無線電頻率ID標(biāo)簽應(yīng)該徹底改變供應(yīng)鏈管理。從掃描儀無線接收電力然后廣播識(shí)別號(hào)碼的便宜，無電池標(biāo)簽使倉庫管理人員能夠通過讀取箱號(hào)并手動(dòng)記錄來更有效地記錄庫存。

但現(xiàn)代零售業(yè)務(wù)的規(guī)模使得甚至射頻ID(RFID)掃描效率低下。例如，沃爾瑪報(bào)告稱，由于其庫存記錄與其庫存不匹配，2013年收入損失了30億美元。即使使用RFID技術(shù)，也可能需要一個(gè)大型零售店三個(gè)月才能進(jìn)行完整的庫存審查，這意味著在客戶要求暴露之前，不匹配通常是未被發(fā)現(xiàn)的。

麻省理工學(xué)院的研究人員現(xiàn)在開發(fā)了一種系統(tǒng)，可以使小型，安全的空中無人機(jī)從幾十米外讀取RFID標(biāo)簽，同時(shí)識(shí)別標(biāo)簽的位置，平均誤差約為19厘米。研究人員設(shè)想，該系統(tǒng)可用于大型倉庫，用于連續(xù)監(jiān)控，防止庫存不匹配以及單個(gè)物品的位置，以便員工能夠快速可靠地滿足客戶的要求。

設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)是，在目前的自主導(dǎo)航狀態(tài)下，唯一安全足以在人類近距離內(nèi)飛行的無人機(jī)是帶有塑料轉(zhuǎn)子的小型輕型無人機(jī)，如果發(fā)生這種情況，它們不會(huì)造成傷害。碰撞。但是這些無人機(jī)太小，無法攜帶超過幾厘米范圍的RFID閱讀器。

研究人員通過使用無人機(jī)來傳遞標(biāo)準(zhǔn)RFID閱讀器發(fā)出的信號(hào)來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。這不僅解決了安全問題，還意味著無人機(jī)可以與現(xiàn)有的RFID庫存系統(tǒng)一起部署，而無需新的標(biāo)簽，閱讀器或閱讀器軟件。

“2003年至2011年間，美國陸軍在其倉庫中失去了58億美元的供應(yīng)，”索尼公司媒體藝術(shù)與科學(xué)事業(yè)發(fā)展助理教授Fadel Adib表示，他在麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新系統(tǒng)?！?016年，美國全國零售聯(lián)合會(huì)報(bào)告稱，零售商店的物品減少損失 - 平均每年約為452億美元。通過使無人機(jī)能夠找到并定位物品和設(shè)備，這項(xiàng)研究將為解決這些問題提供基本的技術(shù)進(jìn)步。“

麻省理工學(xué)院的研究人員在他們本周在計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)通信特別興趣小組年會(huì)上發(fā)表的一篇論文中描述了他們的系統(tǒng)，稱為RFly。Adib是該論文的高級(jí)作者，媒體實(shí)驗(yàn)室的博士后馬云飛和麻省理工學(xué)院機(jī)械工程研究生Nicholas Selby也加入了他的行列。

相移

中繼RFID信號(hào)并使用它們來確定標(biāo)簽的位置會(huì)帶來一些棘手的信號(hào)處理問題。一個(gè)是，因?yàn)镽FID標(biāo)簽由閱讀器無線供電，所以閱讀器和標(biāo)簽以相同的頻率同時(shí)傳輸。中繼系統(tǒng)增加了另一對(duì)同時(shí)傳輸：兩個(gè)在中繼和標(biāo)簽之間，兩個(gè)在中繼和閱讀器之間。這是同一頻率的四個(gè)同時(shí)傳輸，都相互干擾。

系統(tǒng)確定RFID標(biāo)簽的位置的要求使這個(gè)問題更加復(fù)雜。位置檢測(cè) - 或“定位” - 系統(tǒng)使用稱為天線陣列的設(shè)備上的變體。如果將多個(gè)天線聚集在一起，則以一定角度向它們廣播的信號(hào)將在稍微不同的時(shí)間到達(dá)每個(gè)天線。這意味著天線檢測(cè)到的信號(hào)將略微異相：它們的電磁波的波谷和波峰將不會(huì)完全重合。根據(jù)這些相位差，軟件可以推斷出傳輸角度，從而推斷出發(fā)射機(jī)的位置。

無人機(jī)太小而無法攜帶天線陣列，但它不斷移動(dòng)，因此在不同時(shí)間進(jìn)行的讀數(shù)也在不同的位置進(jìn)行，模擬陣列的多個(gè)天線元件。

通常，為了對(duì)抗干擾，無人機(jī)將對(duì)從標(biāo)簽接收的傳輸進(jìn)行數(shù)字解碼，并對(duì)其進(jìn)行重新編碼以便傳輸給閱讀器。但在這種情況下，解碼編碼過程所施加的延遲會(huì)改變信號(hào)的相對(duì)相位，使得無法準(zhǔn)確地測(cè)量位置。

所有無線電系統(tǒng)通過調(diào)制基本傳輸頻率來編碼信息，通常通過稍微上下移動(dòng)來進(jìn)行。但由于RFID標(biāo)簽沒有獨(dú)立的電源，因此其調(diào)制可檢測(cè)地小于閱讀器的調(diào)制。因此，麻省理工學(xué)院的研究人員設(shè)計(jì)了一種模擬濾波器，它可以從到達(dá)讀取器的信號(hào)中減去基本傳輸頻率，然后將低頻和高頻分量分開。然后將低頻分量 - 來自標(biāo)簽的信號(hào) - 加回到基頻上。

參照系

然而，在這一點(diǎn)上，仍然存在另一個(gè)問題。由于無人機(jī)正在移動(dòng)，到達(dá)讀取器的信號(hào)的相移不僅來自無人機(jī)相對(duì)于RFID標(biāo)簽的位置，還來自其相對(duì)于讀取器的位置。僅基于接收到的信號(hào)，讀者無法分辨這兩個(gè)因素中的每一個(gè)對(duì)總相移有多大貢獻(xiàn)。

因此麻省理工學(xué)院的研究人員還為他們的每個(gè)無人機(jī)配備了自己的RFID標(biāo)簽。無人機(jī)在將讀取器的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到帶標(biāo)簽的物品之間交替，并簡(jiǎn)單地讓其自己的標(biāo)簽反射信號(hào)，以便讀者可以估計(jì)無人機(jī)對(duì)總相移的貢獻(xiàn)并將其移除。

在媒體實(shí)驗(yàn)室中涉及標(biāo)記物體的實(shí)驗(yàn)中，其中許多是故意隱藏的，以接近堆放在倉庫貨架上的商品的狀況，系統(tǒng)能夠以19厘米的精度定位標(biāo)簽，同時(shí)擴(kuò)大讀卡器的范圍四面八方，或累積百倍。研究人員目前正在馬薩諸塞州一家大型零售商的倉庫進(jìn)行第二組實(shí)驗(yàn)。

“繼電器已經(jīng)在通信中使用了很長時(shí)間，甚至將網(wǎng)絡(luò)帶到了農(nóng)村地區(qū)，”卡內(nèi)基梅隆大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程助理教授Swarun Kumar說?！斑@里的變化是其中一個(gè)端部是無電池的，他們希望定位跟蹤無電池設(shè)備，這需要相位一致的測(cè)量。這些共同使問題非常具有挑戰(zhàn)性。這就是我認(rèn)為這項(xiàng)工作中的概念新穎性。我預(yù)計(jì)可能存在比庫存跟蹤問題更多的應(yīng)用程序 - 這本身就非常重要。

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