該系統可安裝在大型倉庫中,以用于連續監控,并解決庫存數據與實際物料位置不匹配的問題,同時也幫助員工快速找到物品的位置。
據悉,MIT的研究團隊開發出一種系統,可以使小型的無人機在數十米遠的地方就能夠讀取到射頻識別(RFID)標簽上的內容,同時識別出標簽的具體位置,以此來解決庫存數據和實際物料存儲位置不匹配的問題。
射頻識別(RFID)標簽在現代物品管理上起著革命性的作用,它是產品電子代碼(EPC)的物理載體,附著在可跟蹤的物品上,且可全球流通。人們可以利用相關機器對其進行識別和讀寫。
但現代零售業務的規模使得射頻識別(RFID)掃描的效率較低。如沃爾瑪在報告上就指出,由于庫存記錄與庫存不匹配,2013年它的收入損失了30億美元。
系統設計
MIT的研究團隊開發的這個系統就是針對這個普遍存在的問題,但在最初設計系統時,研究團隊就面臨著一個問題:目前,在大型倉庫內可使用的、具有自主導航能力的就是小型無人機,該飛機具有塑料轉子,不會對人身造成傷害碰撞,但是無人機太小,以至于無法攜帶超過幾厘米的RFID讀卡器。
于是研究人員決定采用中繼系統來解決這一問題,無人機可以接收中繼RFID讀取器發射的信號。
定位難題:相移
利用中繼RFID信號來確定標簽的位置,就將會帶來信號處理上的一些問題。
相移|相互干擾
具體來看,首先,因為RFID標簽被讀取器通過無線方式供電,所以讀取器和標簽之間需要以相同的頻率同時傳輸。另外,因為中繼系統的存在,繼電器和RFID標簽之間也需要保持相互之間同時、同頻率傳輸。而同時傳輸的要求使得四個信道之間出現相互干擾。
因為系統需要對RFID標簽進行較為精準的定位,故而相互干擾的問題就成為影響定位精準度的重要因素。
定位,就是根據信號的多徑效應,即信號到達時間的不同來推測出發射角度,從而推導出發射機的位置。而無人機太小,無法攜帶天線陣列,故而無法發射信號。但因為它是持續移動的,所以不同時間進行信號的讀取也在不同的位置,這樣相對來看,就可以模擬信號的多徑實現定位。
所以,在定位過程中,為了對抗干擾,無人機將對從標簽接收的信號進行數字解碼,并對其進行重新編碼以傳輸給讀卡器。但是在這種情況下,由解碼編碼處理施加的延遲將改變信號的相對相位,從而使得信號的定位出現偏差。
為此,MIT的研究團隊設計了一種濾波器,將信號中的高低頻分離開,以解決延遲對定位的影響。
相移|相對位置
在相位考慮上,還存在一個問題:由于無人機正在移動,到達讀卡器的信號的相移不僅來自無人機相對于RFID標簽的位置,而且還取決于其相對于讀取器的位置。在接收到的信號基礎上,接收者無法確定這兩項因素對總相位的貢獻多少。
為此,MIT的研究人員為每個無人機配備了自己的RFID標簽。這樣,無人機在將讀取器的信號傳輸到標記的物品時,接收者可以根據無人機上標簽的信號,估算無人機對總相移的貢獻。
總結
據了解,該系統的平均定位誤差約為19厘米。研究團隊表示,該系統可安裝在大型倉庫中,以用于連續監控,并解決庫存數據與實際物料位置不匹配的問題,并幫助員工快速找到物品的位置。
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