Come viene utilizzata la tecnologia RFID nelle applicazioni di tracciamento della posizione

La tecnologia RFID si trova nello strato di percezione dell'Internet delle cose, che è la base per lo sviluppo dell'Internet delle cose e il prerequisito per la realizzazione dell'Internet delle cose. Rispetto ai tag RFID di altre frequenze, i tag UHF sono più sicuri e penetrabili. Con i lettori UHF, possono resistere meglio alle interferenze e avere velocità di lettura e scrittura più elevate. Pertanto, negli ultimi anni, il suo sviluppo è più rapido e la sua applicazione è molto estesa. Quindi, la tecnologia RFID viene utilizzata nelle applicazioni di tracciamento della posizione principalmente nei seguenti modi, discutiamone insieme.

1. In base alla posizione del Lettore RFID

Il modo più comune per stabilire la posizione di un articolo è basarla sui lettori. Quando hai un lettore fisso e conosci la posizione del lettore, puoi determinare la posizione approssimativa dell'articolo taggato in base al lettore RFID che segnala il tag. La posizione dell'articolo sarà all'interno dell'area del lettore RFID impostata. Per molte applicazioni, questo approccio funziona, come nelle applicazioni di cronometraggio sportivo. I lettori RFID possono anche essere posizionati sulle porte per rilevare il movimento in entrata e in uscita, fornendo la posizione a livello di stanza.

2. Etichetta di posizione di riferimento

Un altro buon metodo di posizionamento comune è quello di posizionare i tag di riferimento in posizioni fisse in cui sono conservati gli articoli, come su scaffali e tavoli, stanze e porte. Quando si utilizza un Lettore portatile RFID per l'inventario, oltre al tag RFID sull'articolo, si legge anche il tag di riferimento e si può determinare la posizione dell'articolo in base alla posizione nota del tag di riferimento.

3. Trovare l'articolo corretto

Trovare la posizione di un articolo specifico (la posizione di qualcosa) è un caso d'uso molto comune. Ad esempio, trovare la parte corretta in un magazzino o trovare il File corretto in un archivio di grandi dimensioni. Un nuovo prodotto sul mercato che aiuta in questa applicazione sono i tag LED RFID. Per trovare un oggetto, il lettore portatile invia un comando di selezione all'oggetto che sta cercando. Quando il lettore "trova" l'oggetto che sta cercando, una luce LED sul tag RFID si accende per aiutare visivamente l'utente a trovare l'oggetto.

Un altro metodo è quello di utilizzare la "modalità Geiger" con un lettore portatile. Un lettore RFID può essere impostato per visualizzare un indicatore di "riscaldamento o raffreddamento" quando il lettore si avvicina o si allontana da un oggetto di interesse. Un segnale acustico di segnalazione viene solitamente utilizzato più spesso quando un oggetto è vicino, quindi il metodo è spesso etichettato come "contatore Geiger".

4. Posizione basata su marcatore

Il metodo inverso del posizionamento basato sul lettore RFID consiste nel posizionare il tag RFID in una posizione fissa e tracciare la posizione del lettore in base alla posizione fissa del tag. Il vantaggio di questo approccio è che i tag RFID sono economici. È possibile posizionare molti tag lungo percorsi noti, ad esempio, in ascensori, treni, nastri trasportatori, piastrelle del pavimento, ecc. Quando un lettore passa e "vede" un tag RFID, è lì che lo si posiziona sulla mappa.

5. Phased array

I phased array sono un approccio abbastanza nuovo per localizzare i tag RFID. La tecnologia esiste da decenni, principalmente nel settore dei radar. Un phased array è un'antenna composta da più piccoli elementi radianti all'interno di un singolo alloggiamento dell'antenna, dove la differenza di fase degli elementi è controllata per consentire al raggio di trasmissione di essere orientato nella direzione desiderata. Ciò consente di scansionare l'ambiente da diverse direzioni per gli elementi contrassegnati.

I lettori phased array bidirezionali sopraelevati stanno diventando sempre più popolari. Consentono di stimare la posizione dell'elemento utilizzando un singolo lettore montato sul soffitto, scansionando la parte sinistra, destra, posteriore e anteriore. Il lettore sopraelevato funziona bene quando gli elementi sono grandi e la stanza è abbastanza vuota. Mensole e mobili nella stanza possono causare riflessi ed echi che influiranno sulla precisione.

6. Triangolazione

Utilizzando due o più letture phased array di scansione orizzontali montate a parete, la posizione può essere determinata tramite triangolazione. È inoltre possibile utilizzare un'antenna phased array posizionata su una parete per determinare la posizione se si conoscono l'angolo e la distanza dall'elemento. Questa tecnica è ancora rara e relativamente costosa.

La triangolazione basata sulla distanza è un approccio più tradizionale in cui due o più lettori trovano un oggetto e possono stimare la distanza dell'oggetto dal lettore. I dati sulla distanza possono essere utilizzati per calcolare la posizione di un oggetto. Ma stimare la distanza con RFID non è così semplice. Il tempo di volo è comunemente utilizzato in RF, ma a causa delle piccole distanze, la differenza di tempo è troppo piccola per funzionare in modo accurato. Anche l'utilizzo di RSSI è complicato perché funziona solo in un modo. Se ottieni un RSSI molto alto, sai che l'oggetto è abbastanza vicino. Tuttavia, se il tuo RSSI è basso,l'articolo può essere ovunque, lontano o vicino.

Determina la posizione utilizzando la triangolazione basata su antenna direzionale e la triangolazione basata sulla distanza

7. Robot di inventario

L'utilizzo della robotica di inventario per localizzare gli articoli non è ancora molto comune, ma può essere una buona soluzione per l'inventario in grandi negozi al dettaglio e magazzini. La posizione del robot può essere tracciata con precisione da planimetrie e encoder rotativi, lidar e altre tecnologie. Mentre il robot si sposta instancabilmente, le sue antenne possono rilevare articoli etichettati da centinaia di posizioni lungo il suo percorso. Nella post-elaborazione, la posizione esatta dell'articolo può essere calcolata da questi punti dati. Questo metodo è migliore quando l'articolo non si muove. Fortunatamente, ai robot non dispiace rimanere svegli tutta la notte, consentendo di completare i round di inventario durante la notte.

8. Phase-based ranging

Phase-based ranging è una tecnica che utilizza misurazioni di fase retrodiffuse. Con questo metodo puoi selezionare un canale e ottenere la risposta dal tag RFID. La risposta arriva sempre a un certo punto. Man mano che passi al canale successivo o aumenti la frequenza, più lunghezze d'onda si adatteranno al percorso dal lettore RFID al tag RFID e ritorno, quindi la fase aumenterà. Man mano che passi a numeri di canale più alti, la fase aumenta (vedi immagine sotto). La velocità di variazione di fase è relativa alla distanza e quindi può essere utilizzata per calcolare la distanza di un tag RFID. Se la fase cresce rapidamente, il tag RFID è lontano. Se la fase aumenta lentamente all'aumentare della frequenza, i tag RFID saranno più vicini. Tuttavia, le normative regionali sui canali pongono delle sfide a questo approccio.