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无人机中继rfid信号以进行库存控制验钞机

2020-05-21 10:51:02  振睿机械网

无人机中继rfid信号以进行库存控制

2019-02-15 10:44:08来源:

无线电频率id标签应该彻底改变供应链管理。从扫描仪无线接收电力然后广播识别号码的便宜,无电池标签使仓库管理人员能够通过读取箱号并手动记录来更有效地记录库存。

但现代零售业务的规模使得甚至射频id(rfid)扫描效率低下。例如,沃尔玛报告称,由于其库存记录与其库存不匹配,2013年收入损失了30亿美元。即使使用rfid技术,也可能需要一个大型零售店三个月才能进行完整的库存审查,这意味着在客户要求暴露之前,不匹配通常是未被发现的。

麻省理工学院的研究人员现在开发了一种系统,可以使小型,安全的空中无人机从几十米外读取rfid标签,同时识别标签的位置,平均误差约为19厘米。研究人员设想,该系统可用于大型仓库,用于连续监控,防止库存不匹配以及单个物品的位置,以便员工能够快速可靠地满足客户的要求。

设计该系统的主要挑战是,在目前的自主导航状态下,唯一安全足以在人类近距离内飞行的无人机是带有塑料转子的小型轻型无人机,如果发生这种情况,它们不会造成伤害。碰撞。但是这些无人机太小,无法携带超过几厘米范围的rfid阅读器。

研究人员通过使用无人机来传递标准rfid阅读器发出的信号来应对这一挑战。这不仅解决了安全问题,还意味着无人机可以与现有的rfid库存系统一起部署,而无需新的标签,阅读器或阅读器软件。

“2003年至2011年间,美国陆军在其仓库中失去了58亿美元的供应,”索尼公司媒体艺术与科学事业发展助理教授fadel adib表示,他在麻省理工学院媒体实验室的团队开发了新系统。“2016年,美国全国零售联合会报告称,零售商店的物品减少损失 - 平均每年约为452亿美元。通过使无人机能够找到并定位物品和设备,这项研究将为解决这些问题提供基本的技术进步。“

麻省理工学院的研究人员在他们本周在计算机协会数据通信特别兴趣小组年会上发表的一篇论文中描述了他们的系统,称为rfly。adib是该论文的高级作者,媒体实验室的博士后马云飞和麻省理工学院机械工程研究生nicholas selby也加入了他的行列。

相移

中继rfid信号并使用它们来确定标签的位置会带来一些棘手的信号处理问题。一个是,因为rfid标签由阅读器无线供电,所以阅读器和标签以相同的频率同时传输。中继系统增加了另一对同时传输:两个在中继和标签之间,两个在中继和阅读器之间。这是同一频率的四个同时传输,都相互干扰。

系统确定rfid标签的位置的要求使这个问题更加复杂。位置检测 - 或“定位” - 系统使用称为天线阵列的设备上的变体。如果将多个天线聚集在一起,则以一定角度向它们广播的信号将在稍微不同的时间到达每个天线。这意味着天线检测到的信号将略微异相:它们的电磁波的波谷和波峰将不会完全重合。根据这些相位差,软件可以推断出传输角度,从而推断出发射机的位置。

无人机太小而无法携带天线阵列,但它不断移动,因此在不同时间进行的读数也在不同的位置进行,模拟阵列的多个天线元件。

通常,为了对抗干扰,无人机将对从标签接收的传输进行数字解码,并对其进行重新编码以便传输给阅读器。但在这种情况下,解码编码过程所施加的延迟会改变信号的相对相位,使得无法准确地测量位置。

所有无线电系统通过调制基本传输频率来编码信息,通常通过稍微上下移动来进行。但由于rfid标签没有独立的电源,因此其调制可检测地小于阅读器的调制。因此,麻省理工学院的研究人员设计了一种模拟滤波器,它可以从到达读取器的信号中减去基本传输频率,然后将低频和高频分量分开。然后将低频分量 - 来自标签的信号 - 加回到基频上。

参照系

然而,在这一点上,仍然存在另一个问题。由于无人机正在移动,到达读取器的信号的相移不仅来自无人机相对于rfid标签的位置,还来自其相对于读取器的位置。仅基于接收到的信号,读者无法分辨这两个因素中的每一个对总相移有多大贡献。

因此麻省理工学院的研究人员还为他们的每个无人机配备了自己的rfid标签。无人机在将读取器的信号转发到带标签的物品之间交替,并简单地让其自己的标签反射信号,以便读者可以估计无人机对总相移的贡献并将其移除。

在媒体实验室中涉及标记物体的实验中,其中许多是故意隐藏的,以接近堆放在仓库货架上的商品的状况,系统能够以19厘米的精度定位标签,同时扩大读卡器的范围四面八方,或累积百倍。研究人员目前正在马萨诸塞州一家大型零售商的仓库进行第二组实验。

“继电器已经在通信中使用了很长时间,甚至将网络带到了农村地区,”卡内基梅隆大学电子和计算机工程助理教授swarun kumar说。“这里的变化是其中一个端部是无电池的,他们希望定位跟踪无电池设备,这需要相位一致的测量。这些共同使问题非常具有挑战性。这就是我认为这项工作中的概念新颖性。我预计可能存在比库存跟踪问题更多的应用程序 - 这本身就非常重要。

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