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2.4GHz有源RFID定位系统
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2.4GHz有源RFID定位系统

2.4GHz有源RFID通信距离远、通信可靠,环境适应能力强,通信模式灵活,同时,可与传感器结合,形成具有传感功能的RFID系统。特别是其实时监控的功能,使其成为RFID应用中无可替代的重要分支。

实时定位系统(RTLS)是2.4GHz有源RFID应用中最重要的应用方向之一。通过对2.4GHz标签的实时定位,可实现对人员管理、车辆管理以及移动目标跟踪等需求的实现,在众多的应用系统中有着非常重要的意义。

目前,实时定位系统有多种实现方案,归结起来大致有以下几种:

基于时间差的实时定位方案

其原理与雷达测距原理一致,利用射频信号空中传输的速度和时间测量两个装置的距离并采用多点测距方式确定待测装置位置。这个方案可以非常精确的确定目标位置,但是,因为涉及的技术较为复杂,成本较高,价格昂贵,因此,真正被应用于RFID领域的定位少之又少。

基于信号强度是实时定位方案

这是另一种基于射频信号的实时定位系统。它是基于射频信号传输时距离与信号强度成比例的原理实现对装置之间距离的测定。在获取信号强度的基础上采用多点测距方式,也可实现对目标的精确定位。但是,因为射频信号强度受环境影响太大,设计因素太多,因此,系统算法非常复杂,因此,用于实际应用的系统比较少,同时,定位精度也比较低。

基于辅助信号的实时定位方案

这是一种相对比较简单的定位方式,采用辅助信号源对系统进行简单坐标划分,从而实现简单的实时定位,这个方案相对技术简单,成本低廉,因此目前应用广泛,但是该系统属于离散定位模式,无法实现连续定位。

我们的实时定位系统采用的就是第三种方案。系统基于2.4GHz有源RFID,辅助信号采用125KHz低频信号用于唤醒2.4GHz有源RFID标签并对标签进行定位。

下面对方案进行详细描述。

系统构成:

a2.4GHz有源RFID读卡器。与常规的2.4GHz有源RFID读卡器一致。

b、带有125KHz激励唤醒的2.4GHz有源RFID标签。在常规的有源RFID标签基础上增加了125KHz低频唤醒和通信电路。标签本身有一个唯一的识别码(ID),标签平时处于休眠状态,工作时,被内部时钟或外部信号唤醒,向外部发送相关信息。

c125KHz有源RFID激励器。实际上,是一个125KHz的信号发生器。它自身也有一个唯一的识别码(ID)。它循环发出一个125KHz为载波,采用OOK模式调制数字信号。作为带有125KHz激励唤醒的2.4GHz标签的唤醒及激励器的ID信息。

系统工作原理:

首先设计一个数字地图,数字地图采用离散的数字坐标系统,坐标点密度根据系统要求确定。在数字地图的每个坐标点上安装布置一个125KHz有源RFID激励器。每个125KHz有源RFID激励器的ID对应一个坐标点。

根据系统要求布置安装好2.4GHz有源RFID读卡器。

系统工作时,

2.4GHz有源RFID读卡器处于监听状态;

带有125KHz激励唤醒的2.4GHz有源RFID标签处于休眠状态;

125KHz有源RFID激励器处于工作状态,连续发送以125KHz为载波,采用OOK模式调制数字信号,信号作用范围为3-5米。

当带有125KHz激励唤醒的2.4GHz有源RFID标签进入125KHz有源RFID激励器作用范围时,标签被125KHz激励信号唤醒,并接收125KHz的激励器的ID信号。标签用2.4GHz的频率向外发送接收到的激励器ID和自身ID。在没有外部信号唤醒时,标签也可被内部时钟唤醒,向外发送空的激励器ID和自身ID。标签在发送信号后重新进入休眠状态。

2.4GHz读卡器平时处于接受状态,接收到一个标签信息时,对标签信息进行解析,如果标签信息中包含有一个激励器的ID,表明标签在激励器的附近,则认为标签在对应的坐标点上,从而对标签进行精确定位。如果标签信息中的激励器信号为空,则认为标签不在某个激励器附近,此时,可根据标签的既往轨迹进行分析,做出标签的位置判断。

 

 

 

 

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