เทคโนโลยีการกำหนดตำแหน่งของ Passive RFID

RFID เป็นเทคโนโลยีการระบุตัวตนแบบไม่สัมผัสซึ่งใช้สัญญาณความถี่วิทยุเพื่ออ่านและส่งข้อมูลที่เก็บไว้ในแท็กอิเล็กทรอนิกส์ RFID มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตามลอจิสติกส์ การขนส่ง การจัดการสินค้าในห้างสรรพสินค้า และการวางตำแหน่งรายการ ตามเงื่อนไขเฉพาะของไซต์ แท็กอิเล็กทรอนิกส์ RFID เสริมและเครื่องอ่านจะถูกใช้งานเท่าๆ กันตามความจำเป็น โดยทั่วไป มีสองวิธีในการระบุระยะห่างระหว่างแท็ก RFID เสริมและเครื่องอ่าน RFID

วิธีแรกคือการใช้เครื่องอ่าน RFID ที่สามารถปรับระยะการอ่านและการเขียนโดยการปรับชั้นพลังงาน เครื่องอ่าน RFID อ่านแท็ก RFID เสริมแต่ละชั้นพลังงานที่ชั้นพลังงานใด ข้อมูลชั้นพลังงานนี้ระบุถึงแท็กเสริม ระยะห่างระหว่างแท็ก RFID และเครื่องอ่าน RFID ยิ่งข้อมูลชั้นพลังงานมีขนาดเล็ก แท็ก RFID เสริมก็จะยิ่งอยู่ใกล้กับเครื่องอ่าน RFID มากขึ้นเท่านั้น ยิ่งข้อมูลชั้นพลังงานมีขนาดใหญ่ แท็ก RFID เสริมก็จะยิ่งอยู่ห่างจากเครื่องอ่าน RFID มากขึ้น

ประการที่สองคือการระบุระยะห่างระหว่างแท็ก RFID เสริมและเครื่องอ่าน RFID ตามความล่าช้าระหว่างเมื่อ เครื่องอ่าน RFID จะส่งสัญญาณและเมื่ออ่านข้อมูลแท็ก RFID ยิ่งเวลาหน่วงสั้นลง ระยะห่างระหว่างแท็ก RFID เสริมและเครื่องอ่าน RFID ก็จะยิ่งใกล้มากขึ้นเท่านั้น ยิ่งเวลาหน่วงนานเท่าใด ระยะห่างระหว่างแท็ก RFID เสริมและเครื่องอ่าน RFID ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

แท็ก RFID แบ่งออกเป็นแบบแอ็คทีฟและพาสซีฟ แท็กที่ใช้งานอยู่มีแหล่งพลังงาน และการประมวลผลสัญญาณอาจซับซ้อนกว่า และความแม่นยำของตำแหน่งจะสูงขึ้นมาก ตามหลักการแล้ว มันสามารถครอบคลุมระยะ 100 เมตร และข้อผิดพลาดของตำแหน่งคือประมาณ 5 เมตร ส่วนใหญ่จะเสร็จสมบูรณ์โดยการใช้สามเหลี่ยม แต่ฟิลด์นี้ยังสามารถใช้โหนด เช่น UWB และ ZigBee เพื่อทำการวางตำแหน่งให้เสร็จสมบูรณ์ได้ เนื่องจากแท็ก RFID แบบพาสซีฟไม่มีพลังในการคำนวณ การประมวลผลสัญญาณทั้งหมดจึงถูกจำกัดโดยสัญญาณสะท้อนที่ได้รับจากเครื่องอ่าน RFID ดังนั้นการเลือกอัลกอริธึมการประมวลผลสัญญาณจึงมีขนาดเล็กลงมาก และเนื่องจากช่วงการระบุตัวตนของเครื่องอ่าน RFID โดยพื้นฐานแล้วอยู่ภายในระยะ 20 เมตร การวางตำแหน่งของแท็กแบบพาสซีฟจึงมักใช้งานน้อยกว่า

การวางตำแหน่ง RFID ในอาคารคือการค้นหาแท็กผ่านเครื่องอ่าน RFID ที่มีตำแหน่งที่ทราบ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นวิธีไม่หลากหลายและวิธีที่หลากหลาย วิธีการที่ใช้การกำหนดระยะห่างหมายถึงการประมาณระยะห่างตามจริงระหว่างอุปกรณ์ RFID เป้าหมายและแท็ก RFID แต่ละตัวโดยใช้เทคนิคการกำหนดระยะต่างๆ จากนั้นประมาณค่าตำแหน่งของอุปกรณ์เป้าหมายด้วยวิธีทางเรขาคณิต วิธีการระบุตำแหน่งที่ใช้กันทั่วไปตามช่วงได้แก่: การวางตำแหน่งโดยใช้ข้อมูลเวลาที่มาถึง (แบ่งออกเป็น TOA, TDOA) การกำหนดตำแหน่งตามข้อมูลความแรงของสัญญาณ (RSSI) และการวางตำแหน่งตามมุมของสัญญาณมาถึง (Angle of Arrival, AOA) เทคโนโลยีเหล่านี้สอดคล้องกับหลักการทางเทคนิคที่ใช้ใน UWB และ Wi-Fi แต่ระยะการแพร่กระจายของสัญญาณ RFID นั้นสั้นมากเนื่องจากมีข้อจำกัดด้านพลังงาน ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่เมตรถึงสิบเมตร

