Обнаружение присутствия (прибытие/вылет) с активными метками RFID

Ответ 1

Как оператор верхнего уровня, если вам нужно отслеживать элементы, выходящие из вашего сайта, ваша технология RFID, вероятно, неверна. Технология, которую вы используете, лучше подходит для позиционных меток отслеживания в большой области - например, для пола factory. Несмотря на вышесказанное, вот мой пример:

Хороший подход к активной RFID - это разбить область на зоны, привязанные к вашим бизнес-процессам, например:

• Склад
• Загрузочный отсек
• Упаковка

Ввод тега в зону представляет собой начало нового процесса или, возможно, конец процесса, в котором находится тег. Например, переход со склада на упаковку означает сборку груза и перемещение в загрузочный отсек инициирует отгрузку.

Суть многих реализаций RFID заключается в установке и настройке инфраструктуры RFID для:

• Значок карты → актив (который вы сделали)
• Считывание тэга карты → зона (и по свойству → зона) -
• Перемещение между зонами и шагами в бизнес-процессах (и, следовательно, понимание того, когда актив покидает сайт, ваша цель)

Существует ряд соображений: физические характеристики сигналов 433 МГц, положение антенн, чувствительность антенн и некоторые трюки, которые есть у некоторых поставщиков. После оптимальной конфигурации сайта вам могут потребоваться некоторые трюки для обработки тегов, которые будут вливаться.

Грязные данные

Всегда помните, что данные считывания тегов загрязнены - что радиочастотные помехи (от неэкранированных двигателей, электропроводки и т.д.), погодные условия и физическое манипулирование тегами (например, покрытие металлом) происходят все время.

RSSI - это фондовые тикеры - на фоне широких макроэкономических тенденций существует много случайных/микроэкономических шумов. Чтобы интерпретировать движение, вычислить линейную регрессию групп чтений, а затем полагаться на определенный прочитанный RSSI.

Если вы видите тег, вещающий с высоким RSSI, который затем падает на средний, а затем низкий, а затем исчезает, вы действительно можете интерпретировать его как тег, выходящий из диапазона получателя. Это за пределами площадки? Ну, вам нужно рассмотреть макет сайта (зоны) и расположение приемников в зонах.

<удаp > триангуляцииЗабастовкa > трилатерация

EDIT Я неправильно использовал термин "триангуляция". Это относится к определению положения чего-либо по известному углу, который он разделяет на два или три известных местоположения. В RFID вы используете расстояние и как таковое оно называется "trilateration" .

По моему опыту, поставщики, продающие технологию тегов, которые вы описываете, имеют серверное программное обеспечение, которое определяет абсолютную позицию тегов с использованием принятого RSSI. Вы должны иметь возможность получить позицию тега в течение 1-10 м с помощью такого программного обеспечения. Определение того, что тег перемещается за пределы площадки, легко.

Чтобы запрограммировать это самостоятельно:

Во-первых, каждый тэг отскакивает при движении. Эти пинги попали в приемники почти одновременно и отправлены на сервер. Однако сообщения иногда могут выходить из строя или чередоваться с более ранними и последующими чтениями с других приемников. Чтобы помочь связать pings, ping содержит порядковый номер. Вы ищете теги из одного и того же тега с тем же порядковым номером, который был получен тремя (или более) приемниками. Если более трех, выберите три с наибольшим RSSI.

Расстояние приближается к RSSI. Это не линейно и не зависит от нетривиальной случайной вариации. Появится быстрый Google:

При трех приблизительных расстояниях от трех известных точек (местоположения приемников) вы можете разрешить приблизительное положение тега, используя Trilateration, используя 3 точки широты и долготы и 3 расстояния.

Теперь у вас есть абсолютная позиция тега. Вы можете использовать эти позиции для отслеживания абсолютного перемещения тега.

Чтобы сделать это полезным, вы должны позиционировать приемники, чтобы вы могли надежно обнаруживать теги вплоть до границ физического сайта. Затем вы должны определить "geofence" вокруг вашего сайта в пределах диапазона приемников. Я бы написал бизнес-правило, в котором говорится:

• Если последнее известное положение тега находилось вне геозонности и
• Тег, считываемый из тега, не был обнаружен (скажем) 10 с, тогда
• Объявить тег покинул сайт.

Используя трилатерацию и геозонность, вы можете сфокусировать бизнес-логику только на те теги, близкие к ожидаемому. Если вы не получили свой 1,5-секундный пинг только несколько раз из такого тега, весьма вероятно, что тег вышел за пределы вашего приемника и, следовательно, за пределами сайта.

Вы уже знаете, что чтение тегов иногда происходит из отражений. Если у вас их много, то ваша трилатерация будет довольно бедной. Таким образом, этот метод работает лучше всего, когда есть довольно большие открытые пространства и минимальные отражатели.

Некоторые поставщики RFID все это встроены в свои серверы - обработка этого путем написания собственного кода (явно) нетривиальна.

