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基于RFID的室内定位技术研究

周俊儒  
【摘要】:位置信息在越来越多的应用领域显示出巨大作用。射频识别(RFID)技术作为一种非接触式的自动识别技术,在资产管理、人员追踪、仓储物流等领域取得了广泛的应用。研究如何使用RFID系统对目标进行定位,同时获取对象的位置信息与ID信息,具有非常好的研究价值和市场应用前景。由于室内环境的复杂多变,多路径传播和环境噪声的干扰较大,因此,RFID定位方法的研究非常重要。目前对于RFID定位的研究,主要是依据读写器获得的标签信号的强度(RSS),辅以参考标签对目标标签进行定位。本文以仓储管理中的定位问题为背景,研究基于载波相位的RFID定位技术。首先针对基于载波相位的RFID定位中的相位测量、相位稳定性、多径抑制等关键问题进行研究;接着提出基于相位变化的定位方法;提出基于到达角度法(AOA)的RFID定位方法,统计误差的分布规律并在此基础上提出一种结合AOA与RSS的定位方法。主要研究内容包括以下几个方面:1)对室内无线传播环境下的RFID定位测量参数的实际测量和分析。从不同参数的位置敏感性、抗干扰能力及测量的实现方式等方面进行比对分析。提出将零中频正交相位计算法应用于RFID标签信号相位的测量,使得相位的测量更易于实现。设计并实现了一套相位测量原型机对标签信号相位进行实测验证。从标签反射、读写器电路和空间传播三个方面对RFID信号的相位稳定性进行分析。最后针对多径传播问题,提出一种基于增益波瓣图的误差抑制方法。2)首次提出基于相位变化的RFID标签定位方法。首先实测并分析标签及标签附着货物对周围标签相位产生的影响,在此基础上提出一种基于相位变化的定位方法。基于商用射频芯片成功设计并制作了具有定位功能的无源UHFRFID读写器。最后,针对仓储管理中的货物入库环节,进行基于相位变化的入库货物定位实验。3)提出将到达角度法(AOA)应用于无源UHF RFID标签定位。通过到达相位差(PDOA)检测AOA,然后基于多天线对的AOA对标签进行定位。该方法具有不需要参考标签、对标签位置变化敏感、不受天线的方向影响等优点。4)通过典型仓储环境下的定位实验,分析误差的来源及环境因素对误差的影响,并统计误差的分布规律。基于对误差的分析和实验统计,提出了一种结合信号强度(RSS)的二次定位方法。实验表明,该方法能够抑制多路径效应的影响,有效提高定位精度.最后,针对仓储管理中的货物盘点环节,在此基础上提出一种巡检式盘点定位方法并进行实验验证。


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