האם ניתן להשתמש ב-UHF RFID למיצוב ברמת דיוק גבוהה?
תן לי קודם כל לתת לך את התשובה. ניתן להשתמש ב-UHF RFID למיצוב דיוק גבוה, אך הדיוק הוא כמטר אחד.
UHF RFID משמש כפתרון מיקום. התקן הליבה הוא הקורא באמצעות אנטנת מערך שלבים. העיקרון של אנטנת מערך מדורג מתואר בפירוט בספרו של Gan Quan "מוצרים ויישומים טכנולוגיים של UHF RFID עבור האינטרנט של הדברים". נצטט את התוכן הרלוונטי.
עקרון של אנטנת מערך מדורג
אנטנת מערך פאזה, המכונה גם אנטנת מערך פאזית, מתייחסת לאנטנה המשנה את צורת תבנית הכיוון על ידי שליטה בשלב ההזנה של יחידת המקרינה באנטנת המערך. שליטה על הפאזה יכולה לשנות את כיוון הערך המרבי של תבנית הכיוון של האנטנה כדי להשיג את מטרת סריקת האלומה. ניתן להבין בפשטות שלאנטנה המסורתית יש רק דפוס קרינה אחד קבוע, בעוד שלאנטנת המערך יכולה להיות דפוסי קרינה מרובים בכיוונים שונים. כאשר נעשה שימוש באנטנת מערך שלבים בתדר גבוה במיוחד מערכת RFID, ניתן להפוך אנטנה אחת למספר אנטנות בכיוונים שונים. האיור הבא מציג את דיאגרמת הקרינה של שער עם אנטנת מערך מדורגת. ציר קרינת האונה הראשית של האנטנה θ=0°. לאחר התאמה של הפאזה של יחידת הקרינה שצוינה באנטנת המערך, ציר הקרינה הראשי של האונה תסטה, והסטייה המקסימלית יכולה להיות 45°. בהשוואה לפתרון המסורתי, הכיסוי של שער המערך המשלב באמצעות הפתרון המוצג באיור למטה הוגדל מאוד. זווית הקרינה המקורית של 3dB הייתה 30°, ועכשיו היא הפכה ל-120°.
דיאגרמת קרינה של שער אנטנת מערך מדורג
ניתן להבין את הפעולה הספציפית של שער המערך השלבים כקורא יציאות בודדות שהופך לקורא מרובה יציאות (כמה שילובים של שלבים תואמים לכמה יציאות). הקורא המקורי עם יציאות בודדות יכול להתחבר רק לאנטנה אחת, וטווח הקרינה קבוע, בעוד שהקורא מרובה יציאות יכול להתחבר לאנטנות רבות, ולכל אנטנה טווח קרינה שונה. קורא מרובה יציאות זה יכול לבחור את האזור לסריקה בהתאם לצרכים ולהפעיל את היציאה המתאימה כדי להעביר את האות דרך האנטנה המתאימה כדי לכסות את האזור שצוין.
פונקציית מיקום אנטנת מערך מדורג
לגבי פונקציית המיקום של UHF קוראי RFID, קח שני שערי מערך מדורגים נפוצים בשוק: xSpan ו-xArray של Impinj כדוגמאות.
xArray הוא שער מערך מדורג מרובע. כאשר ה-xArray תלוי על הגג, שטח הכיסוי שלו הוא מעגל, עם סך של 8 סקטורים ו-52 אזורי קרינה. ניתן להבין זאת בפשטות כקורא בעל 52 יציאות המחובר ל-52 אנטנות עם אזורי קרינה שונים.
תבנית קרן xArray
xSpan הוא שער מערך מדורג מלבני. ניתן לראות את השער xSpan כגרסה פשוטה של ה-xArray. כאשר ה-xSpan תלוי על הגג, השטח שהוא מכסה הוא מלבן עם סך של 13 אזורי קרינה. ניתן להבין זאת בפשטות כקורא בעל 13 יציאות המחובר לאנטנות ב-13 אזורי קרינה שונים.
