RFID技术不是室内定位应用的唯一解决方案。然而,作为多技术系统的一部分,它是一个非常有效的解决方案。
RFID标签历史悠久,可追溯到二战时期军用飞机的鉴别“友敌”应答系统。从那时起,RFID它被用于资产识别系统。最近,它被推向市场作为实时室内定位的解决方案。本文简要总结RFID如何将工作原理应用于室内资产跟踪,并与其他类似技术进行比较。
01RFID的工作原理
RFID系统,即射频识别,包括两部分:一个转发器(或标签)RF读取的数据;查询器(或读写器)可以读取转发器的数据。
这两部分之间通信的具体方式(称为“耦合机制”)它决定了系统的覆盖范围、复杂性和成本“耦合”目前,市场上有三种耦合机制:电感耦合、电容耦合和反向散射耦合。
电感耦合
自射频识别(RFID)自技术开发以来,感应耦合一直存在。当时,该系统包括具有复杂天线机制的大型标签,主要用于跟踪大型物体(如汽车和牛)。从读写器产生的磁场中提取信息并调制电感耦合标签。读写器通过标签测量电波,并将其解码为数据。这些系统中使用的磁场会迅速下降,使电感耦合的有效识别范围约为1cm到1m。
电容耦合
当大型感应系统成为市场上唯一的选择时,电容耦合系统可以减少RFID开发了成本和尺寸属性。导电贴片用于读写器和标签,电容和信号数据用于改变电路的电容。这些系统之间的范围非常接近(1厘米),补丁的方向非常重要,因此典型的应用程序必须插入读写器ID卡。随着电感电路的萎缩,有限的电容系统市场也在萎缩。
事实上,目前大都是RFID系统采用某种形式的电容耦合。然而,它们仍然受到远磁场强度的影响。射频识别系统必须使用更高频率的信号,并依赖于电磁信号,以实现远距离通信。
反向散射耦合
读写器发射反向散射耦合是雷达原理模型UHF或者微波信号,这些信号在遇到目标后反射,并根据电磁波的空间传回目标信息,识别距离大于lm。当然,扩大识别范围的优缺点取决于用例。
02RFID标签类型
RFID市场根据RFID标签的供电方式分为类型。标签是否有可用的车载电源会影响其尺寸、价格和读取范围,以及它是否能支持额外的传感器。
无源标签
无源标签没有内部电源。它们通过吸收读写器信号中的一些信息来做出反应。这使得它们便宜、耐用、无噪音(在无线电频谱中)。由于缺乏一致的数据,它们不能用于编写和存储传感器数据。它们有较低的数据选择范围,需要高功率和高成本的读写器。
半无源标签
半无源标签(也称为“半主动”和“电池辅助”标签)有板载电池。就像无源标签一样,它们只在有读写器和信号的情况下传输。电池可以为传感器或天线供电。半无源标签允许更多的信号反射到读写器,因此读写距离远于无源标签。它们比无源标签更大,价格更高,电池寿命有限。
有源标签
有源标签有本地电源(如电池、光电),可以广播自己的信号。尽管它们被定义为标签,但在技术层面上,它们并不依赖于接收和调制读写器的信号。相反,它们是短程无线电。从运营的角度来看,这种差异可能并不重要,所以我们关注市场,并在这里包括它们。与无源标签和半无源标签相比,有源标签具有更大的识别范围(可达1公里),内存容量、大小和成本将增加,并可与性能较弱的读写器一起工作。
03使用RFID跟踪资产的技术
在评估RFID在资产跟踪技术的优势之前,需要澄清“跟踪”的含义。RFID资产跟踪从一开始就被用于某种意义上的电子表格。它简单地识别和记录附近的跟踪项目。如果你的目标是确保所有通过A号门的火车车厢也通过B号门,或确认是否有员工进入大楼,则RFID是经过充分测试和验证的优秀解决方案。
在这些用例中,RFID最直接的条形码或QR代码竞争。在远处读写有明显的优势。有源或半无源RFID标签可以提供有价值的传感器信息。另一方面,与无源标签相匹配的读写器并不便宜,而半无源标签非常昂贵,使用寿命有限。
更具挑战性的跟踪类型是获取跟踪资产的实时位置。虽然这是一个相对较新的RFID但市场上有很多商业解决方案。
这些方案的工作方式不同。有些方案纯粹是使用的RFID用另一种技术识别对象,测距。那些完全依赖的人RFID几乎所有的都是有源的RFID标签。虽然有一些研究使用无源RFID然而,无源标签读写器的成本及其系统的低识别范围使其不应用于商业
使用有源RFID实时定位系统的标签(RTLS)与蓝牙和蓝牙相比,蓝牙的性能低能(BLE)、WiFi、超声波和超宽带(UWB)就竞争技术而言。RFID主要基于LANDMARC该系统通过比较有源标签接收信号强度(RSS)已知位置的参考标签RSS确定位置。
RFID比BLE更大的识别范围BLE与70米相比,它可以在室外覆盖1公里。这在无障碍的室内环境(如墙壁或地板)中可能不那么重要,但在仓库或谷仓中是有源的RFID标签的识别范围可以使企业使用更少的读写器,从而降低成本和潜在故障。
RFID跟踪资产解决方案也有一些缺点。就像一切都是基于RF / RSSI和解决方案一样,它也有漏洞。由于射频信号可以穿透墙壁,很难确定信号从哪个房间发出。有源跟踪器(尤其是远程跟踪器)使用的高带宽非常容易受到干扰。而且,和BLE标签和读写器都很贵。
RFID作为整个混合系统的一部分,它取得了巨大的成功。它提供了一种可靠的识别技术,可以作为依赖超声波、红外或超宽带定位信息系统的补充技术。
结语
目前,RFID该技术不能为室内定位提供独立的解决方案。它不是这方面唯一的选择。然而,作为多技术系统的一部分,RFID它为室内定位带来了几十年的可靠识别历史。