Nghiên cứu triển khai hệ thống định vị dùng công nghệ RFID thụ động

Chương này phân tích cấu trúc, nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị dùng công nghệ RFID; đặc điểm của tín hiệu sóng điện từ truyền trong môi trường hẹp và các thuật toán định vị hay

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 4

CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 10

1.1 Công nghệ định vị trong môi trường hẹp 10

1.2 Kỹ thuật định vị trong nhà sử dụng công nghệ UHF-RFID thẻ thụ động 12 1.3 Tình hình nghiên cứu trên Thế giới liên quan đến lĩnh vực của Đề tài 14

1.4 Mục tiêu nghiên cứu của Đề tài 16

CHƯƠNG 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18

2.1 Hệ thống định vị dùng công nghệ RFID thẻ thụ động 18

2.1.1 Thẻ RFID 19

2.1.2 Đầu đọc thẻ RFID 20

2.1.3 Ăng-ten đầu đọc 21

2.1.4 Phần mềm thu thập và hiển thị thông tin của thẻ 22

2.2 Phương trình truyền sóng trong hệ thống định vị dùng công nghệ RFID

thẻ thụ động 22

2.2.1 Phương trình truyền sóng 23

2.2.1.1 Phương trình truyền sóng 23

2.2.1.2 Phương trình truyền tổn hao theo ảnh hưởng đa đường 27

2.2.2 Cách Tính Thông số RSSI 30

2.3 Các Phương pháp Định vị 32

2.3.1 Thời gian truyền tín hiệu (DOA hoặc DTOA) 32

2.3.2 Thuật toán tam giác 33

2.3.3 Thuật toán K điểm gần nhất (KNN) 34

2.3.3.1 Lựa chọn giá trị K 34

2.3.3.2 Tính toán hệ số tin cậy 34

a Hệ số tin cậy về giá trị RSSI 35

b Hệ số tin cậy về sai số khoảng cách ước lượng 35

c Hệ số tin cậy về số các vùng biên 36

CHƯƠNG 3 – ĐẶC TÍNH HÓA CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ DÙNG RFID THẺ THỤ ĐỘNG 37

3.1 Ảnh hưởng của hướng đặt ăng-ten 37

3.2 Ảnh hưởng của vật liệu tiếp xúc thẻ 39

3.2.1 Thẻ được dán trên tường gỗ 40

3.2.2 Thẻ được dán trên tường bê – tông 42

3.2.3 Thẻ được đặt trong không khí 474748

3.2.4 Thẻ được đeo trên người 515152

3.2.5 Kết luận chung 535354

3.3 Ảnh hưởng của đặc tính khác của môi trường 535354

CHƯƠNG 4 – CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID THẺ THỤ ĐỘNG ĐÃ TRIỂN KHAI 545455

4.1 Hệ thống định vị sử dụng một đầu đọc và một thẻ 545455

4.1.1 Cấu hình hệ thống 545455

4.1.2 Hiệu chỉnh hệ thống 575758

4.1.3 Phương pháp định vị 585859

4.1.4 Kết quả và Khó khăn 616162

4.2 Hệ thống định vị sử dụng một đầu đọc và nhiều thẻ 626263

4.2.1 Cấu hình hệ thống 626263

4.2.2 Hiệu chỉnh hệ thống 636364

4.2.2.1 Hiệu chỉnh thông tin thu thập trong CSDL 656566

4.2.2.2 Hiệu chỉnh dữ liệu cho các điểm định vị 666667

4.2.3 Phương pháp Định vị 676768

4.2.4 Kết quả và khó khăn 686869

4.3 Hệ thống định vị sử dụng ba ăng-ten và một thẻ 696970

4.3.1 Cấu hình hệ thống 696970

4.3.2 Hiệu chỉnh dữ liệu 717172

4.3.3 Phương pháp định vị 727273

4.3.4 Kết quả và khó khăn 747475

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 767677

TÀI LIỆU THAM KHẢO 787879

CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 797980

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả đạt được trong Luận Văn là do tôi nghiên cứu và

được sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn cùng nhóm nghiên cứu trong thời gian

thực hiện Những trích dẫn, thông tin tham chiếu đều được ghi rõ tài liệu tham khảo

Nếu những kết quả của tôi phát hiện được sao chép kết quả trong những Tài liệu

tham chiếu khác thì hội đồng có thể hủy kết quả nghiên cứu của Luận Văn này

Học Viên

9 RF(Radio Frequency) Tần số tín hiệu sóng vô tuyến

13 NA (North American) Dải tần có tần số trung tâm 915Mhz

15 Histogram Biểu đồ mối liên hệ giữa giá trị RSSI và số lần

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1- 1: Mối quan hệ giữa khoảng cách & tần số tín hiệu trong hệ thống RFID

thẻ thụ động [1] 12

Bảng 1- 2: Một số công nghệ định vị trong môi trường diện hẹp 12

Bảng 1- 3: Một số nghiên cứu về Hệ thống định vị trong môi trường diện hẹp đã công bố 15

Bảng 2- 1: Lượng tổn hao năng lượng tín hiệu do cáp và giắc kết nối 32

Bảng 3- 1: Dải giá trị của hằng số điện môi theo vật liệu 39

Bảng 3- 2: Kết quả thí nghiệm dùng 2 ăng – ten MT245 và ăng–ten Metal 41

Bảng 3- 3: Bảng tổng hợp các kết quả thu được 434344

Bảng 3- 4: Các kết quả khi dùng ăng–ten Metal thu tín hiệu 464647

Bảng 3- 5: Các kết quả khi dùng ăng–ten MT245 thu tín hiệu 464647

Bảng 3- 6: Kết quả thu được khi dùng Ăng–ten Metal đọc tín hiệu từ các thẻ đặt trong không khí 484849

Bảng 3- 7: Kết quả thu được khi dung Ăng-ten MT245 thu tín hiệu từ thẻ đặt ngoài không khí 505051

Bảng 3- 8: Giá trị RSSI khi thẻ được đeo trên người 525253

Bảng 4- 1: Bảng kết quả phân tích chất lượng của các CSDL thu thập 595960

Bảng 4- 2: Các tham số phản ánh mức độ ổn định của CSDL 656566

Bảng 4- 3: So sánh mức độ ổn định của 2 loại CSDL 666667

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1-1: Ba khối cơ bản trong hệ thống định vị 10

