作为一项顶级声明,如果您需要跟踪离开站点的物品,那么您的 RFID 技术可能是错误的。您拥有的技术更适合大范围内的位置跟踪标签 - 例如工厂车间。尽管如此,以下是我的看法:
有源 RFID 的一个好方法是将您的区域分解为与您的业务流程相关的区域,例如:
标签进入区域代表新流程的开始,或者可能是标签当前所在流程的结束。例如,从仓库移动到包装代表装运,而移动到装载区则启动装运.
许多 RFID 实施的关键是 RFID 内部结构的安装和配置,以:
- 地图标签 -> 资产(您已完成)
- 地图标签读取 -> 区域(并通过推理资产 -> 区域)
- 将区域之间的移动映射到业务流程中的步骤(从而了解资产何时离开站点,您的目标)
有很多考虑因素:433MHz 信号的物理特性、天线的位置、天线的灵敏度以及一些供应商的一些技巧。在优化站点配置之后,您可能需要对将涌入的标签读取进行一些处理技巧。
脏数据
始终牢记标签读取数据是脏的——射频干扰(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)一直在发生。
RSSI 就像股票代码 - 在广泛的宏观经济趋势之上有很多随机/微观经济噪音。要解释运动,请计算读取组的线性回归,而不是依赖特定读取的 RSSI。
如果您确实看到一个具有高 RSSI 的标签广播,然后下降到中等然后低然后消失,您真的可以将其解释为标签正在离开接收器的范围。是异地吗?那么,您需要考虑站点的布局(区域)和区域内接收器的位置。
三角测量三边测量
编辑我错误地使用了“三角测量”这个词。这是指通过已知物体与两个或三个已知位置所对的角度来确定物体的位置。在 RFID 中,您使用距离,因此它被称为“三边测量”。
根据我的经验,销售您描述的标签技术的供应商拥有服务器软件,该软件使用接收到的 RSSI 确定标签的绝对位置。使用此类软件,您应该可以获取 1-10m 范围内的标签位置。确定标签是否正在异地移动很容易。
要自己编写代码:
首先,每个标签在移动时都会消失。这些 ping 几乎同时到达接收器并发送到服务器。然而,消息有时可能会乱序到达或与其他接收者的较早和较晚读取交错。为了帮助关联 ping,ping 包含一个序列号。您正在寻找由三个(或更多)接收器接收到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。
距离近似于 RSSI。这不是线性的,并且会受到非平凡的随机变化的影响。一个快速的谷歌出现:
给定距三个已知点(接收器位置)的三个近似距离,然后您可以使用三边测量(使用 3 个纬度和经度点以及 3 个距离)来解析标签的近似位置。
现在你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移动。
为了使它有用,您应该定位接收器,以便您可以可靠地检测到物理站点边界的标签。然后,您应该在接收器范围内确定您的站点周围的“地理围栏” 。我会写一个业务规则,说明:
- 如果标签的最后一个已知位置在地理围栏之外,并且
- 在(比如说)10 秒内没有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接近失控的标签上。如果您仅几次未能从此类标签收到 1.5 秒 ping,则很可能该标签已超出您的接收器范围,因此不在现场。
您已经知道标签读取有时可能来自反射。如果你有很多这些,那么你的三边测量会很差。因此,当有相当大的开放空间和最少的反射器时,这种方法效果最好。
一些 RFID 供应商将所有这些都内置到他们的服务器中 - 通过编写自己的代码来处理这些(显然)并非易事。
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,假设您有两个带两个接收器(1 和 2)的区域(A 和 B):
A B
+----------+----------+
| | |
| 1 | 2 |
| | |
+----------+----------+
如果您从接收器 1 的标签读取标签,然后在接收器 2 读取标签,您如何解释?标签 T 是否移动到区域 B,或者只是在 2 的极端范围内读取?
如果您稍后在 1 处读取,标签是向后移动,还是从未移动?
