UHF RFID yüksek hassasiyetli konumlandırma için kullanılabilir mi?
Öncelikle cevabı vereyim. UHF RFID yüksek hassasiyetli konumlandırma için kullanılabilir ancak doğruluğu yaklaşık 1 metredir.
UHF RFID konumlandırma çözümü olarak kullanılır. Çekirdek cihaz, faz dizili anten kullanan okuyucudur. Faz dizili anten prensibi Gan Quan'ın "UHF RFID Teknoloji Ürünleri ve Nesnelerin İnterneti İçin Uygulamalar" kitabında ayrıntılı olarak açıklanmıştır. İlgili içeriği alıntılayacağız.
Faz Dizili Anten Prensibi
Faz dizisi anteni, faz dizisi anteni olarak da bilinir, dizi antenindeki radyasyon ünitesinin besleme fazını kontrol ederek yönsel desenin şeklini değiştiren bir anteni ifade eder. Fazın kontrol edilmesi, ışın tarama amacına ulaşmak için anten yönsel deseninin maksimum değerinin yönünü değiştirebilir. Geleneksel antenin yalnızca bir sabit radyasyon desenine sahip olduğu, dizi anteninin ise farklı yönlerde birden fazla radyasyon desenine sahip olabileceği basitçe anlaşılabilir. Ultra yüksek frekanslı bir faz dizisi anteni kullanıldığında RFID sistemi, bir anten farklı yönlerde birden fazla antene dönüştürülebilir. Aşağıdaki şekil, faz dizili antene sahip bir ağ geçidinin radyasyon diyagramını göstermektedir. Orijinal anten ana lob radyasyon ekseni θ=0°. Dizi antenindeki belirtilen radyasyon ünitesinin fazı ayarlandıktan sonra, ana lob radyasyon ekseni sapacaktır ve maksimum sapma 45° olabilir. Geleneksel çözümle karşılaştırıldığında, aşağıdaki şekilde gösterilen çözümü kullanan faz dizili ağ geçidinin kapsamı büyük ölçüde artırılmıştır. Orijinal 3dB radyasyon açısı 30° idi ve şimdi 120° olmuştur.
Faz dizili anten ağ geçidi radyasyon diyagramı
Fazlı dizi ağ geçidinin özel çalışması, tek portlu bir okuyucunun çok portlu bir okuyucuya dönüşmesi (kaç faz kombinasyonunun kaç porta karşılık geldiği) olarak anlaşılabilir. Orijinal tek portlu okuyucu yalnızca bir antene bağlanabilir ve radyasyon aralığı sabittir, çok portlu okuyucu ise birçok antene bağlanabilir ve her antenin farklı bir radyasyon aralığı vardır. Bu çok portlu okuyucu, ihtiyaçlara göre taranacak alanı seçebilir ve belirtilen alanı kapsayacak şekilde sinyali ilgili anten üzerinden iletmek için ilgili portu başlatabilir.
Faz dizili anten konumlandırma fonksiyonu
UHF'nin konumlandırma işleviyle ilgili olarak RFID okuyucularPiyasadaki iki yaygın faz dizilimi ağ geçidini ele alalım: Örnek olarak Impinj'in xSpan ve xArray ağ geçitlerini ele alalım.
xArray kare fazlı dizi ağ geçididir. xArray çatıya asıldığında, kapsama alanı bir dairedir ve toplam 8 sektör ve 52 radyasyon alanı vardır. Basitçe, farklı radyasyon alanlarına sahip 52 antene bağlı 52 portlu bir okuyucu olarak anlaşılabilir.
xArray ışın deseni
xSpan dikdörtgen faz dizili bir ağ geçididir. xSpan ağ geçidi, xArray'in basitleştirilmiş bir versiyonu olarak görülebilir. xSpan çatıya asıldığında, kapladığı alan toplam 13 radyasyon alanına sahip bir dikdörtgendir. Basitçe, 13 farklı radyasyon alanındaki antenlere bağlı 13 portlu bir okuyucu olarak anlaşılabilir.
xSpan kiriş deseni
Gerçek ortamda, bitişik sayıların radyasyon alanları birbirleriyle örtüşür. Aynı etiket birden fazla numaralı radyasyon alanında tanımlandığında, etiketin belirli konumu RSSI boyutuyla hesaplanabilir. Hesaplama süreci, RSSI farkını mesafe farkına dönüştürmek ve ardından bunu çok noktalı konumlandırma algoritması aracılığıyla uygulamaktır. Elbette, etiketin en büyük RSSI değerine sahip radyasyon alanına düşmesi muhtemeldir.