Hình 2- 1: Nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị RFID thẻ thụ động trong môi trường hẹp [14] 18

Hình 2- 2: Cấu trúc của một loại thẻ RFID [1] 19

Hình 2- 3: Hình dạng của ăng – ten Metal 21

Hình 2- 4: Khi ăng-ten truyền và ăng-ten nhận đặt lệch nhau [14] 23

Hình 2- 5: Phần dư hồi qui 28

Hình 2- 6: Mô hình định vị tam giác 33

Hình 3- 1: Sự thay đổi theo hướng của Hệ số ăng-ten đầu đọc Thingmagic 37

Hình 3- 2: Sự thay đổi giá trị RSSI theo hướng của ăng-ten đầu đọc 38

Hình 3- 3: Ăng–ten Metal thu tín hiệu của thẻ dán trên miếng xốp + tường gỗ 40

Hình 3- 4: Ăng–ten MT245 thu tín hiệu của thẻ dán trên miếng xốp + tường gỗ 41

Hình 3- 5: Ăng–ten MT245 thu tín hiệu của thẻ dán trên miếng xốp nhỏ + tường bê – tông 424243

Hình 3- 6: Ăng–ten Metal thu tín hiệu từ thẻ dán trên miếng xốp nhỏ + tường bê tông 454546

Hình 3- 7: Ăng–ten Metal thu tín hiệu từ thẻ đặt trong không khí 484849

Hình 3- 8: Ăng–ten MT245 thu tín hiệu của thẻ đặt trong không khí 505051

Hình 3- 9: Thẻ treo trên người 525253

Hình 4- 1: Bàn thí nghiệm đặt lưới thẻ Landmark 545455

Hình 4- 2: Tọa độ của các điểm trong lưới thẻ 555556

Hình 4- 3: Vị trí của ăng–ten đầu đọc và vàn thí nghiệm 565657

Hình 4- 4: Lưới thẻ chỉ có một thẻ 575758

Hình 4- 5: Qui trình định vị 585859

Hình 4- 6: So sánh giá trị khoảng cách d thực tế và khoảng cách d tính toán được (m) 606061

Hình 4- 7: So sánh Histogram giữa điểm định vị (màu đỏ) và điểm tham chiếu (màu xanh) 616162

Hình 4- 8: Kết quả định vị khi sử dụng một thẻ trong lưới Landmark 616162

Hình 4- 9: Lưới thẻ đặt đầy đủ các thẻ 626263

Hình 4- 10: Qui trình định vị 646465

Hình 4- 11: Mô hình sơ đồ theo phép nội suy tuyến tính 666667

Hình 4- 12: Sai số ước lượng (%) của các điểm định vị 686869

Hình 4- 13: Hình vẽ mô tả ba ăng-ten và thẻ 707071

Hình 4- 14: Hình chiếu bằng của hệ thống lắp đặt theo mô hình Tam giác 707071

Hình 4- 15: Mô tả hệ thống đã triển khai 717172

Hình 4- 16: Cách đặt thẻ tham chiếu và thẻ định vị 727273

Hình 4- 17: Mô hình tam giác 737374

Hình 4- 18: So sánh dữ liệu nhận được của các trường hợp 747475

Hình 4- 19: Sai số(m) của các điểm định vị 757576

LỜI MỞ ĐẦU

Vị trí là thông tin chính trong các ứng dụng theo dõi và định vị đối tượng Thông tin quan trọng này hỗ trợ người sử dụng khi hoạt động trong môi trường không quen thuộc Với mục tiêu xây dựng được hệ thống định vị có giá thành hợp lý và độ ổn

định cao trong môi trường hẹp, công nghệ RFID với thẻ thụ động được lựa chọn khi

triển khai hệ thống

Dưới đây là bố cục các phần trong luận văn:

- Chương 1: Tình hình nghiên cứu tổng quan trên thế giới và Việt Nam Phần này sẽ giải thích về các công nghệ định vị và mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này phân tích cấu trúc, nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị dùng công nghệ RFID; đặc điểm của tín hiệu sóng điện từ truyền trong môi trường hẹp và các thuật toán định vị hay được sử dụng

- Chương 3: Đặc tính hóa các yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống Các yếu tố ảnh hưởng như lớp vật liệu tiếp xúc với thẻ, độ định hướng của các ăng-ten và ảnh hưởng của môi trường sẽ được phân tích chi tiết

- Chương 4: Các hệ thống định vị đã được triển khai Phần này đưa ra và phân tích cụ thể 3 hệ thống mà luận văn đã triển khai

- Phần cuối là một số kết luận và định hướng phát triển cho đề tài trong thời gian tới

Trong quá trình nghiên cứu em đã gặp phải nhiều khó khăn và đã nhận được sự giúp

đỡ từ cô giáo hướng dẫn Lê Minh Thùy, các thành viên trong nhóm RF của phòng

TTAC thuộc Viện nghiên cứu quốc tế Mica–trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, cùng sự giúp đỡ của bạn bè lớp cao học khóa 2013B và các đồng nghiệp ở phòng Nghiên Cứu & Phát Triển của công ty TNHH Phát Triển Điện Tử Bình Anh Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của mọi người trong suốt thời gian vừa qua!

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH

NGHIÊN CỨU

1.1 Công nghệ định vị trong môi trường hẹp

Nhu cầu định vị đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong những thập kỷ gần đây do nhu cầu thực tế về xác định vị trí đối tượng trong lĩnh vực quân sự, công nghiệp, y tế, dân sự Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, những công nghệ mới hỗ trợ định vị đối tượng như RFID, camera, wifi, WSN với các ứng dụng định vị trong môi trường hẹp (trong các tòa nhà, sân bay, kho chứa đồ) Các ứng dụng định vị trong môi trường hẹp như giám sát, dẫn đường cho người phiếm thị, người cao tuổi, trẻ nhỏ, người bệnh hay người sử dụng ở trong môi trường không quen thuộc; hay các ứng dụng tìm kiếm hàng hóa trong kho, tìm kiếm hành lý của khách hàng trong sân bay Phạm vi ứng dụng ngày càng mở rộng và yêu cầu định vị ngày càng cao đòi hỏi phải xây dựng được hệ thống định vị hoạt động hiệu quả trong môi trường hẹp Một hệ thống định vị bao gồm 3 khối cơ bản: khối cảm biến, khối xử lý dữ liệu và khối hiển thị:

