Ανάπτυξη διατάξεων και εφαρμογών σε τεχνολογίες αναγνώρισης μέσω ραδιοσυχνοτήτων (RFID)

Abstract

The subject of this thesis is the development of devices and applications in Radio Frequency Identification (RFID) technologies with the aim of applied research in the main axes of the Fourth Industrial Revolution. The interest is mainly focused on the evolution of RFID applications combining technologies such as Robotics, Internet of Things, Data Analysis and Microwave technology. In the framework of the thesis: (i) A prototype repeater is proposed to increase the range of passive UHF-RFID systems. (ii) The backscatter model of passive RFID tags is investigated and their characterization is carried out in terms of their integrated circuits and antennas. (iii) An algorithm is developed to find the location of static tags in space using fingerprinting techniques, focusing on product inventory. (iv) The problem of mobile tag location is examined by developing a new tracking method based on hyperbolical locaization and Neural Networks for extracting traffic statistics at the Archaeological Museum of Thessaloniki. (v) GuideAndTrack, a novel method for guiding a human to a target tag using a prototype handheld RFID reader and particle filter techniques, is presented. (vi) Finally, the idea of RFID lanes for guidance and location both indoors and outdoors is introduced and their potential use for guiding blind people along “RFID-lanes” is examined.

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η ανάπτυξη διατάξεων και εφαρμογών σε τεχνολογίες αναγνώρισης μέσω ραδιοσυχνοτήτων (RFID) με σκοπό την εφαρμοσμένη έρευνα στους βασικούς άξονες της τέταρτης Βιομηχανικής Επανάστασης. Το ενδιαφέρον εστιάζεται κυρίως στην εξέλιξη των εφαρμογών RFID συνδυάζοντας σημαντικές τεχνολογίες όπως η Ρομποτική, το Διαδίκτυο των Πραγμάτων, η Ανάλυση Δεδομένων και η Μικροκυματική τεχνολογία. Στα πλαίσια της διατριβής: (i) προτείνεται ένας πρωτότυπος επαναλήπτης για την αύξηση της εμβέλειας των παθητικών συστημάτων UHF-RFID . (ii) Διερευνάται το μοντέλο οπισθοσκέδασης των παθητικών ετικετών RFID και πραγματοποιείται ο χαρακτηρισμός τους συναρτήσει των ενσωματωμένων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και των κεραιών τους. (iii) Αναπτύσσεται αλγόριθμος εύρεσης θέσης στατικών ετικετών στο χώρο αξιοποιώντας τεχνικές δακτυλικών αποτυπωμάτων (Fingerprinting) εστιάζοντας στην απογραφή προϊόντων. (iv) Εξετάζεται το πρόβλημα του εντοπισμού θέσης κινητών ετικετών με την ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου παρακολούθησης που βασίζεται στον υπερβολικό εντοπισμό θέσης και τα Νευρωνικά Δίκτυα για την εξαγωγή στατιστικών επισκεψιμότητας στο Αρχαιολογικό Μουσείο Θεσσαλονίκης. (v) Παρουσιάζεται το GuideAndTrack, μια πρωτότυπη μέθοδος για την καθοδήγηση ενός ανθρώπου σε μία ετικέτα-στόχο κάνοντας χρήση ενός πρωτότυπου χειροκίνητου αναγνώστη RFID και τεχνικές φίλτρου σωματιδίων. (vi) Τέλος εισάγεται η ιδέα των λωρίδων RFID για την καθοδήγηση και εντοπισμό τόσο σε εσωτερικούς όσο και σε εξωτερικούς χώρους και εξετάζεται η πιθανή χρήση τους για την καθοδήγηση τυφλών κατά μήκος «RFID-διαδρομών».