射频识别技术作为构建物联网的关键技术,从诞生至今得到了人们越来越多的关注。作为新兴的自动识别技术,RFID系统以其非接触识别、通信距离远、使用寿命长、耐环境性、难以复制、批量识别等优点,成为传统条码技术的有力竞争者。近年来不断完善和日趋成熟的发展更是使得RFID在众多领域得到了广泛的普及和应用,例如仓储物流管理、生产制造和装配、动物标识、门禁控制、交通运输管理等。伴随着越来越多的物体上被部署了电子标签,很多应用已经不满足于单纯对标记的物品进行识别,我们希望发掘RFID更多的感知能力和应用方式。为了实现这个目标,本文对射频识别技术在室内定位和速度感知方面展开了深入的研究。本文的主要创新点包括:第一,提出一种基于旋转标签的天线位置标定方法。不同于以往标签定位的工作,我们发现天线位置的标定在实际场景中是一个必须的前提,而传统的人工方法往往费时费力。为了实现轻量级的天线定位,我们利用少量参考标签各自旋转形成圆形阵列,提出了一种更准确和鲁棒的信号到达角估计方法,结果不易受设备多样性、标签方位以及测量噪声等因素的干扰,三维定位精度可达厘米级。第二,本文提出一种融合RFID和计算机视觉技术的目标追踪方法。为了弥补RFID本身定位能力的不足,我们创新地将视觉技术与RFID系统进行了有机结合,只需较小的硬件开销即可实现对目标的高精度识别和追踪。视觉方法负责获取监视区域内所有运动物体的运动信息,阅读器负责采集目标标签的相位信息。本文设计了融合算法将两类信息进行匹配,推断出最有可能携带标签的物体,进而估计标签的运动轨迹,最终能达到10.33mm的目标追踪精度。第三,本文提出一种鲁棒且精确的物体转速检测方法。为了应对测量过程中设备可能发生的未知抖动,我们将两个标签部署在待测物体表面,分析和证明了它们的相对相位值会随着物体旋转发生周期性变化且不受设备抖动的干扰,因而可以作为转速检测的依据。此外,当物体转速较高时,受到标签本身读取率的限制而无法得到完整的旋转信号,我们利用压缩感知的思想对欠采样的高频率旋转信号进行了准确恢复。该方法的平均转速检测精度高达0.27Hz。以上三个方面的研究工作均在成熟的商业化设备上进行,通过上述研究内容,我们对RFID在位置信息和速度信息方面的感知及应用进行了拓展。