Hình 1-1: Ba khối cơ bản trong hệ thống định vị

Một số công nghệ định vị sử dụng trong môi trường hẹp như: tín hiệu GPS, sử dụng camera hoặc dựa vào tín hiệu sóng điện từ-RF (sử dụng Wifi, mạng cảm biến không dây, công nghệ RFID) Mỗi công nghệ phát triển các khối chức năng khác nhau nên

có các ưu điểm và hạn chế riêng Nên phải dựa vào mục đích và yêu cầu cụ thể của người dùng mới lựa chọn được công nghệ định vị và cách xây dựng hệ thống định vị phù hợp Phân loại theo khối cảm biến (quyết định đến công nghệ định vị) thì hệ thống định vị trong môi trường hẹp có thể chia ra thành các kiểu dưới đây:

- Hệ thống định vị toàn cầu-GPS (Globle Positioning System) là hệ thống định

vị sử dụng tín hiệu GPS Hệ thống định vị này có khả năng định vị, giám sát được đối tượng trong vùng không gian mở với chất lượng tốt Còn trong môi trường hẹp, tín hiệu truyền trong môi trường bị giới hạn và thay đổi hướng liên tục nên tín hiệu GPS sẽ bị suy hao nhiều Mặt khác, các thiết bị GPS thường có giá thành cao nên gây nhiều trở ngại, khó khăn về mặt tài chính khi xây dựng, lắp đặt hệ thống cho các ứng dụng triển khai với phạm vi lớn

- Hệ thống định vị sử dụng camera là hệ thống lắp đặt các camera để theo dõi, giám sát và định vị đối tượng Hệ thống có thể biết được chính xác vị trí của đối tượng trong phạm vi giám sát Tuy nhiên, trong các trường hợp cần bảo mật các thông tin cá nhân hoặc có những vùng không thuộc thị trường quan sát của camera thì việc sử dụng camera chưa đáp ứng được yêu cầu

- Hệ thống định vị sử dụng wifi là hệ thống dùng mạng wifi để thu thập tín hiệu Hệ thống này dễ dàng sử dụng và triển khai trong thực tế Nhưng chất lượng định vị chưa tốt đặc biệt khi đối tượng ở gần những vị trí đặc biệt như cửa ra vào, cửa sổ

- Hệ thống định vị dùng mạng cảm biến không dây WSN để thu thập thông tin

từ các nút cảm biến Khi hệ thống triển khai trên phạm vi rộng, số lượng nút cảm biến nhiều làm tăng chi phí lắp đặt

- Hệ thống định vị sử dụng công nghệ sóng điện từ (RFID) là hệ thống sử dụng sóng điện từ truyền từ đầu đọc để thu thập thông tin từ thẻ RFID Dựa vào loại thẻ sử dụng trong hệ thống là thụ động hay tích cực mà có các hệ thống định vị tích cực và thụ động Ở tần số từ 2.4Ghz trở lên thì thường sử dụng thẻ tích cực, hệ thống có nguyên lý hoạt động giống như các mạng cảm biến không dây WSN Còn ở dải tần UHF (860Mhz980Mhz) trở xuống, thẻ RFID thụ động hay được sử dụng trong ứng dụng không cần khoảng cách truyền sóng lớn Bảng dưới đây chỉ ra mối liên hệ tương đối giữa khoảng cách thu được tín hiệu trong hệ thống định vị dùng công nghệ RFID thụ động [1]

Bảng 1- 1: Mối quan hệ giữa khoảng cách & tần số tín hiệu trong hệ thống RFID

vị trong nhà dựa trên công nghệ UHF-RFID thẻ thụ động

1.2 Kỹ thuật định vị trong nhà sử dụng công nghệ

UHF-RFID thẻ thụ động

Hệ thống định vị sử dụng công nghệ RFID và thẻ thụ động thường được xây dựng theo 2 mô hình hệ thống dưới đây:

Mô hình hệ thống thứ nhất dựa trên yêu cầu xác định vị trí của đầu đọc (hoặc

ăng-ten của đầu đọc) Đối tượng cần định vị sẽ được gắn với đầu đọc (đầu đọc đối

tượng), còn các thẻ được đặt cố định tại các vị trí tham chiếu biết trước trong môi

trường Đối tượng di chuyển trong vùng không gian giám sát để thu thập thông tin

từ các thẻtham chiếu Dựa vào thông tin nhận được từ các thẻ tham chiếu để ước lượng vị trí của đối tượng Khi hệ thống có nhiều đối tượng cần định vị thì số lượng đầu đọc cần sử dụng tăng lên,do đó làm tăng chi phí lắp đặt hệ thống

Mô hình hệ thống thứ hai với yêu cầu xác định vị trí của thẻ Đối tượng cần định vị được gắn với thẻ (tag) thụ động (thẻ đối tượng), ăng-ten và đầu đọc được đặt cố định tại một vị trí trong môi trường giám sát hẹp Thông tin thu được trực tiếp từ thẻ đối tượng bao gồm ID (để định danh đối tượng) và công suất bức xạ trở lại đầu đọc

từ thẻ (RSSI) được sử dụng để định vị trí đối tượng Thông số RSSI phụ thuộc vào khoảng cách từ thẻ tới ăng-ten đầu đọc; công suất phát của đầu đọc; độ lợi của ăng-ten đầu đọc và thẻ cũng như môi trường lắp đặt Mỗi đầu đọc cố định có khả năng đọc các thông tin của thẻ trong một vùng không gian tùy thuộc vào đồ thị bức xạ của ăng-ten Để mở rộng vùng không gian định vị thì hệ thống sử dụng nhiều đầu đọc

Hệ thống đề xuất trong Luận văn được xây dựng theo mô hình thứ hai để phù hợp khi mở rộng vùng không gian định vị Thông tin đầu đọc thu thập từ thẻ thụ động RFID gồm:

- ID (Identification): bao gồm mã định danh được đặt bởi nhà sản xuất, mã này không thể thay đổi được

- Application ID/User ID: người sử dụng có thể đặt tên cho đối tượng thông qua việc thay đổi tên đặt trong thẻ

- Công suất bức xạ lại từ thẻ (giá trị RSSI)

