RFID技术与室内资产跟踪

 RFID 的应用非常广泛，典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。RFID标签历史十分悠久，可以追溯到二战时期军用飞机的辨别“友敌”的应答器系统。从那时起，RFID就被用于资产识别系统。最近，它被作为一种实时室内定位的解决方案推向市场。本篇文章简要概述了RFID的工作原理，如何应用于室内资产跟踪，以及与其他相似技术的比较。RFID技术并不是室内定位应用唯一的解决方案。然而，作为多技术系统的一部分，它是一个非常有效的解决方案。

RFID的工作原理

RFID系统，即射频识别，包括两个部分：一个转发器(或标签)，包含可以通过RF读取的数据;一个询问器(或读写器)，可以读取转发器的数据。这两个部分之间通信的特定方式(称为“耦合机制”)决定了系统的覆盖范围、复杂性和成本。(这里的“耦合”指的是标签和读写器之间的信息传输)目前，市场上存在三种耦合机制：电感耦合、电容耦合和反向散射耦合。

电感耦合

自射频识别(RFID)技术被研发以来，感应耦合就一直存在，当时的系统包括带有复杂天线机制的大型标签，主要用于跟踪大型物体(如汽车、牛)。电感耦合标签从读写器产生的磁场中提取信息并对其进行调制。读写器通过标签测量电波，并将其解码为数据。这些系统中使用的磁场会迅速下降，使得电感耦合的有效识别范围约为1cm到1m。

电容耦合

当大型感应系统成为市场上唯一的选择时，电容式耦合系统以可降低RFID的成本和尺寸的属性被研发出来。在读写器和标签上使用导电贴片，通过改变电路的电容来形成电容和信号数据。这些系统之间的范围非常近(1厘米)，而且补丁的方位很重要，所以典型的应用程序是必须插入到读写器的ID卡。随着电感电路的萎缩，有限的电容系统的市场也在萎缩。

事实上，目前大多数RFID系统都使用某种形式的电容耦合。然而，它们仍然受到远处磁场强度的影响。为了实现远距离的通信，射频识别系统必须使用更高频率的信号，并依赖于电动的电磁信号。‍

反向散射耦合

反向散射耦合是雷达原理模型，读写器发射出UHF或微波信号，这些信号碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，识别作用距离大于lm。当然，扩大识别范围是优点还是缺点取决于用例。

RFID标签类型

RFID市场根据RFID标签的供电方式来划分类型。标签是否有可用的车载电源，会影响到它的大小、价格、读取范围，以及它是否能够支持额外的传感器。

无源标签

无源标签没有内部电源。它们通过吸收读写器信号中的一些信息来作出反应。这使得它们便宜、耐用、无噪音(在无线电频谱中)。由于缺乏一致的数据，它们不能用于编写和存储传感器数据。它们有一个较低的数据选择范围，并需要配备高功率，高成本的读写器。

半无源标签

半无源标签(也称为“半主动”和“电池辅助”标签)有一个板载电池。就像无源标签一样，它们只在有读写器有信号的情况下传输。电池既可以为传感器供电，也可以为天线供电。半无源标签允许更多的信号反射到读写器，也就具备了一个比无源标签更远的读写距离。它们比无源标签体积更大，价格更高，而且电池寿命有限。

有源标签

有源标签有一个本地电源(例如电池，光电)，并可广播自己的信号。尽管它们被定义为标签，但在技术层面而言，它们不依赖于接收和调制读写器的信号。相反，它们是短程无线电。从运营的角度来看，这种区别可能并不那么重要，所以我们关注市场，并将它们囊括在这里。与无源标签和半无源标签相比，有源标记具有更大识别的范围(可达1公里)，内存容量、大小和成本也会增加，并且可以与性能较弱的读写器一起工作。

使用RFID技术跟踪资产

在评估RFID作为资产跟踪技术的优点之前，需要澄清“跟踪”的含义。RFID从一开始就被用于某种电子表格意义上的资产跟踪。它使识别和记录附近的跟踪项目变得很简单。如果你的目标是确保所有通过A号门的火车车厢也通过B号门，或者确认是否有员工进入大楼，那么RFID是一个经过充分测试和验证的优秀解决方案。在这些用例中，RFID最直接地与条形码或QR码竞争。它具备了一个明显的优势，可在远处进行读写。有源或半无源RFID标签可以提供有价值的传感器信息，另一方面，与无源标签匹配的读写器的价格并不便宜，而半无源标签非常昂贵，且使用寿命有限。

一个更具挑战性的跟踪类型是获悉跟踪资产的实时位置。虽然这是一个相对较新的RFID用例，但市场上已经有很多商业解决方案。这些方案的工作方式各不相同。有些方案纯粹使用RFID进行对象识别，同时利用另一种技术进行测距。那些完全依赖RFID的几乎全部使用有源RFID标签。虽有一些研究使用无源RFID标签，但无源标签的读写器的成本及其系统的低识别范围，使得它们并没有在商业上的应用使用有源RFID标签的实时定位系统(RTLS)的性能相较于蓝牙、蓝牙低能(BLE)、WiFi、超声波和超宽带(UWB)等竞争性技术而言。RFID主要基于LANDMARC系统，该系统通过比较有源标签的接收信号强度(RSS)与已知位置的参考标签的RSS来确定位置。

RFID比BLE的识别范围更大。与BLE的70米相比，它可以在户外覆盖1公里。这在无障碍物的室内环境(如墙壁或地板)中或许不那么重要，但在仓库或谷仓中，有源RFID标签的识别范围可让企业使用更少的读写器，从而降低成本并减少潜在的故障。目前，RFID技术尚不能为室内定位提供一个独立的解决方案。在这方面，它并不是唯一的选择。然而，作为多技术系统的一部分，RFID为室内定位带来了长达数十年的可靠识别历史。

RFID作为跟踪资产解决方案也有一些缺点。就像所有基于RF / RSSI的解决方案一样，它也有漏洞。由于射频信号可以穿透墙壁，因此很难确定信号是从哪个房间发出的。有源跟踪器(尤其是远程跟踪器)所使用的高带宽非常容易受到干扰。而且，与BLE相比，标签和读写器的成本都非常昂贵。RFID作为整个混合系统的一部分取得了巨大的成功。它提供可靠的识别，可以作为依赖超声波、红外线或超宽带的定位信息系统的一种补充技术而存在。‍