パッシブRFIDの測位技術

RFID は、無線周波数信号を使用して RFID 電子タグに保存されている情報を読み取り、送信する非接触識別技術です。 物流追跡、輸送、ショッピングモールの貨物管理、商品の位置決めなどに広く使用されています。 現場の特殊な条件に応じて、必要に応じて補助RFID電子タグとリーダーが均等に配置されます。 一般に、補助 RFID タグと RFID リーダー間の距離を示す方法は 2 つあります。

1 つ目は、エネルギー層を調整することで読み取りおよび書き込み距離を調整できる RFID リーダーを使用する方法です。 各補助 RFID タグがどのエネルギー層で RFID リーダーによって読み取られるか、このエネルギー層データは、補助 RFID タグと RFID リーダー間の距離を示します。 エネルギー層データが小さいほど、補助 RFID タグが RFID リーダーに近づきます。 エネルギー層データが大きいほど、補助 RFID タグが RFID リーダーから遠くなります。

2 つ目は、補助 RFID タグと RFID リーダーの間の距離を、 RFID リーダーは、RFID タグ情報を読み取るときに信号を送信します。 遅延時間が短いほど、補助 RFID タグと RFID リーダーの間の距離は近くなります。 遅延時間が長いほど、補助 RFID タグと RFID リーダー間の距離が遠くなります。

RFID タグは、アクティブとパッシブに分けられます。 アクティブタグには電源があり、信号処理がより複雑になり、位置精度がより高くなります。 理想的には、100 メートルの範囲をカバーでき、測位誤差は約 5 メートルです。 主に三角測量によって完了しますが、この分野では UWB や ZigBee などのノードを使用して測位を完了することもできます。 パッシブ RFID タグには計算能力がないため、すべての信号処理は RFID リーダーが受信した反射信号によって制限されるため、信号処理アルゴリズムの選択肢ははるかに少なくなります。 また、RFID リーダーの識別範囲は基本的に 20 メートルの範囲内であるため、パッシブ タグの測位は一般にあまり使用されません。

RFID 屋内測位は、既知の位置を持つ RFID リーダーを通じてタグの位置を特定することです。 これは、非レンジング方式とレンジング方式に分類できます。 測距に基づく方法とは、様々な測距技術を通じてターゲットＲＦＩＤデバイスと各ＲＦＩＤタグとの間の実際の距離を推定し、幾何学的な方法によってターゲットデバイスの位置を推定することを指す。 一般的に使用されるレンジングに基づく測位方法には、到達時間情報を使用した測位 (TOA、TDOA に分けられる)、信号強度情報 (RSSI) に基づいた測位、および信号の到来角度 (Angle of Exhibition、AOA) に基づいた測位が含まれます。 これらの技術は UWB や Wi-Fi で使用される技術原理と一致していますが、RFID 信号の伝播距離はエネルギーの制約により非常に短く、通常は数メートルから数十メートルしか離れていません。

このうちノンレンジング方式とは、初期段階でシーン情報を収集し、取得したターゲットとシーン情報を照合してターゲットの位置を特定する手法を指す。 代表的な実装方法は、参照タグ方式とフィンガープリント位置決め方式です。 参照タグ方式で一般的に使用されるアルゴリズムは、重心位置決め方式です。 指紋測位方法は、Wi-Fi測位やビーコン測位などの技術で使用されているものと基本的に同じです。 位置決めスペースにいくつかのRFIDリーダーを配置します。 RFID リーダーの位置はわかっています。 対象のRFIDタグが現場に入った場合、複数のRFIDリーダが同時に対象のRFIDタグ情報を読み取ることができます。 これらのＲＦＩＤリーダの位置は接続線により多角形を形成し、この多角形の重心が対象のＲＦＩＤタグの位置座標とみなすことができる。 重心測位アルゴリズムの実装手順はシンプルで操作も簡単ですが、測位精度は比較的低くなります。 測位精度が高くなく、RFID ハードウェア機器が限られているシナリオでよく使用されます。

RFID テクノロジーに基づく測位方法の利点は、その低コストにあります。 アクティブRFIDタグのコストは通常数十元ですが、パッシブRFIDタグのコストは数元になる可能性があり、タグのサイズは小さく、通常はシートの形状であり、RFID無線周波数信号の浸透力が強いです 見通し外通信も可能です。 RFIDシステムの通信効率は非常に高いです。 Wi-Fi や Zigbee などのネットワーク アクセスを必要とするシステムと比較して、RFID リーダーは数百のタグの読み取りと書き込みを 1 秒以内に完了できます。 ZigBee、Bluetooth、Wi-Fi 無線測位技術と比較して、RFID はノードコストが低く、測位速度が速いですが、その通信速度は測位機能は弱いため、RFID 測位は単純なタグ付きオブジェクトに特に適していますが、データ通信の場合は大量の通信は必要ありません。

しかし、RFID 技術を使用した既存の測位システムには、多くの機能が必要です。 測位誤差が大きい、システム展開が複雑、環境の影響を受けやすいなどの欠点があります。 たとえば、RSSI に基づく測位方法は、RSSI 自体の大きな変動と環境干渉に対する感度によって制限されます。 これ以上改善するのは難しい。 TOAやTDOAに基づく測位方式では高い時刻計測精度が求められますが、パッシブRFIDシステムの通信速度が遅いため、正確な時刻を観測することが困難です。 一般に、RFID測位技術は適用範囲が狭く、測位精度も悪く、実用例も少ない。