Može li se UHF RFID koristiti za visokoprecizno pozicioniranje?
Prvo ću vam dati odgovor. UHF RFID može se koristiti za visokoprecizno pozicioniranje, ali točnost je oko 1 metar.
UHF RFID koristi se kao rješenje za pozicioniranje. Glavni uređaj je čitač koji koristi fazni antenski niz. Načelo faznog antenskog niza detaljno je opisano u knjizi Gana Quana “Proizvodi i aplikacije UHF RFID tehnologije za Internet stvari”. Citirat ćemo relevantan sadržaj.
Princip faznog antenskog niza
Fazni antenski niz, također poznat kao fazni antenski niz, odnosi se na antenu koja mijenja oblik dijagrama usmjerenja kontroliranjem faze napajanja jedinice zračenja u antenskom nizu. Upravljanjem faze može se promijeniti smjer maksimalne vrijednosti dijagrama usmjerenja antene kako bi se postigla svrha skeniranja snopa. Može se jednostavno shvatiti da tradicionalna antena ima samo jedan fiksni uzorak zračenja, dok antenski niz može imati više uzoraka zračenja u različitim smjerovima. Kada se fazni antenski niz koristi u ultravisokoj frekvenciji RFID sustav, jedna se antena može transformirati u više antena u različitim smjerovima. Sljedeća slika prikazuje dijagram zračenja pristupnika s faznim antenskim nizom. Os zračenja glavnog snopa izvorne antene θ=0°. Nakon podešavanja faze navedene jedinice zračenja u antenskom nizu, glavna osovina zračenja će se skrenuti, a maksimalni otklon može biti 45°. U usporedbi s tradicionalnim rješenjem, pokrivenost pristupnika s faznim nizom korištenjem rješenja prikazanog na donjoj slici znatno je povećana. Izvorni kut zračenja od 3dB bio je 30°, a sada je postao 120°.
Dijagram zračenja pristupnika fazne antenske rešetke
Specifični rad pristupnika s faznim nizom može se shvatiti kao čitač s jednim priključkom koji postaje čitač s više priključaka (koliko kombinacija faza odgovara koliko priključaka). Originalni čitač s jednim priključkom može se spojiti samo na jednu antenu, a raspon zračenja je fiksan, dok se čitač s više priključaka može spojiti na više antena, a svaka antena ima drugačiji raspon zračenja. Ovaj čitač s više priključaka može odabrati područje koje će se skenirati prema potrebama i pokrenuti odgovarajući priključak za prijenos signala kroz odgovarajuću antenu za pokrivanje navedenog područja.
Funkcija pozicioniranja fazne antenske rešetke
Što se tiče funkcije pozicioniranja UHF-a RFID čitači, uzmite dva uobičajena pristupnika s faznim nizom na tržištu: Impinj xSpan i xArray kao primjere.
xArray je gateway kvadratnog faznog niza. Kada se xArray objesi na krov, njegovo područje pokrivanja je krug, s ukupno 8 sektora i 52 područja zračenja. Može se jednostavno shvatiti kao čitač s 52 priključka spojen na 52 antene s različitim područjima zračenja.
xArray uzorak snopa
xSpan je pristupnik s pravokutnim faznim nizom. Pristupnik xSpan može se promatrati kao pojednostavljena verzija xArray-a. Kada se xSpan objesi na krov, područje koje pokriva je pravokutnik s ukupno 13 područja zračenja. Može se jednostavno shvatiti kao čitač s 13 priključaka spojen na antene u 13 različitih područja zračenja.
xSpan uzorak grede
U stvarnom okruženju, područja zračenja susjednih brojeva međusobno se preklapaju. Kada se ista oznaka identificira u više numeriranih područja zračenja, određena lokacija oznake može se izračunati pomoću RSSI veličine. Proces izračuna je pretvaranje RSSI razlike u razliku udaljenosti, a zatim ga implementirati kroz algoritam za pozicioniranje u više točaka. Naravno, oznaka će vjerojatno pasti u područje zračenja s najvećom RSSI vrijednošću.
Najveća funkcija pristupnika s faznim nizom je pozicioniranje, procjena položaja i kretanja objekta. Sljedeća slika prikazuje kretanje oznake koje se može pratiti pomoću xSpan i xArray. Među njima, xSpan može pratiti kretanje oznaka samo u jednom smjeru osi, dok xArray može pratiti kretanje oznaka u više različitih smjerova.
Praćenje smjera pristupnika s faznim nizom
Kako bi se osiguralo praćenje objekata u stvarnom vremenu, potrebno je osigurati da brzina prebacivanja antene bude dovoljno velika. Čak i ako je prebacivanje svaki put 50 ms, potrebno je 2,5 s za skeniranje svih područja zračenja xArray-a. Stoga bi u primjeni praćenja objekata trebao biti zajamčen broj oznaka u polju. Ako je potrebno praćenje visoke preciznosti, broj oznaka ne smije biti veći od 20; ako se želi postići brzo praćenje, broj oznaka ne smije biti veći od 50.
U stvarnim testovima postoje određene pogreške zbog raznih razloga. Izmjereni podaci u idealnom okruženju bez okluzije i refleksije su: postoji pogreška vjerojatnosti 85% unutar 1,5 metara. Pogreška će biti veća u složenim okruženjima, posebno u maloprodajnim trgovinama s refleksijom polica i zidova, kao i visinom slaganja i postavljanja oznaka, što će imati veliki utjecaj na točnost testa. Međutim, u usporedbi s tradicionalnim tehnologijama, korištenje pristupnika s faznim nizom uvelike poboljšava točnost i pogodnost pozicioniranja i pronalaženja objekata.
Optimizacija točnosti pozicioniranja od strane istraživačkog tima šangajskog sveučilišta Jiaotong uglavnom se odražava na razini algoritma. U svom rješenju prvo trebaju očitati fazne informacije signala refleksije oznake kroz antenski niz čitača proizvođača kao što je Impinj, a zatim optimizirati algoritam pozicioniranja na temelju faznih informacija.
Točnost pozicioniranja na razini centimetra o kojoj se prije izvještavalo u vijestima učinak je postignut u relativno idealnim uvjetima. Da bi se postigla takva točnost, potrebni su mnogi specifični uvjeti. Ako je u općem okruženju, na temelju optimizacije algoritma, to je veliki napredak u poboljšanju točnosti pozicioniranja UHF RFID rješenja za pozicioniranje od oko 1 metra do decimetarske razine.
Koji su scenariji prikladni za UHF RFID visokoprecizno pozicioniranje
Točnost pozicioniranja UHF RFID-a je oko 1m, što također spada u kategoriju tehnologije pozicioniranja visoke preciznosti. Trenutačno, tehnologija bežičnog pozicioniranja s najboljom točnošću pozicioniranja na tržištu je UWB, koja može postići točnost pozicioniranja na razini centimetra u idealnom okruženju, ali u stvarnim primjenama, vjerojatno će biti decimetarska; dok je točnost pozicioniranja Bluetooth AoA samo na razini jednog metra, a točnost Bluetooth-ove tehnologije pozicioniranja sljedeće generacije “Channel Sounding” također je oko 1 m, tako da točnost pozicioniranja UHF RFID-a nije loša.
