基于RFID的二維室內定位算法的實(shí)現

　　0引言

　　目前RFID定位主要采用LANDARC及其衍生的方法。較常采用的方法是在一個(gè)二維平面上，每隔1～2 m擺放一個(gè)參考標簽，而且需要4個(gè)以上的遠距RFID讀取器，硬件成本較高。本文提出另一種方法，在二維平面上只需使用4個(gè)參考標簽及2個(gè)遠距RFID讀取器，即可實(shí)現二維室內定位，大大降低了硬件成本并彌補了GPS只能進(jìn)行室外定位的不足。

　　1研究方法

　　1.1一維定位

　　如圖1所示，4個(gè)電子標簽#1～#4擺放位置固定。假設參考標簽#1～#4與讀取器的距離分別為rx1，rx2，rx3，rx4，讀取器接收到電子標簽#1～#4的信號強度指標(RSSI)分別為Sx1，Sx2，Sx3，Sx4.由于在室內，RFID讀取器除了接收電子標簽直線(xiàn)傳輸功率外，也接收了反射功率Pref以及誤差功率Perr.因此RFID讀取器所接收到源自某一電子標簽的總功率Ptotal可表示為：

　　式中：Perr為除了反射因素以外所造成的誤差;Ptr為電子標簽所發(fā)射的瞬間功率;Gt，Gr為電子標簽及讀取器的天線(xiàn)增益;λ為射頻信號波長(cháng)。

　　圖1 室內一維定位的遠距RFID讀取

　　由于信號強度指標RSSI隨著(zhù)功率遞增而遞增，由式(1)可假設：

　　但是，實(shí)際測量中，很難知道Ptr，Ptotal，Pref，Perr這些參數值。為了實(shí)時(shí)測量rx的值，可由預先得知的(rx1，Sx1)，(rx2，Sx2)，(rx3，Sx3)及(rx4，Sx4)四組數據，以多項式來(lái)近似式(2)中的f(sx)函數。假設：

　　由式(5)、(6)可求得系數a0，a1，a2，a3.

　　實(shí)際定位可分為下列步驟：

　　(1)由圖1中位置固定的電子標簽，可以得出(rx1，Sx1)，(rx2，Sx2)，(rx3，Sx3)及(rx4，Sx4)四組數據。

　　(2)由式(5)、(6)及這四組數據可算出多項式的系數a0，a1，a2，a3.

　　(3)遠距讀取器所讀取的最佳RSSI值是介于0～256的整數值?？捎胹x值(0

　　1.2二維定位

　　在一維定位的基礎上，可繼續推導出二維定位的情況。就圖2示意圖而言，使用二個(gè)遠距RFID讀取器(X，Y)及電子標簽#1～#4.假設待定位電子標簽與遠距讀取器(X，Y)的距離(rX，rY)與RSSI值(sX，sY)的關(guān)系由式(7)～(10)描述。其中系數aX0，aX1，aX2，aX3及aY0，aY1，aY2，aY3可由前述一維定位的方法推導出來(lái)。

　　由于圖2中遠距讀取器(X，Y)之間的距離固定而且已知，根據式(7)～(10)可知二維平面上待定位電子標簽的位置。根據此中位置方法，待定位電子標簽的位置也可能是圖2中水平軸以下的位置，如虛線(xiàn)所示。為了分辨出圖2中待定位電子標簽的水平軸上下兩個(gè)不同位置，可擺設另一讀取器。由于讀取器所讀到水平軸上電子標簽的RSSI值可區分出來(lái)，因此可分辨出水平軸以上及水平軸以下電子標簽的位置。

　　圖2 二維定位的示意圖