基于RFID的大型室內場(chǎng)所的定位系統的設計

1 概述

　　隨著(zhù)數據業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，人們對定位與導航的需求日益增大，尤其在復雜的室內環(huán)境，如機場(chǎng)大廳、展廳、倉庫、超市、圖書(shū)館、地下停車(chē)場(chǎng)、礦井等環(huán)境中，常常需要確定移動(dòng)終端或其持有者、設施與物品在室內的位置信息。但是受定位時(shí)間、定位精度以及復雜室內環(huán)境等條件的限制，比較完善的定位技術(shù)目前還無(wú)法很好地利用。

　　2 RFID工作原理

　　RFID （Radio Frequency Identification）系統稱(chēng)為射頻識別系統，其能量供應和數據交換是應用無(wú)線(xiàn)電和雷達技術(shù)實(shí)現的。RFID系統一般是由兩部份組成一閱讀器、應答器。

　　a．應答器：應答器放在需要識別的物體上，可以發(fā)送和接收信息，可根據收到的操作命令作讀／寫(xiě)等處理；

　　b．閱讀器：閱讀器是采集應答器信息并對應答器發(fā)出操作命令的裝置，發(fā)出的命令包含選擇，讀／寫(xiě)，取消選擇命令等。

　　一臺典型的閱讀器包含有高頻模塊（發(fā)送單元和接收單元）、控制單元以及與應答器連接的禍合元件。此外，閱讀器還應該有附加接口（RS232＼RS485＼USB等），以便將獲得數據進(jìn)一步傳給另外的系統（計算機、機器人控制裝置等）。

　　應答器是RFID系統的數據信息載體，由耦合元件以及微電子芯片組組成。它具有智能讀寫(xiě)及加密通信的能力。一般是無(wú)源的，即內部不含電源，工作時(shí)，接收閱讀器發(fā)出的射頻電磁波，經(jīng)內部整流、電容穩壓后作為電源。此外還有有源應答器，一般是由電池供電，可以在較高頻段工作，識別距離較長(cháng)，和閱讀器之間的通信速率也較高。

　　系統的基本丁作流程是：閱讀器通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)發(fā)送一定頻率的射頻信號，當應答器進(jìn)入發(fā)射天線(xiàn)工作區域時(shí)產(chǎn)生感應電流，應答器獲得能量被激活；應答器將自身編碼等信息通過(guò)其內置發(fā)送天線(xiàn)發(fā)送出去；系統接收天線(xiàn)接收到從應答器發(fā)送來(lái)的載波信號，經(jīng)天線(xiàn)調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進(jìn)行解調和解碼然后送到后臺主系統進(jìn)行相關(guān)處理；主系統根據邏輯運算判斷該應答器的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執行機構動(dòng)作。

　　3 系統組成

　　3.1 總體描述

　　本系統的設計思路是在入口處給人員一RFID電子標簽，也叫電子卡，里面標有標簽的編號以及個(gè)人信息，在各個(gè)主要的據點(diǎn)安裝閱讀器。當人員接近閱讀器時(shí)，會(huì )自動(dòng)讀取出標簽。

　　圖1 讀卡的基本的流程

　　信息以有停留時(shí)間、行走路線(xiàn)等其它相關(guān)數據。閱讀器將數據傳人后臺服務(wù)器，對數據進(jìn)行平滑、數據校驗以及數據暫存等，數據經(jīng)RFID中間件進(jìn)行加工、處理后，傳送到應用程序接口?；镜牧鞒桃?jiàn)圖1。

　　基本機理：每個(gè)電子卡內都有一個(gè)32位的號碼，當電子卡呈現在閱讀器讀出范圍內時(shí)，電子卡被閱讀器不斷發(fā)射的電磁問(wèn)詢(xún)信號激活，從而反饋給閱讀器一個(gè)攜帶有電子卡號碼的應答信號，正是通過(guò)電子卡與閱讀器互相之間的信號問(wèn)詢(xún)與應答，閱讀器就能夠準確快速地識別電子卡內攜帶的號碼，并將讀到的電子卡號碼按照一定的輸出格式輸出給計算機、外部控制器或其他終端設備，從而實(shí)現對電子卡的識別。當佩帶電子卡的人員來(lái)到終端人口處時(shí)，附近的閱讀器將讀到的電子卡號碼通過(guò)RS232傳遞給報到終端機，報到終端機再通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )將數據（讀到的電子卡號碼）傳遞給遠地的計算機服務(wù)器。這樣與服務(wù)器相連的報到終端機和查詢(xún)終端機就能夠實(shí)時(shí)更新數據。