屋内資産追跡アプリケーションがRFID技術を取り入れる方法

　　RFID技術は屋内ポジショニングの唯一の解決策ではありません。 しかし、マルチテクノロジーシステムの一部としては非常に効果的な解決策です。

　　RFIDタグは長い歴史を持ち、第二次世界大戦中に軍用機が「味方と敵」を区別するために使用されたトランスポンダーシステムにまで遡ります。 それ以来、RFIDは資産識別システムに利用されています。 最近では、リアルタイムの屋内ポジショニングソリューションとして市場に投入されました。 この記事では、RFIDの仕組み、屋内資産追跡への応用方法、そして他の類似技術との比較を簡単に解説します。

　　01RFIDの仕組み

　　RFIDシステム、すなわち無線周波数識別は2つの部分から構成されています。すなわち、RFで読み取れるデータを含むトランスポンダー(またはタグ)、 問い合わせ器(またはリーダー/ライター)はフォワーダーからデータを読み取ることができます。

　　これら二つの部分間の特定の通信モード(「結合機構」と呼ばれる)が、システムのカバレッジ、複雑さ、コストを決定します。 (ここでの「結合」とはタグとリーダー/ライター間の情報伝達を指します。)現在、市場には誘導結合、容量結合、バックスキャッター結合の3つの結合機構があります。

　　誘導結合

　　RFID技術の発展以来、誘導結合が存在し、当時のシステムには複雑なアンテナ機構を備えた大型タグが含まれており、主に自動車や家畜などの大型物体を追跡するために使われていました。 誘導結合タグはリーダーによって生成される磁場から情報を抽出し、それを変調します。 リーダーはタグを通して電波を測定し、それをデータに復号します。 これらのシステムで使用される磁場は急速に低下するため、誘導結合の有効認識範囲は約1cmから1m程度です。

　　容量結合

　　大型センサーシステムが市場で唯一の選択肢となった際、RFIDのコストとサイズを削減するために容量結合システムが開発されました。 導電性チップはリーダーやラベルに用いられ、回路の静電容量を変化させることで静電容量や信号データを形成します。 これらのシステム間の距離は非常に近い(1cm)であり、パッチの向きも重要なため、一般的な用途ではIDカードをリーダーに挿入する必要があります。 インダクタ回路が縮小するにつれて、リミテッドコンデンサシステム市場も縮小しています。

　　実際、ほとんどのRFIDシステムは現在何らかの形で静電容量結合を使用しています。 しかし、それらは依然として遠方の磁場の強度の影響を受けます。 長距離通信を実現するためには、RFIDシステムは高周波信号を使用し、電気源からの電磁信号に依存する必要があります

　　後方散乱結合

　　バックスキャッター結合はレーダーの原理モデルです。リーダーはUHFまたはマイクロ波信号を発信し、目標に接触すると反射して目標情報を伝えます。これは電磁波の空間伝播法則に基づいており、認識範囲は1mmを超えます。 もちろん、認識範囲を広げることが利点か不利かはユースケースによります。

　　02RFIDタグの種類

　　RFID市場は、RFIDタグの電源供給方式に基づいて分類されます。 タグにオンボード電源があるかどうかは、そのサイズ、価格、読み取り範囲、追加のセンサーをサポートできるかどうかに影響を与えます。

　　受動的ラベル

　　パッシブタグには内部電源がありません。 彼らは読者の信号から情報を吸収して応答します。 これにより、安価で耐久性があり、(無線周波数帯域内では)ノイズが少ないのです。 一貫したデータがないため、センサーデータの書き込みや保存には使用できません。 これらはデータ選択範囲が狭く、高出力かつ高コストのリーダーとライターを必要とします。

　　セミパッシブラベル

　　セミパッシブラベル(「セミアクティブ」ラベルや「バッテリーアシスト」ラベルとも呼ばれる)は、車載バッテリーを備えています。 パッシブタグと同様に、リーダーとライターからの信号がある場合にのみ送信します。 バッテリーはセンサーとアンテナの両方に電力を供給できます。 セミパッシブタグは、より多くの信号をリーダー/ライターに反射できるため、パッシブタグよりも長い読み書き距離を提供します。 パッシブタグよりも大きく高価で、バッテリー寿命も限られています。

