შესაძლებელია თუ არა UHF RFID-ის გამოყენება მაღალი სიზუსტით პოზიციონირებისთვის?
ნება მომეცით ჯერ გაგცეთ პასუხი. UHF RFID შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი სიზუსტით პოზიციონირებისთვის, მაგრამ სიზუსტე დაახლოებით 1 მეტრია.
UHF RFID გამოიყენება როგორც პოზიციონირების გადაწყვეტა. ძირითადი მოწყობილობა არის მკითხველი ფაზური მასივის ანტენის გამოყენებით. ფაზური მასივის ანტენის პრინციპი დეტალურად არის აღწერილი Gan Quan-ის წიგნში „UHF RFID ტექნოლოგიების პროდუქტები და აპლიკაციები ნივთების ინტერნეტისთვის“. მოვიყვანთ შესაბამის შინაარსს.
ფაზური მასივის ანტენის პრინციპი
ფაზური მასივის ანტენა, ასევე ცნობილი როგორც ფაზური მასივის ანტენა, ეხება ანტენას, რომელიც ცვლის მიმართულების ნიმუშის ფორმას მასივის ანტენაში გამოსხივების განყოფილების კვების ფაზის კონტროლით. ფაზის კონტროლს შეუძლია შეცვალოს ანტენის მიმართულების ნიმუშის მაქსიმალური მნიშვნელობის მიმართულება სხივური სკანირების მიზნის მისაღწევად. შეიძლება უბრალოდ გავიგოთ, რომ ტრადიციულ ანტენას აქვს მხოლოდ ერთი ფიქსირებული გამოსხივების ნიმუში, ხოლო მასივის ანტენას შეიძლება ჰქონდეს მრავალი გამოსხივების ნიმუში სხვადასხვა მიმართულებით. როდესაც ფაზური მასივის ანტენა გამოიყენება ულტრა მაღალი სიხშირით RFID სისტემა, ერთი ანტენა შეიძლება გარდაიქმნას მრავალ ანტენად სხვადასხვა მიმართულებით. შემდეგი სურათი გვიჩვენებს კარიბჭის გამოსხივების დიაგრამას ფაზური მასივის ანტენით. ორიგინალური ანტენის მთავარი წილის გამოსხივების ღერძი θ=0°. მას შემდეგ, რაც მასივის ანტენაში მითითებული რადიაციული ერთეულის ფაზა დარეგულირდება, მთავარი წილის გამოსხივების ღერძი გადაიხრება და მაქსიმალური გადახრა შეიძლება იყოს 45°. ტრადიციულ გადაწყვეტასთან შედარებით, ეტაპობრივი მასივის კარიბჭის დაფარვა ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში ნაჩვენები ხსნარის გამოყენებით მნიშვნელოვნად გაიზარდა. ორიგინალური 3dB გამოსხივების კუთხე იყო 30°, ახლა კი გახდა 120°.
ფაზური მასივის ანტენის კარიბჭის გამოსხივების დიაგრამა
ფაზური მასივის კარიბჭის სპეციფიკური მოქმედება შეიძლება გავიგოთ, როგორც ერთპორტიანი მკითხველი, რომელიც ხდება მრავალპორტიანი წამკითხველი (ფაზის რამდენი კომბინაცია შეესაბამება რამდენ პორტს). ორიგინალურ ერთპორტიან მკითხველს შეუძლია მხოლოდ ერთ ანტენასთან დაკავშირება და გამოსხივების დიაპაზონი ფიქსირდება, ხოლო მრავალპორტიანი წამკითხველს შეუძლია მრავალი ანტენის დაკავშირება და თითოეულ ანტენას აქვს გამოსხივების განსხვავებული დიაპაზონი. ამ მრავალპორტიან მკითხველს შეუძლია საჭიროების მიხედვით შეარჩიოს დასასკანირებელი ტერიტორია და დაიწყოს შესაბამისი პორტი სიგნალის გადასაცემად შესაბამისი ანტენის მეშვეობით, რომ დაფაროს მითითებული ტერიტორია.
ფაზური მასივის ანტენის პოზიციონირების ფუნქცია
UHF-ის პოზიციონირების ფუნქციასთან დაკავშირებით RFID მკითხველიაიღეთ ორი საერთო ფაზური მასივის კარიბჭე ბაზარზე: Impinj's xSpan და xArray, როგორც მაგალითი.
xArray არის კვადრატული ფაზიანი მასივის კარიბჭე. როდესაც xArray დაკიდებულია სახურავზე, მისი დაფარვის ზონა არის წრე, სულ 8 სექტორით და 52 გამოსხივების ზონით. ეს შეიძლება უბრალოდ გავიგოთ, როგორც 52-პორტიანი მკითხველი, რომელიც დაკავშირებულია 52 ანტენასთან სხვადასხვა რადიაციის არეებით.
xArray სხივის ნიმუში
xSpan არის მართკუთხა ფაზიანი მასივის კარიბჭე. xSpan კარიბჭე შეიძლება ჩაითვალოს xArray-ის გამარტივებულ ვერსიად. როდესაც xSpan სახურავზეა ჩამოკიდებული, ის ფარავს მართკუთხედს, სულ 13 რადიაციის ზონით. ეს შეიძლება უბრალოდ გავიგოთ, როგორც 13-პორტიანი მკითხველი, რომელიც დაკავშირებულია ანტენებთან 13 სხვადასხვა რადიაციის ზონაში.
xSpan სხივის ნიმუში
რეალურ გარემოში, მიმდებარე ნომრების რადიაციული არეები ერთმანეთს გადაფარავს. როდესაც ერთი და იგივე ტეგი იდენტიფიცირებულია რამდენიმე დანომრილი გამოსხივების ზონაში, თეგის კონკრეტული მდებარეობა შეიძლება გამოითვალოს RSSI ზომით. გაანგარიშების პროცესი არის RSSI სხვაობის გადაქცევა მანძილის სხვაობად და შემდეგ მისი განხორციელება მრავალპუნქტიანი პოზიციონირების ალგორითმის მეშვეობით. რა თქმა უნდა, თეგი სავარაუდოდ დაეცემა რადიაციულ ზონაში ყველაზე დიდი RSSI მნიშვნელობით.
