基于RFID的室內(nèi)定位方法研究與應用.pdf

1、當前位置感知正成為許多新型計算領域(如普適計算、移動計算等)的一個重要的特征和追求目標,而作為提供基于位置服務的核心技術之一,對室內(nèi)對象的定位方法和技術的研究也隨之逐漸深入。定位服務從普通的科學研究、軍事服務、商業(yè)活動,直至搶險搜救等許多行業(yè)中都有著重要的應用。室內(nèi)定位技術成為一個重要的研究方向,也得到了飛速發(fā)展。但是,現(xiàn)有的室內(nèi)定位方法存在著定位誤差較大、受環(huán)境影響明顯、部署定位系統(tǒng)繁瑣、維護不方便等諸多問題,這些問題促使基于RFID

2、的室內(nèi)定位方法成為研究熱點。本文通過對現(xiàn)有定位方法和典型定位系統(tǒng)的分析和研究,以RSSI作為位置感知信息,引入虛擬標簽概念,利用經(jīng)典信號傳播模型在定位區(qū)域內(nèi)構造虛擬參考標簽空間,進而建立了基于虛擬參考標簽空間的RFID定位方法模型和定位算法。同時,從鏈路收包率PRR、RSSI與距離變化之間的規(guī)律入手,探索了鏈路收包率PRR、RSSI和定位距離之間的關系模型,為RFID定位研究和應用提供了新的思路和理論依據(jù)。論文首先介紹了實時定位系統(tǒng)的相

3、關概念、技術分類和常見的幾種定位方法,如TOA,TDOA, AOA和RSSI等,并比較了這幾種方法的優(yōu)缺點。特別地,論文介紹了經(jīng)典信號傳播模型中的對數(shù)正態(tài)分布模型,指出了利用RSSI定位存在的主要問題。根據(jù)室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,論文介紹并比較了幾種典型的室內(nèi)定位系統(tǒng),如：RADAR、LocSens、SpotON. LANDMARC和VIRE等。在對現(xiàn)有定位方法分析基礎上,針對RSSI方法中定位誤差較大、信號波動劇烈等問題,引入虛擬標簽

4、概念,利用經(jīng)典信號傳播模型在定位區(qū)域內(nèi)構造虛擬參考標簽空間,進而構建了一種在稀疏密度參考標簽環(huán)境下的RFID定位方法模型VRBP (Virtual Reference 3ased Positioning),并提出了基于此模型的定位算法VT-LANCMARC.對本文方法與經(jīng)典的LANDMARC方法從多個方面進行了實驗對比與分析,結果表明本文方法具有較高的定位精度,同時可以有效解決實際部署大量高密度參考標簽帶來的射頻信號干擾問題,部署參考標

5、簽布局靈活,同時擴展了定位區(qū)域范圍,克服了現(xiàn)有RFID定位方法在參考標簽外圍區(qū)域上定位精度失真的問題。接著,論文對比總結了LQI、PRR和RSSI三種衡量鏈路質(zhì)量指標的特點。根據(jù)PRR的相關研究,提出了一種通過PRR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RSSI數(shù)據(jù)的方法。通過射頻讀寫器與射頻標簽之間的大量通信實驗,分析PRR在不同發(fā)射功率、距離上建立的基礎數(shù)據(jù)集,并轉(zhuǎn)換為RSSI值。利用收到的包數(shù)的頻率直方圖,進行曲線擬合并分析其正態(tài)性,對收到包數(shù)的均值、方差、

6、分布的峰度、偏斜度等參數(shù)進行分析,通過實驗研究PRR的概率分布規(guī)律,以驗證理論研究結果的有效性和正確性。針對利用RSSI作為唯一特征感知來源定位存在易受環(huán)境影響的缺點,論文通過理論分析和實驗研究了PRR、RSSI與距離之間的關系模型,探索了一種基于鏈路收包率的定位方法。最后,本論文根據(jù)VT-LANDMARC和PRR與RSSI轉(zhuǎn)換關系的理論基礎,設計并實現(xiàn)了一套基于RFID的室內(nèi)定位系統(tǒng)。詳細介紹了系統(tǒng)所用RFID設備規(guī)格和通信方式、定位