Как приложения для отслеживания внутренних активов внедряют RFID-технологии

　　RFID-технология — не единственное решение для применения позиционирования в помещениях. Однако, как часть мультитехнологической системы, это очень эффективное решение.

　　RFID-метки имеют долгую историю, восходящую к транспондерным системам, использовавшимся военной авиацией во время Второй мировой войны для различия «друга от врага». С тех пор RFID используется в системах идентификации активов. Недавно она была выпущена на рынок как решение для позиционирования в помещениях в реальном времени. В этой статье кратко описывается, как работает RFID, как его можно применить для отслеживания активов в помещениях и сравнивать с другими подобными технологиями.

　　01Как работает RFID

　　RFID-система, то есть радиочастотная идентификация, состоит из двух частей: транспондера (или метки), содержащего данные, которые можно считывать по радиочастотному сигналу; Допросчик (или читатель/писатель) может читать данные от пересылщика.

　　Конкретный способ связи между этими двумя частями (известный как «механизм сцепления») определяет покрытие, сложность и стоимость системы. (Здесь «сцепление» означает передачу информации между меткой и считывателем/записателем.) В настоящее время на рынке доступны три механизма связи: индуктивное соединение, емкостное соединение и обратное рассеяние.

　　Индуктивное соединение

　　С момента появления RFID-технологии существует индуктивное соединение, в то время в которых системы включали большие метки со сложными антенными механизмами, в основном используемые для отслеживания крупных объектов (таких как автомобили и скот). Индуктивно-связанные метки извлекают информацию из магнитного поля, генерируемого считывателем, и модулируют её. Считыватель измеряет радиоволны через метки и декодирует их в данные. Магнитные поля, используемые в этих системах, быстро снижаются, поэтому эффективный диапазон распознавания индуктивного соединения составляет около 1 см до 1 м.

　　Ёмкостное соединение

　　Когда крупные сенсорные системы стали единственным вариантом на рынке, были разработаны ёмкостные системы соединения для снижения стоимости и размера RFID. Проводящий чип используется на считывателях и метках для формирования ёмкости и сигнальных данных путём изменения ёмкости цепи. Расстояние между этими системами очень близко (1 см), и ориентация патча важна, поэтому типичные применения требуют вставки удостоверений личности в считыватель. По мере того как контуры индуктивности уменьшаются, рынок ограниченных конденсаторных систем также сокращается.

　　Фактически, большинство RFID-систем в настоящее время используют какую-либо форму ёмкостного соединения. Однако они всё равно подвержены влиянию интенсивности дальнего магнитного поля. Для достижения связи на большие расстояния RFID-системы должны использовать сигналы с высокой частотой и полагаться на электромагнитные сигналы от электрических источников

　　Обратное рассеивающее соединение

　　Обратное рассеяние — это модель принципа радара. Считыватель излучает UHF или микроволновые сигналы, которые отражаются при контакте с целью и передают обратно информацию о цели. Это основано на пространственных законах распространения электромагнитных волн с дальностью распознавания более 1 мм. Конечно, является ли расширение диапазона распознавания преимуществом или минусом, зависит от конкретного случая использования.

　　02Типы RFID-меток

　　Рынок RFID классифицируется по методу питания RFID-меток. Наличие на бортовой мощности у метки влияет на его размер, цену, радиус считывания и возможность поддерживать дополнительные датчики.

　　Пассивные метки

　　Пассивные метки не имеют внутреннего блока питания. Они отвечают, поглощая часть информации из сигнала читателя. Это делает их дешёвыми, долговечными и бесшумными (в радиоспектре). Из-за отсутствия согласованных данных они не могут использоваться для записи и хранения данных датчиков. У них меньший диапазон выбора данных, и они требуют мощных и дорогих считывателей и авторов.

　　Полупассивные метки

　　Полупассивные метки (также известные как «полуактивные» и «помощники батареи») имеют встроенный аккумулятор. Как и пассивные теги, они передают сигнал только при сигнале от считывателя и автора. Батарея может питать как датчик, так и антенну. Полупассивные теги позволяют отражать больше сигналов на считывателя/автора, обеспечивая более длинное расстояние чтения/записи, чем пассивные теги. Они больше и дороже пассивных меток и имеют ограниченный срок работы от батареи.

