基于射頻識別（RFID）技術(shù)的室內(nèi)定位

1、RFID技術(shù)原理

 　射頻識別（RFID）技術(shù)是一種操控簡易、適用于自動控制領(lǐng)域的技術(shù)，它利用了電感和電磁耦合或雷達(dá)反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。射頻（RF）是具有一定波長的電磁波，它的頻率描述為：kHz、MHz、GHz，范圍從低頻到微波不一。

2、RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

     該系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、射頻讀寫器、中間件以及計算機數(shù)據(jù)庫組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。射頻標(biāo)簽和讀寫器是通過由天線架起的空間電磁波的傳輸通道進行數(shù)據(jù)交換的。在定位系統(tǒng)應(yīng)用中，將射頻讀寫器放置在待測移動物體上，射頻電子標(biāo)簽嵌入到操作環(huán)境中。電子標(biāo)簽上存儲有位置識別的信息，讀寫器則通過有線或無線形式連接到信息數(shù)據(jù)庫。

3、RFID室內(nèi)定位技術(shù)典型系統(tǒng)LANDMARK

       LANDMARK系統(tǒng)是應(yīng)用RFID的典型的室內(nèi)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過參考標(biāo)簽和待定標(biāo)簽的信號強度RSSI的分析計算，利用“最近鄰居”算法和經(jīng)驗公式計算出帶定位標(biāo)簽的坐標(biāo)。

　　LANDMARK系統(tǒng)定位精度：平均1m。

　　缺陷：LANDMARK系統(tǒng)有幾方面缺陷，首先，系統(tǒng)定位精度由參考標(biāo)簽的位置決定，參考標(biāo)簽的位置會影響定位；第二，系統(tǒng)為了提高定位精度需要增加參考標(biāo)簽的密度，然而密度較高會產(chǎn)生較大的干擾，影響信號強度；第三，因為要通過公式計算歐幾里德公式得到參考標(biāo)簽和待定標(biāo)簽的距離，所以計算量較大。

4、不同頻段RFID技術(shù)適用性

    RFID常用頻段包括：低頻、高頻、超高頻、微波。針對室內(nèi)定位系統(tǒng)，將不同頻段的射頻信號進行對比，結(jié)果如表1所示。

表1 不同RFID頻段射頻信號特性對比

        對于上述比較，本文提出以2.45GHz的微波信號搭建無線定位網(wǎng)絡(luò)比較可行有效。2.45GHz日益受到關(guān)注和應(yīng)用，其全球通用性越來越高，頻寬優(yōu)于其它頻段，傳輸速率加快，而且2.45GHz天線和產(chǎn)品的體積越來越小，攜帶和使用更加方便。

5、兩種基于2.45GHz頻段RFID無線室內(nèi)定位系統(tǒng)

無線局域網(wǎng)技術(shù)（Wi-Fi/IEEE 802.11b）：

　　基于IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的無線以太網(wǎng)已經(jīng)成功進入人類社會生活中，無論校園，工作場合或是公共場所等都廣泛應(yīng)用了該技術(shù)。使用中只需用手機，筆記本電腦或者是PDA等就可以輕松獲取無線信號。無線局域網(wǎng)技術(shù)也可輕松運用到室內(nèi)定位系統(tǒng)中。在無線局域網(wǎng)中的AP接入點或是無線網(wǎng)卡都可以方便測得無線信號的強度，利用這一點可以通過匹配信號強度的方法進行定位。位置指紋法是一種常用的無線局域網(wǎng)室內(nèi)定位技術(shù)，典型的系統(tǒng)是RADAR原型系統(tǒng)，由微軟研發(fā)。

　　基于RSSI技術(shù)的RADAR室內(nèi)定位系統(tǒng)運行分兩個過程，分別是先在系統(tǒng)覆蓋區(qū)域?qū)υO(shè)置的若干個AP固定點離線采集其位置信息以及信號強度，通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)中心形成位置指紋數(shù)據(jù)庫，再對實時待測物所測算得到信號強度利用最近鄰居法分析匹配出其位置。

　　精度：2~3m。缺陷：采集數(shù)據(jù)工作量大，而且為了達(dá)到較高的精度，固定點AP的位