologie jsou v souladu s technickými principy používanými v UWB a Wi-Fi, ale vzdálenost šíření RFID signálů je velmi krátká kvůli energetickým omezením, obvykle jen několik metrů až desítky metrů daleko.

Metoda bez dosahu se mezi nimi týká sběru informací o scéně v rané fázi a následného porovnávání získaného cíle s informacemi o scéně, aby bylo možné cíl lokalizovat. Typickými metodami implementace jsou metoda referenční značky a metoda určování polohy otisku prstu. Běžně používaným algoritmem pro metodu referenční značky je metoda určování polohy těžiště. Metoda určování polohy otisku prstu je v zásadě stejná jako metoda určování polohy pomocí Wi-Fi, určování polohy pomocí majáku a dalších technologií. Uspořádejte některé čtečky RFID v polohovacím prostoru. Umístění čteček RFID je známé. Když cílový štítek RFID vstoupí na scénu, více čteček RFID může číst informace cílového štítku RFID současně. Umístění těchto RFID čteček tvoří polygon se spojovací linií a těžiště tohoto polygonu lze považovat za souřadnice polohy cílového RFID tagu. Implementační kroky algoritmu polohování těžiště jsou jednoduché a snadno ovladatelné, ale přesnost polohování je relativně nízká. Často se používá ve scénářích, kde přesnost určování polohy není vysoká a hardwarové vybavení RFID je omezené.

Výhoda metody určování polohy založené na technologii RFID spočívá v její nízké ceně. Náklady na aktivní štítky RFID jsou obvykle desítky jüanů, zatímco náklady na pasivní štítky RFID mohou být několik jüanů a velikost štítků je malá, obvykle se vyrábí ve tvaru listu a RFID radiofrekvenční signál má silnou penetraci a může provádět komunikaci bez přímé viditelnosti. Komunikační účinnost systému RFID je velmi vysoká. Ve srovnání s Wi-Fi a Zigbee a dalšími systémy, které vyžadují přístup k síti, může čtečka RFID dokončit čtení a zápis stovek štítků během 1 sekundy. Ve srovnání s bezdrátovými technologiemi určování polohy ZigBee, Bluetooth a Wi-Fi má RFID nižší náklady na uzel a vyšší rychlost určování polohy, ale jeho komunikačníschopnost určování polohy je slabší, takže určování polohy pomocí RFID je vhodné zejména pro jednoduché označené objekty, ale v případě datové komunikace nevyžaduje velký počet.

Stávající systém určování polohy využívající technologii RFID má však mnoho nedostatků, jako je velká chyba při určování polohy, složité nasazení systému a snadné ovlivnění prostředím. Například metoda určování polohy založená na RSSI je omezena velkým kolísáním samotného RSSI a citlivostí na interference prostředí. Je těžké se dále zlepšovat. Metoda určování polohy založená na TOA a TDOA vyžaduje vysokou přesnost měření času, ale vzhledem k nízké komunikační rychlosti pasivního systému RFID je obtížné dodržet přesný čas. Obecně řečeno, rozsah použití technologie RFID polohování je úzký, přesnost polohování je špatná a existuje jen málo praktických případů.