RFID定位-從識(shí)別走向感知

知識(shí)點(diǎn)：

■ 采用125～134KHz頻率，遵循ISO/IEC 18000系列規(guī)范的設(shè)備和系統(tǒng)，采用的標(biāo)簽為無(wú)源的，常稱其為無(wú)源RFID標(biāo)簽系統(tǒng)，不涉及定位。

■ 采用13.56MHz頻率， 遵循ISO/IEC 18000系列規(guī)范的設(shè)備和系統(tǒng) ，同上。

■ 采用433.92 MHz或860～960MHz，遵循ISO/IEC 18000系列規(guī)范的設(shè)備和系統(tǒng)，采用無(wú)源和有源兩種RFID標(biāo)簽規(guī)格，不涉及定位。

■ 采用2.4G或5.8GHz，遵循ISO/IEC 18000系列規(guī)范的設(shè)備和系統(tǒng)，采用有源標(biāo)簽，除了簡(jiǎn)單讀取標(biāo)簽信息的應(yīng)用外，可實(shí)現(xiàn)定位功能，也就是大家所說的RFID定位了。

■ 采用2.4G或5.8GHz，遵循IEEE802.11協(xié)議的，即我們大家較為熟悉的Wi-Fi技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)定位功能。

■ 采用2.4G，遵循IEEE802.15.1協(xié)議，即BLE（藍(lán)牙4.0及以上）定位。

■ 采用2.4G，遵循IEEE802.15.4協(xié)議，大家熟知的ZigBee定位。

■ 采用3.5G～10GHZ，但遵循IEEE802.15.4a協(xié)議的，即所說的UWB超寬帶定位技術(shù)。

2003年沃爾瑪采用UHF RFID技術(shù)追蹤商品起，在后續(xù)接近20年的發(fā)展時(shí)間里，RFID標(biāo)簽一直在碎片化的長(zhǎng)尾市場(chǎng)中被大量使用：如在供應(yīng)鏈的各環(huán)節(jié)通過RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)物流轉(zhuǎn)信息的快速自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)整個(gè)供應(yīng)鏈的可視化，支撐面向監(jiān)管、企業(yè)產(chǎn)品溯源、消費(fèi)者商品防偽等應(yīng)用場(chǎng)景需求。

從2013年至今，將無(wú)源的RFID技術(shù)用于感知?jiǎng)t成了新的發(fā)展方向。RFID讀寫器除了能提供RFID標(biāo)簽的ID信息外，還能提供標(biāo)簽返回信號(hào)的強(qiáng)度值（RSSI）、相位值（Phase）以及多普勒頻率（Doppler Frequency）等參數(shù)，利用這些參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)基于RFID的精準(zhǔn)定位、追蹤、動(dòng)作和行為感知等，極大地拓展了RFID應(yīng)用的范圍和層次，使RFID技術(shù)從識(shí)別走向感知。

從無(wú)源感知到泛在感知

作為近年來的一項(xiàng)新興技術(shù)，無(wú)源感知以其特有的感知機(jī)理和方法，逐漸成為泛在感知計(jì)算領(lǐng)域的核心支撐技術(shù)。

與傳統(tǒng)的有源感知相比，無(wú)源感知主要依賴于從環(huán)境中獲取的能量完成計(jì)算、感知與通信，無(wú)需電源對(duì)終端節(jié)點(diǎn)持續(xù)供電，因此，它在續(xù)航、部署、維護(hù)等方面擁有傳統(tǒng)有源感知無(wú)法匹及的潛在優(yōu)勢(shì)。

而在眾多的感知技術(shù)之中，RFID由于標(biāo)簽的輕量級(jí)、可標(biāo)記、易部署等特征，成為無(wú)源感知的重要媒介。RFID的出現(xiàn)不僅僅是提供了物品“身份識(shí)別”的能力，還為實(shí)現(xiàn)“可標(biāo)記”的無(wú)源感知提供了新的機(jī)遇。

利用反向散射通信機(jī)制的環(huán)境敏感特性，RFID系統(tǒng)可以基于標(biāo)簽反射信號(hào)中攜帶的環(huán)境因素的動(dòng)態(tài)特征對(duì)指定對(duì)象進(jìn)行感知，例如肢體行為識(shí)別、呼吸及心跳監(jiān)測(cè)等，而這些特性才是RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)由“識(shí)別”到“感知”蛻變的根本原因。

有源RFID定位

RFID定位系統(tǒng)目前較常見的是 2.4G + 125KHz 的雙模雙頻定位定位。125KHz頻段主要用于激活定位標(biāo)簽，激活距離一般在1~5米，這樣的定位也稱為半有源RFID定位。

半有源RFID定位系統(tǒng)由低頻激活器/錨點(diǎn)基站、定位標(biāo)簽、定位基站/閱讀器、定位軟件四部分組成；

低頻激活器利用125K低頻觸發(fā)技術(shù)及低頻信號(hào)界線明顯的優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)位置跟蹤；

