rfid - 使用有源RFID标签检测存在(到达/离开)

Question

实际到达很简单，标签进入接收器天线范围，但是偏离是造成问题的原因。

首先，我们了解一些有关设置的信息。
标签:
它们以433Mhz的速度工作，每1.5秒钟发送一次“心跳”，移动时进入传输突发模式，这种模式持续的时间一直在移动中。
它们传输ID，传输序列号(1到255，一遍又一遍重复)，使用了多长时间，以及来自运动传感器的输入(如果有)。 我们无法控制它们。 他们将继续做自己的事情，直到电池没电为止。并且它们被密封关闭。

接收器将标签的所有数据和信号强度转发到我们的软件。该软件可以与多个接收器一起使用。目前，我们正在使用全向天线。

我们如何确定标签已脱离场所？

问题:

有时两个或多个标签同时发送“心跳”，并且没有收到信号。随着标签数量的增加，这些冲突发生的频率更高，此问题通过标签随机更改其心跳速率(几毫秒)来避免冲突而得以解决。问题是我不能在一段时间内不使用未“签到”标签作为出发标志。由于冲突，可能会超时。由于这些冲突，我们不能依靠将收到每个“心跳”。

标签制造商建议我们使用两个接收器，并将它们设置为标签通过的门。根据标签通过“门”的顺序，我们可以判断标签的前进方向。我们的全向天线存在的问题是，有时标签信号会弹起建筑物，然后到达接收器。因此，根据信号强度，它看起来比现在更远。

有没有人能解决我们可以做的事情以找到一种可靠的方式来确定标签是要离开还是要离开？同样，我们也可以以不同的方式设置天线。

我写了解释接收器数据的软件，以便可以用任何方式操纵零件。但是我对如何解释信息以获取所需的可靠性一无所知。

现在唯一的想法是尝试使用定向天线吗？但是我想用我们现有的设备试用所有选项。

同样，任何涉及 有源 RFID标签的文献建议都受到欢迎，我发现的大多数书籍都涉及无源标签解决方案。

Answer 1

作为顶层声明，如果您需要跟踪离开站点的物品，则RFID技术可能是错误的。您拥有的技术更适合于大面积区域(例如工厂车间)中的位置跟踪标签。尽管如此，以下是我的看法:

有源RFID的一种好方法是将您的区域划分为与业务流程相关的区域，例如:

仓库

装货区

包装

标签进入区域表示新过程的开始或标签当前所在过程的结束。例如，从仓库搬到包装即表示组装 cargo ，而移入装载区则开始装运。 。

许多RFID实现的关键在于RFID内部结构的安装和配置，以:

map 标记-> Assets (您已完成)

映射标签读取->区域(并通过推断 Assets ->区域)

将区域之间的移动映射到业务流程中的步骤(从而了解 Assets 何时离开网站，这是您的目标)

需要考虑许多因素:433MHz信号的物理特性，天线的位置，天线的灵敏度以及某些供应商提供的一些技巧。在对站点进行最佳配置之后，可能需要对将要涌入的标签读取进行一些处理。

脏数据

请始终牢记，标签读取的数据很脏-RF干扰(来自非屏蔽电机，电线等)，天气条件和标签的物理操作(例如，用金属覆盖)始终会发生。

RSSI就像股票行情自动收录器一样，在广泛的宏观经济趋势之上还有很多随机/微观经济噪音。要解释运动，请计算一组读段的线性回归，而不是依赖特定读段的RSSI。

如果您确实看到标签广播的RSSI值很高，然后又下降到中等，然后再降低，然后消失，那么您真的可以解释为标签正在离开接收器的范围。那是场外事件吗？好吧，您需要考虑站点的布局(区域)以及区域内接收器的位置。

TriangulationTrilateration

编辑我错误地使用了“三角测量”一词。这是指根据已知物体在两个或三个已知位置中所处的角度来确定其位置。在RFID中，您使用距离，因此它称为'trilateration'。

