2005年8月Katrina颶風(fēng)襲擊新奧爾良后，救援小組人員迅速進(jìn)入該地區(qū)進(jìn)行援救。在救援過程中他們頻繁地在建筑物上書寫代碼來將重要信息傳達(dá)給之后到達(dá)的救援小組，或幫助那些在廢墟中分不清方向的人意識(shí)到他們已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)特殊地帶，例如，代碼會(huì)反映出建筑物是危險(xiǎn)還是安全及建筑中有沒有碎石。 

      德國(guó)黑森林地區(qū)研究人員已經(jīng)利用射頻識(shí)別技術(shù)研發(fā)出了這一譯碼系統(tǒng)。他們的由射頻識(shí)別技術(shù)支持的城市搜索救援理念以機(jī)器人和人類在災(zāi)區(qū)合作劃定受災(zāi)區(qū)域及向指揮中心傳送信息為特點(diǎn)。 

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 救援小組利用裝有射頻讀取天線的機(jī)器人來勾畫區(qū)域圖。天線安裝的方向與地面平行以此來讀取嵌入的標(biāo)簽。 

      位于Breisgau的 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg公司研究員Alexander Kleiner說：“他像螞蟻一樣工作?！盇lexander Kleiner曾寫過一篇關(guān)于利用射頻識(shí)別技術(shù)為機(jī)器人及人類搜索救援工作繪圖的論文。“螞蟻會(huì)留下痕跡，以方便同伴們根據(jù)氣味得知它們偵察到了一個(gè)特定的區(qū)域”。這個(gè)項(xiàng)目是由大學(xué)及德國(guó)研究基金會(huì)贊助的，其目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)利用人力及機(jī)器人高效勾畫災(zāi)區(qū)范圍的系統(tǒng)，以加快救援過程從而拯救生命。 

      例如，災(zāi)后，救援人員和機(jī)器人能夠聯(lián)合起來在已經(jīng)接受了檢查的建筑上裝上射頻標(biāo)簽并將主要信息寫在標(biāo)簽上。這樣一來，其他救援組能夠僅僅通過用電腦讀取標(biāo)簽來辨別特殊建筑的情況或得到接下來該如何進(jìn)行援救的建議。此外，由于多個(gè)救援小組和機(jī)器人通過不同的道路到達(dá)并讀取標(biāo)簽，他們所得出的數(shù)據(jù)能夠被聯(lián)合起來計(jì)算出標(biāo)簽的位置并為總指揮部勾畫出一個(gè)全面的地圖以備使用。這一點(diǎn)是十分重要的，例如如果鄰近的建筑物由加固混凝土蓋成，那么它將阻礙衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號(hào)的讀取。 

      去年，Kleiner和他的同事們?cè)诖髮W(xué)校園利用無源射頻標(biāo)簽測(cè)試了這一利用機(jī)器人和人力的系統(tǒng)。在2008年初，研究人員只用機(jī)器人做了一次測(cè)試，這次測(cè)試應(yīng)用的是有源標(biāo)簽。 

無源射頻繪圖試驗(yàn) 

      第一次試驗(yàn)應(yīng)用了Tagsys的Ario13.56兆赫的無源射頻標(biāo)簽和Medio S002讀取器。這次試驗(yàn)于2007年4月在Freiburg由六人研究小組進(jìn)行。每一個(gè)成員都裝備了一個(gè)電子指南針，一個(gè)電子步數(shù)計(jì)和一副手套。這些裝備由TZI Bremen研發(fā)并利用了內(nèi)置的無線射頻讀取器。 