תבנית קרן xSpan
בסביבה בפועל, אזורי הקרינה של מספרים סמוכים חופפים זה לזה. כאשר אותו תג מזוהה במספר אזורי קרינה ממוספרים, ניתן לחשב את המיקום הספציפי של התג לפי גודל ה-RSSI. תהליך החישוב הוא להמיר את הפרש ה-RSSI להפרש המרחק, ולאחר מכן ליישם אותו באמצעות אלגוריתם המיקום הרב-נקודתי. כמובן, התג צפוי ליפול באזור הקרינה עם ערך ה-RSSI הגדול ביותר.
הפונקציה הגדולה ביותר של שער המערך המשלב הוא מיקום, שיפוט המיקום והתנועה של האובייקט. האיור הבא מציג את תנועת התג שניתן לעקוב אחריה באמצעות xSpan ו-xArray. ביניהם, xSpan יכול לעקוב רק אחר תנועת התג בכיוון ציר אחד, בעוד ש-xArray יכול לעקוב אחר תגים הנעים במספר כיוונים שונים.
מעקב אחר כיווני שער של מערך מדורג
על מנת להבטיח מעקב בזמן אמת אחר אובייקטים, יש צורך לוודא שמהירות החלפת האנטנה מהירה מספיק. גם אם המעבר הוא 50 שניות בכל פעם, נדרשות 2.5 שניות לסרוק את כל אזורי הקרינה של ה-xArray. לכן, ביישום מעקב אחר אובייקטים, יש להבטיח את מספר התגים בשדה. אם נדרש מעקב דיוק גבוה, מספר התגים לא יעלה על 20; אם יש להשיג מעקב במהירות גבוהה, מספר התגים לא יעלה על 50.
בבדיקות בפועל, ישנן טעויות מסוימות מסיבות שונות. הנתונים הנמדדים בסביבה אידיאלית ללא חסימה והשתקפות הם: קיימת שגיאת הסתברות 85% בטווח של 1.5 מטר. השגיאה תהיה גדולה יותר בסביבות מורכבות, במיוחד בחנויות קמעונאיות עם השתקפויות מדף וקיר, כמו גם גובה הערימה והמיקום של התגים, מה שישפיע מאוד על דיוק הבדיקה. עם זאת, בהשוואה לטכנולוגיות מסורתיות, השימוש בשערי מערך מדורג משפר מאוד את הדיוק והנוחות של מיקום ואיתור אובייקטים.
האופטימיזציה של דיוק המיקום על ידי צוות המחקר של אוניברסיטת שנגחאי ג'יאוטונג באה לידי ביטוי בעיקר ברמת האלגוריתם. בפתרון שלהם, הם צריכים קודם כל לקרוא את מידע הפאזה של אות השתקפות התג דרך אנטנת מערך הקוראים של יצרנים כגון Impinj, ולאחר מכן לבצע אופטימיזציה של אלגוריתם המיקום בהתבסס על מידע הפאזה.
דיוק המיקום ברמת הסנטימטר שדווח בחדשות בעבר הוא האפקט שהושג בתנאים אידיאליים יחסית. כדי להשיג דיוק כזה, נדרשים תנאים ספציפיים רבים. אם הוא נמצא בסביבה כללית, המבוססת על אופטימיזציה של האלגוריתם, זוהי פריצת דרך גדולה לשיפור דיוק המיקום של פתרון המיקום UHF RFID מכ-1 מטר לרמת דצימטר.
אילו תרחישים מתאימים למיצוב UHF RFID ברמת דיוק גבוהה
דיוק המיקום של UHF RFID הוא כ-1 מטר, השייך גם הוא לקטגוריית טכנולוגיית המיקום המדויקת. נכון להיום, טכנולוגיית המיקום האלחוטית עם דיוק המיקום הטוב ביותר בשוק היא UWB, שיכולה להשיג דיוק מיקום ברמת סנטימטר בסביבה אידיאלית, אך ביישומים בפועל, סביר להניח שהיא תהיה ברמת דצימטר; בעוד שדיוק המיקום של Bluetooth AoA הוא רק ברמת מטר, והדיוק של טכנולוגיית המיקום של הדור הבא של Bluetooth "Channel Sounding" הוא גם כ-1 מטר, כך שדיוק המיקום של UHF RFID אינו רע.
