高可靠寬帶RFID定位-可預期網絡論壇（30頁）.pdf

1、高可靠寬帶RFID定位許辰人北京大學New Future on CloudContents目錄01RFID定位介紹02實現高可靠RFID定位RFID定位介紹New Future on Cloud New Future on Cloud New Future on Cloud01New Future on Cloud今天我們如何購物New Future on CloudNew Future on Cloud筑于二維碼上的世界二維碼已經深入生活的方方面面二維碼成為多個領域的優秀解決方案但同時整個社會在二維碼上付出了巨大的人力成本有沒有替代方案？New Future on Cloud無源通信二維碼方

2、便、輕量，但并不一定是最快捷的解決方案地鐵進站：二維碼/刷卡/NFC以RFID為代表的無源通信更快的掃描、不依賴互聯網、提升用戶體驗、減少人力成本New Future on CloudRFID掃描的問題New Future on Cloud串掃、誤掃掃到但是找不到能否在掃描“電子名片”的同時，獲得它的位置？New Future on Cloud無源RFID室內定位New Future on Cloud對無源RFID標簽定位使用信號強度、信號相位變化等信息更大的定位難度無源標簽反射回來的信號較弱，出錯概率較高更可能面向大規模場景標簽數量巨大，維護簡單，部署快捷New Future on Clou

3、d使用信號的相位定位傳播距離=波長*波數R=/2New Future on Cloud多天線多頻點聯合定位越越多好如果有多種波長的信號可以更加準確地獲得標簽的距離如果有多根天線發射信號可以更加準確地獲得標簽的方向更加準確的定位結果New Future on Cloud使用RFID定位做什么-“我眼鏡找不到了?！?“給它打個電話?！敝腔畚锪?、室內導航、資產管理、設備引導、智慧工廠實現高可靠RFID定位New Future on Cloud New Future on Cloud New Future on Cloud02New Future on Cloud落地困境現狀學術界嘗試各種多天線、移動

4、天線、多頻點的RFID定位技術最前沿的工作可以達到厘米級定位精度RFID定位缺少實際性的大規模部署反思Wang,Ju,et al.Are RFID sensing systems ready for the real world?.MobiSys19RFID定位的表現存在諸多影響因素，缺乏穩定性，難以在真實場景部署New Future on Cloud長尾誤差決定定位可靠性平均誤差/中位數誤差A B C長尾誤差A C BB和C誰更能滿足實用需求？0.6m0.8m1m定位帶寬受限缺少專用硬件缺少對可靠性關注可靠性缺失的關鍵原因New Future on CloudNew Future on Cl

5、oud定位帶寬受限信號帶寬決定系統分辨率帶寬越大，時間分辨率越高，使得距離分辨率 R=c/2B商用UHF RFID頻帶僅為902928 MHz!#$%&5.7m巧婦難為無米之炊300 MHz3 GHzISM Band:902928MHzUHF RFIDNew Future on Cloud缺少專用硬件商用RFID硬件面向通信而非定位定位所需相位數據粒度有限，可能存在“跳變”商用RFID缺乏寬帶能力僅在10MHz頻帶內有跳頻能力商用RFID缺乏并行能力對寬帶信號的并行采集有利于減少跨采樣的時鐘不一致和時變信道的影響New Future on Cloud未將穩定性作為優化目標前沿RFID定位相關工

6、作力求最高精度1.設計上追求盡可能利用互質、聚類等手段，大幅度提高精度2.算法條件數高，因此對信噪比要求高，只使用“最有信心”的信號來源3.對相位數據“嚴進嚴出”，只有信號覆蓋最良好部分的數據是可用的這里信號最好只對這里定位/感知New Future on Cloud追求精度需要冒險！精妙的算法大幅度提升了定位精度從數米到厘米級算法上對信號誤差的敏感性很高“候選者”上位錯誤代價很大?New Future on Cloud如果我們“豪爽”一點帶寬受限硬件支持不好算法追求極致精度更大帶寬！自己動手做硬件！保證精度夠用就行!New Future on Cloud更大帶寬：Sniffer分離激活、通信

7、和定位自制寬頻響應標簽相比于商用RFID，具有更寬的響應頻率曲線在規定功率下使用ISM Band兩側的帶寬這部分的信號發射功率非常低，無法激活標簽高功率信號激活標簽，讀取標簽的ID同時，標簽也會反射其它頻率上的信號細節圖TX_EPCBand Pass Filter(902-928MHz,ISM)R700RX_SNIFFER8 antennasBand Stop Filter*8(902-928MHz,ISM)*8 antennas1 to 4 Power Splitter*8*8CPUGPUPCIE300Mb/sCOMTX_SNIFFER4 to 1Power Splitter*2 frequ

8、ency*2 frequencyDecoder without R700s EPC!#$%(-13dBm)700-960 MHz&#(30dBm)ISM 902-928MHzFrequency Synthesizer*2Sniffer v1.1 aFPGA:PISOADCMixerAttenuatorsFrequency Synthesizer*2Sniffer v1.1 bFPGA:PISOADCMixerAttenuators*32?New Future on Cloud全自研解調：每秒定位更多標簽直接對低功率回射信號解調消除和商用模塊通信的開銷，但信噪比很低，富有挑戰性一系列低SNR下的

9、解調技術開發自適應波束成形基于鎖相環的CFO校準跳變消除GPU并行加速.實現了等價于商用模塊更快的解調約200標簽/秒，依賴于商用讀取模塊的MAC層，完成了實時解調New Future on Cloud信號誤差太大了！寬帶信號的相位測量誤差遠大于ISM頻段寬帶信號功率太低，信噪比差，難以保證低測量誤差韓信點兵，多多益善但是都是蝦兵蟹將怎么辦？ISM!#$%&()*+#$%&()!#New Future on Cloud通道數量的增加提升了穩定性更多“質量較差的信號”讓定位結果變得模糊但同時也消除了候選者定位不再是一次冒險，穩定性提升了蝦兵蟹將也有作用，“三個臭皮匠，賽過諸葛亮”?New Fut

10、ure on Cloud算法目標：加一步加強合作恰當的頻點選擇系統對寬頻信號做了有限次數的采樣，謹慎挑選選取高信噪比的頻點選取波長數更易組合的頻點組選取合適的kernel函數評估標簽位置過濾多徑等產生的錯誤結果New Future on Cloud評估結果在數萬次的實驗數據中，系統保證了：95%的情況下定位誤差小于0.6m99%的情況下定位誤差小于1mNew Future on Cloud啟示定位的穩定性（長尾誤差）是定位系統實用的重要參數面向穩定性的解決方案需要重新審視硬件、資源和算法以減少長尾誤差為目標，系統對信息的“準確度”要求更低New Future on Cloud回到初心掃描獲得每一車包裹的目的地信息每秒上百件可以隔著箱子掃描選取合適清楚知道每件包裹位置使用機器人或AR輔助分發包裹隨時隨地找到“丟件過濾多徑等產生的錯誤結果資產管理設備引導THANKS