      裝置全部與每一個(gè)救援小組成員攜帶的小型筆記本式電腦相連。在實(shí)驗(yàn)過程中，工作人員負(fù)責(zé)探索九千米（5.6英里）的城市地區(qū)。城區(qū)主要由高達(dá)六層的居民樓構(gòu)成。他們利用基本航海技術(shù)中的航位推測(cè)法，以之前確定的方位為基礎(chǔ)進(jìn)行現(xiàn)所在位置的推測(cè)并根據(jù)行進(jìn)速度、時(shí)間及路線來估計(jì)即將到達(dá)的方位。用此方法推算出的地點(diǎn)與實(shí)際地點(diǎn)只有大約70米的誤差。通過讀取他們之前在十字路口處建筑上放置的嵌入在可粘型標(biāo)簽內(nèi)的20射頻標(biāo)簽，并將該信息與通過航位推測(cè)法收集的信息相結(jié)合，救援小組能夠計(jì)算出他們目前的位置，并且誤差只有10米（33英尺）。但是，Kleiner說，由于估計(jì)中誤差的存在，繪出高質(zhì)量的地圖還是很困難的。人們?cè)谡麄€(gè)救援過程中要爬梯子，走斜坡或奔跑。  

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在一次測(cè)試中，參與者帶著裝有射頻讀取器的手套 

      “如果你使用無源標(biāo)簽，你就只能在非常接近標(biāo)簽的情況下才能收集到信息。”Kleiner說“因此，無源標(biāo)簽只能幫助救援人員得知他們是否到達(dá)了一個(gè)特定地點(diǎn)。航位推測(cè)法能夠給出對(duì)于行走軌跡的最初猜測(cè)。但是，你行走的路程越長(zhǎng)，它產(chǎn)生的誤差就越大。通過利用射頻識(shí)別技術(shù)來辨別行走者什么時(shí)候在走環(huán)形，這一系統(tǒng)能夠?qū)⒄麄€(gè)追蹤過程進(jìn)行繪圖。從數(shù)學(xué)上講，實(shí)現(xiàn)對(duì)于射頻標(biāo)簽的第二次讀取是很困難的。運(yùn)算法則則會(huì)將軌跡重組以便適用于所有再次被訪問的地點(diǎn)?！彼f，這一程序被稱為同步定位繪圖(SLAM)。該程序?qū)崿F(xiàn)了射頻識(shí)別數(shù)據(jù)與方位估計(jì)的結(jié)合。 

      除此之外，參與者還持有全球定位設(shè)備。通過全球定位系統(tǒng)收集的地點(diǎn)數(shù)據(jù)來檢測(cè)地圖。 

      于2007年八月進(jìn)行的另一項(xiàng)試驗(yàn)中，救援人員與機(jī)器人利用射頻識(shí)別技術(shù)聯(lián)合繪制了地圖來加強(qiáng)航位推測(cè)法的估計(jì)結(jié)果。機(jī)器人上安裝了指南針、軸距里程表及射頻讀取器。射頻讀取器的天線與地面平行，這樣一來讀取器就能在行進(jìn)過程中讀取地面上的標(biāo)簽。機(jī)器人及工作人員都探索大約900平方米（2953平方英尺）的地區(qū)并讀取之前嵌入在地面中的10無源射頻標(biāo)簽。他們能夠?qū)⒑轿煌茰y(cè)法的估計(jì)結(jié)果從對(duì)人150米（492英尺）、對(duì)機(jī)器人50米（164英尺）的誤差減小到對(duì)人對(duì)機(jī)器均5米（16英尺）的程度。除此之外，研究人員還在地下室中測(cè)試了這一設(shè)備對(duì)無序分布的射頻標(biāo)簽的讀取情況。 

應(yīng)用有源射頻傳感器 

      Freiburg大學(xué)的微系統(tǒng)工程系按照ZigBee要求的規(guī)格研發(fā)出了無線傳感器節(jié)點(diǎn)，以便其進(jìn)行對(duì)有源射頻識(shí)別技術(shù)的實(shí)驗(yàn)。這種傳感器測(cè)量空氣壓力、溫度及天線方向?！皞鞲衅鞴?jié)點(diǎn)中裝有兩個(gè)加速器來測(cè)量重力以便測(cè)定天線的方向?！盞leiner說?！斑@樣一來，傳感器能夠探測(cè)到天線方向什么時(shí)候不準(zhǔn)——例如在天線翻倒的時(shí)候?！?nbsp;

