基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究

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随着新兴产业的迅速发展和人们对位置服务需求的大量增加,室内定位得到了更多的关注,相关研究也不断深入。但传统卫星定位技术难以为室内目标提供高精度的位置服务。RFID技术以其多目标识别、成本低廉等优势被广泛应用于室内定位研究中,具有提供大众化商业位置服务的潜力和空间。室内情境物理环境复杂、无线信道特殊,RFID技术具有较好的非视距识别能力。本文针对基于RSSI的RFID室内定位算法展开研究。在介绍本研究课题的基础上,详细分析了室内定位技术的研究现状,介绍了基于无线电波、光学和声学的定位技术,总结了各类定位技术的技术特征和适应情境,并在此基础上分析了RFID室内定位技术的的研究现状,对其定位算法及优化进行了分析。对RFID室内定位技术涉及的相关理论技术等作了较为详细的介绍。阐述了室内无线传播特性及模型。分析了室内信道环境的复杂性和特殊性给室内定位带来的问题,包括非视距传播和多径效应,并介绍了主要的传播模型,分析了主流的RFID室内定位原理。基于RSSI的RFID室内定位算法的主要代表为LANDMARC定位算法和VIRE定位算法。LANDMARC定位算法通过布设标定位置的参考标签,并根据信号强度接近程度来提供位置估计,减少了阅读器的使用,大幅降低了成本。邻近参考标签和定位目标所处无线信道较为相似,能够适应复杂的室内信道传输环境。针对部分参考标签关联度异常的情况,对局部不良标签进行了关联度修复,有效防止了定位算法对位置估计的偏差和定位系统的紊乱;针对选取邻近标签过程中易出现的标签误选问题,提出了最小目标区域块的改进思路,即先缩小目标定位区域,减少不良标签的影响,再对目标标签位置进行估计,提高了定位系统的精度和稳定性。仿真实验结果表明,在不增加额外硬件投入的情况下,有效改善了原算法的定位精度。VIRE算法引入虚拟参考标签,在不增加额外硬件投入的情况下,大幅提升了定位效果。本文分析了VIRE定位算法的特点,研究了虚拟参考标签密度和邻近虚拟参考标签阈值对该算法的影响,针对虚拟标签阈值的选取问题提出了自适应阈值选取的措施;针对边界目标的定位效果较差的问题,通过引入边界虚拟参考标签,建立邻近虚拟电子地图,融合了邻近虚拟标签的个体信号强度权重因子和所在聚类的群类权重因子进行定位。仿真实验结果表明,改进的VIRE算法对比原VIRE算法有明显改善。尤其是对于边界附近的目标标签改善效果较为明显。
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