RFID是一種非接觸式識別技術,采用了無線射頻信號讀取和傳輸RFID電子標簽所存儲的信息,廣泛應用于物流追蹤、交通運輸、商場貨物管理、物品定位等領域。根據(jù)場所的具體情況,按需要均勻的部署輔助的RFID電子標簽和讀寫器。一般可以通過兩種途徑來表示輔助RFID標簽離RFID讀寫器的距離遠近。
第一種是使用可以通過調節(jié)能量層來調節(jié)讀寫距離的RFID讀寫器,每一個輔助RFID標簽在何能量層上被RFID讀寫器讀取到,這一能量層數(shù)據(jù)就表示出這個輔助RFID標簽離RFID讀寫器的距離遠近。能量層數(shù)據(jù)越小,輔助RFID標簽離RFID讀寫器越近;能量層數(shù)據(jù)越大,輔助RFID標簽離RFID讀寫器越遠。
第二種是根據(jù)RFID讀寫器發(fā)送信號至讀取到RFID標簽信息之間的延遲來表示輔助RFID標簽離RFID讀寫器的距離遠近。延遲時間越短,輔助RFID標簽離RFID讀寫器的距離越近;延遲時間越長,輔助RFID標簽離RFID讀寫器的距離越遠。
RFID標簽分為有源和無源,有源標簽由于標簽帶有電源,信號處理也能做得比較復雜,定位精度會高很多。能在理想情況下達到覆蓋100米范圍,定位誤差5米左右,主要通過三角定位來完成,但這個領域也完全可以使用諸如UWB,ZigBee等等節(jié)點完成定位。無源RFID標簽由于標簽自身沒有計算能力,所有信號處理都要受限于RFID讀寫器接收到的反射信號,因此信號處理算法選擇余地會小很多。且因為RFID讀寫器識別范圍基本上在20米范圍以內(nèi),一般是無源標簽的定位使用較少。
RFID室內(nèi)定位是通過已知位置的RFID讀寫器,對標簽進行定位,可以分為非測距方法和測距方法。基于測距的方法是指通過各種測距技術對目標RFID設備與各RFID標簽之間的實際距離進行估計,再通過幾何方式來估計目標設備的位置。常用的基于測距的定位方法有:利用到達時間信息的定位(分為TOA、TDOA)、基于信號強度信息(RSSI)定位、基于信號到達角(Angle of Arrival,AOA)等。這些技術與UWB、Wi-Fi中采用的技術原理一致,只是RFID信號的傳播距離受到能量的約束而非常近,一般只有幾米到幾十米距離。
其中,非測距方法是指前期搜集場景的信息,然后將獲取到的目標與場景信息進行匹配,從而對目標進行定位。典型的實現(xiàn)方式是參考標簽法和指紋定位法,其中參考標簽法常用的算法是質心定位法,指紋定位法與Wi-Fi定位、Beacon定位等技術中采用的基本相同。在定位空間布置一些RFID讀寫器,RFID讀寫器的位置已知,當目標RFID標簽進入場景時,同時有多個RFID讀寫器能夠讀到目標RFID標簽信息,這些RFID讀寫器的位置和連線組成一個多邊形,這個多邊形的質心即可認為是目標RFID標簽的位置坐標。質心定位算法實現(xiàn)步驟簡單且易操作,但是定位精度比較低,常用于對定位精度要求不高,RFID硬件設備有限的場景。
基于RFID技術的定位方法的優(yōu)點在于成本低廉,有源RFID標簽成本通常在幾十元,而無源RFID標簽成本可以做到幾元錢,且標簽體積很小,通常制作成薄片的形狀,且RFID射頻信號穿透性較強,可進行非視距通信。RFID系統(tǒng)的通信效率很高,相比與Wi-Fi和Zigbee等需要網(wǎng)絡接入的系統(tǒng),一個RFID讀寫器,可以再1秒時間內(nèi)完成上百個標簽的讀寫。相比于ZigBee、藍牙和Wi-Fi無線定位技術,RFID的節(jié)點成本更低,定位速度更快,但是其通信能力較弱,因而RFID定位特別適用于需要簡單的標記對象,但不需要進行大量數(shù)據(jù)通信的場合。
但是,現(xiàn)有的利用RFID技術的定位系統(tǒng)有許多缺點,定位誤差大,系統(tǒng)部署復雜,容易受到環(huán)境影響等,如基于RSSI的定位方法受限于RSSI自身波動較大和對環(huán)境干擾敏感,精度很難進一步提升,基于TOA和TDOA的定位方法,對時間測量的精確性要求較高,但是由于無源RFID系統(tǒng)的低通信速率,很難觀測到精準地時間。總的說來,RFID定位技術適用范圍窄,定位精度差,用于實際的案例較少。
由上圖可知,各種定位技術的核心特點都是精度。目前大部分技術基本都已經(jīng)成熟了,只是大家需要根據(jù)不同使用場景和定位精度以及系統(tǒng)造價來選擇合適的定位方案就好。
(本文內(nèi)容由鴻陸小編整理編輯,侵刪)
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