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射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)是一种利用射频信号自动识别目标对象并获取相关信息的技术。由于传统的定位技术不能满足室内定位环境和精度的要求,而RFID技术所具有的非接触和非视距等优点已使其成为优选的室内定位技术。本文主要对基于RFID的室内定位技术进行研究。
室内信道的复杂、多变性,使得信号与距离不存在一一对应的映射关系,原有的测距-定位算法需要做一定修正,甚至不再适用,这为室内定位系统的造成了巨大困难。LANDMARC算法和VIRE算法则摒弃了原有使用传播模型的定位方式,引入了参考标签的概念,具有较好的精度。论文在分析了这两种算法优缺点后提出了两种改进算法:基于LANDMARC和VIRE结合的定位算法各取LANDMARC和VIRE算法所长,即用实际上的参考标签和近似图的方法,而摒弃了虚拟参考标签和信号强度上欧几里德距离的使用;基于拉格朗日插值的虚拟标签消除定位算法则对虚拟参考标签信号强度值的计算方式进行了改进。实验表明两种改进算法的精度都有一定的提高:前一种算法平均误差分别比LANDMARC和VIRE算法减少17%和13%,而后一种算法的平均误差分别比LANDMARC和VIRE算法减少28%和24%。
论文对另外两种三维室内RFID定位算法也进行了分析:基于单纯形法的三维室内RFID定位算法是在地面和天花板布置参考标签,对携带阅读器的被定位物体进行定位;基于虚拟参考标签的三维室内RFID定位算法则是在地面和天花板上摆放阅读器,对携带RFID标签的被定位物体进行定位。两种算法的共同特点是只需利用阅读器是否能读到某个标签的信息来完成定位,而无需知道具体的信号强度值,这样就减少环境变化等因素造成的影响。实验表明后一种算法的精度可以达到0.67m。
论文设计并实现了一个简单的基于RFID室内定位系统。该系统包括数据采集、数据库存储、位置计算、位置显示和后台配置等模块,实现了从阅读器读取数据,进行位置计算并简单展示等功能。基于此系统平台,对本论文提出的上述定位算法进行了实验分析与性能比较,验证了其精确性和可靠性。