RFID技術(shù)并不是室內(nèi)定位應(yīng)用的解決方案。然而，作為多技術(shù)系統(tǒng)的一部分，它是一個(gè)非常有效的解決方案。
RFID標(biāo)簽歷史十分悠久，可以追溯到二戰(zhàn)時(shí)期軍用飛機(jī)的辨別“友敵”的應(yīng)答器系統(tǒng)。從那時(shí)起，RFID就被用于資產(chǎn)識(shí)別系統(tǒng)。近，它被作為一種實(shí)時(shí)室內(nèi)定位的解決方案推向市場(chǎng)。本篇文章簡(jiǎn)要概述了RFID的工作原理，如何應(yīng)用于室內(nèi)資產(chǎn)跟蹤，以及與其他相似技術(shù)的比較。
RFID的工作原理
RFID系統(tǒng)，即射頻識(shí)別，包括兩個(gè)部分：一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器(或標(biāo)簽)，包含可以通過(guò)RF讀取的數(shù)據(jù)；一個(gè)詢(xún)問(wèn)器(或讀寫(xiě)器)，可以讀取轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)據(jù)。
這兩個(gè)部分之間通信的特定方式(稱(chēng)為“耦合機(jī)制”)決定了系統(tǒng)的覆蓋范圍、復(fù)雜性和成本。(這里的“耦合”指的是標(biāo)簽和讀寫(xiě)器之間的信息傳輸)目前，市場(chǎng)上存在三種耦合機(jī)制:電感耦合、電容耦合和反向散射耦合。
電感耦合
自射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)被研發(fā)以來(lái)，感應(yīng)耦合就一直存在，當(dāng)時(shí)的系統(tǒng)包括帶有復(fù)雜天線(xiàn)機(jī)制的大型標(biāo)簽，主要用于跟蹤大型物體(如汽車(chē)、牛)。電感耦合標(biāo)簽從讀寫(xiě)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)中提取信息并對(duì)其進(jìn)行調(diào)制。讀寫(xiě)器通過(guò)標(biāo)簽測(cè)量電波，并將其解碼為數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)中使用的磁場(chǎng)會(huì)迅速下降，使得電感耦合的有效識(shí)別范圍約為1cm到1m。
電容耦合
當(dāng)大型感應(yīng)系統(tǒng)成為市場(chǎng)上的選擇時(shí)，電容式耦合系統(tǒng)以可降低RFID的成本和尺寸的屬性被研發(fā)出來(lái)。在讀寫(xiě)器和標(biāo)簽上使用導(dǎo)電貼片，通過(guò)改變電路的電容來(lái)形成電容和信號(hào)數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)之間的范圍非常近(1厘米)，而且補(bǔ)丁的方位很重要，所以典型的應(yīng)用程序是必須插入到讀寫(xiě)器的ID卡。隨著電感電路的萎縮，有限的電容系統(tǒng)的市場(chǎng)也在萎縮。
事實(shí)上，目前大多數(shù)RFID系統(tǒng)都使用某種形式的電容耦合。然而，它們?nèi)匀皇艿竭h(yuǎn)處磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通信，射頻識(shí)別系統(tǒng)必須使用更高頻率的信號(hào)，并依賴(lài)于電動(dòng)的電磁信號(hào)。
反向散射耦合
反向散射耦合是雷達(dá)原理模型，讀寫(xiě)器發(fā)射出UHF或微波信號(hào)，這些信號(hào)碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)信息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律，識(shí)別作用距離大于lm。當(dāng)然，擴(kuò)大識(shí)別范圍是優(yōu)點(diǎn)還是缺點(diǎn)取決于用例。
RFID標(biāo)簽類(lèi)型
RFID市場(chǎng)根據(jù)RFID標(biāo)簽的供電方式來(lái)劃分類(lèi)型。標(biāo)簽是否有可用的車(chē)載電源，會(huì)影響到它的大小、價(jià)格、讀取范圍，以及它是否能夠支持額外的傳感器。
無(wú)源標(biāo)簽
無(wú)源標(biāo)簽沒(méi)有內(nèi)部電源。它們通過(guò)吸收讀寫(xiě)器信號(hào)中的一些信息來(lái)作出反應(yīng)。這使得它們便宜、耐用、無(wú)噪音(在無(wú)線(xiàn)電頻譜中)。由于缺乏一致的數(shù)據(jù)，它們不能用于編寫(xiě)和存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)。它們有一個(gè)較低的數(shù)據(jù)選擇范圍，并需要配備高功率，高成本的讀寫(xiě)器。
半無(wú)源標(biāo)簽
