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基于RFlD標簽的定位原理和技術(shù)
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時(shí)間：2011-08-29
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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2．2 場(chǎng)景分析法
場(chǎng)景分析法由兩個(gè)步驟組成：(1)收集相關(guān)的環(huán)境信息。(2)通過(guò)把實(shí)時(shí)測量值與指紋集相匹配來(lái)估計待定位點(diǎn)的位置。常用的有基于信號強度的指紋識別技術(shù)。指紋識別技術(shù)主要分為K-近鄰法和概率統計法。
K-鄰居法：首先，測量已知位置的接收信號強度值，并且建立RSS數據庫。然后，在實(shí)時(shí)測量階段，用待定位點(diǎn)的RSS值與之前建立的信號空間相匹配，利用均方根法尋找K個(gè)最近值，確定出待定位點(diǎn)的位置。
概率統計法：依據后驗概率和貝葉斯準則，假設有Ⅳ個(gè)位置作為測量參考點(diǎn)，測量待定位點(diǎn)移動(dòng)時(shí)的信號強度矢量，選擇概率最高的作為待定位點(diǎn)的位置。一般來(lái)說(shuō)，概率統計方法涉及4個(gè)階段：校準、動(dòng)態(tài)學(xué)習、誤差估計和歷史追蹤。
2．3 鄰近法
這種方法主要依賴(lài)天線(xiàn)的排列密度。當待定位點(diǎn)進(jìn)入到一個(gè)接收機天線(xiàn)輻射區域時(shí)，它的位置假定為此接收機位置。當有多個(gè)天線(xiàn)檢測到待定位點(diǎn)時(shí)，待定位點(diǎn)的位置假定為接收信號最強的接收機位置。這種方法簡(jiǎn)單且較易實(shí)現，但是，準確性與天線(xiàn)相關(guān)。
3 射頻識別定位方法
目前已提出有多種不同的RFID方法，這些方法把室內定位原理與RFID技術(shù)自身的特性相結合。
RFID定位方法可以分為：距離估計法、場(chǎng)景分析法、約束法。
3．1 距離估計法
(1)SpotON：SpotON系統采用可調整的長(cháng)距離主動(dòng)RFID標簽，多個(gè)讀寫(xiě)器收集標簽的信號強度測量值，通過(guò)定義的函數來(lái)估計標簽與讀寫(xiě)器之間的距離，使用最小二乘法進(jìn)行計算。
(2)SAW ID—tags：表面聲波識別標簽全部是無(wú)源標簽，標簽采用脈沖壓縮和編碼技術(shù)。測定每個(gè)標簽脈沖反應的頻率，接著(zhù)標簽重新傳送相關(guān)信號。重傳信號有一個(gè)自相關(guān)峰值，產(chǎn)生幅度值最高的脈沖響應標簽就是待定位點(diǎn)的標簽。基于信號到達時(shí)間的方法測量每個(gè)讀寫(xiě)器i與標簽之間的距離如式(1)所示。
其中，Tsys是系統的時(shí)間延時(shí)；Tcable,i是預校準脈沖期間接收天線(xiàn)和解調器之間電纜傳輸延時(shí)；TSAW是所有標簽的時(shí)間延時(shí)。有3個(gè)估計距離時(shí)，系統用三邊測量法定位標簽。
(3)LPM：本地位置測量系統采用有源標簽，讀寫(xiě)器與已知固定位置的參考標簽(RT)同步運行。在收到激活指令后，選定的測量標簽(MT)在時(shí)刻TMT響應。每個(gè)讀寫(xiě)器Ri相應的時(shí)間差值通過(guò)式(2)計算
計算至少3個(gè)讀寫(xiě)器的時(shí)間差值，用加權平均法估計標簽的位置。
(4)RSP：RSP也稱(chēng)為波達方向(Direction of Arrival，DOA)，利用接收機處的陣列天線(xiàn)和波達方向估計技術(shù)，確定接收機到信源的波達方向，利用多個(gè)接收機估計的DOA進(jìn)行三角測量，方向線(xiàn)的交點(diǎn)就是信源的估計位置。
3．2 場(chǎng)景分析法
(1)LANDMARC：LANDMARC系統主要采用K-近鄰法。已知位置的參考標簽規則地分布在室內，讀寫(xiě)器有8個(gè)不同的能量等級，通過(guò)比較讀寫(xiě)器接收到待定位標簽與參考標簽信號強度值的大小來(lái)找出離待定位標簽最近的幾個(gè)參考標簽。
式(4)表示了參考標簽與待定位標簽的關(guān)系，n表示讀寫(xiě)器的數量；Si表示讀寫(xiě)器i接收到待定位標簽的RSS值；θj,i表示讀寫(xiě)器i接收到參考標簽j的RSS值。根據這幾個(gè)參考標簽的坐標，并結合它們的權重用經(jīng)驗公式計算標簽的位置。LANDMARC系統具有很高的定位精度，可擴展性好，能處理比較復雜的環(huán)境，但由于信號的多路徑效應，定位精度不高；為了定位更加準確，往往要放置更多的參考標簽，需要增加成本，并且可能產(chǎn)生射頻干擾現象。
(2)VIRE：核心思想是在不增加額外參考標簽的情況下，通過(guò)去掉不可能的位置以得到待定位物體更精確的位置。與LANDMARC不同的是，VIRE引入了近似圖的概念，近似圖覆蓋整個(gè)定位區域，并且劃分為多個(gè)小區域，其中每個(gè)區域的中心對應著(zhù)一個(gè)虛擬參考標簽。每一個(gè)閱讀器都有一幅對應的近似圖，如果閱讀器讀到的近似圖中某些區域的RSS值與讀到的待定位標簽RSS值差的絕對值在某個(gè)閾值之內，則將這些區域標記。假設有k個(gè)閱讀器，則在獲得k幅近似圖之后，通過(guò)取交集可以得到待定位標簽最可能在的區域。若最后得到的區域數為n，則可以通過(guò)式(5)算出待定位標簽的坐標。
其中，權重w=w1i×w2i；w1i表示虛擬參考標簽和被定位標簽偏差；w2i是最后所得區域密度的相關(guān)函數。VIRE方法引入了虛擬參考標簽的概念，使得在不增加額外標簽的前提下提高了定位精度，VIRE方法對環(huán)境也有較好的適應性，在復雜和封閉的環(huán)境中也有較高的精度。
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