基于RFID的室内定位算法研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:siman2008
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近年来,随着传感器网络技术和无线通信技术的不断发展,物联网技术已经成为了新一代的网络技术。物联网的许多应用都需要进行目标定位,来提供智能化、人性化的服务,为人类的生活、生产带来许多便利,因此定位技术越来越受到人们的关注。定位技术包括室外定位和室内定位,但室内环境是与人类生活息息相关的区域,室内定位技术成为许多研究者的研究热点。传统的室内定位技术,如超声波、蓝牙、红外线等,要么造价昂贵、系统复杂,要么定位精度差强人意。其中,射频识别(RFID)技术以其非视距、非接触、低成本且定位精度高等优点,使其用于室内定位具有很大优势,成为了室内定位领域的首选技术,被誉为21世纪最有发展前途的技术之一。本文研究基于RFID室内定位算法,通过阅读大量文献,了解到在复杂的室内环境中,由于存在严重的干扰,经典室内定位算法LANDMARC在定位目标时出现选错参考标签的概率增大。此外,需要计算待定位标签与每个参考标签之间的欧氏距离具有较高计算复杂度。针对以上的缺点,本文提出了一种改进的基于双标签的LANDMARC定位算法,通过定义双标签,即1个有源标签和1个无源标签,来定位目标标签的定位模型,该算法命名为DLANDMARC。由于无源标签被感应的距离有限,只能被处在它附近的待定位标签感应到,因此可以将整个定位区域划分为许多小区域,从而大大降低选错参考标签的概率,并减小了计算开销。实验表明,DLANDMARC算法在定位精度、定位时间以及算法的稳定性比文献中已有的几种算法有明显改善。同时,为了能够更直观的演示本文提到的算法,使用C++语言开发了可视化系统界面,通过界面操作选择相应的算法来完成定位功能。针对某些无法获得定位所需要的RSSI或TOA等特征值的RFID系统,假设系统可以自动调节信号发射功率,本文提出了一种基于功率扫描的RFID定位算法。该算法通过电磁波的自由空间路径损耗经验模型,建立标签发射功率与当前功率感测范围半径的关系模型。在定位时,参考标签按一定的步长自动调节发射功率,目标标签接收参考标签的信号,并记录其发射功率,然后转化为相对应的感应距离,实现对目标的定位。实验表明,与其他算法相比,较小的功率变化步长有较好的定位精度。因此,减小标签功率的变化步长可以显著提高定位精度。最后,使用RFID系统搭建实际的定位平台,实现对该算法的定位演示。
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