Smart liten pryl blir smartare

Med hjälp av smart teknik, så kallad RFID, kan saker, djur (och människor!) identifieras på avstånd samtidigt som information skickas och lagras i databaser. Nu blir metoden ännu smartare. Björn Nilsson presenterar i sin avhandling lösningar som gör RFID-tekniken effektivare och mer strömsnål.

RFID betyder “Radio Frequency Identification” och handlar enkelt uttryckt om att kunna identifiera något (eller någon) på avstånd med hjälp av trådlös teknik. Tekniken har funnits i 60 år och användes från början, som så mycket annan avancerad teknik, av militären för att spåra och identifiera flygplan.

— I dag används RFID för att trådlöst och på avstånd identifiera till exempel en produkt som har försetts med en tag. Varje tag har ett unikt identitetsnummer som kan förknippas med en specifik produkt i en databas. Det är alltså möjligt att följa en produkt från tillverkning fram till kund, berättar Björn Nilsson, industridoktorand, som har skrivit en avhandling om hur RFID-tekniken kan bli effektivare.

RFID-taggar, eller etiketter, finns på en uppsjö prylar inom en mängd olika områden där man vill spåra, identifiera och lagra information av olika slag: busskort, liftkort, passersystem som tullar och betalstationer, stöldskydd, osv.

— De finns till exempel i de nya kortläsarna på bussarna i Halmstad och många som har åkt över Öresundsbron har säkert sett att det finns en speciell fil för automatisk betalning. Då har man en manick i sin bil, en transponder som läses av när bilen passerar en läsare, och man slipper stanna för att betala, berättar Björn Nilsson.

Det finns två huvudsakliga RFID-tekniker, passiva och aktiva. De passiva taggarna har ingen egen energikälla utan får energi från RFID-läsaren. Denna sort har begränsade funktioner, framför allt i räckvidd. Arbetsområdet mellan läsare och tag är enbart några få meter.

En aktiv tag däremot har egen energikälla, till exempel ett batteri. Den kan ha räckvidd upp till flera hundra meter och processorn på taggen kan hantera kryptering, avläsa sensorer och logga händelser.

Det finns så kallade RFID-taggar överallt runt omkring oss. Ibland kallas de etiketter och kan användas inom en mängd olika områden där man vill spåra, identifiera och lagra information av olika slag: på busskort och liftkort, i passersystem som tullar och betalstationer, för stöldskydd, inom djurnäringen skydd, osv.

Trots det anses dagens aktiva tag också begränsad eftersom den är energikrävande och ganska dyr att tillverka. Efterfrågan på mer strömsnåla taggar med längre livslängd är stor. Exempelvis logistikbranschen, transportsektorn och djurnäringen skulle kunna effektiviseras på många sätt med hjälp av modernare taggar.

— Om vi tänker oss en godsmottagning med många portar och många lastbilar som kommer för att lasta och lossa samtidigt, kan detta effektiviseras avsevärt med hjälp av RFID. Läsare läser av pallarna med godset när de passerar portarna. Avläsning, registrering och uppdatering av databaser sker automatiskt, utan att någon måste stå och pricka av för hand, förklarar Björn Nilsson.

Det finns en lite hake dock. Om många taggar passerar en läsare samtidigt, kanske inte alla taggar ska läsas av — reagera — just där och då. Det beror på vilket syftet är. När taggarna passerar en läsare talar de om för läsaren att “nu passerar jag”. Taggarna får olika svar av läsaren, beroende på vad de har för “uppgift”.

— Det är knuten i det hela. De får inte “prata” i munnen på varandra. Det måste vara ordning på pratet. Man vill också få dem att göra av med så lite energi som möjligt. Så fort en tag reagerar går det åt energi.

Det är detta Björn Nilsson har forskat om, hur läsare och många taggar pratar med varandra samtidigt, utan att det blir kaos och oordning i kommunikationen.

Tack vare Björn Nilsson finns nu en lösning för effektivare och mer strömsnål RFID-teknik. Han har utvecklat ett så kallat protokoll — det vill säga regler för kommunikation mellan läsare och taggar — för aktiva RFID-taggar som gör att energiåtgången minskas och batterilivslängden ökar. Dessutom har Björn Nilssons forskning lett fram till att man kan tillverka enklare och därmed billigare taggar.

— Nyttan av detta är effektivitet, upp till 60 procent högre effektivitet. Och effektivitet för industrin betyder pengar. Det är många delar man kan förbättra och förenkla för företagen, som registrering, avläsning, kvalitetskontroll, spårbarhet osv.

Björn Nilsson har varit så kallad industridoktorand under de fem år han har hållit på med sin avhandling. Det innebär att han är anställda på ett företag, Free2Move, men bedriver sitt forskningsarbete på ett lärosäte, Högskolan i Halmstad. Syftet med industridoktorander är att uppmuntra akademisk utbildning i industrin och att skapa kontakter mellan forskare och företagare. I Björn Nilssons fall är Chalmers tekniska högskola också en viktig part i samarbetet eftersom Högskolan i Halmstad (ännu) inte har rätt att examinera på forskarnivå. Det är Chalmers som står för de formella delarna i forskarutbildningen, såsom examinationen.

För Björn Nilssons del har det bara varit fördelar med att ha en fot i vardera värld.

— Kombinationen forskning, högskola och Free2Move är det optimala. Jag jobbar som konsult just nu på Free2Move med ett butikslarmsystem, men jag vill gärna fortsätta att forska. Det har varit roligt de här fem åren.

I början av sommaren presenterade han tillsammans med doktorandkollegan Emil Nilsson och handledaren Lars Bengtsson, sin forskning på en av världens största RFID-konferenser i Kina.

— Vår artikel har utsetts till en av de åtta bästa på konferensen i Kina. Vi är konkurrenskraftiga på detta på Högskolan i Halmstad, konstaterar Björn Nilsson.

Egentligen är det, trots att avhandlingen bara alldeles nyligen godkändes, ett steg ytterligare i Björn Nilsson framgångsrika forskning.

— Nästa steg är att utveckla en aktiv tag med en enda krets. I vårt gemensamma projekt om strömsnål effektiv RFID-teknik har jag sett till att läsare och taggar kommunicerar med varandra, och Emil har utvecklat och tagit fram elektroniken för att det ska bli effektivt. Tillsammans visar vi vad man kan använda det till. Vår artikel har utsetts till en av de åtta bästa på konferensen i Kina. Vi är konkurrenskraftiga på denna forskning på Högskolan i Halmstad, avslutar Björn Nilsson.

Björn Nilssons avhandling heter “Energy Efficient Protocols for Active RFID” och lades fram vid Chalmers tekniska högskola i juni 2010 men forskningsarbetet har bedrivits vid Högskolan i Halmstad och företaget Free2Move.
Björn Nilsson, bjorn.nilsson@hh.se

Läs mer om Björn Nilssons avhandling.