　　Активные теги

　　Активные метки имеют локальный источник питания (например, батарею или фотоэлектрическое питание) и могут передавать собственные сигналы. Хотя они определяются как теги, технически они не зависят от приема и модуляции сигналов от считывателя. Вместо этого это радиостанции короткого радиуса действия. С операционной точки зрения это различие может быть не так важно, поэтому мы сосредотачиваемся на рынке и включаем их здесь. По сравнению с пассивными и полупассивными тегами, активные теги имеют больший диапазон распознавания (до 1 километра), увеличенную ёмкость памяти, размер и стоимость, а также могут работать с более слабыми считывателями и авторами.

　　03Отслеживание активов с использованием RFID-технологии

　　Прежде чем оценивать преимущества RFID как технологии отслеживания активов, необходимо уточнить значение термина «отслеживание». RFID с самого начала используется для отслеживания активов в виде электронных таблиц. Это облегчает идентификацию и запись отслеживаемых объектов поблизости. Если ваша цель — убедиться, что все вагоны, проходящие через Выход А, также проходят через Ворота Б, или подтвердить, входят ли сотрудники в здание, то RFID — отличное решение, тщательно протестированное и подтвержденное.

　　В этих случаях RFID напрямую конкурирует с штрихкодами или QR-кодами. У него явное преимущество — возможность читать и писать на расстоянии. Активные или полупассивные RFID-метки могут предоставлять ценную информацию для сенсоров. С другой стороны, считыватели в паре с пассивными метками недешёвы, а полупассивные метки очень дорогие и имеют ограниченный срок службы.

　　Более сложным видом отслеживания является изучение местоположения отслеживающего актива в реальном времени. Хотя это относительно новый сценарий использования RFID, на рынке уже существует множество коммерческих решений.

　　Эти программы работают по-разному. Некоторые решения используют чисто RFID для идентификации объектов, а также применяют другую технологию для измерения расстояния. Почти все те, кто полностью использует RFID, используют активные RFID-метки. Хотя некоторые исследования использовали пассивные RFID-метки, стоимость пассивных считывателей и ограниченный диапазон распознавания системы мешали их коммерческому применению

　　Системы определения местоположения в реальном времени (RTLS), использующие активные RFID-метки, работают лучше конкурентных технологий, таких как Bluetooth, Bluetooth Low Energy (BLE), WiFi, Ultrasonic и Ultra-Wideband (UWB). RFID в основном основан на системе LANDMARC, которая определяет местоположение путём сравнения RSS активных меток с RSS эталонных меток в известных местах.

　　RFID обладает более широким диапазоном распознавания, чем у BLE. По сравнению с 70 метрами BLE, он может преодолеть 1 километр на открытом воздухе. Это может быть менее критично в свободных помещениях (таких как стены или полы), но в складах или амбарах диапазон распознавания активных RFID-меток позволяет бизнесу использовать меньше считывателей и авторов, снижая затраты и минимизируя возможные сбои.

　　RFID как решение для отслеживания активов также имеет некоторые недостатки. Как и все решения на базе RF/RSSI, оно имеет уязвимости. Поскольку радиочастотные сигналы могут проникать сквозь стены, трудно определить, из какой комнаты поступает сигнал. Высокая полоса пропускания, используемая активными трекерами (особенно удалёными трекерами), очень подвержена помехам. Более того, по сравнению с BLE, этикетки и считыватели значительно дороже.

　　RFID добился огромного успеха как часть всей гибридной системы. Он обеспечивает надёжную идентификацию и может служить дополнительным технологией к информационным системам позиционирования, основанным на ультразвуковом, инфракрасном или сверхширокополосном диапазоне

　　Заключение

　　В настоящее время RFID-технология не может предоставить независимое решение для позиционирования внутри помещений. В этом отношении это не единственный вариант. Однако, как часть многотехнологичной системы, RFID привнёс десятилетия надежной истории идентификации в позиционирование помещений.