Дизайн зон с использованием широкополосных приемников

Логический дизайн зон может помочь слою бизнес-логики. Например, предположим, что у вас есть две зоны (A и B) с двумя приемниками (1 и 2):

     A           B
+----------+----------+
|          |          |
|    1     |     2    |
|          |          |
+----------+----------+

Если вы получаете теги из тега в приемнике 1, то в приемнике 2, как вы это понимаете? Разве бирка T переместилась в зону B или просто прочитала в крайнем диапазоне 2?

Если вы получили более позднюю версию в 1, вернул ли тэг назад или он никогда не двигался?

Лучшее физическое решение:

     A           B
+----------+----------+
|          |          |
|   1      2      3   |
|          |          |
+----------+----------+

В этом подходе тег, перемещающийся из A в B, будет считываться с следующих приемников:

1      1   1   2  1  2  2 3 2  2 3  2  3  3  3  3      3  
             -------> time 

С логической точки зрения программирования, движение от A → B должно проходить по сообщениям 1 → 2 → 3 (хотя есть много дрожания). Это становится еще проще интерпретировать при объединении с RSSI.

Конструкция портала с направленными приемниками

Вы можете создать неплохой портал с использованием двух направленных приемников (вам нужно будет потратить некоторое время на настройку антенны и осторожность). Смонтируйте приемник над дверью с обеих сторон. Ниже приведена схема сбоку. R1 и R2 - приемники (и показано приблизительное поле считывания), а слева - рабочий, нажимая актив через дверь:

            ----> direction of motion

        -------------------+----------------
                     R1    |    R2
                    /  \   |   /  \
           o       /    \     /    \
           |-++   /      \   /      \
           |\++  /        \ /        \
  ------------------------------------------

Вы должны получить шаблон чтения следующим образом:

 <nothing>    1   1   1 1  1  12  1 21 2 12 2 1 2 2   2  2   2   <nothing>
             -------> time 

Это указывает на движение от приемника 1 к приемнику 2.

"Вехи"

Savi в реализациях часто используются "знаковые сообщения", чтобы помочь с расположением. Знак пост испускает луч, который освещает небольшую область (например, дверной проем) на балке 123 кГц. Указатель также передает уникальный номер, идентифицирующий себя (левая дверь может быть 1, а правая дверь - 2). Когда тег проходит через луч, он просыпается и повторно транслирует номер. Читатель теперь знает, в какую дверь прошел тэг.

Следите за любым металлом в окрестностях. 123KHz отлично перемещает арматуру в бетонных стенах, металлических заборах и рельсах. У нас когда-то были теги, сообщающие себя в сотнях метров от указателя из-за таких эффектов.

При таком подходе вы можете реализовать портал так же, как и для пассивного.

Имитация указателей

Если у вас нет возможности использовать указатели, тогда есть грязный хак:

• Прикрепите пассивную метку RFID к вашему активному тегу RFID
• Установите пассивный считыватель RFID на каждый дверной проем

Пассивная RFID на самом деле очень хороша в ограниченных пространствах, поэтому эта реализация может работать очень хорошо. Это решение может быть одинаковой стоимости (или дешевле), чем у вашего активного поставщика RFID.

Если вы умны, вы можете использовать пространство имен EPC GIAI для идентификатора пассивного тега и, таким образом, записать его с помощью активного идентификатора тега. Тогда как активные, так и пассивные теги будут идентично названы.

Физические соображения

433MHz имеют некоторые интересные характеристики. Хорошо сконструированные приемники могут считывать теги в пределах около 100 м, что является длинным для RFID. Кроме того, 433 МГц полностью окутывает препятствия, особенно металлические. Мы могли даже читать теги в багажнике автомобиля, движущегося со скоростью 50 км/ч - сигнал распространяется от резинового уплотнения.

При установке считывателя для мониторинга зоны вам необходимо очень аккуратно настроить свое местоположение и чувствительность, чтобы максимизировать чтение из тегов в вашей зоне, а также минимизировать показания из-за пределов зоны. Это может быть сделано в HW или в конфигурации SW (например, сброс всех показаний ниже определенного RSSI).

Одна из идей может заключаться в том, чтобы перенести приемник из области, где ваши теги выходят, как в макете ниже (R - читатель):

+-------------------------+-----------+
|       Warehouse         |    Exit   |
|                         .           |
|                         .            
|  R                      .          R   --->
|                         .            
|                         .           |
|                         |           |
+-------------------------+-----------+

Платит, чтобы провести опрос RF-сайтов и потратить достаточно времени, чтобы правильно понять, как работают теги и читатели в области. Правильно установить правильную физическую установку.

Другое дело - рассмотреть физические сужения, такие как коридоры и дверные проемы, и относиться к ним как к дроссельным точкам - сопоставить им логические зоны. Поместите считыватель (с направленным приемником, настроенным на покрытие сужения) и снимите чувствительность, чтобы покрыть сужение.

