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RFID定位技术检测精度和更新频率的突破

2024-04-10 09:15 浙江云顶集团科技

RFID(Radio Frequency Identification)定位检测技术,即无线射频识别定位检测,是一种非接触式绝对位置的检测技术。本文所描述RFID定位技术为超高频无源RFID定位技术(以下简称RFID技术),超高频RFID标签采用无线电波供电技术是无源标签,无需布线,部署简单、成本低、读取速度高在应用上有很大的优势。

RFID定位技术在物流、仓储、制造、医疗、云顶集团交通等领域已经得到广泛的运用。例如:在仓储管理中,可以利用RFID定位技术实现对人员或物品的精确追踪和定位,提高仓库管理效率。在云顶集团交通中,可以利用RFID定位技术实现对车辆和行人的准确监测和调度,提高交通运行效率。

MLSIM(Multi-label signal intensity modeling的缩写),即RFID多标签信号强度(相位)建模定位检测技术,以下就传统RFID定位与MLSIM定位技术在轨道机车位移检测领域做详细比较。

    一、   工作原理

传统的RFID定位技术通常依赖于信号强度(RSSI值)或到达时间等参数进行定位,也就是通过在读取的多个标签中判断最近的标签,一般来说位置数据是本帧读取的标签id中强度最大的一个,传统定位技术将最近标签id作为位置数据。

MLSIM定位技术标签id需要按顺序布置,利用优异的滤波和修补技术采信有效的标签,再利用多个有效标签的信号强度和相位值建立读取模型以及机器自学习等多种方法,通过标准模型与读取模型的对比,及模型间的离散程度,计算出标签X轴上毫米级的坐标位置,取坐标位置相邻的2个标签中id序号相对小的标签id作为大位置,并将该坐标位置与大位置的正方向毫米级距离值作为小位置,MLSIM定位技术的大位置可能是没有读取的标签或强度不是最大的标签。

    二、   检测精度

检测精度是传感器的计算位置和实际位置的误差,定位精度需要综合考虑机械的配合程度。

传统RFID定位技术检测精度取决于标签安装的间隔距离,间距一般200mm以上,在实际运用中,考虑轨道机车的偏摆,会合理控制RFID天线与标签的垂直距离,过近的标签间距或过小的天线与标签夹角传统技术无法通过信号强度(RSSI值)或到达时间等参数进行区分。再由于多径效应、信号衰减、环境干扰等原因会造成标签漏读或错读,导致检测精度偏差很大,还需要上位机做多帧或逻辑过滤。

MLSIM定位技术因多径效应、信号衰减、环境干扰可能导致有效标签数量的减少,可能影响位置检测的精度,但不会造成位置的漏读错读。MLSIM定位技术能实现分度值1mm的连续位置检测,检测精度<10mm。图1为MLSIM定位技术运行状态的PLC趋势图。


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图1

注:趋势图中的上线为大位置趋势线,中上线为小位置趋势线,中下线为坐标位置趋势线,下线为报文序号趋势线。

三、   更新频率

MLSIM定位技术需要大量的原始数据进行模型训练和优化,因此要求系统具有较强的算力,MLSIM定位技术设备配置7核处理器,480MHz工作频率,位置更新频率高达100HZ,能够实现毫米级连续位置的检测,实时地反映物体的位移变化,即使快速移动场景,位置数据有很好的线性关系。

传统的RFID定位技术因商业运用等因素限制,在数据处理能力比较低,一般不具有较高的更新频率,一般在20Hz以下。

基于PLC的控制级定位,最终的定位精度需要更新频率、检测精度及机械配合实现,同时还需要考虑设备的机械损耗,在项目规划时,应该合理明确检测精度和更新频率。

四、   适用场景

传统的RFID定位技术主要适用于一些事后监测、运行轨迹跟踪或运行速度慢,同时定位精度要求不高的需求,如仓库管理、生产管理、物品追踪等。

而MLSIM定位技术则满足控制级的高精度定位需求,如天车定位、料车定位、皮带机定位、堆取料机定位、运卷车定位、运渣车定位、龙门吊定位和火车定位等轨道机车的定位,尤其是轨道机车无人自动驾驶的领域。

对于PLC控制的轨道机车行走电机,计算轨道机车定位精度时,要综合考虑数据采集与控制执行的延时,用最大延时乘以运行速度,再累加抱闸制动因惯性等因素导致的滑行距离,合理规划定位精度,在多种机车配合装卸项目综合定位精度对工作效率的影响,在卸料项目同时考虑因定位精度与料位测量位置的偏差导致对仓容或加料效率的影响,不仅仅考虑撒料。

因此,在选择使用哪种定位技术时,需要根据具体的应用场景和需求进行考虑,在满足功能及性能前提下,综合考虑采购成本、安装成本及维护成本。


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