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室内资产跟踪应用如何拥抱RFID技术

2019年04月23日

  RFID技术并不是室内RFID定位应用唯一的解决方案。然而,作为多技术体系的一部分,它是一个特别很是有用的解决方案。

  RFID标签历史十分悠长,可以追溯到二战时期军用飞机的辨别“友敌”的应答器体系。从那时起,RFID就被用于资产识别体系。最近,它被作为一种实时室内RFID定位的解决方案推向市场。本篇文章简要概述了RFID的工作原理,如何应用于室内资产跟踪,以及与其他相似技术的比较。

  01RFID的工作原理

  RFID体系,即射频识别,包括两个部分:一个转发器(或标签),包含可以通过RF读取的数据;一个扣问器(或读写器),可以读取转发器的数据。

  这两个部分之间通讯的特定体例(称为“耦合机制”)决定了体系的覆盖范围、复杂性和成本。(这里的“耦合”指的是标签和读写器之间的信息传输)目前,市场上存在三种耦合机制: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)技术被研发以来,感应耦合就一向存在,当时的体系包括带有复杂天线机制的大型标签,重要用于跟踪大型物体(如汽车、牛)。电感耦合标签从读写器产生的磁场中提取信息并对其进行调制。读写器通过标签测量电波,并将其解码为数据。这些体系中使用的磁场会敏捷降落,使得电感耦合的有用识别范围约为1cm到1m。

  电容耦合

  当大型感应体系成为市场上唯一的选择时,电容式耦合体系以可降低RFID的成本和尺寸的属性被研发出来。在读写器和标签上使用导电贴片,通过改变电路的电容来形成电容和旌旗灯号数据。这些体系之间的范围特别很是近(1厘米),而且补丁的方位很紧张,所以典型的应用程序是必须插入到读写器的ID卡。随着电感电路的萎缩,有限的电容体系的市场也在萎缩。

  事实上,目前大多数RFID体系都使用某种情势的电容耦合。然而,它们仍然受到远处磁场强度的影响。为了实现远距离的通讯,射频识别体系必须使用更高频率的旌旗灯号,并依靠于电动的电磁旌旗灯号。‍

  反向散射耦合

  反向散射耦合是雷达原理模型,读写器发射出UHF或微波旌旗灯号,这些旌旗灯号遇到目标后反射,同时携带回目标信息,依据的是电磁波的空间传播规律,识别作用距离大于lm。当然,扩大识别范围是好处照旧瑕玷取决于用例。

  02RFID标签类型

  RFID市场根据RFID标签的供电体例来划分类型。标签是否有可用的车载电源,会影响到它的大小、价格、读取范围,以及它是否能够支撑额外的传感器。

  无源标签

  无源标签没有内部电源。它们通过吸取读写器旌旗灯号中的一些信息来作出反应。这使得它们便宜、耐用、无噪音(在无线电频谱中)。因为缺乏同等的数据,它们不能用于编写和存储传感器数据。它们有一个较低的数据选择范围,并必要配备高功率,高成本的读写器。

  半无源标签

  半无源标签(也称为“半自动”和“电池辅助”标签)有一个板载电池。就像无源标签一样,它们只在有读写器有旌旗灯号的情况下传输。电池既可以为传感器供电,也可以为天线供电。半无源标签许可更多的旌旗灯号反射到读写器,也就具备了一个比无源标签更远的读写距离。它们比无源标签体积更大,价格更高,而且电池寿命有限。

  有源标签

  有源标签有一个本地电源(例如电池,光电),并可广播本身的旌旗灯号。尽管它们被定义为标签,但在技术层面而言,它们不依靠于接收和调制读写器的旌旗灯号。相反,它们是短程无线电。从运营的角度来看,这种区别可能并不那么紧张,所以我们关注市场,并将它们囊括在这里。与无源标签和半无源标签相比,有源标记具有更大识别的范围(可达1公里),内存容量、大小和成本也会增长,并且可以与性能较弱的读写器一路工作。

  03使用RFID技术跟踪资产

  在评估RFID作为资产跟踪技术的好处之前,必要澄清“跟踪”的含义。RFID从一开始就被用于某种电子表格意义上的资产跟踪。它使识别和记录附近的跟踪项目变得很简单。假如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,或者确认是否有员工进入大楼,那么RFID是一个经过充分测试和验证的良好解决方案。

  在这些用例中,RFID最直接地与条形码或QR码竞争。它具备了一个显明的上风,可在远处进行读写。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,与无源标签匹配的读写器的价格并未便宜,而半无源标签特别很是昂贵,且使用寿命有限。

  一个更具挑衅性的跟踪类型是获悉跟踪资产的实时位置。虽然这是一个相对较新的RFID用例,但市场上已经有许多商业解决方案。

  这些方案的工作体例各不雷同。有些方案纯粹使用RFID进行对象识别,同时行使另一种技术进行测距。那些完全依靠RFID的几乎悉数使用有源RFID标签。虽有一些研究使用无源RFID标签,但无源标签的读写器的成本及其体系的低识别范围,使得它们并没有在商业上的应用

  使用有源RFID标签的实时RFID定位体系(RTLS)的性能相较于蓝牙、蓝牙低能(BLE)、WiFi、超声波和超宽带(UWB)等竞争性技术而言。RFID重要基于LANDMARC体系,该体系通过比较有源标签的接收旌旗灯号强度(RSS)与已知位置的参考标签的RSS来确RFID定位置。

  RFID比BLE的识别范围更大。与BLE的70米相比,它可以在户外覆盖1公里。这在无停滞物的室内环境(如墙壁或地板)中或许不那么紧张,但在仓库或谷仓中,有源RFID标签的识别范围可让企业使用更少的读写器,从而降低成本并削减潜在的故障。

  RFID作为跟踪资产解决方案也有一些瑕玷。就像所有基于RF / RSSI的解决方案一样,它也有漏洞。因为射频旌旗灯号可以穿透墙壁,因此很难确定旌旗灯号是从哪个房间发出的。有源跟踪器(尤其是长途跟踪器)所使用的高带宽特别很是容易受到干扰。而且,与BLE相比,标签和读写器的成本都特别很是昂贵。

  RFID作为整个混合体系的一部分取得了伟大的成功。它提供可靠的识别,可以作为依靠超声波、红外线或超宽带的RFID定位信息体系的一种增补技术而存在。‍

  结语

  目前,RFID技术尚不能为室内RFID定位提供一个自力的解决方案。在这方面,它并不是唯一的选择。然而,作为多技术体系的一部分,RFID为室内RFID定位带来了长达数十年的可靠识别历史。

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