基于RFID的室內定位算法VIRE的改進

鄧照群 李興廣 陳磊

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.072

摘 要：該文針對VIRE算法邊界待定位標簽定位精度較差這一缺點，提出了一種閾值改進型的算法NBVIRE。該算法采用了一元二次回歸方程的建立來求取邊界虛擬標簽的RSSI值，降低了算法復雜度；其次對閾值選取方法進行了改進，降低了大數據對定位精度的影響；最后還提出模糊地圖的設計來尋找最有可能的定位區域。實驗仿真結果表明，改進后的NBVIRE算法相比于VIRE算法平均定位誤差由0.516 m下降到了0.267 m，并且邊界目標標簽平均定位誤差下降了48.7%～58.6%，有效地提升了定位精度。

關鍵詞：RFID 室內定位 虛擬標簽 NBVIRE算法

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0072-03

射頻識別RFID（Radio Frequency Identification）技術是一種運用射頻信號進行雙向數據交換的技術，它不僅傳輸距離遠而且可以實現非接觸式的信息交互，用于室內定位非常適合。基于接收信號強度RSSI的RFID經典室內定位算法有LANDMARC[1]和VIRE算法等。

1 VIRE算法介紹

VIRE算法的核心思想是引入了網格虛擬參考標簽從而為待測標簽提供大量的參考點，這個虛擬的網格參考標簽的功率值不是從讀寫器讀出來的，而是通過線性插值法計算出來的，這樣一來，就可以把該網格虛擬參考標簽當作參考值來使用[2-3]。因此，不僅節省了成本還提高定位精度。

如圖1所示，4個實際參考標簽均勻地布置于二維空間中，為了實現低成本和減小干擾，引入網格虛擬參考標簽，每4個實際標簽覆蓋的網絡再次被劃分為n×n個更小的網絡，由于事先場景的布置使得這4個實際參考標簽的位置坐標和RSSI值能夠輕易得到，根據這兩個已知條件就可以得到虛擬標簽的位置坐標。

3 仿真結果與分析

3.1 仿真環境

算法仿真是在matlab中進行的。實驗設置如下：設置4個讀卡器的坐標分別為（0，0）（0，8）（8，0）（8，8），即8×8 m的定位區域；該區域可以看成是一個會議室，在其中一共布置了16個實際參考標簽，讀卡器與參考標簽距離為1 m，參考標簽之間相距2 m成正方形擺放。待測標簽取10個點。待測標簽位置坐標見表1。

3.2 改進算法與經典算法比較分析

在改進算法NBVIRE中，重要的參數如下：選取虛擬參考標簽密度參數N設置為7，門限值th設定為1.5，路徑損耗nn設置為1.5。將改進算法NBVIRE、VIRE、LANDMARC三種算法在上述條件下進行仿真測試精度。（見圖3）

根據分析仿真實驗結果可以發現，經典的LANDMARC算法在沒有采用虛擬參考標簽的條件下定位精度是比較差的，而VIRE算法運用了網格虛擬參考標簽的概念，定位精度有了很大的提升。在前人的基礎上，文章提出的NBVIRE算法采用了改進型的邊界虛擬標簽、閾值方法的改進以及模糊地圖的算法，定位精度又向前邁進了一步，尤其針對實驗仿真中的2個邊界處目標標簽9、10的定位，NBVIRE相比較于VIRE在邊界處定位誤差下降了48.7%～57.6%，在邊界標簽的定位上有了很大的改善。

4 結語

針對經典的LANDMARC算法定位精度較差、VIRE算法在邊界處、目標標簽定位精度不高的弊端，文章提出了NBVIRE算法，實驗結果表明，NBVIRE算法在提高了VIRE算法的定位精度的同時也使得VIRE算法邊界處定位不準這一缺陷得到了改善，下一步，筆者希望將這種室內定位算法應用到實際的復雜環境中。

參考文獻

[1] Lionel M N，Liu Yunhao，LAU Y C，et al.LANDMARC：indoor location sensing using active RFID[J].Wireness Neyworks，2004，10（6）：701-710.

[2] 俱瑩，劉開華，史偉光，等.基于RFID的邊界虛擬參考標簽定位算法[J].計算機工程，2011，37（6）：274-276.

[3] 李軍懷，張國謀，于蕾，等.面向室內環境的RFID定位方法分析與仿真[J].計算工程，2012，38（14）：266-279.

[4] 馬寧，李鵬，楊擁軍，等.基于RFID的邊界虛擬參考標簽的改進算法[J].計算機應用研究，2013，30（1）：1-3.