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Funksystem kann RFID-Etiketten aufspüren

19.11.2014

Drahtlos erfassbare RFID-Tags werden bei Mautsystemen oder in Fertigungsstraßen eingesetzt. Eine Erfindung der TU Wien ermöglicht nun, ihre Position genau zu bestimmen.

Sie sind klein, brauchen keine Batterie und werden heute milliardenfach eingesetzt. RFID-Tags können zum Erkennen von Autos bei der Mautstelle dienen, zur Überwachung von Industrieprodukten in der Fabrik oder zum Inventarisieren von Waren.


Das Sendegerät stellt Fragen - der RFID-Tag antwortet

Bild: TU Wien

Auch um authentische Luxuswaren von billigen Fälschungen unterscheiden zu können, setzt man heute RFID-Tags ein. An der TU Wien wurde nun eine Methode entwickelt, die RFID-Tags nicht nur zu erkennen sondern auch zu lokalisieren. Die Erfindung wurde patentiert und nun vom österreichischen Patentamt als eine der zehn besten Erfindungen des Jahres ausgezeichnet.

Das Lesegerät fragt, der RFID-Tag antwortet

„RFID“ steht für „Radio Frequency identification“. Die Tags empfangen von einem Lesegerät ein hochfrequentes elektromagnetisches Signal, das bestimmte Befehle enthält. Dieses Signal wird vom RFID-Tag in veränderter Form reflektiert, dadurch wird die passende Antwort ans Lesegerät zurückgeschickt.

Die nötige Energie dafür wird direkt aus dem elektromagnetischen Signal des Lesegerätes geholt, eine eigene Batterie braucht ein RFID-Tag nicht. Anders als beim Barcode-Scannen ist auch nicht unbedingt ein direkter Sichtkontakt zwischen Lesegerät und RFID-Tag nötig.

„Diese Tags sind extrem praktisch. Sie können so klein wie ein Reiskorn sein oder einfach in ein Klebeetikett integriert werden, sie kosten weniger als zehn Cent pro Stück, können bedenkenlos weggeworfen werden und halten praktisch ewig“, erklärt Holger Arthaber von der TU Wien (Institute of Electrodynamics, Microwave and Circuit Engineering).

Bisher war es allerdings kaum möglich, die genaue Position eines RFID-Tags zu bestimmen. „Man kann die Zeit zwischen Aussenden des Signals und Ankunft des zurückgeschickten Signals messen – doch weder das Signal noch die RFID-Tags sind auf eine solche Messung ausgelegt, daher war die Genauigkeit dieser Methode bisher so ungenau“, sagt Holger Arthaber.

Er hatte die Idee für eine Funktechnologie, die eine Ortsmessung der Tags mit einer Genauigkeit IM Zentimeterbereich möglich macht. Thomas Faseth probierte die bereits patentierte Technologie dann im Rahmen seiner Dissertation in der Praxis aus und konnte sie erfolgreich verifizieren.

Zusätzliches Lokalisierungssignal

Dem gewöhnlichen Funksignal des Lesegerätes wird zusätzlich ein Lokalisierungssignal überlagert, das sich periodisch wiederholt. Jedem einzelnen Bit des eigentlichen Funksignals wird ein längeres Bitmuster des Lokalisierungssignals beigefügt.

Dieses Lokalisierungssignal ist so schwach, dass es vom RFID-Tag unerkannt bleibt und seine Antwort auf das eigentliche Funksignal nicht beeinflusst. Allerdings werden Teile des Lokalisierungssignals trotzdem vom RFID-Tag reflektiert. Durch ein kluges Aufaddieren der zeitlich wiederkehrenden Signale kann diese schwache Antwort im Lesegerät von zufälligem Rauschen zuverlässig unterschieden werden.

„Das Lokalisierungssignal hat eine viel größere Frequenz-Bandbreite als das gewöhnliche RFID-Signal. Erst dadurch kann man Signale mit sehr scharfen Flanken erzeugen, die sich gut als Taktgeber zur Zeitmessung eignen“, erklärt Holger Arthaber. „Wenn wir in der Antwort des RFID-Tags das Muster des Lokalisierungssignals herauslesen können, dann lässt sich die Laufzeit des Signals und damit auch der Abstand berechnen.“

Holger Arthaber arbeitet bereits mit RFID-Tag-Herstellern zusammen, die sich für die TU-Erfindung interessieren. Die Lokalisierungs-Technologie wurde patentiert, vom österreichischen Patentamt wurde sie nun als eine der besten Erfindungen des Jahres ausgezeichnet. „Das ist für uns ein sehr schöner Erfolg“, sagt Arthaber. „Es zeigt, was es bringen kann, wenn akademische Forschung und industrienahe, anwendungsorientierte Forschung ineinandergreifen.“


Fotodownload: http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2014/RFID/
Youtube-Video: http://youtu.be/1FbEkc-Yj84


Rückfragehinweis:
Prof. Holger Arthaber
Institute of Electrodynamics,
Microwave and Circuit Engineering
Technische Universität Wien
Gußhausstr. 25-25a, 1040 Wien
T: +43-1-58801-35420
holger.arthaber@tuwien.ac.at

Aussender:
Dr. Florian Aigner
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Technische Universität Wien
Operngasse 11, 1040 Wien
T: +43-1-58801-41027
florian.aigner@tuwien.ac.at


Information & Communication Technology ist – neben Computational Science & Engineering, Quantum Physics & Quantum Technologies, Materials & Matter sowie Energy & Environment – einer von fünf Forschungsschwerpunkten der Technischen Universität Wien. Forschung und Entwicklung werden mit einer Vielzahl an interdisziplinären Projekten verfolgt. Im Fokus steht das Internet. Neben den technischen Grundlagen wird auch die wirtschaftliche, soziale und kulturelle Einbettung der Informations- und Kommunikationstechnologien untersucht.

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Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien

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