无人机可以通过错误的库存记录节省零售商数十亿美元

麻省理工学院的工程师开发了一种系统，该系统使小型，安全的空中无人机能够在几米远的大型仓库中读取RFID标签，从而可以避免零售商因错误的库存记录而损失数十亿美元。

射频ID标签本应彻底改变供应链管理。这种便宜的，无需电池的标签可以从扫描仪无线接收电能，然后广播标识号，从而使仓库管理人员能够比读取箱号并手动记录库存效率更高的日志记录。

但是，现代零售业的规模使射频ID（RFID）扫描效率也低下。例如，沃尔玛（Walmart）报告说，由于库存记录与库存不匹配，2013年其收入损失了30亿美元。即使采用RFID技术，单个大型零售商店也可能需要三个月的时间来进行完整的库存检查，这意味着不匹配通常不会被发现，直到被客户要求暴露为止。

麻省理工学院的研究人员现已开发出一种系统，该系统可使小型，安全的空中无人机从数十米远的地方读取RFID标签，同时识别标签的位置，平均误差约为19厘米。研究人员预想，该系统可用于大型仓库中以进行连续监控，以防止库存错配和零配件的放置，从而使员工能够快速，可靠地满足客户的要求。

设计系统的主要挑战是，在当前的自主导航状态下，唯一能够在人类近距离飞行的足够安全的无人机是带有塑料旋翼的小型轻型无人机，如果发生这种情况，不会造成人身伤害。碰撞。但是这些无人机太小了，无法携带超过几厘米范围的RFID阅读器。

研究人员通过使用无人机中继标准RFID阅读器发出的信号来应对这一挑战。这不仅解决了安全性问题，还意味着可以将无人机与现有的RFID库存系统一起部署，而无需新的标签，读取器或读取器软件。

索尼公司媒体艺术与科学职业发展助理教授Fadel Adib说：“在2003年至2011年之间，美国陆军在其仓库中损失了58亿美元的补给。”“ 2016年，美国国家零售联合会报告说，每年的萎缩率-零售商店中的物品损失-平均每年约452亿美元。通过使无人机能够找到并定位物品和设备，这项研究将为解决这些问题提供根本的技术进步。”

麻省理工学院的研究人员在本周于美国计算机协会数据通信特别兴趣小组的年会上发表的一篇论文中描述了被称为RFly的系统。阿迪布（Adib）是该论文的资深作者，他与媒体实验室的博士后云云飞（Yunfei Ma）和麻省理工学院机械工程专业的研究生尼古拉斯·塞尔比（Nicholas Selby）一起加入了研究。

相移

中继RFID信号并使用它们确定标签的位置会带来一些棘手的信号处理问题。一个是，因为RFID标签由阅读器无线供电，所以阅读器和标签以相同的频率同时发送。中继系统增加了另一对同时传输：两个在中继和标签之间，另外两个在中继和读取器之间。这是在相同频率下的四个同时传输，所有传输都相互干扰。

该问题由系统确定RFID标签的位置的要求而加剧。位置检测（或“定位”）系统使用称为天线阵列的设备上的一种变体。如果将多个天线聚集在一起，则以一定角度朝它们广播的信号将在稍有不同的时间到达每个天线。这意味着天线检测到的信号将略有异相：它们的电磁波的波谷和波峰不会完全重合。根据这些相位差，软件可以推断出传输角度，从而推断出发射器的位置。

无人机太小，无法携带天线阵列，但它会不断移动，因此在不同位置也需要读取在不同时间获取的读数，从而模拟了阵列中的多个天线元件。

通常，为了抵御干扰，无人机会对接收到的来自标签的传输进行数字解码，然后重新编码以传输至读取器。但是在这种情况下，解码编码过程所施加的延迟会改变信号的相对相位，从而无法精确测量位置。

所有无线电系统都通过调制基本传输频率来编码信息，通常是通过稍微上下移动它。但是，由于RFID标签没有独立的电源，因此其调制度要比读取器的调制度小得多。因此，麻省理工学院的研究人员设计了一种模拟滤波器，可以从到达阅读器的信号中减去基本传输频率，然后将低频分量和高频分量分开。然后，低频分量（来自标签的信号）被加回到基频上。

参照系

然而，在这一点上，仍然存在另一个问题。由于无人机在移动，因此到达阅读器的信号的相移不仅取决于无人机相对于RFID标签的位置，而且还取决于无人机相对于阅读器的位置。仅根据接收到的信号，阅读器无法分辨出这两个因素中的每一个对总相移的贡献量。

因此，麻省理工学院的研究人员还为每架无人机配备了自己的RFID标签。无人驾驶飞机在将阅读器的信号中继到加标签的物品和简单地让其自己的标签将信号反射回去之间交替进行，以便阅读器可以估算出无人机对总相移的贡献并将其消除。

在媒体实验室中涉及标签对象的实验中，有意将其中的许多对象隐藏起来以近似堆放在货架上的商品状态，该系统能够以19厘米的精度定位标签，同时扩展了阅读器的范围在所有方向上十倍，或累计一百倍。研究人员目前正在马萨诸塞州一家主要零售商的仓库中进行第二组实验。

卡耐基梅隆大学电气与计算机工程学助理教授Swarun Kumar说：“中继已在通信中使用了很长时间，甚至可以将网络连接到农村地区。”“这里的变化是，一端是无电池的，他们希望对无电池的设备进行定位跟踪，这需要相位一致的测量。这些加在一起使问题颇具挑战性。我认为这就是这项工作中的概念新颖性。我预计可能会有比库存跟踪问题更多的应用程序，这本身就非常重要。”