      在實(shí)驗(yàn)中，九個(gè)帶有傳感器的有源射頻標(biāo)簽被安裝在室外的交通路標(biāo)上，標(biāo)簽的方位被固定。四個(gè)駛?cè)朐摰貐^(qū)的機(jī)器人，一個(gè)接一個(gè)地讀取標(biāo)簽并為其他機(jī)器人留下讀取的信息。所有這些數(shù)據(jù)都被收集并加工制圖。 

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Kleiner的救援小組利用放置在建筑物上或嵌入在地面中的無源高頻標(biāo)簽。 

       通過利用從其他機(jī)器人處獲得的信息，Kleiner說，機(jī)器人個(gè)體與其自身單獨(dú)進(jìn)行探索相比，能夠提高繪圖準(zhǔn)確度，誤差幅度為2米（6.6英尺）?！澳隳軌蛳胂笠幌虑闆r：第一的機(jī)器人駛過并通過航位推測(cè)法及射頻探測(cè)進(jìn)行電腦繪圖”他解釋道“通過這種方法繪圖要比單純使用航位推測(cè)法準(zhǔn)確的多。繪制過的地圖會(huì)被儲(chǔ)存在附近每一個(gè)射頻標(biāo)簽中。然后，第二個(gè)機(jī)器人通過這一地區(qū)并重復(fù)第一個(gè)機(jī)器人所做的。但是，它也會(huì)從之前的機(jī)器人處讀取到信息并繪制出更為精確的地圖?！?nbsp;

      機(jī)器人在距標(biāo)簽30米處（98英尺）探測(cè)到有源射頻信號(hào)并繪制出誤差為1米(3.3英尺)的地圖?！斑@樣一來，準(zhǔn)確性就主要取決于對(duì)機(jī)器人與射頻標(biāo)簽之間距離估計(jì)的準(zhǔn)確度上，這由信號(hào)的強(qiáng)度決定” Kleiner說。 

      “我們從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)簽所處的環(huán)境及排列的方式很大程度上影響信號(hào)通路的衰退。所以，為了根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度估計(jì)出可靠的距離，這些參數(shù)都要被提前預(yù)測(cè)出來?！盞leiner說“將該技術(shù)應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境中將會(huì)更為困難，因?yàn)樾盘?hào)會(huì)被物體或墻壁反射回來并使信號(hào)沿著不同的路徑進(jìn)行傳播。這種情況被稱為‘多路經(jīng)傳播’問題”。但是他也指出，如果事先能夠了解室內(nèi)環(huán)境的三維構(gòu)造，那么射頻識(shí)別系統(tǒng)也是可以實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)應(yīng)用的。機(jī)器人能夠在預(yù)知建筑模型構(gòu)造的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑中人的定位。 

      目前各大公司開始對(duì)這一觀念感興趣，Kleiner說，而且他希望得到歐聯(lián)盟的贊助支持，因?yàn)樗睦L圖系統(tǒng)還能夠通過由機(jī)器人組檢測(cè)核裝置來實(shí)現(xiàn)保障安全的作用。 

      “我確定每一個(gè)研究同步定位繪圖方法的人都會(huì)認(rèn)識(shí)到射頻識(shí)別技術(shù)，從實(shí)用角度來講，是最有前途的解決方案?！彼f：“因?yàn)榇蠖鄶?shù)對(duì)于同步定位繪圖方法的設(shè)想目前還沒有在災(zāi)難中得到應(yīng)用。照相機(jī)并不能幫助救援小組，因?yàn)樗麄儾荒艽┩笩熿F。全球定位系統(tǒng)在衛(wèi)星信號(hào)被鋼筋混凝土建筑阻擋后會(huì)完全失去作用。而且目前三維激光測(cè)量技術(shù)價(jià)格也過于昂貴。