Positionierungstechnologie von passivem RFID

RFID ist eine berührungslose Identifikationstechnologie, die Hochfrequenzsignale verwendet, um in elektronischen RFID-Tags gespeicherte Informationen zu lesen und zu übertragen. Es wird häufig in den Bereichen Logistikverfolgung, TranSport, Frachtmanagement in Einkaufszentren und Artikelpositionierung eingesetzt. Je nach den spezifischen Bedingungen vor Ort werden die zusätzlichen elektronischen RFID-Tags und -Lesegeräte nach Bedarf gleichmäßig eingesetzt. Im Allgemeinen gibt es zwei Möglichkeiten, den Abstand zwischen dem zusätzlichen RFID-Tag und dem RFID-Lesegerät anzuzeigen.

Die erste besteht darin, ein RFID-Lesegerät zu verwenden, das den Lese- und Schreibabstand durch Anpassen der Energieschicht anpassen kann. Auf welcher Energieschicht jedes Hilfs-RFID-Tag vom RFID-Lesegerät gelesen wird, geben diese Energieschichtdaten den Hilfsabstand zwischen dem RFID-Tag und dem RFID-Lesegerät an. Je kleiner die Daten der Energieschicht sind, desto näher befindet sich das Hilfs-RFID-Tag am RFID-Lesegerät. Je größer die Energieschichtdaten sind, desto weiter ist das Hilfs-RFID-Tag vom RFID-Lesegerät entfernt.

Die zweite besteht darin, den Abstand zwischen dem Hilfs-RFID-Tag und dem RFID-Lesegerät entsprechend der Verzögerung zwischen dem anzuzeigen Der RFID-Leser sendet ein Signal und liest die RFID-Tag-Informationen. Je kürzer die Verzögerungszeit, desto geringer ist der Abstand zwischen dem zusätzlichen RFID-Tag und dem RFID-Leser. Je länger die Verzögerungszeit, desto größer ist der Abstand zwischen dem zusätzlichen RFID-Tag und dem RFID-Lesegerät.

RFID-Tags werden in aktive und passive unterteilt. Aktive Tags verfügen über eine Stromquelle, die Signalverarbeitung kann komplizierter sein und die Positionierungsgenauigkeit ist viel höher. Im Idealfall kann eine Reichweite von 100 Metern abgedeckt werden, der Positionierungsfehler liegt bei ca. 5 Metern. Die Vervollständigung erfolgt hauptsächlich durch Triangulation, in diesem Bereich können jedoch auch Knoten wie UWB und ZigBee zur Vervollständigung der Positionierung verwendet werden. Da das passive RFID-Tag über keine Rechenleistung verfügt, ist die gesamte Signalverarbeitung durch das vom RFID-Lesegerät empfangene reflektierte Signal begrenzt, sodass die Auswahl an Signalverarbeitungsalgorithmen viel geringer ist. Und da die Identifikationsreichweite des RFID-Lesegeräts grundsätzlich im Bereich von 20 Metern liegt, wird die Positionierung passiver Tags im Allgemeinen weniger genutzt.

Bei der RFID-Indoor-Positionierung geht es darum, Tags über RFID-Lesegeräte mit bekannten Positionen zu lokalisieren. die in Nicht-Ranging-Methoden und Ranging-Methoden unterteilt werden können. Die auf Entfernungsmessung basierende Methode bezieht sich auf die Schätzung des tatsächlichen Abstands zwischen dem Ziel-RFID-Gerät und jedem RFID-Tag mithilfe verschiedener Entfernungsmessungstechniken und die anschließende Schätzung der Position des Zielgeräts mithilfe einer geometrischen Methode. Zu den häufig verwendeten, auf Entfernungsmessungen basierenden Positionierungsmethoden gehören: Positionierung mithilfe von Ankunftszeitinformationen (unterteilt in TOA, TDOA), Positionierung basierend auf Signalstärkeinformationen (RSSI) und Positionierung basierend auf dem Signalankunftswinkel (Angle of Arrival, AOA). Diese Technologien stehen im Einklang mit den technischen Prinzipien von UWB und Wi-Fi, allerdings ist die Ausbreitungsdistanz von RFID-Signalen aufgrund von Energieeinschränkungen sehr kurz und beträgt im Allgemeinen nur wenige bis mehrere zehn Meter.