更好的物理解决方案是:
A B
+----------+----------+
| | |
| 1 2 3 |
| | |
+----------+----------+
在这种方法中,从 A 移动到 B 的标签将从以下接收器读取:
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(即使有很多抖动)。当您与 RSSI 结合使用时,它会更容易解释。
带有定向接收器的门户设计
您可以使用两个定向接收器创建一个非常好的门户(您需要花一些时间仔细配置天线和灵敏度)。在两侧的门上方安装一个接收器。下面是侧面示意图。R1 和 R2 是接收器(显示了粗读字段),左侧是一名工人将资产推过门:
----> direction of motion
-------------------+----------------
R1 | R2
/ \ | / \
o / \ / \
|-++ / \ / \
|\++ / \ / \
------------------------------------------
你应该得到这样的阅读模式:
<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实现经常使用“路标”来帮助定位。路标发出的光束以 123KHz 的光束照亮小区域(如门口)。路标还传输一个唯一的数字来标识自己(左门可能是 1,而右门可能是 2)。当标签通过光束时,它会唤醒并重新广播号码。阅读器现在知道标签通过了哪扇门。
注意周围区域的任何金属。123KHz 在混凝土墙、金属栅栏和铁轨上的钢筋下传输得非常好。由于这种影响,我们曾经有标签报告自己距离路标数百米。
使用这种方法,您可以像实现被动式一样实现门户。
模拟路标
如果您没有使用路标的能力,那么有一个肮脏的技巧:
- 将无源 RFID 标签粘贴到有源 RFID 标签上
- 在每个门口安装一个无源 RFID 阅读器
无源 RFID 在受限空间中实际上非常好,因此这种实施方式可以很好地工作。该解决方案的成本可能与您的有源 RFID 供应商相同(或更便宜)。
如果您很聪明,您可以将 EPC GIAI 命名空间用于被动标签 ID,然后将其与主动标签 ID 一起刻录。然后,主动和被动标签都将被同名命名。
物理考虑
433MHz 标签有一些有趣的特性。结构良好的接收器可以在大约 100m 范围内读取标签,这对于 RFID来说是一个很长的路要走。此外,433MHz 可以很好地绕过障碍物,尤其是金属障碍物。我们甚至可以读取以 50 公里/小时行驶的汽车后备箱(后备箱)中的标签——信号从橡胶密封件传播。
安装读取器以监控区域时,您需要非常仔细地调整其位置和灵敏度,以最大限度地读取区域内标签的读取,同时尽量减少区域外的读取。这可以在硬件或软件配置中完成(例如将所有读取置于特定 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 --->
| .
| . |
| | |
+-------------------------+-----------+
进行射频站点调查并花费足够的时间来正确了解标签和阅读器在一个区域中的工作方式是值得的。正确进行物理安装至关重要。
其他要做的事情是考虑物理限制,例如走廊和门口,并将它们视为阻塞点 - 将逻辑区域映射到它们。放置一个阅读器(定向接收器调整以覆盖收缩)并降低灵敏度以覆盖收缩。
没有标签读取实际上意味着什么
如果我的 RFID 经验教会了我什么,那就是你随时可能得到虚假读数,你需要以一定程度的怀疑来对待一切。例如,您可能会丢失几秒钟给定标签的读取 - 这可能意味着任何事情:
- 用户不小心将金属锡放在标签上
- 一辆叉车在标签和阅读器之间移动
- 射频冲突
- 瞬间网络拥塞
- 电池耗尽或消失(请记住检查标签读取中的低电量标志并确保企业有更换旧标签的流程)。
- 标签被推入其中的托盘破坏
- 被想要转售废品的人偷走了(不是开玩笑 - 这确实发生了)
- 哦,是的,可能是标签移到了异地。
如果在 5 分钟内没有听到该标签,则很有可能它不在现场。
在您将使用此活动标签技术的大多数业务流程中,在系统决定标签在场外之前的短暂延迟是可以接受的。
结论
- 现场调查:花时间与不同地点的读者进行实验。带着标签在网站上四处走走,看看你实际得到了什么。使用它来:
- 在逻辑上将您的站点划分为区域并定位接收器以最准确地定位区域中的标签
- 使用多个接收器更容易确定区域之间的移动;如果可能,将门和走廊等物理限制装置作为入口。作为 RFID 实施的一部分,您甚至可能想要安装新的墙壁或栅栏来创建这样的限制。考虑用于门户的无源 RFID。
- 当心金属,尤其是大面积的金属。
- 你有脏数据。您需要计算 RSSI 的线性回归以发现短期内的趋势;您需要能够原谅少量缺失的标签读取
- 确保有处理电池耗尽和标签突然消失的业务流程。
最重要的是,最好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解决这个问题。尝试使用软件解决不良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。