วิธีแบบไม่จัดระยะหมายถึงการรวบรวมข้อมูลฉากในระยะแรก จากนั้นจับคู่เป้าหมายที่ได้รับกับข้อมูลฉาก เพื่อค้นหาเป้าหมาย วิธีการนำไปใช้โดยทั่วไปคือวิธีแท็กอ้างอิงและวิธีการวางตำแหน่งลายนิ้วมือ อัลกอริธึมที่ใช้กันทั่วไปสำหรับวิธีแท็กอ้างอิงคือวิธีกำหนดตำแหน่งจุดศูนย์กลาง โดยพื้นฐานแล้ววิธีการระบุตำแหน่งลายนิ้วมือจะเหมือนกับวิธีการระบุตำแหน่ง Wi-Fi การวางตำแหน่งบีคอน และเทคโนโลยีอื่นๆ จัดเรียงเครื่องอ่าน RFID บางส่วนในพื้นที่วางตำแหน่ง ทราบตำแหน่งของเครื่องอ่าน RFID เมื่อแท็ก RFID เป้าหมายเข้าสู่ฉาก เครื่องอ่าน RFID หลายตัวสามารถอ่านข้อมูลแท็ก RFID เป้าหมายได้ในเวลาเดียวกัน ตำแหน่งของเครื่องอ่าน RFID เหล่านี้จะสร้างรูปหลายเหลี่ยมพร้อมกับสายเชื่อมต่อ และจุดศูนย์กลางของรูปหลายเหลี่ยมนี้ถือได้ว่าเป็นพิกัดตำแหน่งของแท็ก RFID เป้าหมาย ขั้นตอนการใช้งานอัลกอริธึมการกำหนดตำแหน่งเซนทรอยด์นั้นเรียบง่ายและใช้งานง่าย แต่ความแม่นยำของตำแหน่งค่อนข้างต่ำ มักใช้ในสถานการณ์ที่ความแม่นยำของตำแหน่งไม่สูงและอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ RFID มีจำกัด

ข้อดีของวิธีการระบุตำแหน่งที่ใช้เทคโนโลยี RFID อยู่ที่ต้นทุนต่ำ ราคาของแท็ก RFID แบบแอคทีฟมักจะอยู่ที่หลายสิบหยวน ในขณะที่ราคาของแท็ก RFID แบบพาสซีฟอาจมีหลายหยวน และขนาดของแท็กมีขนาดเล็ก มักจะทำเป็นรูปแผ่น และสัญญาณความถี่วิทยุ RFID มีการเจาะที่แข็งแกร่ง และสามารถสื่อสารแบบไม่อยู่ในสายตาได้ ประสิทธิภาพการสื่อสารของระบบ RFID สูงมาก เมื่อเปรียบเทียบกับ Wi-Fi และ Zigbee และระบบอื่นๆ ที่ต้องมีการเข้าถึงเครือข่าย เครื่องอ่าน RFID จะสามารถอ่านและเขียนแท็กหลายร้อยแท็กได้ภายใน 1 วินาที เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีระบุตำแหน่งไร้สาย ZigBee, Bluetooth และ Wi-Fi แล้ว RFID มีต้นทุนโหนดที่ต่ำกว่าและความเร็วในการระบุตำแหน่งที่เร็วกว่า แต่มีการสื่อสารความสามารถในการระบุตำแหน่งอ่อนแอลง ดังนั้น การวางตำแหน่ง RFID จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัตถุที่ติดแท็กแบบธรรมดา แต่ไม่จำเป็นต้องใช้จำนวนมาก ในกรณีของการสื่อสารข้อมูล

อย่างไรก็ตาม ระบบกำหนดตำแหน่งที่มีอยู่ซึ่งใช้เทคโนโลยี RFID มีมากมาย ข้อบกพร่อง เช่น ข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งขนาดใหญ่ การใช้งานระบบที่ซับซ้อน และได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมได้ง่าย ตัวอย่างเช่น วิธีการกำหนดตำแหน่งตาม RSSI นั้นถูกจำกัดด้วยความผันผวนอย่างมากของ RSSI เองและความไวต่อการรบกวนจากสิ่งแวดล้อม เป็นการยากที่จะปรับปรุงต่อไป วิธีการระบุตำแหน่งตาม TOA และ TDOA ต้องใช้ความแม่นยำในการวัดเวลาสูง แต่เนื่องจากอัตราการสื่อสารของระบบ RFID แบบพาสซีฟต่ำ จึงเป็นเรื่องยากที่จะสังเกตเวลาที่แม่นยำ โดยทั่วไปแล้ว ช่วงการใช้งานของเทคโนโลยีการระบุตำแหน่ง RFID นั้นแคบ ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งไม่ดี และมีกรณีการใช้งานจริงเพียงไม่กี่กรณี