ფაზური მასივის კარიბჭის ყველაზე დიდი ფუნქციაა პოზიციონირება, ობიექტის ადგილმდებარეობისა და მოძრაობის შეფასება. შემდეგი სურათი გვიჩვენებს ტეგის მოძრაობას, რომლის თვალყურის დევნებაც შესაძლებელია xSpan-ით და xArray-ით. მათ შორის, xSpan-ს შეუძლია თვალყური ადევნოს ტეგის მოძრაობას მხოლოდ ერთი ღერძის მიმართულებით, ხოლო xArray-ს შეუძლია აკონტროლოს ტეგები, რომლებიც მოძრაობენ სხვადასხვა მიმართულებით.
ეტაპობრივი მასივის კარიბჭის მიმართულების თვალყურის დევნება
ობიექტების რეალურ დროში თვალყურის დევნების უზრუნველსაყოფად, აუცილებელია ანტენის გადართვის სიჩქარე საკმარისად სწრაფი. მაშინაც კი, თუ გადართვა ყოველ ჯერზე 50 ms-ია, xArray-ის ყველა რადიაციული უბნის სკანირებას 2,5 წამი სჭირდება. ამიტომ, ობიექტის თვალთვალის გამოყენებისას, ველში ტეგების რაოდენობა გარანტირებული უნდა იყოს. თუ საჭიროა მაღალი სიზუსტის მიკვლევა, ტეგების რაოდენობა არ უნდა აღემატებოდეს 20-ს; თუ მიიღწევა მაღალსიჩქარიანი თვალთვალი, ტეგების რაოდენობა არ უნდა აღემატებოდეს 50-ს.
რეალურ ტესტებში არის გარკვეული შეცდომები სხვადასხვა მიზეზის გამო. გაზომილი მონაცემები იდეალურ გარემოში ოკლუზიისა და ასახვის გარეშე არის: არის 85% ალბათობის შეცდომა 1,5 მეტრში. შეცდომა უფრო დიდი იქნება რთულ გარემოში, განსაკუთრებით საცალო მაღაზიებში თაროების და კედლების ანარეკლებით, ასევე ტეგების დაწყობისა და განლაგების სიმაღლეზე, რაც დიდ გავლენას მოახდენს ტესტის სიზუსტეზე. თუმცა, ტრადიციულ ტექნოლოგიებთან შედარებით, ეტაპობრივი მასივის კარიბჭეების გამოყენება მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ობიექტების პოზიციონირებისა და პოვნის სიზუსტეს და მოხერხებულობას.
შანხაის ჯიაოტონგის უნივერსიტეტის კვლევითი ჯგუფის მიერ პოზიციონირების სიზუსტის ოპტიმიზაცია ძირითადად აისახება ალგორითმის დონეზე. მათი გადაწყვეტისას მათ ჯერ უნდა წაიკითხონ ტეგის ასახვის სიგნალის ფაზის ინფორმაცია მწარმოებლების წამკითხველი მასივის ანტენის მეშვეობით, როგორიცაა Impinj, და შემდეგ პოზიციონირების ალგორითმის ოპტიმიზაცია ფაზის ინფორმაციის საფუძველზე.
სანტიმეტრის დონის პოზიციონირების სიზუსტე, რომელიც ადრე იყო მოხსენებული სიახლეებში, არის ეფექტი მიღწეული შედარებით იდეალურ პირობებში. ასეთი სიზუსტის მისაღწევად საჭიროა მრავალი კონკრეტული პირობა. თუ ის ზოგად გარემოშია, ალგორითმის ოპტიმიზაციაზე დაფუძნებული, ეს არის მთავარი მიღწევა UHF RFID პოზიციონირების გადაწყვეტის პოზიციონირების სიზუსტის გასაუმჯობესებლად დაახლოებით 1 მეტრიდან დეციმეტრამდე დონემდე.
რა სცენარებია შესაფერისი UHF RFID მაღალი სიზუსტით პოზიციონირებისთვის
UHF RFID-ის პოზიციონირების სიზუსტე არის დაახლოებით 1 მ, რომელიც ასევე მიეკუთვნება მაღალი სიზუსტის პოზიციონირების ტექნოლოგიის კატეგორიას. ამჟამად, უკაბელო პოზიციონირების ტექნოლოგია ბაზარზე საუკეთესო პოზიციონირების სიზუსტით არის UWB, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს სანტიმეტრის დონის პოზიციონირების სიზუსტეს იდეალურ გარემოში, მაგრამ რეალურ აპლიკაციებში, სავარაუდოდ, ის იქნება დეციმეტრული დონის; მაშინ, როცა Bluetooth AoA-ს პოზიციონირების სიზუსტე მხოლოდ მეტრის დონეზეა, ხოლო Bluetooth-ის შემდეგი თაობის პოზიციონირების ტექნოლოგიის „არხის ჟღერადობის“ სიზუსტე ასევე არის დაახლოებით 1 მ, ამიტომ UHF RFID-ის პოზიციონირების სიზუსტე არ არის ცუდი.