Thông tin ID giúp xác định rõ loại đối tượng, thông tin về mức công suất phản xạ giúp ước lượng vị trí của đối tượng Cách ước lượng giá trị RSSI cũng như phương pháp định vị sẽ được trình bày cụ thể trong các chương tiếp theo

1.3 Tình hình nghiên cứu trên Thế giới liên quan

đến lĩnh vực của Đề tài

Đã có nhiều nghiên cứu về hệ thống định vị trong nhà, với các phương pháp định vị khác nhau Một số kết quả nghiên cứu liên quan trong khoảng 10 năm gần đây được liệt kê trong bảng dưới Năm 2013, Bhavik xây dựng hệ thống định vị đơn giản, đặt các thẻ tham chiếu thụ động theo mô hình lưới thẻ (mô hình Landmark) kích thước

nhỏ trên bàn thí nghiệm với mức sai số khoảng cách 60cm Sau đó vào năm 2009, Yeh đã triển khai lưới thẻ Landmark trên sàn nhà, có mức sai số nhỏ hơn (34cm)

Nghiên cứu của Vorst (2008) đã đặt thẻ lên các đồ vật hoặc lên tường cũng cho kết quả định vị khá tốt Các nghiên cứu sau đó với mức sai số nhỏ hơn do cải thiện phần cứng của hệ thống hoặc áp dụng các thuật toán phức hợp (Saad and Nakad-2011; Fortin-Simard et al-2012)

Bảng 1- 3: Một số nghiên cứu về Hệ thống định vị trong môi trường diện hẹp đã

100 thẻ/ 4 antenna

RSSI+Trilateration +các mạch lọc+fuzzy logic

antenna

Hybrid = WCL + Pratical

Passive/

27cm <10cm

12 [13] Cao hơn 1m 9 antenna Mô hình PassTrack Passive/

Trong bảng trên r là khoảng cách gần nhất giữa 2 thẻ tham chiếu đặt trong môi

trường Với các hệ thống dùng thẻ tích cực thì khoảng cách giữa 2 thẻ thường lớn

hơn 1m Còn các hệ thống dùng thẻ thụ động thì khoảng cách giữa 2 thẻ thường < 1m Để tăng độ tin cậy, 2 giải pháp dưới đây hay được áp dụng:

- Giải pháp phần cứng: tăng số lượng đầu đọc hoặc/và số lượng thẻ đặt trong vùng định vị để thu thập được nhiều thông tin hơn; sử dụng thêm các cảm biến (nút cảm biến) để thu thập dữ liệu chính xác hơn

- Giải pháp xử lý tín hiệu: sử dụng các thuật toán phức hợp, mỗi thuật toán dùng trong một giai đoạn nhất định để tăng độ chính xác của phép định vị

1.4 Mục tiêu nghiên cứu của Đề tài

Một hệ thống định vị khi xây dựng phải đáp ứng được các yêu cầu, tiêu chí do người sử dụng đặt ra, đáp ứng được các tiêu chí thiết kế Mỗi ứng dụng khác nhau

sẽ có những yêu cầu khác nhau Mục tiêu của Đề tài là tiến tới xây dựng được một

hệ thống định vị dựa trên công nghệ UHF-RFID và dùng thẻ thụ động thỏa mãn các tiêu chí đánh giá sau:

Sai số e: là yếu tố then chốt, quyết định đến kết quả và chất lượng định vị Độ chính xác khoảng cách tuyệt đối là sai lệch giá trị giữa tọa độ thực tế và ước lượng Độ chính xác tương đối là độ chính xác so với vùng không gian chứa đối tượng (hay khoảng cách từ thẻ RFID tới đầu đọc RFID) Với hệ thống định vị dùng công nghệ UHF-RFID và thẻ RFID thụ động thường có khoảng cách của vùng định vị ngắn

(<20m) thì mức sai số khoảng cách tương đối chấp nhận đươc sẽ < 30%

Độ trễ  : là một thước đo quan trọng khác để đánh giá chất lượng cho hệ thống

định vị đáp ứng thời gian thực Độ trễ là khoảng thời gian từ khi đối tượng di chuyển tới một vị trí mới cho tới khi thông tin về vị trí mới được thu thập Độ trễ càng ít thì hệ thống có khả năng bám thời gian thực tốt Các hệ thống định vị xây dựng trình bày trong Luận văn dừng lại ở bước đưa ra qui trình định vị áp dụng các điểm thử nghiệm và xử lý dữ liệu offline nên chưa tính tới yêu cầu về thời gian trễ

Giá thành $ : là một nhân tố quan trọng để đánh giá toàn diện hệ thống Đặc biệt,

khi lắp đặt hàng loạt các hệ thống nhỏ làm tăng chi phí tổng Nên một hệ thống có chi phí hợp lý là sự lựa chọn tốt nhất Trong các hệ thống định vị RFID, giá thành là

tổng giá của chi phí phần cứng (các thẻ, các đầu đọc, ăng-ten đầu đọc, cáp nối, máy tính) Hệ thống định vị triển khai dùng thẻ thụ động giúp giảm giá thành tối đa

Các tiêu chuẩn thực tế khác về sự phù hợp của hệ thống khi lắp đặt

CHƯƠNG 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Với hệ thống RFID dùng thẻ thụ động thì quá trình truyền sóng theo qui trình

“ReaderTagReader” Đầu tiên, tín hiệu phát ra từ đầu đọc tới ăng-ten đầu đọc rồi truyền tới thẻ Một phần năng lượng này để kích hoạt hoạt động của thẻ và phần còn lại sẽ được mã hóa thông tin rồi truyền trở lại ăng-ten đầu đọc

Khi tín hiệu sóng điện từ truyền qua cáp nối từ đầu đọc tới ăng–ten đầu đọc sẽ bị suy hao một lượng Tiếp đó, tín hiệu truyền từ ăng-ten đầu đọc tới thẻ theo đường

truyền trực tiếp hoặc đường truyền gián tiếp Đường truyền trực tiếp là đường truyền theo 1 đường thẳng duy nhất (nguồn tín hiệu tới thẻ được phát đi từ ăng-ten đầu đọc) Đường truyền gián tiếp là đường truyền bị đổi hướng 1 hoặc nhiều lần (nguồn tín hiệu cuối truyền tới thẻ không phải từ ăng-ten đầu đọc)

