패시브 RFID의 측위 기술

RFID는 무선 주파수 신호를 사용하여 RFID 전자 태그에 저장된 정보를 읽고 전송하는 비접촉식 식별 기술입니다. 물류 추적, 운송, 쇼핑몰 화물 관리, 품목 포지셔닝에 널리 사용됩니다. 현장의 특정 조건에 따라 보조 RFID 전자 태그와 리더기가 필요에 따라 고르게 배치됩니다. 일반적으로 보조 RFID 태그와 RFID 리더 사이의 거리를 표시하는 방법은 두 가지가 있다.

첫 번째는 에너지층을 조절해 읽기와 쓰기 거리를 조절할 수 있는 RFID 리더를 이용하는 것이다. 각 보조 RFID 태그가 RFID 리더에 의해 판독되는 에너지 레이어에서 이 에너지 레이어 데이터는 RFID 태그와 RFID 리더 사이의 보조 거리를 나타냅니다. 에너지 계층 데이터가 작을수록 보조 RFID 태그가 RFID 리더에 더 가까워집니다. 에너지 계층 데이터가 클수록 보조 RFID 태그와 RFID 리더 사이의 거리가 멀어집니다.

두 번째는 보조 RFID 태그와 RFID 리더 사이의 거리를 시간 간격에 따라 표시하는 것입니다. RFID 리더는 RFID 태그 정보를 읽을 때 신호를 보냅니다. 지연 시간이 짧을수록 보조 RFID 태그와 RFID 리더 사이의 거리가 가까워집니다. 지연 시간이 길수록 보조 RFID 태그와 RFID 리더 사이의 거리가 멀어집니다.

RFID 태그는 능동형과 수동형으로 구분됩니다. 활성 태그에는 전원이 있으며 신호 처리가 더 복잡할 수 있으며 위치 정확도가 훨씬 높아집니다. 이상적으로는 100미터의 범위를 커버할 수 있으며 위치 지정 오류는 약 5미터입니다. 주로 삼각 측량을 통해 완료되지만 이 분야에서는 UWB 및 ZigBee와 같은 노드를 사용하여 위치 확인을 완료할 수도 있습니다. 패시브 RFID 태그에는 컴퓨팅 성능이 없기 때문에 모든 신호 처리는 RFID 리더가 수신한 반사 신호에 의해 제한되므로 신호 처리 알고리즘의 선택이 훨씬 작아집니다. 그리고 RFID 리더의 식별 범위는 기본적으로 20미터 이내이기 때문에 패시브 태그의 위치 확인은 일반적으로 덜 사용됩니다.

RFID 실내 위치 확인은 위치를 알고 있는 RFID 리더를 통해 태그를 찾는 것으로, 이는 비범위 지정 방법과 범위 지정 방법으로 나눌 수 있습니다. 레인징 기반 방법은 다양한 레인징 기법을 통해 대상 RFID 장치와 각 RFID 태그 사이의 실제 거리를 추정한 후, 기하학적 방법을 통해 대상 장치의 위치를 추정하는 것을 의미합니다. 일반적으로 사용되는 레인징 기반 측위 방법에는 도착 시간 정보(TOA, TDOA로 구분)를 이용한 측위, 신호 강도 정보(RSSI) 기반 측위, 신호 도착 각도(AOA) 기반 측위 등이 있습니다. 이러한 기술은 UWB 및 Wi-Fi에서 사용되는 기술 원리와 일치하지만, RFID 신호의 전파 거리는 에너지 제약으로 인해 일반적으로 몇 미터에서 수십 미터에 불과하여 매우 짧습니다.

그 중 비레인징(Non-Range) 방법은 초기에 장면 정보를 수집한 후 획득한 타겟과 장면 정보를 매칭하여 타겟을 찾는 방법을 말한다. 대표적인 구현 방식으로는 참조 태그 방식과 지문 위치 확인 방식이 있다. 참조 태그 방식에 일반적으로 사용되는 알고리즘은 중심 위치 결정 방식입니다. 지문 위치 확인 방법은 기본적으로 Wi-Fi 위치 확인, 비콘 위치 확인 및 기타 기술에 사용되는 방법과 동일합니다. 위치 지정 공간에 일부 RFID 리더를 배열합니다. RFID 리더의 위치가 알려져 있습니다. 대상 RFID 태그가 현장에 들어가면 여러 RFID 리더가 대상 RFID 태그 정보를 동시에 읽을 수 있습니다. 이들 RFID 리더의 위치는 연결선과 다각형을 이루며, 이 다각형의 중심이 대상 RFID 태그의 위치 좌표라고 볼 수 있다. 중심 위치 결정 알고리즘의 구현 단계는 간단하고 조작하기 쉽지만 위치 결정 정확도는 상대적으로 낮습니다. 측위 정확도가 높지 않고 RFID 하드웨어 장비가 제한적인 상황에서 자주 사용된다.

RFID 기술을 기반으로 한 측위 방법의 장점은 가격이 저렴하다는 점이다. 능동형 RFID 태그의 비용은 일반적으로 수십 위안인 반면, 수동형 RFID 태그의 비용은 수 위안이 될 수 있으며 태그의 크기가 작고 일반적으로 시트 모양으로 만들어지며 RFID 무선 주파수 신호의 침투력이 강합니다. 그리고 비가시선 통신을 수행할 수 있습니다. RFID 시스템의 통신 효율성은 매우 높습니다. Wi-Fi, Zigbee 및 네트워크 액세스가 필요한 기타 시스템과 비교할 때 RFID 리더는 1초 이내에 수백 개의 태그를 읽고 쓸 수 있습니다. ZigBee, Bluetooth 및 Wi-Fi 무선 포지셔닝 기술과 비교하여 RFID는 노드 비용이 저렴하고 포지셔닝 속도가 빠르지만 통신RFID 측위 능력은 약하기 때문에 특히 단순 태깅된 물체에 적합하지만, 데이터 통신의 경우 많은 양을 필요로 하지 않는다.

그러나 기존 RFID 기술을 이용한 측위 시스템은 많은 양을 필요로 한다. 위치 오차가 크고 시스템 구축이 복잡하며 환경에 영향을 받기 쉽다는 단점이 있습니다. 예를 들어, RSSI 기반 측위 방법은 RSSI 자체의 큰 변동과 환경 간섭에 대한 민감도로 인해 제한됩니다. 더 이상의 개선은 어렵습니다. TOA와 TDOA를 기반으로 한 측위 방법은 시간 측정의 높은 정확도가 요구되지만, 패시브 RFID 시스템의 낮은 통신 속도로 인해 정확한 시간을 관찰하기가 어렵습니다. 일반적으로 RFID 포지셔닝 기술의 적용 범위가 좁고 포지셔닝 정확도가 낮으며 실제 사례가 거의 없습니다.