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室内定位领域里的RFID资产追踪
来源: | 作者:网络 | 发布时间: 102天前 | 127 次浏览 | 分享到:
由于RFID标签的低价格,使得它已经在室内定位领域的资产追踪中获得了广大的市场空间。当然,也有许多场景的需求不是RFID所能解决的,这里仅对RFID做一些简要介绍。
RFID射频识别技术
古老的RFID标签的源头可以追溯到二战以来为军用飞机开发的“敌对友”应答器系统。从那时起,RFID赢得并保持了其作为可靠资产识别系统的地位。近来,它已经作为一种实时室内定位解决方案进行了市场销售。那RFID的工作原理是什么,如何将其用于室内资产跟踪?

RFID的工作原理
RFID系统(RFID代表“射频识别”)包括两个组件:一个包含可以通过RF读取的数据的应答器(或标签),以及可以读取该应答器的数据的询问器(或读取器)。

这些组件进行通信的特定方式(即它们的“耦合机制”)决定了系统的范围,复杂性和成本。(在此上下文中,“耦合”是指标签和阅读器之间的能量转移。)当前,市场上有三种类型的耦合机制在竞争:感应,电容和反向散射。

感应耦合
自从RFID诞生之初就出现了感应耦合,当时系统涉及带有用于跟踪大物体(例如汽车或牛)的复杂天线机制的笨重标签。感应耦合标签从阅读器产生的磁场中吸收能量并对其进行调制。然后,读取器测量标签产生的干扰并将其解码为数据。这些系统中使用的磁场会迅速下降,从而产生感应耦合,有效范围约为1cm至1m。

电容耦合系统
当大型感应系统是市场上的唯一选择时,创建了电容耦合系统以降低RFID的成本和尺寸。它们在读取器和标签上均采用导电贴片,通过改变电路的电容来形成电容器和信号数据。这些系统的距离非常近,只有1厘米,补丁的方向很重要,因此典型的应用是必须将ID卡插入阅读器中。

随着电感电路的萎缩,更受限的电容系统的市场也是如此。实际上,当今大多数RFID系统都使用某种形式的感应耦合。但是,它们仍然受到磁场在远处强度快速下降的限制。为了可靠地实现更大范围,RFID系统必须使用更高频率的信号,并依靠电磁信号的电侧。‍

背向散射耦合
反向散射耦合使用读取器,该读取器发出撞击在标签上的UHF或微波信号,然后读取反射能量中的模式。当然,增加范围是有利还是不利,取决于使用情况。在托盘通过大型仓库门时对其进行扫描吗?伟大的。解锁门或传播付款信息?可能不太理想。

RFID标签的类型
RFID市场根据RFID标签的供电方式来描述系统。标签是否具有板载电源会影响其大小,价格,读取范围以及它是否可以支持其他传感器。  

被动标签
无源标签没有内部电源。它们通过虹吸询问器信号中的某些功率来调节其响应,从而发挥作用。这样可以使其便宜,耐用且安静(在无线电频谱中)。由于缺乏一致的能量,它们不能包含易失性存储器,这意味着它们不能用于写入和存储传感器数据。它们的范围比电动替代品低,并且需要高功率,高成本的读取器。

半被动标签
半无源标签(也称为“半有源”和“电池辅助”标签)具有板载电池。像无源标签一样,它们仅在阅读器信号存在的情况下发送。电池可以为传感器和天线供电。有源天线可以使更多的信号反射回阅读器,从而比全无源标签提供更长的范围。与无源标签相比,它们体积更大且价格更高,并且电池寿命有限。

有效标签
有源标签具有本地电源(例如电池或光伏电池)并广播其自身的信号。尽管具有营销标签,但从技术上讲,它们并不是RFID设备,因为它们不依赖于接收和调制读取器的信号。相反,它们是短距离无线电。从运营的角度来看,这种区别可能并不那么重要,因此我们关注市场并将其包括在此处。与无源和半无源标签相比,有源标签具有更大的范围(最长1公里)以及更大的存储容量,大小和成本,并且可以与较弱的阅读器配合使用。

使用RFID追踪资产
在评估RFID作为室内资产跟踪技术的优点之前,我们需要弄清“跟踪”的含义。自成立以来,RFID一直被用于以电子表格的形式跟踪资产。它使识别和记录附近的跟踪项目变得简单。如果您的目标是确保所有通过A号登机口的火车也都通过B号登机口,或者确保员工是否闯入建筑物,那么RFID是一种经过充分验证的可靠解决方案。

在这种使用情况下,RFID与条形码或QR码最直接地竞争。它具有明显的优势,可以远距离阅读。有源或半有源RFID标签可以提供有价值的传感器信息。另一方面,无源阅读器非常昂贵,有源标签价格昂贵并且使用寿命有限。

更具挑战性的跟踪类型是知道(几乎)实时跟踪资产的位置。尽管这是RFID的相对较新的用例,但市场上已经有许多商业解决方案。

这些系统的工作方式各不相同。一些系统仅将RFID用作对象识别,而利用另一种技术进行测距。那些完全依赖RFID的企业几乎只使用有源RFID标签。有一些使用无源RFID标签的令人兴奋的研究,但是无源阅读器的成本和这些系统的低范围使得它们在商业上无法实现。  

使用有源RFID标签的实时定位系统(RTLS)的行为类似于竞争技术-蓝牙,蓝牙低功耗(BLE),WiFi,超声波和超宽带(UWB)。RFID版本主要基于LANDMARC系统,该系统通过将活动标签信号的接收信号强度(RSS)与已知位置的参考标签的RSS进行比较来确定位置。

有源RFID的范围比BLE大得多。它可以在户外跨越一公里。将其与BLE的约70m进行比较。这在有障碍物(例如墙壁或地板)的室内环境中不太重要,但是在仓库或仓库中,有源RFID的范围可能使企业能够用更少的读取器来完成工作,削减成本并减少潜在的故障点。

问题(通过)和解决方案(混合系统)
RFID作为跟踪解决方案有一些缺点。像所有基于RF / RSSI的解决方案一样,它也容易出现渗漏现象。由于RF信号可以穿透墙壁,因此很难确定标签从哪个房间传输。有源跟踪器(尤其是远程跟踪器)使用的高带宽极易受到干扰。而且,与BLE相比,标签和读取器都非常昂贵。

RFID作为混合系统的一部分获得了最大的成功。它提供可靠的标识,可以补充依赖超声,红外或超宽带的系统来获取位置信息。‍

结论:目前,RFID技术尚无法为室内定位提供独立的解决方案。在这方面并不孤单。但是,作为一项多技术系统的一部分,RFID将其数十年的可靠识别历史带入了室内。


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