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基于RFID的室内定位技术研究

丁园园  
【摘要】:射频识别技术(Radio Frequency Identification),简称RFID,利用射频信号完成对目标的自动识别,并获取目标的相关信息。目前,随着社会的发展,位置感知技术受到越来越多的学者和研究机构的青睐。对于室内定位而言,传统的定位技术不能满足室内定位环境的要求。基于RFID的室内定位技术因其非接触、短时延、高精度和低成本的优点成为室内定位的首选技术。本文研究了在室内环境中定位RFID标签的技术。主要工作包括: 第一,本文通过查阅大量文献资料,详细分析了国内外关于室内定位技术的研究现状,并归纳总结了室内定位研究中的局限性和不足之处。 第二,对于室内二维空间定位,本文主要研究了LANDMARC和VIRE定位技术。对于LANDMARC,本文仿真分析了影响定位性能的各个因素,并对三边辅助定位算法、自适应K近邻算法进行了理论和仿真分析。在此基础上提出了一种基于参考标签预处理的改进算法,该算法通过对参考标签做预处理,将因受环境影响而带来较大定位误差的参考标签滤除,动态调整k值,进而动态设定权重因子以对待测标签进行定位。仿真结果表明改进算法的定位误差较低,定位效果较LANDMARC有明显改善。 第三,和LANDMARC相比,VIRE引入虚拟参考标签和近似地图的概念。仿真结果表明VIRE的定位精度较LANDMARC有所提高,但是边界处的定位精度仍然明显低于中心区域的定位精度,故本文研究了BVIRE算法。BVIRE算法在边界处引入虚拟参考标签,可以有效提高边界处的的定位精度。VIRE采用线性插值的方式求得虚拟参考标签的RSSI值,这只是一种快速算法,与实际情况出入较大,因而定位误差较大。鉴于此,本文研究采用Newton插值的改进VIRE算法,即用Newton插值的方式求得虚拟参考标签的RSSI值。仿真结果表明,Newton插值更符合实际情况,定位效果较好。另外,为直观明了的对比算法的定位精度,本文设计了简洁的定位仿真器。通过输入相关参数,选择算法,进行定位结果的显示。 第四,对于室内三维空间定位,本文主要研究了扩展的LANDMARC定位技术和VLM定位技术,分别做了详细的理论及仿真分析,结果表明,LANDMARC定位仍受参考标签的密度影响,VLM定位精度受虚拟参考标签密度影响。但是VLM通过引入包容性和排他性约束条件,仅使用虚拟参考标签,就能简单快速的进行定位。VLM在定位过程中,阅读器只需检测到标签的信号即可,而不是得到精确的RSSI值,对阅读器的性能要求不高,降低了定位成本。 最后,总结归纳了本文的各项研究工作,并指出了下一步研究内容。


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