電子標(biāo)簽具有全球惟一的ID號(hào)碼并按照事先預(yù)定時(shí)間向外發(fā)送電子載波（包含標(biāo)簽ID、激活器ID、RSSI場(chǎng)強(qiáng)值、電量狀態(tài)等）；

讀寫器實(shí)時(shí)接收電子標(biāo)簽發(fā)出的載波信號(hào)并將載波信號(hào)傳輸?shù)胶笈_(tái)管理系統(tǒng)。

125KHz激活器主動(dòng)發(fā)射連續(xù)低頻脈沖信號(hào)（載波數(shù)據(jù)中含該激活器編號(hào)）；低頻激活標(biāo)簽持續(xù)打開低頻接收功能，當(dāng)收到某激活器的激活信號(hào)時(shí)，該標(biāo)簽的低頻芯片將實(shí)時(shí)解析出該激活器編號(hào)，同時(shí)檢測(cè)出該低頻信號(hào)的RSSI場(chǎng)強(qiáng)值，然后喚醒并傳入MCU單片機(jī)，接著打開板載的2.4G無(wú)線射頻芯片進(jìn)行一次強(qiáng)信號(hào)發(fā)射（無(wú)線發(fā)射的數(shù)據(jù)包中含標(biāo)簽ID和激活器編號(hào)以及低頻場(chǎng)強(qiáng)RSSI值）。有效識(shí)別范圍內(nèi)的2.4G讀寫器將收到該標(biāo)簽以2.4G頻段發(fā)射的數(shù)據(jù)包，解析出該數(shù)據(jù)包中的RFID電子標(biāo)簽ID號(hào)和激活器編號(hào)后以及RSSI值后立刻上傳到上位機(jī)電腦。上位機(jī)根據(jù)事先設(shè)置在各個(gè)地方的激活器、讀寫器位置做出位置判定并實(shí)時(shí)在定位軟件中顯示出來。

RFID區(qū)域定位特點(diǎn)

■ 工作模式：定位基站采用2.4GHz場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)和125KHz半有源技術(shù)，工作模式為“主動(dòng)或被動(dòng)式”。

■ 定位精度：2.4GHz射頻天線的識(shí)別精度為10m~100m，內(nèi)置的125KHz低頻天線的發(fā)射距離可達(dá)到0~8m；讀寫器可外擴(kuò)3路125KHz低頻天線加長(zhǎng)發(fā)射距離。

■ 標(biāo)簽的功耗較低，標(biāo)簽正常情況下能用2年以上

■ 激活天線主要安裝在出入口區(qū)域，輔助進(jìn)出判斷和定位，低頻激活天線分為地感式線圈天線和棒狀天線兩種

■ 閱讀器分單頻、雙頻兩種，單頻頻率為2.4G，雙頻頻率分為2.4G和125K，閱讀器安裝在定位區(qū)域內(nèi)

■ 定位標(biāo)簽為2.4G與125K雙頻半有源RFID電子標(biāo)簽，定位標(biāo)簽定時(shí)向外發(fā)送2.4G信號(hào)，和接收125K激活信號(hào)。

價(jià)格低和待機(jī)長(zhǎng)是RFID定位的優(yōu)勢(shì)，在只需要區(qū)域定位的需求，可以考慮RFID定位。

1、隧道人員識(shí)別定位

2、學(xué)校學(xué)生定位、進(jìn)出學(xué)校管理

3、資產(chǎn)實(shí)時(shí)定位、盤點(diǎn)、防盜

4、法院、檢察院、公安局訪客定位

5、其他精度要求3-5米的區(qū)域定位應(yīng)用

RFID定位產(chǎn)品

定位標(biāo)簽

● 工作頻段：2.4 GHz&125K

● 通訊速率：250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s

● 識(shí)別速度：200公里 / 小時(shí)

● 有效識(shí)別距離達(dá)80米

● 工作時(shí)長(zhǎng)高達(dá)24個(gè)月

● AES128位加密，幾乎不可破解；軟件再次加密

錨點(diǎn)基站

采用125K有源RFID技術(shù)，完成區(qū)域定位功能，也就是存在性監(jiān)測(cè)和一維定位。

● 工作頻段：125K

● 有效錨定距離3-5米

● 識(shí)別速度：200公里 / 小時(shí)

● 同時(shí)錨定256張以上的定位標(biāo)簽 

定位基站

采用2.4G和125K雙頻有源RFID技術(shù)，主要功能是錨定雙頻定位標(biāo)簽，同時(shí)讀取在定位基站附近的雙頻有源RFID定位標(biāo)簽，并將相關(guān)定位數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器。完成區(qū)域定位功能，也就是存在性監(jiān)測(cè)和一維定位。

● 工作頻段：2.4 GHz&125K

● 通訊速率：250Kb/s、1Mb/s、2Mb/s

● 識(shí)別速度：200公里 / 小時(shí)

● 傳輸通訊距離：80米