以我的经验，销售您描述的标签技术的供应商都具有服务器软件，该服务器软件使用接收到的RSSI来确定标签的绝对位置。使用这样的软件，您应该能够在1-10m范围内获得标签的位置。这样就很容易确定标签是否移到异地。

要自己编写代码:

首先，每个标签在移动时都会发出嗡嗡声。这些ping几乎同时击中接收方，并发送到服务器。但是，消息有时可能会乱序到达，或者与其他接收者的较早和较晚的读取交错。为了帮助关联ping，ping包含序列号。您正在寻找由三个(或更多)接收器接收的具有相同序列号的相同标签的标签读取。如果超过三个，则选择RSSI最大的三个。

该距离是根据RSSI估算的。这不是线性的，并且会受到非平凡的随机变化的影响。一个quick google出现:


给定距三个已知点(接收者的位置)的三个近似距离，然后可以使用Trilateration using 3 latitude and longitude points, and 3 distances解析标签的近似位置。

现在您有了标签的绝对位置。您可以使用这些位置来跟踪标签的绝对运动。

为了使此功能有用，您应该放置接收器，以便可以可靠地检测到物理站点边界附近的标签。然后，您应该在接收者范围内确定站点周围的'geofence'。我会写一条业务规则指出:

如果标签的最后一个已知位置在地理围栏之外，则

(例如)在10秒钟内未检测到从标签读取的标签，然后

声明标签已离开网站。

通过使用三边测量和地理围栏，您可以将业务逻辑仅集中在那些即将到来的标签上。如果您从这样的标签仅几次收到1.5秒的ping信号，则很有可能该标签超出了接收者的范围，因此不在现场。

您已经知道标签读取有时可能来自反射。如果您有很多，那么您的三边测量会很差。因此，当有较大的开放空间和最少的反射器时，此方法最有效。

一些RFID供应商将所有这些都内置在服务器中-通过(显然)编写自己的代码进行处理是不平凡的。

使用广域接收器的区域设计

区域的逻辑设计可以帮助业务逻辑层。例如，假设您有两个区域(A和B)以及两个接收器(1和2):

     A           B
+----------+----------+
|          |          |
|    1     |     2    |
|          |          |
+----------+----------+

如果您在接收器1处从标签读取了标签，然后在接收器2处进行了读取，您如何解释呢？标签T是否移到了区域B，还是只是在2的极限范围内获得了读数？

如果您后来读到了1，则标签是否移回了，或者它从未移动过？

更好的物理解决方案是:

     A           B
+----------+----------+
|          |          |
|   1      2      3   |
|          |          |
+----------+----------+

在这种方法中，从A到B的标签将从以下接收者处读取:

1      1   1   2  1  2  2 3 2  2 3  2  3  3  3  3      3  
             -------> time 

从编程逻辑的角度来看，从A-> B的移动必须遍历读取1-> 2-> 3(即使存在很多抖动)。当与RSSI结合使用时，它甚至变得更容易解释。

带有定向接收器的门户设计

您可以使用两个定向接收器来创建一个非常好的门户(您将需要花费一些时间来仔细配置天线和灵敏度)。将接收器安装在两侧门上方的上方。下面是从侧面看的示意图。 R1和R2是接收者(并显示粗读字段)，而左侧是一个 worker 将 Assets 推过门:

            ----> direction of motion

        -------------------+----------------
                     R1    |    R2
                    /  \   |   /  \
           o       /    \     /    \
           |-++   /      \   /      \
           |\++  /        \ /        \
  ------------------------------------------

您应该获得如下读取模式:

 <nothing>    1   1   1 1  1  12  1 21 2 12 2 1 2 2   2  2   2   <nothing>
             -------> time 

这表示从接收器1到接收器2的移动。

“路标”

Savi实现通常使用“路标”来协助定位。路标发出的光束照亮123KHz光束中的一小部分区域(如门口)。路标还传输一个标识自己的唯一数字(左门可能是1，而右门可能是2)。当标签通过光束时，它会醒来并重新广播该号码。读取器现在知道标签通过了哪扇门。