Khi tín hiệu sóng điện từ truyền theo chiều ngược lại từ thẻ tới ăng-ten đầu đọc cũng theo đường truyền trực tiếp và gián tiếp Do vậy, tín hiệu cuối cùng nhận được tại ăng-ten đầu đọc thường là tín hiệu được tổng hợp từ nhiều nguồn khác nhau nên

có mức độ dao động lớn

2.1.1 Thẻ RFID

Mỗi thẻ RFID bao gồm một vi mạch kết nối với một ăng–ten Thẻ có nhiều hình dạng: thẻ giấy (inlay), thẻ được tích hợp trực tiếp vào vật cần định vị Hình dưới đây là ví dụ về cấu trúc của một thẻ RFID

Hình 2- 2: Cấu trúc của một loại thẻ RFID [1]

Dựa vào cách cấp nguồn hoạt động, thẻ RFID được chia làm 3 loại là thẻ tích cực, thẻ thụ động hoặc thẻ bán tích cực (bán thụ động):

- Thẻ RFID tích cực: được tích hợp pin, nguồn cấp nên có thể tự gửi dữ liệu về

cho đầu đọc ở khoảng cách khá xa (có thể lên tới 300m) Thẻ tích cực thường

được dùng khi hệ thống cần truyền tin với khoảng cách lớn để tiết kiệm số lượng đầu đọc Nhờ sự phát triển của công nghệ chế tạo, tuổi thọ của pin ngày càng được kéo dài (có thể lên tới vài năm) giúp giảm chi phí cho việc thay thế

Thẻ RFID thụ động: loại thẻ này không cần nguồn cung cấp mà sử dụng ngay chính năng lượng sóng điện từ truyền từ ăng-ten đầu đọc Loại thẻ này

có khoảng cách truyền tín hiệu giới hạn.Khoảng cách giới hạn này phụ thuộc vào cấu trúc của hệ thống, tần số của tín hiệu, môi trường lắp đặt hệ thống Thẻ bán thụ động (bán tích cực) có nguyên lý hoạt động giống như thẻ thụ động nhưng vẫn được tích hợp thêm phần cấp nguồn Luận văn tập trung phân tích cho hệ thống định vị sử dụng các thẻ RFID thụ động nhằm giảm chi phí cho toàn bộ hệ thống và có khoảng cách đọc phù hợp với các ứng dụng định vị trong môi trường diện hẹp

2.1.2 Đầu đọc thẻ RFID

Đầu đọc RFID thu thập dữ liệu từ thẻ RFID dựa trên tần số sóng vô tuyến kết hợp với giao thức truyền và nhận dữ liệu Đầu đọc có thể sử dụng một hoặc nhiều ăng-ten để thu thập thông tin.Đầu đọc có giao tiếp với máy tính (hoặc smartphone) để hiển thị thông tin về thẻ cho người sử dụng Để phục vụ các ứng dụng điều khiển đối tượng, nhiều loại đầu đọc có thêm khả năng ghi thông tin vào thẻ tùy theo yêu cầu của người dùng

Với hệ thống RFID triển khai trong luận văn, đầu đọc Thing Magic Me6 được sử dụng, hoạt động ở dải tần UHF từ 860MHz tới 960MHz, tốc độ đọc tối đa lên tới

2.1.3 Ăng-ten đầu đọc

Ăng-ten đầu đọc làm nhiệm vụ bức xạ tín hiệu trong môi trường để tìm kiếm hoặc giao tiếp với các thẻ Khoảng cách truyền tín hiệu xa nhất cũng như vùng phủ sóng của ăng-ten phụ thuộc vào đặc tính của ăng-ten và đặc tính của môi trường xung quanh cũng như mức công suất phát của đầu đọc

Trong quá trình triển khai, có 2 loại ăng-ten đầu đọc đều hoạt động ở dải tần số UHF cùng được sử dụng để thu thập tín hiệu:

- Ăng–ten thứ nhất là 865MHz–956MHz MT242025/TRH do hẵng Thingmagic sản xuất với hệ số (gain) tương ứng ở dải tần số 865-870 MHz là

7 dBic (min); với dải tần số 902-928 MHz thì ăng–ten có hệ số 7.5 dBic (min); còn trong dải tần số 950-956 MHz thì ăng–ten có hệ số 6.5 dBic (min)

- Ăng–ten thứ hai là một ăng–ten Metal (cấu tạo gồm 2 tấm đồng ghép lại, hoạt động ở dải tần UHF với tần số trung tâm 915Mhz) Ăng–ten này có hệ

số (gain) khoảng 8.6dBi trong dải tần NA (tần số trung tâm 915MHz) Dưới đây là hình vẽ mô tả hình dạng của ăng–ten:

a Mô hình lý thuyết b Hình ảnh thực tế - Ăng-ten gắn

trên giá gỗ Hình 2- 3: Hình dạng của ăng – ten Metal

Mỗi ăng-ten có đặc tính khác nhau, loại cáp nối tới đầu đọc khác nhau và vị trí đặt trong môi trường khác nhau nên dữ liệu thu thập được từ mỗi ăng-ten từ cùng 1 đối

tượng ở cùng 1 thời điểm có thể khác nhau Các thí nghiệm tiến hành trong CHƯƠNG 3 sẽ kiểm nghiệm các sự sai khác này

2.1.4 Phần mềm thu thập và hiển thị thông tin của thẻ

Trong một hệ thống định vị theo công nghệ RFID, dữ liệu sau khi thu thập sẽ được hiển thị đầy đủ trên màn hình theo dõi của máy tính (hoặc smartphone) Những thông tin này sẽ được lưu trữ trong CSDL để sử dụng cho quá trình phân tích, xử lý

dữ liệu ở các bước tiếp theo Hệ thống có độ tin cậy định vị cao thì phần xử lý dữ liệu sẽ có chất lượng tốt

2.2 Phương trình truyền sóng trong hệ thống định

vị dùng công nghệ RFID thẻ thụ động

Khoảng cách tử thẻ tới đầu đọc được xác định thông qua mức công suất bức xạ ngược trở lại đầu đọc của Thẻ (RSSI) Giá trị RSSI càng lớn thì độ mạnh của tín hiệu càng lớn Tuy nhiên, mức công suất này phụ thuộc vào đặc tính của hệ thống và của môi trường bao quanh Hệ thống Đặc tính của hệ thống được xác định thông qua các thông số kỹ thuật của đầu đọc, ăng-ten, thẻ, cáp, giắc kết nối Vì vậy, để xác định được các yếu tố ảnh hưởng tới giá trị RSSI thì phải đặc tính hóa các yếu tố ảnh hưởng từ môi trường Các yếu tố ảnh hưởng này được biểu diễn thông qua môi trường truyền tín hiệu

