使用有源RFID标签检测存在(到达/离开)
实际到达非常简单,标签进入一系列接收器天线,但离开是造成问题的原因.
首先是一些关于我们设置的信息.标签:它们以433Mhz工作,每1.5秒传输一次"心跳",在运动时它们进入传输突发模式,持续时间长.它们传输它们的ID,传输序列号(1到255,反复重复),它们使用了多长时间,以及运动传感器的输入(如果有的话).我们无法控制它们.在电池耗尽之前,他们将继续做他们所做的事情.他们被密封了.
Receiver将标签的所有数据+信号强度转发给我们的软件.软件可以与多个接收器一起使用 目前我们使用的是全向天线.
我们怎样才能确定标签已经离开了房屋？
问题:
- 有时两个或多个标签同时发送"心跳"并且没有接收到信号.随着标签数量的增加,这些碰撞会更频繁地发生,这个问题可以通过标签随机改变其心跳速率(几毫秒)来解决,以避免碰撞.问题是我不能依赖标签而不是"登记"一段时间作为离开的标志.由于碰撞可能会超时.由于这些碰撞,我们不能相信每一次"心跳"都会被接收.
- 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.根据通过"门"的标签顺序,我们可以知道它们的走向.我们的全向天线的问题在于,有时标签信号会反射建筑物然后到达接收器.因此,基于信号强度,它看起来就像它的距离更远.
有没有人能够找到我们可以采取哪些措施来确定标签是否即将到来的可靠方法？我们也可以以不同的方式设置天线.
我编写了解释接收器数据的软件,因此可以以任何方式操作该部件.但是我不知道如何解释信息以获得我们需要的可靠性.
现在唯一的想法是试用定向天线？但我想尝试使用我们现有的设备的所有选项.
此外,任何有关有源 RFID标签的文献建议都非常受欢迎,我发现的大部分书籍都涉及无源标签解决方案.
And*_*ock 12
作为顶级声明,如果您需要跟踪离开您网站的项目,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,这是我的看法:
有源RFID的一个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
- 进料台
- 填料
将标签输入区域表示新过程的开始或标签当前所处的过程结束.例如,从仓库移动到包装表示装配货物,并且移动到装货区域启动装运.
许多RFID实施的关键是RFID内部结构的安装和配置:
- 地图标签 - >资产(您已经完成)
- 地图标签读取 - >区域(以及推理资产 - >区域)
- 将区域之间的移动映射到业务流程中的步骤(因此了解资产何时离开站点,您的目标)
有许多考虑因素: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.在最佳站点配置之后,您可能需要对将要注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)始终发生.
RSSI就像股票代码 - 在广泛的宏观经济趋势之上存在大量随机/微观经济噪音.要解释移动,计算读取组的线性回归,而不是依赖于特定读取的RSSI.
如果您确实看到标签广播具有高RSSI,然后降至中等低然后消失,您真的可以解释为标签离开接收器的范围.这是在场外吗？那么,您需要考虑站点的布局(区域)以及区域内接收器的位置.
三角三边测量
编辑我错误地使用了"三角测量"一词.这是指通过已知从两个或三个已知位置所对应的角度来确定某物的位置.在RFID中,您使用距离,因此称为"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,可以使用收到的RSSI确定标签的绝对位置.您应该能够使用此类软件在1-10米范围内获取标签的位置.确定标签是否在异地移动是很容易的.
要自己编写代码:
首先,每个标签在移动时都会砰地一声.这些ping几乎在同一时间点击接收器并发送到服务器.但是,消息有时可能无序到达或与其他接收器的早期和后续读取交错.为了帮助关联ping,ping包含序列号.您正在寻找来自相同标签的标签读取,具有相同的序列号,由三个(或更多)接收器接收.如果超过三个,请选择具有最大RSSI的三个.
距离近似于RSSI.这不是线性的,并且受到非平凡的随机变化的影响.一个快速的谷歌出现:
给定三个已知点(接收器的位置)的三个近似距离,然后您可以使用三角测量使用3个纬度和经度点以及3个距离来解析标签的近似位置.
现在您拥有标签的绝对位置.您可以使用这些位置来跟踪标签的绝对移动.
为了使其有用,您应该定位接收器,以便可以可靠地检测标签直到物理站点边界.然后,您应该在接收器范围内确定您网站周围的"地理围栏".我会写一个业务规则,声明:
- 如果标签的最后已知位置在地理围栏之外,并且
- 然后,在(例如)10s中未检测到从标签读取的标签
- 声明标签已离开网站.
通过使用三边测量和地理围栏,您可以将业务逻辑集中在那些接近awol的标记上.如果你没有从这样的标签上只接收几次ping 1.5s,很可能标签超出了接收器的范围,因此非现场.