当心周围的任何金属。 123KHz在钢筋穿过混凝土墙，金属围栏和铁轨的过程中极为顺畅。由于这样的影响，我们曾经有一个标签在距离路标数百米的地方报告自己。

通过这种方法，您可以像实现被动门户一样实现门户。

模拟路标

如果您没有使用路标的能力，那么这里有一个肮脏的hack:

将无源RFID标签粘贴到有源RFID标签

在每个门口安装一个无源RFID阅读器

无源RFID实际上在受限空间中非常好，因此此实现可以很好地工作。与主动式RFID供应商相比，该解决方案的成本可能相同(或更便宜)。

如果您很聪明，则可以将EPC GIAI命名空间用作被动标签ID，然后使用主动标签ID对其进行刻录。有源和无源标签都将被相同地命名。

body 上的考虑

433MHz标签具有一些有趣的特性。结构良好的接收器可以读取约100m内的标签，这对于RFID来说是很长的路要走。此外，433MHz可以很好地环绕障碍物，尤其是金属障碍物。我们甚至可以读取时速为50 km/h的汽车后备箱(行李箱)中的标签-信号从橡胶密封件传播。

在安装读取器以监视区域时，您需要非常仔细地调整其位置和灵敏度，以最大程度地从区域内的标签读取数据，同时也要最小化区域外部的读取数据。可以在硬件或软件配置中完成此操作(例如将所有读取值降至特定的RSSI以下)。

一种想法可能是将接收器从标签退出的区域移开，如下图所示(R是阅读器):

+-------------------------+-----------+
|       Warehouse         |    Exit   |
|                         .           |
|                         .            
|  R                      .          R   --->
|                         .            
|                         .           |
|                         |           |
+-------------------------+-----------+

进行RF现场调查并花足够的时间正确了解标签和阅读器在某个区域的工作方式是值得的。正确安装物理安装至关重要。

要做的另一件事是考虑物理限制，例如走廊和门口，并将其视为阻塞点-将逻辑区域映射到它们。放置一个阅读器(已调整定向接收机以覆盖狭窄区域)，并降低灵敏度以覆盖狭窄区域。

没有标签读取实际上意味着

如果我对RFID的经验教给我任何东西，那就是您可以随时获取虚假的读数，并且您需要对所有内容进行一定程度的怀疑。例如，您可能缺少给定标签的几秒钟的读操作-这可能意味着任何事情:

用户不小心将金属锡放在标签

上

介于标签和读取器之间的叉车

RF碰撞

瞬时网络拥塞

电池快要耗尽或褪色(请记住检查标签读取中的电池电量不足标志，并确保公司有更换旧标签的流程)。

标签被插入托盘中的托盘破坏了

被某人想要转售以报废的Stollen(不是开玩笑-这实际上是发生了)

哦，是的，标签可能移到了场外。

如果在5分钟内没有听到该标签，则很可能是该标签不在现场。

在您将使用此有源标签技术的大多数业务流程中，可以接受系统决定标签不在现场之前的短暂延迟。

结论

现场调查:花时间在不同位置与读者进行实验。带标签在站点中四处走走，看看您实际得到的是什么。使用它来:

从逻辑上将您的站点划分为多个区域，并定位接收者以最准确地将标签定位在区域中

使用多个接收器来确定区域之间的移动更为容易。如果可能的话，将物理上的狭窄处(例如门和走廊)作为入口。作为RFID实现的一部分，您甚至可能希望安装新的墙壁或围栏以创建此类限制。考虑门户的无源RFID。

当心金属，尤其是大片金属。

您的数据不干净。您需要在RSSI上计算线性回归以发现短期内的趋势。您需要能够原谅少量丢失的标签，并读取

确保存在处理即将耗尽的电池和标签突然消失的业务流程。

最重要的是，可以通过将接收器安装在最佳位置并仔细配置它们，然后正确安装软件来最好地解决此问题。尝试使用软件解决错误的站点安装可能会导致过早老化。

披露:我为一家主要的有源RFID供应商工作了8年。