TU Wien: Funksystem ortet RFID-Etiketten

Dank einer cleveren Entwicklung der TU Wien lässt sich die Position von RFID-Tags nun auch mit vergleichsweise günstigen Mitteln – und sehr genau – bestimmen. Das System wurde bereits patentiert und vom österreichischen Patentamt außerdem als eine der zehn besten Erfindungen des Jahres ausgezeichnet. [...]

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. 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.

„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.“ (pi)