Das Konzept der Erfassung von Umweltparametern in der Luft hat in letzter Zeit durch Drohnen-, Insekten- oder Winddispersionsmechanismen an Aufmerksamkeit gewonnen. Interessanterweise benötigen Winddispersionsmechanismen kein mechanisches Antriebssystem und werden ausschließlich durch Windenergie angetrieben, um ausgewählte Bereiche von Interesse zu scannen und zu erfassen. In diesem Beitrag schlagen wir ein kostengünstiges System von windgestreuten Fliegern vor, die auf der Grundlage der passiven UHF-RFID-Technologie kodiert und lokalisiert werden. Für das mechanische Design des Fliegers wird zunächst eine 2D-Struktur entworfen, die von geflügelten Samen inspiriert ist und aus vier Flügeln mit asymmetrischem Querschnitt besteht, um eine bessere mechanische Stabilität während des Abstiegs und eine bessere Integration mit UHF-RFID-Tags zu gewährleisten. Die 2D-Struktur wird dann in 3D-Konfigurationen umgewandelt, indem die Flügel in verschiedenen Winkeln geneigt und mit unterschiedlichen Krümmungen versehen werden. Durch die Einführung von Porosität in die 3D-Konstruktion und die Optimierung der Winkel und Krümmungen der Flügel wird laut Messungen eine niedrige Endgeschwindigkeit von 1,64 m/s erreicht. Die Flieger werden durch Lasersintern aus Polyamid 12 (PA12) mit einer geringen Dicke von 200μm hergestellt. Zur Systemdemonstration werden vier verteilte Leseantennen eingesetzt, um einen codierten Flieger abzufragen, der mit einem passiven RFID-Tag mit UHF-Gen2-Chip ausgestattet ist. Für die Systembewertung werden verschiedene Szenarien mit unterschiedlichen Tags und Flugbahnen mit einem RSSI-Algorithmus (Received Signal Strength Indicator) bewertet, der speziell auf unsere Systemanforderungen zugeschnitten ist. Der durchschnittliche Lokalisierungsfehler variiert in den ausgewerteten Szenarien und gibt Aufschluss über die Leistung des Systems unter verschiedenen Bedingungen.

Quelle: terrahertz.NRW

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