Будущее Rfid в автономных транспортных средствах и интеллектуальных транспортных системах

Технология радиочастотной идентификации (RFID) в течение десятилетий тихо революционизировала системы отслеживания активов, контроля доступа и платежей. Теперь, когда транспортный сектор ускоряется к полной автономии и интеллектуальной инфраструктуре, RFID готов стать основополагающим слоем экосистемы мобильности следующего поколения. Объединив недорогие пассивные метки с надежными считывателями, RFID позволяет машинам идентифицировать, находить и общаться с объектами и транспортными средствами в режиме реального времени - без необходимости прямой видимости или постоянного подключения к сети. В этой статье исследуется текущее состояние RFID в транспорте, его неиспользованный потенциал для автономных транспортных средств и препятствия, которые должны быть преодолены, прежде чем RFID станет вездесущим компонентом транспортных сетей умного города.

Как работает технология RFID и почему это важно для транспорта

Системы RFID состоят из двух основных компонентов: меток (транспондеров) и считывателей (интеррогаторов). метки содержат микрочип и антенну; они могут быть пассивными (используются электромагнитным полем считывателя), активными (с внутренней батареей) или пассивными с помощью батареи. Считыватели излучают радиоволны, которые активируют близлежащие метки и захватывают данные, хранящиеся на них, такие как уникальный идентификатор, производственные детали или показания датчиков.

Для транспортных приложений выбор частоты является критическим. Низкочастотный (LF, 125-134 кГц) RFID хорошо работает вблизи металла и жидкостей, что делает его подходящим для иммобилайзеров транспортных средств и отслеживания шин. Высокочастотные (HF, 13,56 МГц) метки предлагают умеренный диапазон и скорости передачи данных, распространенные в сборе платы и доступе к парковке. Ультравысокочастотные (UHF, 860-960 МГц) метки обеспечивают более длинные диапазоны считывания (до 10 метров или более) и более быстрые скорости чтения, идеально подходящие для управления запасами и систем определения местоположения в режиме реального времени в логистических дворах. Способность читать несколько меток одновременно (] алгоритмы борьбы с столкновением ) дополнительно повышает значение RFID в сценариях большого объема, таких как многополосные платные площади или погрузочные доки.

Текущие RFID-приложения на транспорте: больше, чем плата за проезд

Хотя электронная система сбора платы за проезд (ETC) остается наиболее заметным использованием RFID в транспорте, технология уже поддерживает широкий спектр эксплуатационных функций на государственном и частном парках.

Электронная сборка сборов и цены за перегрузку

Такие системы, как E-ZPass в США, Telepass в Италии и система электронного дорожного ценообразования (ERP) в Сингапуре, полагаются на активные или пассивные UHF-метки, установленные внутри транспортных средств. По мере того, как автомобиль проходит под козлом, считыватель автоматически вычитает плату за проезд. Это не только снижает заторы на платных кабинах, но и позволяет использовать динамические стратегии ценообразования, которые переносят трафик с пиковых часов. Исследования Международной ассоциации мостов, туннелей и турникетов показывают, что плата на основе RFID может увеличить пропускную способность на 300-40% по сравнению с ручными денежными полосами.

Управление флотом и отслеживание активов

Логистические компании используют RFID для мониторинга грузовых контейнеров, поддонов и отдельных активов по всей цепочке поставок. При применении к транспортировке RFID помогает отслеживать местоположение транспортного средства, состояние загрузки и историю обслуживания. Например, парки управления отходами прикрепляют RFID-метки к контейнерам, чтобы транспортные средства для сбора автоматически проверяли, какие контейнеры обслуживались. Аналогичным образом, компании по прокату автомобилей размещают RFID-метки на транспортных средствах для оптимизации проверки, управления запасами и возврата партий - часто сокращая время ручной регистрации на 80%.

Доступ к парковке и контроль доходов

Многие современные парковочные места используют RFID-оборудованные ворота, которые читают наклейку на лобовое стекло или отдельную метку, выдаваемую подписчикам. Система предоставляет вход, регистрирует время входа и на выходе рассчитывает плату, не требуя билета или оплаты в киоске. Это устраняет бумажные билеты, уменьшает выбросы от автомобилей на холостом ходу и предоставляет данные о заполняемости в режиме реального времени, которые могут быть интегрированы с приборными панелями умного города.

Идентификация и безопасность автомобиля

Системы иммобилайзера в большинстве автомобилей, произведенных после 2000 года, полагаются на низкочастотный чип RFID, встроенный в ключ зажигания. Когда ключ вставляется в зажигание, считыватель проверяет уникальный идентификатор, прежде чем позволить двигателю запускать. Это резко сократило угон автомобилей во всем мире, хотя это не автономный уровень безопасности для автономных транспортных средств, где отсутствуют физические ключи.

Будущее RFID в автономных транспортных средствах: V2I и другие

Поскольку транспортные средства лишают водителей-людей, они должны полагаться на комбинацию бортовых датчиков (LIDAR, радар, камеры) и внешних источников данных для безопасной навигации. RFID может дополнять эти системы восприятия способами, которые являются недорогими, энергоэффективными и надежными для погодных условий и условий освещения.

Точная локализация и бережливость

Один только GPS недостаточен для безопасного автономного вождения в плотных городских каньонах или внутри туннелей. RFID может служить в качестве локальной системы позиционирования: тысячи пассивных меток, встраиваемых через регулярные промежутки времени в дорожное покрытие или встроенных в дорожную разметку, могут обеспечить абсолютные ориентиры. Считыватель поднесущей машины может обнаружить метка и рассчитать ее точное положение относительно метки, достигая точности субметра. Это особенно ценно для систем автоматического скоростного транзита автобусов (BRT) [FLT: 1] , которые должны останавливаться с высокой точностью в автобусных бухтах или для самоуправляемых роботов доставки, работающих на тротуарах.

Исследования Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) показали, что комбинация RFID и инерционных датчиков может уменьшить погрешность локализации до менее чем 10 сантиметров — сопоставимую или лучшую, чем дифференциальная GPS, за небольшую часть стоимости. Ключевая проблема заключается в долговечности и размещении меток: миллионы меток должны быть установлены и обслуживаются через дорожную сеть города.

Транспортное средство-инфраструктура (V2I)

RFID-метки могут выступать в качестве небольших, прочных «маяков данных», прикрепленных к дорожным знакам, сигнальным столбам и ограждениям. Когда автономное транспортное средство проходит метка, оно получает структурированные данные об окружающей среде: например, максимально допустимая скорость для кривой, наличие школьной зоны или расположение строительной площадки. Эта информация может быть предварительно загружена в систему принятия решений транспортного средства без необходимости сотового или Wi-Fi соединения.

В отличие от специализированных средств связи ближнего радиуса действия (DSRC) или сотового V2X, RFID не может передавать большие пакеты данных, но он превосходит в предоставлении фиксированной, аутентифицированной информации с чрезвычайно низкой задержкой. Пилотный проект в японских системах Smart Mobility Systems использует пассивные UHF-метки, встроенные в поверхности пешеходного перехода. По мере приближения транспортных средств метки транслируют геометрию пешеходного перехода и текущий статус кнопок пешехода, позволяя автономной системе регулировать скорость и тормозные профили задолго до того, как камера или LIDAR обнаружит пешехода.