Mô hình cơ bản của truyền sóng vô tuyến được xây dựng trong không gian lý tưởng

(Free Space) nhưng mô hình này không áp dụng được trong thực tế Phần dưới đây

sẽ trình bày chi tiết về cách lập phương trình truyền sóng trong môi trường thực tế, chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố của môi trường

2.2.1 Phương trình truyền sóng

2.2.1.1 Phương trình truyền sóng

Trong hệ thống thực tế, ăng-ten đầu đọc và ăng-ten thẻ không được đặt trên cùng 1 phương, như mô tả trong hình bên dưới:

Hình 2- 4: Khi ăng-ten truyền và ăng-ten nhận đặt lệch nhau [14]

Quá trình truyền tín hiệu theo qui luật “Reader–Tag-Reader” được chia làm 2 giai

đoạn truyền tín hiệu [14]:

Giai đoạn 1: Tín hiệu truyền từ ăng-ten đầu đọc tới ăng-ten thẻ

Cường độ công suất đẳng hướng từ ăng–ten phát được tính theo công thức:

4

tr reader reader

- e reader là hiệu suất bức xạ của ăng–ten phát

- P tr reader là công suất phát của đầu đọc

- R là khoảng cách giữa ăng-ten đầu đọc và thẻ

Trong trường hợp ăng–ten đầu đọc không đẳng hướng thì mật độ công suất theo hướng ( , 1 1) phải tính theo công thức sau:

Với Greader( , )  1 1 và Dreader( , )  1 1 là hệ số độ lợi và hệ số định hướng của ăng–ten

phát theo hướng ( ,  1 1) Từ đó, vùng hiệu dụng của ăng–ten của thẻ được biểu diễn theo hiệu suất và độ định hướng của ăng–ten thẻ:

rec tag rec tag tr reader tag tag tr reader

reader tag tr reader reader tag

( , ) ( , ) (4 )

  trong công thức (2 6) mô tả mức tổn hao tín hiệu nhận được tại

ăng-ten của thẻ khi hệ thống lắp đặt trong môi trường lý tưởng

Giai đoạn 2: Tín hiệu phản xạ từ ăng-ten Thẻ truyền lại ăng-ten đầu đọc

Sau khi thẻ nhận được năng lượng cung cấp từ đầu đọc, 1 phần năng lượng dùng để kích hoạt thẻ; phần năng lượng còn lại sẽ đóng vai trò là nguồn phát tín hiệu trở lại ăng–ten của đầu đọc Phần năng lượng phát từ thẻ có giá trị bằng:

2

2

( , ) ( , ) (4 )

Với tag là hằng số RCS đặc trưng cho mức độ hòa hợp trở kháng trong thẻ

Từ đây tính được mật độ công suất phát của thẻ:

2 2 2

  là hằng số tổn hao của tín hiệu nhận được tại ăng-ten

đầu đọc trong môi trường lý tưởng Đưa mức tổn hao này về đơn vị dB được:

Với n là hệ số mô tả mức độ tổn hao của tín hiệu khi truyền trong môi trường Giá

trị của hệ số tổn hao phụ thuộc vào mức độ, cấu trúc phức tạp của môi trường Môi trường truyền sóng càng gần với môi trường lý tưởng thì hệ số tổn hao càng gần tới giá trị 1

Công thức (2 10) được biến đổi để tính giá trị công suất phản hồi lại từ thẻ hiển thị tại đầu đọc.(giá trị RSSI):

rec reader

tr reader

P RSSI

P





Phần trên diễn tả cách thành lập Phương trình truyền sóng theo các đặc tính của hệ thống, của môi trường, Phần tiếp theo sẽ trình bầy cách lập phương trình tổn hao

do ảnh hưởng đa đường dựa vào dữ liệu thu thập từ thực nghiệm

2.2.1.2 Phương trình truyền tổn hao theo ảnh hưởng đa

đường

Phần dưới đây trình bầy cách lập phương trình tổn hao dựa trên dữ liệu thực nghiệm, theo Phương pháp Phân tích hồi qui Từ đó ước lượng được độ dao động của dữ liệu thu thập hay mức độ nhiễu đa đường ảnh hưởng tới hệ thống Nhiều thuật toán định vị dựa trên việc so sánh dữ liệu của điểm định vị với dữ liệu của các điểm tham chiếu trong CSDL Nên độ tin cậy của hệ thống phụ thuộc vào độ tin cậy của dữ liệu của các điểm trong CSDL

Mô hình hồi qui tuyến tính biểu thị mối quan hệ giữa đáp ứng y (giá trị RSSI thu được tại Đầu đọc) tương ứng với vị trí x ( x40logR vị trí của đối tượng đang thu

thập dữ liệu tương ứng) theo dạng như sau [15]:

dữ liệu thu thập thực tế Chỉ số i là các cặp dữ liệu quan sát được tại thời điểm thứ i

Trong mô hình trên thì hai thông số 0và 1 để biểu thị cho độ dốc của đường đồ

thị y và cũng là 2 thông số cần phải xác định khi muốn thiết lập mối quan hệ giữa x

và y Sau khi thu được tập hợp các dữ liệu thực nghiệm của x và y sẽ tính toán được

2 hằng số tương ứng là 0'và 1' theo đáp ứng dưới đây:

0' 1' '

Ta có hình vẽ thể hiện sai số của phép đo thứ i:

Hình 2- 5: Phần dư hồi qui

Phải tính được hai giá trị 0'và 1' thì mới ước lượng được sai số của phép đo Ta có:

) 0

2 (

k

i i

' 0

) 0

k

i i i

Kết luận: sau khi tìm được giá trị của thì sẽ tìm giá trị của và sai số tuyệt đối

u để xác định được đầy đủ các tham số của phương trình tổn hao đường truyền theo

dữ liệu thực nghiệm

Từ đó có được công thức tính sai số tuyệt đối:

2

SSR u

   (2- 12)

