Как работает RFID

Система RFID — RFID расшифровывается как «радиочастотная идентификация» — состоит из двух компонентов: транспондера (или метки), содержащего данные, которые можно считывать по радиочастоте, и считывателя, который может считывать данные транспондера.

Индуктивная связь

Индуктивная связь существовала с первых дней RFID, когда системы включали громоздкие метки со сложными антенными механизмами, которые использовались для отслеживания крупных объектов (например, автомобилей или крупного рогатого скота). Метка с индуктивной связью извлекает энергию из магнитного поля, создаваемого считывателем, и модулирует его. Считыватель измеряет возмущение по тегу и декодирует его как данные. Магнитные поля, используемые в этих системах, быстро ослабевают, что обеспечивает индуктивную связь в эффективном диапазоне от 1 см до 1 м.

Емкостная связь

Системы емкостной связи были созданы для снижения стоимости и размера RFID, когда большие индуктивные системы были единственным вариантом на рынке. Они используют проводящие участки как на считывателе, так и на метке для формирования конденсатора и передачи данных путем изменения емкости цепи. Эти системы расположены на очень близком расстоянии — 1 см — и ориентация патчей имеет значение, поэтому типичным приложением будет удостоверение личности, которое необходимо вставить в считывающее устройство. По мере сокращения индуктивных цепей сокращался и рынок более ограниченных емкостных систем. Действительно, сегодня большинство систем RFID используют ту или иную версию индуктивной связи. Однако они по-прежнему ограничены быстрым падением силы магнитных полей на расстоянии. Для надежного достижения большей дальности RFID-системы должны использовать высокочастотные сигналы и полагаться на электрическую сторону электромагнитного сигнала.

Емкостная связь

В связи с обратным рассеянием используется считыватель, который посылает УВЧ- или микроволновый сигнал, который попадает на метку, а затем считывает узоры в отраженной энергии. Является ли увеличенный диапазон преимуществом или недостатком, зависит, конечно, от приложений. Сканируете поддоны, когда они проходят через большие складские ворота? Здорово. Отпирание дверей или распространение платежной информации? Наверное, менее желательно.

Типы RFID-меток

Рынок RFID разграничивает системы в зависимости от того, как питаются RFID-метки. Доступность встроенного питания метки влияет на ее размер, цену, дальность считывания и возможность поддержки дополнительных датчиков. 

Пассивные теги

Пассивные метки не имеют внутреннего источника питания. Они работают, перекачивая часть мощности сигнала следователя, чтобы модулировать его ответ. Это позволяет им быть дешевыми, прочными и бесшумными (в радиодиапазоне). Не имея постоянной энергии, они не могут содержать энергозависимую память, то есть их нельзя использовать для записи и хранения данных датчиков. Они имеют меньший радиус действия, чем альтернативы с питанием, и требуют высокой мощности и высокой стоимости считывателей.

Полупассивные теги

Полупассивные имеют встроенную батарею. Как и пассивные метки, они передают данные только при наличии сигнала считывателя. Аккумулятор может питать как датчик, так и антенну. Антенна с питанием позволяет большему количеству сигнала отражаться обратно к считывателю, что обеспечивает больший радиус действия, чем полностью пассивные метки. Они крупнее и дороже, чем пассивные метки, и имеют ограниченный срок службы батареи.

Активные теги

Активные метки имеют локальный источник питания  и передают свой собственный сигнал. Несмотря на свою маркетинговую этикетку, технически это не устройства RFID, поскольку они не зависят от приема и модуляции сигнала считывателя. С точки зрения операций это различие, вероятно, не так уж важно, поэтому мы следим за рынком и включаем их сюда. По сравнению с пассивными и полупассивными метками активные метки имеют значительно больший радиус действия (до 1 км), а также увеличенный объем памяти, размер и стоимость, а также могут работать с более слабыми считывателями.

Отслеживание активов с помощью RFID

Прежде чем оценивать достоинства RFID как технологии отслеживания активов, нам необходимо уточнить, что мы подразумеваем под «отслеживанием». RFID с момента своего создания использовался для отслеживания активов в виде электронных таблиц. Это позволяет легко идентифицировать и регистрировать, какие отслеживаемые предметы находятся поблизости. Если ваша цель состоит в том, чтобы убедиться, что все вагоны поезда, которые прошли через ворота А, также прошли через ворота В, или чтобы сотрудник проник в здание, то RFID — это хорошо проверенное решение.

В таких приложениях RFID напрямую конкурирует со штрих-кодами или QR-кодами. Он предлагает очевидное преимущество в том, что его можно прочитать на расстоянии. Активные или полуактивные RFID-метки могут предоставить ценную информацию о датчиках. С другой стороны, пассивные считыватели очень дороги, а активные метки дороги и имеют ограниченный срок службы.

Более сложным типом отслеживания является знание местоположения отслеживаемого актива (почти) в реальном времени. Хотя это относительно недавнее приложение для RFID, на рынке уже есть немало коммерческих решений.

Принцип работы этих систем разный. Некоторые системы используют RFID исключительно для идентификации объекта, а для измерения дальности используют другую технологию. Те, кто полагается исключительно на RFID, почти исключительно используют активные метки RFID. Есть интересные исследования, в которых используются пассивные RFID-метки, но стоимость пассивных считывателей и малая дальность действия этих систем делают их коммерчески недоступными. 

Системы определения местоположения в реальном времени (RTLS), использующие активные метки RFID, ведут себя аналогично конкурирующим технологиям — Bluetooth, Bluetooth Low-Energy (BLE), WiFi, Ultrasonic и Ultra-Wideband (UWB). Версии RFID в значительной степени основаны на системе LANDMARC, которая определяет местоположение путем сравнения силы принятого сигнала (RSS) сигналов активной метки с RSS эталонных меток с известным местоположением.

Активный RFID имеет гораздо больший радиус действия, чем BLE. Он способен преодолевать километр на открытом воздухе по сравнению с 80 метрами у BLE. Это менее важно в закрытых помещениях с препятствиями ( например  , стенами или полом), но на складах или в амбарах активный диапазон RFID может позволить предприятиям обойтись меньшим количеством считывателей, сократив расходы и уменьшив потенциальные точки отказа.

Проблемы и решение

RFID как решение для отслеживания имеет несколько недостатков. Как и все решения на основе RF / RSSI, он страдает от просачивания. Поскольку РЧ-сигналы могут проникать сквозь стены, становится трудно определить, из какой комнаты идет передача. Широкая полоса пропускания, используемая активными трекерами, особенно трекерами дальнего действия, сильно подвержена помехам. И, по сравнению с BLE, и метки, и считыватели очень дорогие.

RFID находит наибольший успех как часть гибридной системы. Он обеспечивает надежную идентификацию, которая может дополнять системы, которые полагаются на ультразвуковую, инфракрасную или сверхширокополосную информацию о местоположении.

Заключение

В настоящее время технология RFID не способна предоставить автономное решение для позиционирования внутри помещений. Однако, как часть мультитехнологической системы, RFID привносит в позиционирование внутри помещений свою многолетнюю историю надежной идентификацией, например при использовании систем контроля доступа (СКУД).

Подробнее ознакомиться со всеми технологиями поддерживаемыми платформой для позиционирования Indoors Navigation Platform вы можете на нашем сайте.