То, что на самом деле не означает чтение тегов

Если мой опыт RFID научил меня чему-либо, вы можете получить ложные чтения в любое время, и вам нужно относиться ко всему со степенью подозрения. Например, у вас может быть несколько секунд отсутствия прочтений из данного тега - это может означать что угодно:

• Пользователь случайно помещает металлический олово поверх тега
• Подъемник вилочного погрузчика между биркой и считывателем
• Взаимодействие RF
• Кратковременное переполнение сети.
• Батарея умирает или исчезает (не забудьте проверить флаг с низкой батареей в тегах и убедиться, что у бизнеса есть процесс замены старых тегов).
• Тег, уничтоженный вложенным в него поддоном
• Stollen от кого-то, желающего перепродать его на металлолом (не шутка - это на самом деле произошло)
• О да, может быть, тег перемещен за пределы площадки.

Если тег не был слышен, скажем, 5 минут, вероятность того, что он отключен от сайта.

В большинстве бизнес-процессов, для которых вы использовали бы эту технологию активных тегов, короткая задержка до того, как система решит, что тег вне сайта, является приемлемым.

Выводы

• Опрос сайта: проводите эксперименты с читателями в разных местах. Пройдите по сайту с помощью тега и посмотрите, что вы на самом деле получаете. Используйте это для:
• Логически сегментируйте свой сайт в зонах и найдите приемники для наиболее точного размещения тегов в зонах
• Легче определить движение между зонами с использованием нескольких приемников; если это возможно, инструментальные физические сужения, такие как двери и коридоры в качестве порталов. В рамках вашей реализации RFID вы можете даже захотеть установить новые стены или ограждения для создания таких сужений. Рассмотрим пассивную RFID для порталов.
• Остерегайтесь металла, особенно его больших пространств.
• У вас грязные данные. Вам нужно вычислить линейные регрессии на RSSIs, чтобы выявлять тенденции в течение коротких периодов; вы должны уметь простить небольшое количество пропущенных тегов.
• Убедитесь, что существуют бизнес-процессы для обработки умирающих батарей и внезапных исчезновений тегов.

Прежде всего, эту проблему лучше всего решить, получив приемники, установленные в лучших местах и ​​тщательно настроив их, а затем получив право на программное обеспечение. Попытка решить плохую установку сайта с помощью программного обеспечения может привести к преждевременному старению.

Раскрытие информации: я работал 8 лет для основного активного поставщика RFID.

Ответ 2

Использование направленных антенн звучит так, как будто это более надежный вариант, хотя это, очевидно, зависит от точной компоновки ваших помещений.

Что касается использования ваших текущих всенаправленных приемников, есть несколько вариантов, о которых я могу думать:

• Первым, и, вероятно, самым простым было бы собрать некоторые данные о средней "регистрации", которую вы видите для тегов на месте, возможно, как функция количества тегов на месте (если число скорее всего, резко изменится - так как частота вашего столкновения будет связана с количеством присутствующих тэгов). Затем вы можете проанализировать эти данные, чтобы узнать, можно ли выбрать подходящее время отсечения, после чего вы объявляете, что тег больше не присутствует. Очевидно, что именно то, что вы выбираете, будет зависеть от данных, которые вы видите, и о вашей готовности для принятия ложных срабатываний - также может быть, что любое допустимое время отсечения находится за пределами вашего 3-минутного окна (хотя я подозреваю, что если это так, ваше трехминутное окно может оказаться нежизнеспособным).
• Другим, более сложным вариантом (или группой дополнительных вариантов) является использование большей исторической информации о каждом теге - например, поиск тегов, уровень сигнала которых постепенно уменьшается, а затем исчезает, или теги, чья регистрация время изменяется радикально или, возможно, использует несколько приемников и ищет шаблоны между приемниками - например, теги, которые видны только одним приемником, а затем исчезают, или отличительные паттерны силы сигнала (указывающие на оповещение) между приемниками как теги покидают сайт.

Очевидно, что второй вариант - это действительно поиск шаблонов, как со временем, так и между приемниками, и, скорее всего, будет намного интенсивнее работать (и анализировать), чтобы реализовать. Если вы сможете захватывать достаточно качественные данные, вы можете использовать алгоритмы машинного обучения для определения соответствующих шаблонов.

Ответ 3

Мы делаем это каждый день.

Первый вопрос: "Сколько у вас тегов у читателя в любой момент времени?". Столкновения встречаются реже, чем вы могли бы подумать, но они случаются, и надписи над населением можно легко определить.

Наше программное обеспечение написано и может использовать те же самые читатели и теги, которые вы используете. Мы устанавливаем тайм-ауты чтения, чтобы определить, когда тег "удален" или "удаленно"; обычно 30 секунд без считывания метки. Прибытие курса происходит мгновенно, когда тег обнаружен у читателя, тогда тег помечен как "на месте".

У нас также есть возможность использовать несколько считывателей; один - у ворот, другой - на стоянке или в здании, например. Затвор имеет короткий тайм-аут. Если тег проходит считыватель ворот, он краснеет, а затем очень быстро истекает, чтобы отметить тег как "вне сайта". Если тег затем читается любым другим читателем, тег затем считается "на месте".

Я могу опубликовать ссылки, если вы считаете, что это было бы полезно, иначе вы можете искать RFID-трек. Это приложение iOS и настройки для демонстрационного сервера.

Петр