Còn hằng số tương quan được tính toán theo công thức dưới đây

2

2 1

rec reader dBm a reader dBi tag dBi

m reader tag cable tr reader dBm

- PL a[dBsm]: năng lượng tổn hao do hướng, độ phân cực giữa ăng-ten đầu đọc

và thẻ [dBsm]

- PL m[dB] : năng lượng tổn hao bởi hiệu ứng đa đường [dB]

ăng-ten đầu đọc và thẻ [dBi]

Ăng – ten của hẵng Thingmagic nối với cáp LMR 100 có lượng tổn hao với chiều

dài 100ft được cung cấp từ nhà sản xuất theo công thức :

Với F là giá trị tần số của tín hiệu tính bằng Mhz Ngoài lượng tổn hao do cáp, giắc

kết nối cũng tạo thêm một lượng tổn hao Bảng dưới đây đưa ra các mức tổn hao của các loại cáp và giắc kết nối sử dụng trong hệ thống:

Bảng 2- 1: Lượng tổn hao năng lượng tín hiệu do cáp và giắc kết nối

STT Loại cáp Chiều dài (m) Dải tần số Mức tổn hao (dB)

2.3.1 Thời gian truyền tín hiệu (DOA hoặc DTOA)

Phương pháp này dựa vào thời gian truyền tín hiệu để tính khoảng cách giữa bên phát và bên thu tín hiệu [16]:

prop

d t

c

c : tốc độ truyền sóng điện từ trong không khí (3*108m/s)

d : khoảng cách giữa trạm phát tín hiệu và đối tượng (m)

t prog : thời gian truyền tín hiệu giữa bên thu và bên phát (s)

Sau khi thu thập được chính xác thông tin về thời gian truyền sóng giữa bên phát và bên thu tín hiệu

Hệ thống triển khai theo phương pháp phải có sự đồng bộ giữa các điểm phát và thu tín hiệu Nên các hệ thống này thường có chi phí cho phần cứng tốn kém và ít ứng dụng được khi triển khai hàng loạt trong công nghiệp

2.3.2 Thuật toán tam giác

Các thuật toán tam giác dựa trên các đặc tính hình học của tam giác để ước lượng vị trí của đối tượng và thường dựa trên việc tính toán khoảng cách từ đối tượng đến các điểm tham chiếu để xác định vị trí của đối tượng Các khoảng cách này được ước lượng dựa trên một số kỹ thuật như thời gian tín hiệu truyền (Time of Arrival),

độ chênh lệch thời gian tín hiệu truyền tới (Difference Time of Arrival), cường độ tín hiệu thu được (Received Signal Strength Indicator) Với kỹ thuật dựa vào thời gian truyền sóng (Signal Propagation Time) khó đo được thời gian truyền chính xác Nên các hệ thống này với yêu cầu độ chính xác cao khi thu thập dữ liệu khó được áp dụng trong công nghiệp

Phương pháp thu thập độ lớn RSSI là một phương pháp đơn giản, chi phí lắp đặt vừa phải Tuy nhiên, thông số RSSI bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố nên các phương pháp

xử lý dữ liệu phải đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu qua xử lý

Hình 2- 6: Mô hình định vị tam giác

Sau khi xác định được chính xác các điểm tham chiếu trong không gian (3 điểm)–nằm ở 3 đỉnh của 1 tam giác, kết hợp với đặc tính hình học của tam giác sẽ tìm được vùng không gian ước lượng của đối tượng định vị

Áp dụng:

Với hệ thống đã triển khai, thuật toán tam giác kết hợp với thông tin RSSI để định

vị đối tượng 3 điểm tham chiếu là các vị trí đặt 3 ăng-ten đầu đọc Từ thông tin RSSI sẽ xác định được khoảng cách từ mỗi đầu đọc tới đối tượng Sau đó tìm giao điểm của 3 khoảng cách ước lượng này sẽ tìm được vị trí ước lượng của đối tượng

2.3.3 Thuật toán K điểm gần nhất (KNN)

Các hệ thống định vị thông qua so sánh dữ liệu của các điểm tham chiếu để ước lượng vị trí của điểm định vị thường sử dụng thuật toán K điểm gần nhất để tăng độ chính xác K điểm tham chiếu có dữ liệu thu thập gần giống nhất với điểm định vị được lựa chọn để ước lượng vị trí của đối tượng Phương pháp này giúp tăng độ chính xác của phép định vị thông qua việc lựa chọn, tính toán hệ số tin cậy cho mỗi điểm tham chiếu Mỗi điểm tham chiếu có một hệ số tin cậy, nếu hệ số tin cậy càng lớn thì điểm tham chiếu được xem là càng ở gần điểm định vị Phương pháp này có

độ chính xác, tin tưởng cao nếu tính toán chính xác các hệ số tin cậy

Có 2 vấn đề cần giải đáp khi áp dụng phương pháp này: thứ nhất là phải chọn giá trị

K bằng bao nhiêu để phù hợp với từng CSDL? Thứ hai là cách tính toán hệ số tin cậy cho K điểm tham chiếu

2.3.3.1 Lựa chọn giá trị K

Lựa chọn được giá trị K phù hợp từ CSDL ảnh hưởng tới chất lượng của hệ thống định vị Nếu như chọn giá trị K nhỏ quá thì có thể sẽ bỏ qua các điểm tham chiếu tin cậy khác, làm giảm độ chính xác của phép định vị Còn nếu chọn giá trị K quá lớn

thì khối lượng tính toán sẽ tăng, làm tăng giá thành của hệ thống

2.3.3.2 Tính toán hệ số tin cậy

Số lượng các hệ số tin cậy phụ thuộc vào đặc tính của hệ thống cụ thể Hệ số này sẽ quyết định độ chính xác của phép định vị Một vị trí tham chiếu nằm càng gần đối tượng thì phải có hệ số tin cậy càng cao Trong hệ thống định vị triển khai theo sử

dụng thuật toán KNN, có 2 hệ số tin cậy được tính toán là hệ số tin cậy về giá trị RSSI và hệ số tin cậy về sai số theo khoảng cách [18]:

a Hệ số tin cậy về giá trị RSSI

Các điểm tham chiếu đều được thu thập dữ liệu (giá trị RSSI) rồi lưu vào CSDL Dữ liệu của từng điểm tham chiếu được so sánh với dữ liệu của điểm định vị Nếu môi trường gây ra nhiều nhiễu tới hệ thống thì độ tin cậy của các giá trị RSSI kém Nên phải có phương pháp hiệu chỉnh lại giá trị RSSI cho các điểm tham chiếu và các điểm định vị

