论文部分内容阅读
随着物联网技术的快速发展,无论是服务大众还是行业应用上都对室内定位的需求日益增加,比如仓储管理、紧急救援、智能家居等。RFID定位技术因具有成本低、部署方便、实时性好等优点,在室内定位中得到广泛的应用。现有的UHF RFID定位技术通常使用到达时间、信号强度等信息实现定位,存在定位精度低的缺点,为了实现静态目标的高精度定位,本文对基于相位的UHF RFID定位算法进行研究,主要研究内容如下:(1)针对传统RFID带宽较小带来的测距误差较大的问题,本文通过跳频的方式获取多个频率下的相位信息,扩展了系统的带宽,随后介绍了HMFCW整周模糊度求解算法,分析了带宽、跳频间隔等参数对算法性能的影响。针对大相位误差点容易导致整周模糊度求解结果出错的问题,本文在HMFCW算法的基础上提出了improved HMFCW算法,improved HMFCW算法通过计算聚类结果的均值以排除误差过大的相位,然后进行解整周运算得到测距值。仿真结果表明,improved HMFCW算法能有效的解决大相位误差点引起的整周求解结果出错的问题,提升了测距精度。(2)推导了几何精度因子(Geometric Dilution of Precision,GDOP)求解公式,在三种典型布局(直线型、三角型、L型)下,分别求解到达时间差(Time difference of arrival,TDOA)算法与到达时间和(Time sum of arrival,TSOA)算法对应的GDOP值。结果表明,在三种典型布局下TSOA算法的GDOP值均优于TDOA算法,得出TSOA算法定位精度更高的结论。在TSOA算法的基础上,分别探究了收发机布局参数中的水平距离、垂直距离、非参考点距离对GDOP值的影响,并给出了收发机布局优化方案。(3)采用软件无线电设备和Impinj公司的R420读写器搭建了RFID定位系统,对所提出的improved HMFCW算法的测距效果进行验证并比较TDOA算法和TSOA算法的定位精度。实验结果表明,HMFCW算法由于大相位误差点而引起整周求解结果出错时,本文所提出的improved HMFCW算法可在较大程度上提高测距精度。将improved HMFCW算法的测距结果分别代入TDOA算法与TSOA算法求解目标位置,实验结果表明,TSOA算法具有更高的定位精度及更强的鲁棒性。