半無(wú)源標(biāo)簽(也稱(chēng)為“半主動(dòng)”和“電池輔助”標(biāo)簽)有一個(gè)板載電池。就像無(wú)源標(biāo)簽一樣，它們只在有讀寫(xiě)器有信號(hào)的情況下傳輸。電池既可以為傳感器供電，也可以為天線(xiàn)供電。半無(wú)源標(biāo)簽允許更多的信號(hào)反射到讀寫(xiě)器，也就具備了一個(gè)比無(wú)源標(biāo)簽更遠(yuǎn)的讀寫(xiě)距離。它們比無(wú)源標(biāo)簽體積更大，價(jià)格更高，而且電池壽命有限。
有源標(biāo)簽
有源標(biāo)簽有一個(gè)本地電源(例如電池，光電)，并可廣播自己的信號(hào)。盡管它們被定義為標(biāo)簽，但在技術(shù)層面而言，它們不依賴(lài)于接收和調(diào)制讀寫(xiě)器的信號(hào)。相反，它們是短程無(wú)線(xiàn)電。從運(yùn)營(yíng)的角度來(lái)看，這種區(qū)別可能并不那么重要，所以我們關(guān)注市場(chǎng)，并將它們囊括在這里。與無(wú)源標(biāo)簽和半無(wú)源標(biāo)簽相比，有源標(biāo)記具有更大識(shí)別的范圍(可達(dá)1公里)，內(nèi)存容量、大小和成本也會(huì)增加，并且可以與性能較弱的讀寫(xiě)器一起工作。
使用RFID技術(shù)跟蹤資產(chǎn)
在評(píng)估RFID作為資產(chǎn)跟蹤技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之前，需要澄清“跟蹤”的含義。RFID從一開(kāi)始就被用于某種電子表格意義上的資產(chǎn)跟蹤。它使識(shí)別和記錄附近的跟蹤項(xiàng)目變得很簡(jiǎn)單。如果你的目標(biāo)是確保所有通過(guò)A號(hào)門(mén)的火車(chē)車(chē)廂也通過(guò)B號(hào)門(mén)，或者確認(rèn)是否有員工進(jìn)入大樓，那么RFID是一個(gè)經(jīng)過(guò)充分測(cè)試和驗(yàn)證的解決方案。
在這些用例中，RFID直接地與條形碼或QR碼競(jìng)爭(zhēng)。它具備了一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)，可在遠(yuǎn)處進(jìn)行讀寫(xiě)。有源或半無(wú)源RFID標(biāo)簽可以提供有價(jià)值的傳感器信息，另一方面，與無(wú)源標(biāo)簽匹配的讀寫(xiě)器的價(jià)格并不便宜，而半無(wú)源標(biāo)簽非常昂貴，且使用壽命有限。
一個(gè)更具挑戰(zhàn)性的跟蹤類(lèi)型是獲悉跟蹤資產(chǎn)的實(shí)時(shí)位置。雖然這是一個(gè)相對(duì)較新的RFID用例，但市場(chǎng)上已經(jīng)有很多商業(yè)解決方案。
這些方案的工作方式各不相同。有些方案純粹使用RFID進(jìn)行對(duì)象識(shí)別，同時(shí)利用另一種技術(shù)進(jìn)行測(cè)距。那些*依賴(lài)RFID的幾乎全部使用有源RFID標(biāo)簽。雖有一些研究使用無(wú)源RFID標(biāo)簽，但無(wú)源標(biāo)簽的讀寫(xiě)器的成本及其系統(tǒng)的低識(shí)別范圍，使得它們并沒(méi)有在商業(yè)上的應(yīng)用
使用有源RFID標(biāo)簽的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTLS)的性能相較于藍(lán)牙、藍(lán)牙低能(BLE)、WiFi、超聲波和超寬帶(UWB)等競(jìng)爭(zhēng)性技術(shù)而言。RFID主要基于LANDMARC系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)比較有源標(biāo)簽的接收信號(hào)強(qiáng)度(RSS)與已知位置的參考標(biāo)簽的RSS來(lái)確定位置。
RFID比BLE的識(shí)別范圍更大。與BLE的70米相比，它可以在戶(hù)外覆蓋1公里。這在無(wú)障礙物的室內(nèi)環(huán)境(如墻壁或地板)中或許不那么重要，但在倉(cāng)庫(kù)或谷倉(cāng)中，有源RFID標(biāo)簽的識(shí)別范圍可讓企業(yè)使用更少的讀寫(xiě)器，從而降低成本并減少潛在的故障。
RFID作為跟蹤資產(chǎn)解決方案也有一些缺點(diǎn)。就像所有基于RF / RSSI的解決方案一樣，它也有漏洞。由于射頻信號(hào)可以穿透墻壁，因此很難確定信號(hào)是從哪個(gè)房間發(fā)出的。有源跟蹤器(尤其是遠(yuǎn)程跟蹤器)所使用的高帶寬非常容易受到干擾。而且，與BLE相比，標(biāo)簽和讀寫(xiě)器的成本都非常昂貴。
RFID作為整個(gè)混合系統(tǒng)的一部分取得了巨大的成功。它提供可靠的識(shí)別，可以作為依賴(lài)超聲波、紅外線(xiàn)或超寬帶的定位信息系統(tǒng)的一種補(bǔ)充技術(shù)而存在。
結(jié)語(yǔ)
目前，RFID技術(shù)尚不能為室內(nèi)定位提供一個(gè)獨(dú)立的解決方案。在這方面，它并不是的選擇。然而，作為多技術(shù)系統(tǒng)的一部分，RFID為室內(nèi)定位帶來(lái)了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的可靠識(shí)別歷史。（作者：大喵）
