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Approximative Indoor-Lokalisierung von RFID ... - Gernot A. Fink

Approximative Indoor-Lokalisierung von RFID ... - Gernot A. Fink

10 2.1

10 2.1 Signaltechnologien zur Lokalisierung Zusätzlich gibt es bei Bluetooth Einschränkungen, die verbesserte Methoden wie Fingerprinting“ (s. Abschnitt 2.1.4) erschweren [36]. ” Ein weiterer Nachteil der Bluetooth-Technologie sind die durch das Inquiry/Page-Verfahren bedingten langen Verbindungszeiten zwischen Bluetooth-Geräten, welche im zweistelligen Sekundenbereich liegen können. Dadurch ist es möglich, dass sich schnell bewegende Bluetooth-Geräte nicht lange genug in der Reichweite der Basisstationen befinden, um erkannt zu werden [29]. Die Vorteile der Bluetooth-Technologie liegen in der Verbreitung, der Miniaturisierung von Bluetooth-Geräten, der offenen Spezifikation und dem geringen Stromverbrauch. Radio Frequency Identification (RFID) Die RFID-Technologie ist eine Technologie, deren Grundlagen ursprünglich aus dem zweiten Weltkrieg stammen. Ein RFID-System besteht immer aus zwei Bestandteilen [16]: • dem Transponder (auch Tag genannt), der die Informationen enthält • dem Lesegerät, das die Informationen vom Transponder ausliest. Ein Transponder besteht aus drei Komponenten: • dem Chip, der die Informationen und auch die Kommunkationslogik enthält • der Antenne zur Aufnahme von elektromagnetischen Feldern • der Hülle zum Schutz von Chip und Antenne. Ein Lesegerät besteht aus: • dem aktiven Sender zur Erzeugung des hochfrequenten (elektro)magnetischen Feldes • oft mehreren Antennen zur Abstrahlung des Feldes • meist auch noch Schnittstellen zur externen Verarbeitung der Daten Die Kommunikation zwischen Transponder und Lesegerät geschieht schematisch folgenderweise: Das Lesegerät erzeugt mittels seiner Antenne(n) ein hochfrequentes (elektro)magnetisches Feld. In diesem Feld sind Befehle für RFID-Transponder moduliert worden. Wenn sich ein RFID- Transponder in diesem Feld befindet, kann er auf diese Befehle reagieren, indem er das vom Lesegerät erzeugte Feld seinerseits mittels Lastenmodulation oder modulierter Reflektion verändert). Das Lesegerät kann nun die vom Transponder aufmodulierten Informationen im Feld auslesen [50].

2 Grundlagen der Lokalisierung 11 RFID-Transponder unterscheiden sich in der Art ihrer Energieversorgung: es gibt passive und aktive Transponder [16]. Passive Transponder werden vollständig über die vom Lesegerät ausgestrahlte Energie in Form eines magnetischen oder elektromagnetischen Feldes versorgt. Ein Teil der Energie wird in der Antennenspule des Transponders durch Induktion in Strom umgewandelt. Dieser Strom wird über einen Kondensator zur Stromversorgung des im Transponder befindlichen RFID-Chips genutzt [16]. Durch den Verzicht auf eine externe Stromversorgung lassen sich passive RFID- Transponder günstig und in sehr kleinen Dimensionen herstellen. Ausserdem benötigen sie weder Batterien noch eine Wartung, was ihre Lebensdauer im Vergleich zu aktiven Transpondern erhöht [50]. Aktive Transponder besitzen eine externe Stromversorgung (meist Batterien), um den RFID- Chip zu betreiben. Da hierbei keine Energie aus dem Feld zur Stromversorgung des Chips mehr entnommen wird, kann das entsprechende Feld auch deutlich schwächer sein, als das bei einem passiven Transponder der Fall ist. Daraus ergibt sich, dass die Erfassungsreichweite von aktiven Transpondern höher ist als bei passiven [16]. RFID-Systeme werden auch nach ihren Arbeitsfrequenzen unterteilt. Die benutzten Frequenzen erstrecken sich dabei vom Langwellenbereich bei 30 kHz bis zum Mikrowellenbereich bei 5,8 GHz [16]. Die Arbeitsfrequenz hat eine entscheidene Bedeutung für den Anwendungsbereich und die Reichweite eines RFID-Systems, denn abhängig von der Arbeitsfrequenz ändern sich die physikalischen Erscheinungen des Systems. So sind niederfrequente Signale besser in der Lage, Flüssigkeiten zu durchdringen, weil die Absorptionsrate für Wasser geringer ist. hochfrequenten Systemen besitzen eine größere Reichweite und Datenübertragungsrate und sind unempfindlicher gegenüber elektromagnetischen Störungen [16, 25]. Die Frequenzbereiche wurden wie folgt aufgeteilt [30]: • Low Frequency (LF): 30- 500 kHz • High Frequency (HF): 3 - 30 MHz • Ultra High Frequency (UHF):, 433 - 960 MHz • Microwave Frequency: 2,4 - 5,8 GHz Als eine Funktechnologie bietet sie ähnliche Ansätze zur Lokalisierung wie WLAN oder Bluetooth. Vorgeschlagen wurden einfache Nachbarschaftserkennungsverfahren, Trilateration über die Signalstärke [28], eine verbesserte Trilateration mit Referenztranspondern und vorgelagerter Kalibrierung [38]. Vorteile von passiven RFID-Systemen sind die geringen Kosten und Größen der Transponder sowie die Tatsache, dass die Transponder keine durch Batterien begrenzte Lebensdauer haben. Die

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