RFID技術在無線定位中的應用

許春生

摘要：基于RFID技術的定位系統越來越受到人們的重視。該文敘述了無線定位的理論及定位原理，射頻識別定位技術里常用的幾種定位方法，其中室內RFID定位中的到達時間定位、到達時間差定位以及方向角定位方法基于無線定位方法中的測距定位和測角定位方法。RSSI是RFID技術中比較常用的一種定位方法。

關鍵詞：無線定位技術 RFID定位方法 定位算法

中圖分類號：U216 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（b）-0054-001

無線定位技術主要包含室內定位和室外定位兩大類。室外定位技術包含衛星定位、無線蜂窩網定位和地面無線定位。室內定位系統包含紅外定位、超聲波定位、WLAN定位、UWB定位、RFID定位等。其中RFID即射頻識別技術，在室內無線定位技術中，RFID定位與其他定位方法相比有顯著的優點。比如，低成本，非視距，非接觸性，抗干擾強，可以識別高速物體，以及可以對多目標同時進行識別跟蹤等。

1 室內RFID的定位方法

室內基于RFID定位系統主要由閱讀器部分、標簽部分和計算機處理部分組成。其中閱讀器和標簽分別相當于無線電波發射機和接收機，閱讀器的坐標是已知的。利用RFID進行室內定位，有精度高、成本低、抗干擾強、容易操作和實現等優點，定位方法有四種各有優缺點。

到達時間定位（TOA），通過測出信號從閱讀器發射到達標簽并反射回閱讀器的傳播時間，算出閱讀器到標簽的距離并解出標簽的坐標。精度高，同步性能要求高，容易受到多徑效應影響，其原理如圖1所示。到達時間差定位（TDOA），在不同測量點同步發射信號，通過計算不同節點到達目標標簽的距離差來定位。其優點是，定位精度高，對同步性能要求高，其原理如圖2所示。

方向角定位（AOA），利用陣列天線測出到達閱讀器天線的電波信號的到達方向角，兩個閱讀器基站就可以確定標簽的位置。定位精度比較高，原理簡單，成本稍高。接收信號強度定位（RSSI），利用了室內信道傳輸模型，描述路徑損耗與傳輸距離的關系，根據RSSI值解算出目標標簽坐標。比較容易實現，但是定位的精度不高，定位系統搭建困難。

2 室內RFID常用定位算法簡介

室內RFID定位工程應用時，常用的定位方法是RSSI，雖然該方法定位精度較其他3種方法低，但是比較容易實現。基于RSSI方法的算法有常見的3種，有LandMarc、Vire、和SpotON。其中前兩種方法屬于二維定位算法，后兩種為三維定位算法。

（1）LandMarc算法是通過3.1式在待定位標簽附近求得最近的個參考標簽：

（3.1）

其中，是閱讀器的個數，是閱讀器所獲得的待定位標簽的信號強度，是閱讀器所讀取到的參考標簽的信號強度，表示的是參考標簽和位置標簽的歐式距離。在求得最近的個參考標簽后，就可以推算出待定位標簽的坐標為，

（3.2）

其中，。有以上可知，擁有最小值的參考標簽有最大的權重。

（2）VIRE算法是對LandMarc算法的一種改進，引入網格虛擬參考標簽，為從而待測標簽提供大量參考點，提高定位精度；另一方面引入模糊地圖比較法，去除定位目標不可能出現的位置網格。

（3）SpotON算法：這種算法是利用讀寫器與參考標簽構造一種無線感知環境，利用聚合算法減少信號強度誤差，并利用信號傳播模型求解讀寫器與目標標簽的距離，最后利用三角定位算法實現對目標三維的定位。

3 結語

該文總結了無線定位技術的一些常用定位方法，以及近些年來，基于RFID技術的室內定位方法。后者和前者有著相似的方法，作為未來定位技術中很有發展潛力的RFID定位技術，隨著定位算法的不斷優化、改進，它將會越來越多的受到人們的重視。

參考文獻

[1] 李婧.RFID室內三維定位算法研究[D].成都：電子科技大學，2013.

[2] 馬寧.基于RSSI的RFID室內無線定位算法研究[D].成都：電子科技大學，2012.

[3] Maneesilp，J.Wang，C.Wu H. RFID Support for Accurate 3-Dimensional Localization[J]. Computers，2012（99）：1-14.