基于RFID的室內(nèi)單標(biāo)簽定位方法研究.pdf

1、移動設(shè)備的普及和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的進(jìn)步給物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了必要的硬件和網(wǎng)絡(luò)支持，手機、平板電腦、可穿戴設(shè)備等的迅速發(fā)展及4G、5G高速通信技術(shù)的興起和寬帶提速都激發(fā)了基于位置感知應(yīng)用的需求，位置感知開始發(fā)揮越來越重要的作用。在室內(nèi)和室外環(huán)境下，連續(xù)可靠地獲知用戶的位置信息可以很好的提升用戶體驗，這對當(dāng)前服務(wù)至上的社會具有重要意義。室外定位技術(shù)和基于位置的服務(wù)較為成熟，比如我們常用的導(dǎo)航系統(tǒng)，武器制導(dǎo)系統(tǒng)等。隨著社會智能化趨勢的不斷推進(jìn)，人們

2、對基于位置信息的應(yīng)用的需求不斷上升，室內(nèi)定位將扮演越來越重要的角色，如大型商場或機場里對用戶的室內(nèi)導(dǎo)航，醫(yī)院對病人和醫(yī)療器械的監(jiān)測以及家里對老人小孩活動的監(jiān)控等等。然而，室外定位雖有成熟的衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，但衛(wèi)星信號很難穿透建筑物，不能應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，且室內(nèi)定位精度要求在亞米級，而民用的衛(wèi)星定位誤差在10m左右。
　　射頻識別(Radio Frequency Identification RFID)是能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行自動識別的一種無

3、線通信技術(shù)，具有防水、防磁、非接觸、讀取距離大、使用壽命長、低成本等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于物流、零售和門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著射頻識別相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的完善和統(tǒng)一，其應(yīng)用場景將會大大增加，不再局限于當(dāng)前的物品追蹤、車輛出入控制、動物監(jiān)測等領(lǐng)域。加上國家物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃的正式發(fā)布，使得基于射頻識別的室內(nèi)定位技術(shù)成為業(yè)界研究的熱點。對室內(nèi)定位系統(tǒng)而言，如何兼顧低成本和高精度是一直難以克服的難題，而射頻識別技術(shù)有望解決這一難題，實現(xiàn)低成本高精度的室內(nèi)實時定位。

4、
　　本文的研究重點聚焦在如何利用射頻識別技術(shù)實現(xiàn)低成本和高精度的定位。本文所設(shè)計的定位方案利用無源射頻識別標(biāo)簽和減少射頻設(shè)別讀寫器的數(shù)量來降低系統(tǒng)硬件成本，并利用射頻識別的信號傳輸分布特性來估計信號到達(dá)角以降低計算成本和減少室內(nèi)多徑的干擾，再結(jié)合傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)常用的雙頻比相技術(shù)來消除到達(dá)相位估算時的相位模糊問題，實現(xiàn)最終定位。本文對射頻識別通信機制和系統(tǒng)模型做了詳細(xì)的理論分析，并通過實際搭建實驗平臺驗證了本文所提出的射頻識別信號分

5、布特性。在驗證了該特性的基礎(chǔ)上，本文采用分兩步逐步實現(xiàn)對目標(biāo)定位的方式：首先根據(jù)射頻識別信號分布特性獲得目標(biāo)相對于參考點的信號到達(dá)角度信息；接著利用信號傳輸過程中的相位變化信息估算出目標(biāo)和參考點之間的距離并最終計算出目標(biāo)位置。這種方式的好處在于確定信號到達(dá)角后可以將射頻識別讀寫器的天線方向調(diào)整至對準(zhǔn)目標(biāo)的方向，從而減少多徑效應(yīng)的干擾，在不額外增加運算復(fù)雜度的情況下提高定位精度。另外，信號的相位信息在傳輸過程中變化較為穩(wěn)定，因而可以比較準(zhǔn)