تكنولوجيا تحديد المواقع من RFID السلبي

RFID هي تقنية تعريف بدون اتصال تستخدم إشارات الترددات الراديوية لقراءة ونقل المعلومات المخزنة في علامات RFID الإلكترونية. يتم استخدامه على نطاق واسع في التتبع اللوجستي والنقل وإدارة البضائع في مراكز التسوق وتحديد موضع العناصر. وفقًا للظروف المحددة للموقع، يتم نشر العلامات والقارئات الإلكترونية المساعدة RFID بالتساوي حسب الحاجة. بشكل عام، هناك طريقتان للإشارة إلى المسافة بين علامة RFID المساعدة وقارئ RFID.

الأول هو استخدام قارئ RFID الذي يمكنه ضبط مسافة القراءة والكتابة عن طريق ضبط طبقة الطاقة. على أي طبقة طاقة تتم قراءة كل علامة RFID مساعدة بواسطة قارئ RFID، تشير بيانات طبقة الطاقة هذه إلى المسافة المساعدة بين علامة RFID وقارئ RFID. كلما كانت بيانات طبقة الطاقة أصغر، كلما كانت علامة RFID المساعدة أقرب إلى قارئ RFID؛ كلما كانت بيانات طبقة الطاقة أكبر، كلما كانت علامة RFID المساعدة بعيدة عن قارئ RFID.

والثاني هو الإشارة إلى المسافة بين علامة RFID المساعدة وقارئ RFID وفقًا للتأخير بين وقت إرسال قارئ RFID للإشارة ووقت قراءته لمعلومات علامة RFID. كلما كان وقت التأخير أقصر، كلما اقتربت المسافة بين علامة RFID المساعدة وقارئ RFID؛ كلما زاد وقت التأخير، زادت المسافة بين علامة RFID المساعدة وقارئ RFID.

تنقسم علامات RFID إلى نشطة وسلبية. تحتوي العلامات النشطة على مصدر طاقة، وقد تكون معالجة الإشارات أكثر تعقيدًا، وستكون دقة تحديد المواقع أعلى بكثير. من الناحية المثالية، يمكن أن يغطي نطاقًا يصل إلى 100 متر، ويبلغ خطأ تحديد الموقع حوالي 5 أمتار. يتم إكماله بشكل أساسي عن طريق التثليث، ولكن يمكن لهذا الحقل أيضًا استخدام العقد مثل UWB وZigBee لإكمال تحديد المواقع. نظرًا لأن علامة RFID السلبية لا تحتوي على قوة حوسبة، فإن جميع معالجة الإشارات محدودة بالإشارة المنعكسة التي يتلقاها قارئ RFID، وبالتالي فإن اختيار خوارزميات معالجة الإشارات سيكون أصغر بكثير. ونظرًا لأن نطاق التعرف على قارئ RFID يقع بشكل أساسي ضمن نطاق 20 مترًا، فإن تحديد موضع العلامات السلبية يكون أقل استخدامًا بشكل عام.

تحديد المواقع الداخلية RFID هو تحديد موقع العلامات من خلال قارئات RFID ذات المواضع المعروفة، والتي يمكن تقسيمها إلى طرق غير متغيرة وطرق متغيرة. تشير الطريقة المعتمدة على المدى إلى تقدير المسافة الفعلية بين جهاز RFID المستهدف وكل علامة RFID من خلال تقنيات تحديد المدى المختلفة، ومن ثم تقدير موضع الجهاز المستهدف من خلال طريقة هندسية. تتضمن طرق تحديد الموقع الشائعة الاستخدام بناءً على المدى ما يلي: تحديد الموقع باستخدام معلومات وقت الوصول (مقسمة إلى TOA وTDOA)، وتحديد الموقع بناءً على معلومات قوة الإشارة (RSSI)، وتحديد الموقع بناءً على زاوية وصول الإشارة (زاوية الوصول، AOA). تتوافق هذه التقنيات مع المبادئ التقنية المستخدمة في UWB وWi-Fi، لكن مسافة انتشار إشارات RFID قصيرة جدًا بسبب قيود الطاقة، حيث تتراوح عمومًا بين بضعة أمتار وعشرات الأمتار فقط.