Bước đầu tiên là lựa chọn K điểm tham chiếu phù hợp nhất trong CSDL bằng cách

so sánh dữ liệu của điểm định vị với dữ liệu của điểm tham chiếu Sau đó, sẽ tính

toán hệ số tin cậy về giá trị RSSI cho K điểm tham chiếu chọn được Điểm tham

chiếu có giá trị RSSI càng gần với giá trị RSSI của điểm định vị thì hệ số tin cậy về giá trị RSSI càng cao:

RSSIi

i

T RSSI R w

Trong công thức trên, wRSSIi là hệ số tin cậy đối với điểm tham chiếu thứ i RSSI(T)

là giá trị RSSI của vị trí định vị (Target Position), RSSI(R là giá trị RSSI của i)

điểm tham chiếu thứ i

b Hệ số tin cậy về sai số khoảng cách ước lượng

Sau khi lựa chọn được K điểm tham chiếu theo thì tính độ tin cậy của phép ước lượng khoảng cách cho K điểm tham chiếu Dựa vào phương trình truyền sóng lập được kết hợp với giá trị RSSI thu thập của các điểm tham chiếu sẽ tính được sai số khoảng cách ước lượng cho mỗi điểm tham chiếu Điểm tham chiếu nào có sai số ước lượng khoảng cách càng nhỏ thì có độ tin cậy càng cao

c Hệ số tin cậy về số các vùng biên

Một hệ số tin cậy khác về số lƣợng vùng biên của điểm tham chiếu Ki Một điểm

tham chiếu Ki đƣợc lựa chọn trong K điểm tham chiếu sẽ có độ tin cậy cao hơn khi

có nhiều điểm tham chiếu khác ở xung quanh cũng đƣợc lựa chọn Ta có công thức tính hệ số tin cậy theo số lƣợng các điểm tham chiếu vùng biên [18]:

CHƯƠNG 3 – ĐẶC TÍNH HÓA CÁC YẾU

Hình dưới đây mô tả sự thay đổi hệ số độ lợi ăng-ten quy đổi theo hướng đặt của ăng-ten đầu đọc ở dải tần số NA

a Thay đổi góc lệch theo chiều

phương thẳng đứng (điều chỉnh thẻ lên trên hoặc xuống dưới so với vị trí tham chiếu) Dựa vào mối quan hệ này ta có thể tính được hệ số của ăng–ten trên từng hướng cụ thể

Ví dụ, khi góc lệch giữa ăng–ten đầu đọc và thẻ theo phương ngang là 600 thì hệ số ăng–ten bằng 84.1% hệ số ăng–ten cực đại:

Hình 3- 2: Sự thay đổi giá trị RSSI theo hướng của ăng-ten đầu đọc

Việc ước lượng sự thay đổi mức tổn hao của tín hiệu theo hướng của các ăng-ten giúp xác định được hướng của đối tượng đang di chuyển, từ đó đưa ra dự báo và hướng dẫn chính xác hơn cho đối tượng Điều này làm tăng độ chính xác cho hệ thống định vị, đặc biệt là trong các môi trường diện tích hẹp bị ảnh hưởng nhiều từ hướng của các ăng-ten, hoặc trong các ứng dụng về Hệ thống hướng dẫn, chỉ đường cho đối tượng

-20-15-10-505

Góc quay của Ăng-ten Đầu đọc

Chênh lệch RSSI theo góc quay của Ăng-ten

đầu đọc

Góc quay theo chiều ngang Góc quay theo chiều dọc

3.2 Ảnh hưởng của vật liệu tiếp xúc thẻ

Ngoài ảnh hưởng về hướng, các ăng-ten còn bị ảnh hưởng nhiều từ đặc tính của lớp vật liệu tiếp xúc Khi cố định được dải tần số của tín hiệu, điều chỉnh được hướng của các ăng-ten và biết được đặc tính của môi trường truyền sóng thì có thể tính toán được lượng ảnh hưởng của lớp vật liệu tiếp xúc với ăng-ten Hằng số điện môi ảnh hưởng tới khả năng truyền tín hiệu Vật liệu nào có hằng số điện môi càng gần với hằng số điện môi của môi trường truyền sóng lý tưởng (giá trị bằng 1) thì mức

độ tổn hao tín hiệu càng ít Khi sóng điện từ truyền tới ăng-ten thẻ, sau đó truyền qua lớp vật liệu gắn thẻ sẽ bị đổi hướng và bị suy hao đi một lượng Điều này đồng nghĩa với việc dải tần số cộng hưởng của ăng-ten thẻ bị thay đổi, nên tần số cộng hưởng tín hiệu cũng bị thay đổi Để giảm thiểu được ảnh hưởng này, sau khi ước lượng được mức ảnh hưởng của lớp vật liệu gắn thẻ thì sẽ điều chỉnh tần số tín hiệu sóng điện từ phát từ đầu đọc để đạt được sự cộng hưởng tốt nhất giữa ăng-ten đầu đọc và ăng-ten thẻ

Bảng 3- 1: Dải giá trị của hằng số điện môi theo vật liệu

điện môi giá trị cao (như các bức tường bằng bê-tông, tường kính hoặc các vật liệu

ẩm ướt) thì càng khó ước lượng được mức độ tổn hao của tín hiệu

3.2.1 Thẻ được dán trên tường gỗ

Trong thí nghiệm này, mức công suất phát của đầu đọc giảm theo từng bước 1dBm

từ giá trị cao nhất 30dBm xuống giá trị công suất nhỏ nhất nhận được tín hiệu phản hồi lại từ thẻ Hai loại ăng – ten Thingmagic và ăng-ten Metal lần lượt thu tín hiệu

từ thẻ thụ động AD222 -được dán trực tiếp lên tường gỗ Khoảng cách giữa thẻ tới ăng – ten đầu đọc được giữ cố định là 1m Ăng–ten đầu đọc đặt cùng chiều cao với thẻ và đặt ở mức chiều cao 1m so với sàn nhà Dưới đây là hình vẽ mô tả vị trí của ăng-ten đầu đọc và thẻ trong hệ thống lắp đặt thực tế:

Hình 3- 3: Ăng–ten Metal thu tín hiệu của thẻ dán trên miếng xốp + tường gỗ