您已经意识到标签读取有时可能来自反射.如果你有很多这些,那么你的三边测量将非常糟糕.因此,当存在相当大的开放空间和最小反射器时,此方法效果最佳.
一些RFID供应商已将所有这些内置到他们的服务器中 - 通过编写自己的代码来处理这一点(显然)是非平凡的.
区域设计使用广域接收器
区域的逻辑设计可以帮助业务逻辑层.例如,假设您有两个带有两个接收器(1和2)的区域(A和B):
A B
+----------+----------+
| | |
| 1 | 2 |
| | |
+----------+----------+
如果您从接收器1处的标签获取标签读取,然后在接收器2处获取标签,您如何解释？标签T是否移动到B区,或者只是在2的极限范围内读取？
如果您稍后读取1,标签是否会向后移动,或者它是否从未移动过？
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,A - > B的移动必须遍历读取1 - > 2 - > 3(即使存在大量抖动).当您与RSSI结合使用时,它更容易解释.
门户设计与定向接收器
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).将接收器安装在门两侧的两侧.下面是侧面的示意图.R1和R2是接收器(显示粗略读取字段),左侧是工作人员通过门推送资产:
----> direction of motion
-------------------+----------------
R1 | R2
/ \ | / \
o / \ / \
|-++ / \ / \
|\++ / \ / \
------------------------------------------
你应该得到这样的读取模式:
<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实施通常使用"标志杆"来协助定位.标志杆发射光束照射123KHz光束中的小区域(如门口).路标还传输一个识别自身的唯一号码(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该数字.读者现在知道标签通过哪个门.
注意周围地区的任何金属.123KHz在混凝土墙,金属围栏和铁轨中的钢筋下行得非常好.由于这些影响,我们曾经有一些标签报告距离路标数百米.
使用这种方法,您可以像对待被动一样实现门户.
模拟路标
如果你没有能力使用路标,那么就有一个肮脏的黑客:
- 将无源RFID标签贴在有源RFID标签上
- 在每个门口安装无源RFID阅读器
无源RFID实际上在受限空间中非常好,因此这种实现可以很好地工作.此解决方案可能与您的有源RFID供应商相同(或更便宜).
如果您很聪明,可以将EPC GIAI名称空间用于被动标记ID,然后使用活动标记ID进行刻录.然后,主动和被动标签都将以相同的名称命名.
物理因素
433MHz标签具有一些有趣的特性.构造良好的接收器可以在大约100米内读取标签,这对于RFID来说是一条很长的路.此外,433MHz非常好地包裹着障碍物,尤其是金属障碍物.我们甚至可以在以50km/h行驶的汽车的行李箱(行李箱)中读取标签 - 信号从橡胶密封件传播.
安装阅读器以监控区域时,您需要非常小心地调整其位置和灵敏度,以最大限度地从区域内的标签读取,同时最大限度地减少区域外的读取.这可以在HW或SW配置中完成(例如丢弃特定RSSI下的所有读取).
一个想法可能是将接收器从标签退出的区域移开,如下面的布局(R是阅读器):
+-------------------------+-----------+
| Warehouse | Exit |
| . |
| .
| R . R --->
| .
| . |
| | |
+-------------------------+-----------+
进行RF站点调查并花费足够的时间来正确理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.
其他要做的事情是考虑走廊和门口等物理限制,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.
没有标签读取实际意味着什么
如果我的RFID经验教会了我什么,那就是你随时都可以得到虚假的读物,你需要对某些事情进行一定程度的怀疑.例如,您可能从给定标记中缺少几秒钟的读取 - 这可能意味着什么:
- 用户不小心将金属锡放在标签上
- 获得标记和读者之间的叉架起货车
- 射频碰撞
- 瞬间网络拥塞
- 电池消失或消失(记得检查标签读取中的低电量标志并确保业务有更换旧标签的过程).
- 标签被推入其中的托盘破坏
- Stollen被某人想要转售废料(不是开玩笑 - 这实际上发生了)
- 哦,是的,可能是标签移到了异地.
如果没有在5分钟内听到标签,则可能是它不在现场.
在您使用此活动标记技术的大多数业务流程中,系统决定标记位于非现场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.使用标记在网站上走动,看看您实际获得的内容.用它来:
- 将您的站点逻辑分段为区域并定位接收器以最准确地在区域中定位标签
- 使用多个接收器更容易确定区域之间的移动; 如果可能的话,将门和走廊等物理限制作为门户.作为RFID实施的一部分,您甚至可能希望安装新的墙壁或围栏以创建此类限制.考虑用于门户的无源RFID.
- 小心金属,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趋势; 你需要能够原谅少数缺失的标签读取
- 确保有业务流程来处理垂死的电池和标签的突然消失.
最重要的是,这个问题最好通过将接收器安装在最佳位置并仔细配置,然后正确使用软件来解决.尝试使用软件解决不良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.