من بينها، تشير الطريقة غير المدىية إلى جمع معلومات المشهد في المرحلة المبكرة، ثم مطابقة الهدف المكتسب مع معلومات المشهد، وذلك لتحديد موقع الهدف. طرق التنفيذ النموذجية هي طريقة العلامة المرجعية وطريقة تحديد موضع بصمات الأصابع. الخوارزمية شائعة الاستخدام لطريقة العلامة المرجعية هي طريقة تحديد موضع النقطه الوسطى. طريقة تحديد موضع بصمة الإصبع هي في الأساس نفس الطريقة المستخدمة في تحديد موضع Wi-Fi وتحديد موضع المنارة والتقنيات الأخرى. ترتيب بعض أجهزة قراءة RFID في مساحة تحديد المواقع. موقع قارئات RFID معروف. عندما تدخل علامة RFID الهدف إلى المشهد، يمكن لعدة قارئات RFID قراءة معلومات علامة RFID الهدف في نفس الوقت. يشكل موقع قارئات RFID هذه مضلعًا مع خط الاتصال، ويمكن اعتبار النقطه الوسطى لهذا المضلع بمثابة إحداثيات موضع علامة RFID المستهدفة. خطوات تنفيذ خوارزمية تحديد موضع النقطه الوسطى بسيطة وسهلة التشغيل، ولكن دقة تحديد المواقع منخفضة نسبيًا. غالبًا ما يتم استخدامه في السيناريوهات التي لا تكون فيها دقة تحديد المواقع عالية وتكون معدات أجهزة RFID محدودة.

تكمن ميزة طريقة تحديد المواقع المعتمدة على تقنية RFID في تكلفتها المنخفضة. تكلفة علامات RFID النشطة عادة ما تكون عشرات اليوانات، في حين أن تكلفة علامات RFID السلبية يمكن أن تصل إلى عدة يوانات، وحجم العلامات صغير، وعادة ما يتم تصنيعها على شكل ورقة، وإشارة تردد الراديو RFID لديها اختراق قوي ويمكنها إجراء اتصالات خارج خط البصر. كفاءة الاتصال لنظام RFID عالية جدًا. بالمقارنة مع Wi-Fi وZigbee والأنظمة الأخرى التي تتطلب الوصول إلى الشبكة، يمكن لقارئ RFID إكمال قراءة وكتابة مئات العلامات خلال ثانية واحدة. بالمقارنة مع تقنيات تحديد المواقع اللاسلكية ZigBee وBluetooth وWi-Fi، فإن RFID لديه تكلفة عقدة أقل وسرعة تحديد موقع أسرع، ولكن قدرته على الاتصال أضعف، لذا يعد تحديد موضع RFID أمرًا خاصًا

مناسبة بشكل مثالي للكائنات ذات العلامات البسيطة، ولكنها لا تتطلب عددًا كبيرًا من البيانات في حالة اتصال البيانات.

ومع ذلك، فإن نظام تحديد المواقع الحالي الذي يستخدم تقنية RFID به العديد من أوجه القصور، مثل خطأ كبير في تحديد المواقع، ونشر النظام المعقد، وسهولة التأثر بالبيئة. على سبيل المثال، طريقة تحديد المواقع المعتمدة على RSSI محدودة بسبب التقلبات الكبيرة في RSSI نفسها والحساسية للتدخل البيئي. ومن الصعب مواصلة التحسين. تتطلب طريقة تحديد الموقع المعتمدة على TOA وTDOA دقة عالية في قياس الوقت، ولكن بسبب انخفاض معدل الاتصال لنظام RFID المنفعل، من الصعب مراقبة الوقت الدقيق. بشكل عام، نطاق تطبيق تقنية تحديد المواقع RFID ضيق، ودقة تحديد المواقع ضعيفة، وهناك عدد قليل من الحالات العملية.