基于RFID的室内定位技术研究与实现

【摘要】：计算机技术的发展日新月异,人们对于定位技术的需求也越来越强烈。在室外环境中,全球定位系统等技术都发展得十分成熟,然而,在室内环境中,卫星信号受到了屏蔽,因此定位效果不佳。基于射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)的室内定位技术与其他室内定位技术相比,非视距传输、成本更低、通信效率更高等优点深受国内外学者的青睐。本文主要针对基于RFID的室内定位技术进行研究,分别从静态目标和动态目标两种情况展开分析并提出相应的定位算法,具体内容如下:(1)本文在室内静态目标的定位方面,主要针对基于接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)的LANDMARC算法的稳定性和精度不高的问题,从以下两个方面进行改进:首先针对原算法中,当待测标签和某个参考标签紧贴着时,经定位系统计算的该参考标签的欧几里得距离为零,导致系统出现紊乱值,本文通过替代该零值改进权值公式,消除系统紊乱值,从而提高系统的稳定性;其次引入邻居误差修正法的概念,通过计算邻居标签的平均误差修正待测标签的初始定位结果,从而提高系统的精度。实验结果表明,该方法对于稳定性和精度都有显著提高,误差可降低至25cm左右。(2)本文在室内动态目标的定位方面,主要针对移动目标的定位及其轨迹追踪的问题,采用基于空间域相位差的三角定位法,并融合了最小二乘法实现轨迹追踪。首先在定位场景布置两组天线对,采用基于空间域相位差的测距算法分别计算待测标签的到达角度,再使用三角函数方法将到达角度转换为距离,从而计算出待测标签的具体位置坐标;其次通过最小二乘法将以上方法得到的待测标签的位置数据拟合成曲线,以此来得到动态目标的移动趋势。实验结果表明,该方法能够实现对动态目标的实时定位,并且能够实时反映其运动轨迹。(3)本文结合以上两种定位算法,实现一个RFID室内定位系统,融合了静态定位的场景和动态定位的场景,主要包括仓储环境下的室内静态物品定位模块和养老院环境下动态人员定位模块,最后对这两个模块的功能进行测试,实验表明这两种定位算法都具有可行性和实用性。