Aşamalı dizi ağ geçidinin en büyük işlevi konumlandırmadır, nesnenin konumunu ve hareketini değerlendirmektir. Aşağıdaki şekil, xSpan ve xArray tarafından izlenebilen etiket hareketini göstermektedir. Bunlar arasında, xSpan yalnızca bir eksen yönündeki etiket hareketini izleyebilirken, xArray birden fazla farklı yönde hareket eden etiketleri izleyebilir.
Fazlı dizi ağ geçidi yön izleme
Nesnelerin gerçek zamanlı takibini sağlamak için anten anahtarlama hızının yeterince hızlı olduğundan emin olmak gerekir. Anahtarlama her seferinde 50ms olsa bile, xArray'in tüm radyasyon alanlarını taramak 2,5 saniye sürer. Bu nedenle, nesne takibi uygulamasında, alandaki etiket sayısı garanti edilmelidir. Yüksek hassasiyetli takip gerekiyorsa, etiket sayısı 20'yi geçmemelidir; yüksek hızlı takip elde edilecekse, etiket sayısı 50'yi geçmemelidir.
Gerçek testlerde çeşitli sebeplerden dolayı belirli hatalar vardır. Oklüzyon ve yansımanın olmadığı ideal bir ortamda ölçülen veriler: 1,5 metre içinde 85% olasılık hatası vardır. Hata, özellikle raf ve duvar yansımalarının olduğu perakende mağazalarında, ayrıca etiketlerin istiflenmesi ve yerleştirme yüksekliği gibi karmaşık ortamlarda daha büyük olacaktır ve bu da test doğruluğu üzerinde büyük bir etkiye sahip olacaktır. Ancak, geleneksel teknolojilerle karşılaştırıldığında, faz dizili ağ geçitlerinin kullanımı nesne konumlandırma ve bulmanın doğruluğunu ve rahatlığını büyük ölçüde artırır.
Shanghai Jiaotong Üniversitesi araştırma ekibi tarafından konumlandırma doğruluğunun optimizasyonu esas olarak algoritma düzeyinde yansıtılmaktadır. Çözümlerinde, öncelikle Impinj gibi üreticilerin okuyucu dizi anteni aracılığıyla etiket yansıma sinyalinin faz bilgisini okumaları ve ardından faz bilgisine göre konumlandırma algoritmasını optimize etmeleri gerekmektedir.
Daha önce haberlerde bildirilen santimetre düzeyindeki konumlandırma doğruluğu, nispeten ideal koşullar altında elde edilen etkidir. Bu doğruluğu elde etmek için birçok özel koşul gereklidir. Genel bir ortamda ise, algoritmanın optimizasyonuna dayanarak, UHF RFID konumlandırma çözümünün konumlandırma doğruluğunu yaklaşık 1 metreden desimetre düzeyine çıkarmak büyük bir atılımdır.
UHF RFID yüksek hassasiyetli konumlandırma için hangi senaryolar uygundur?
UHF RFID'nin konumlandırma doğruluğu yaklaşık 1 m'dir ve bu da yüksek hassasiyetli konumlandırma teknolojisi kategorisine aittir. Şu anda, piyasadaki en iyi konumlandırma doğruluğuna sahip kablosuz konumlandırma teknolojisi, ideal bir ortamda santimetre düzeyinde konumlandırma doğruluğu elde edebilen UWB'dir, ancak gerçek uygulamalarda desimetre düzeyinde olması muhtemeldir; Bluetooth AoA'nın konumlandırma doğruluğu yalnızca metre düzeyindeyken, Bluetooth'un yeni nesil konumlandırma teknolojisi "Kanal Sondajı"nın doğruluğu da yaklaşık 1 m'dir, bu nedenle UHF RFID'nin konumlandırma doğruluğu fena değildir.