Unter diesen bezieht sich die Methode ohne Entfernungsmessung auf das Sammeln von Szeneninformationen in einem frühen Stadium und den anschließenden Abgleich des erfassten Ziels mit den Szeneninformationen, um das Ziel zu lokalisieren. Typische Implementierungsmethoden sind die Referenz-Tag-Methode und die Fingerabdruck-Positionierungsmethode. Der häufig verwendete Algorithmus für die Referenz-Tag-Methode ist die Schwerpunktpositionierungsmethode. Die Methode zur Fingerabdruckpositionierung ist im Grunde dieselbe wie die, die bei der Wi-Fi-Positionierung, der Beacon-Positionierung und anderen Technologien verwendet wird. Ordnen Sie einige RFID-Lesegeräte im Positionierungsraum an. Der Standort der RFID-Lesegeräte ist bekannt. Wenn das Ziel-RFID-Tag in die Szene eintritt, können mehrere RFID-Lesegeräte gleichzeitig die Informationen des Ziel-RFID-Tags lesen. Der Standort dieser RFID-Lesegeräte bildet mit der Verbindungslinie ein Polygon, und der Schwerpunkt dieses Polygons kann als Positionskoordinate des Ziel-RFID-Tags betrachtet werden. Die Implementierungsschritte des Schwerpunktpositionierungsalgorithmus sind einfach und leicht zu bedienen, die Positionierungsgenauigkeit ist jedoch relativ gering. Es wird häufig in Szenarien eingesetzt, in denen die Positionierungsgenauigkeit nicht hoch ist und die RFID-Hardwareausrüstung begrenzt ist.

Der Vorteil der auf RFID-Technologie basierenden Positionierungsmethode liegt in ihren geringen Kosten. Die Kosten für aktive RFID-Tags betragen normalerweise mehrere zehn Yuan, während die Kosten für passive RFID-Tags mehrere Yuan betragen können. Die Größe der Tags ist klein und wird normalerweise in Blattform hergestellt, und das RFID-Hochfrequenzsignal hat eine starke Durchdringung und kann Kommunikation ohne Sichtverbindung durchführen. Die Kommunikationseffizienz des RFID-Systems ist sehr hoch. Im Vergleich zu Wi-Fi und Zigbee und anderen Systemen, die Netzwerkzugriff erfordern, kann ein RFID-Lesegerät das Lesen und Schreiben von Hunderten von Tags innerhalb einer Sekunde abschließen. Im Vergleich zu ZigBee-, Bluetooth- und Wi-Fi-Technologien zur drahtlosen Positionierung hat RFID geringere Knotenkosten und eine schnellere Positionierungsgeschwindigkeit, ist aber kommunikationsfähigDa die Positionierungsfähigkeit schwächer ist, eignet sich die RFID-Positionierung besonders für einfach markierte Objekte, erfordert jedoch keine große Anzahl von Datenkommunikationsdaten.

Das vorhandene Positionierungssystem mit RFID-Technologie verfügt jedoch über viele Mängel wie große Positionierungsfehler, komplexe Systembereitstellung und leichte Beeinflussung durch die Umgebung. Beispielsweise ist die auf RSSI basierende Positionierungsmethode durch die große Schwankung von RSSI selbst und die Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsstörungen begrenzt. Es ist schwierig, sich weiter zu verbessern. Die auf TOA und TDOA basierende Positionierungsmethode erfordert eine hohe Genauigkeit der Zeitmessung, aufgrund der geringen Kommunikationsrate des passiven RFID-Systems ist es jedoch schwierig, die genaue Zeit einzuhalten. Im Allgemeinen ist der Anwendungsbereich der RFID-Positionierungstechnologie eng, die Positionierungsgenauigkeit schlecht und es gibt nur wenige praktische Fälle.