　　アクティブタグ

　　アクティブタグはローカル電源(バッテリーや太陽光発電など)を持ち、独自の信号を放送できます。 タグとして定義されていますが、技術的にはリーダーからの信号を受信・変調することに依存していません。 代わりに、それらは短距離無線機です。 運営面では、この区別はそれほど重要でない場合もあるため、市場に焦点を当ててここに含めます。 パッシブタグやセミパッシブタグと比べて、アクティブタグは認識範囲が最大1キロメートル、メモリ容量、サイズ、コストが増加し、弱いリーダーやライターでも動作します。

　　03RFID技術を用いた資産追跡

　　RFIDを資産追跡技術としての利点を評価する前に、「追跡」の意味を明確にする必要があります。 RFIDは、スプレッドシートの意味での資産追跡に最初から使われてきました。 これにより、近くの追跡項目の特定と記録が容易になります。 もしあなたの目的が、ゲートAを通過するすべての列車車両がゲートBを通過すること、または従業員が建物に入っているかどうかを確認することであれば、RFIDは徹底的にテスト・検証された優れたソリューションです。

　　これらのユースケースでは、RFIDはバーコードやQRコードと最も直接的に競合します。 遠隔から読み書きを可能にする明確な利点があります。 アクティブまたはセミパッシブのRFIDタグは、貴重なセンサー情報を提供できます。一方で、パッシブタグと組み合わせたリーダーは安価ではなく、セミパッシブタグは非常に高価で寿命も限られています。

　　より難しい追跡の方法としては、追跡資産のリアルタイム位置を学習することです。 これは比較的新しいRFIDのユースケースですが、すでに多くの商用ソリューションが市場に出回っています。

　　これらのプログラムは異なる方法で機能します。 一部のソリューションは純粋なRFIDを用いて物体識別を行い、距離測定には別の技術も採用しています。 RFIDに完全に依存するほとんどの企業はアクティブRFIDタグを使用しています。 一部の研究では受動的なRFIDタグが使用されていますが、パッシブタグリーダーのコストとシステムの限られた認識範囲のため、商業的な適用は行われていません

　　アクティブRFIDタグを用いたリアルタイム位置情報システム(RTLS)は、Bluetooth、Bluetooth Low Energy(BLE)、WiFi、超音波、超広帯域(UWB)などの競合技術よりも優れた性能を発揮します。 RFIDは主にLANDMARCシステムに基づいており、既知の位置にあるアクティブタグのRSSと参照タグのRSSを比較して位置を特定します。

　　RFIDはBLEよりも広い認識範囲を持っています。 BLEの70メートルと比べて屋外で1キロメートルを走破可能です。 これは壁や床などの遮り物のない屋内環境では重要度が低いかもしれませんが、倉庫や納屋ではアクティブRFIDタグの認識範囲により、リーダーとライターの使用数が減り、コスト削減と故障の可能性を最小限に抑えられます。

　　資産追跡ソリューションとしてのRFIDにはいくつかの欠点もあります。 すべてのRF/RSSIベースのソリューションと同様に、脆弱性があります。 RF信号は壁を貫通できるため、どの部屋から信号が来ているのかを特定するのは難しいです。 アクティブトラッカー(特にリモートトラッカー)が使用する高帯域幅は干渉に非常に弱いです。 さらに、BLEと比べてラベルやリーダーははるかに高価です。

　　RFIDはハイブリッドシステム全体の一部として大きな成功を収めています。 信頼性の高い識別を提供し、超音波、赤外線、または超広帯域に依存する位置情報システムの補完的な技術として機能します

　　結論

　　現時点では、RFID技術は屋内位置特定のための独立した解決策を提供できません。 この点で、それだけが選択肢ではありません。 しかし、マルチテクノロジーシステムの一部として、RFIDは数十年にわたる信頼性の高い識別履歴を屋内位置情報にもたらしました。