基于RFID不同信号特征参数的室内定位方法综述

基于超高频射频识别(RFID)的定位技术,因其标签成本低、可使用无源工作方式,目前在许多实际应用场景中发挥重要作用.为进一步推进基于超高频RFID的室内定位技术,对不同信道特征参数信息的获取及其对应定位模型进行介绍,对不同标签定位处理方法进行探讨,从不同关键技术角度对定位方法进行比较,并总结和展望超高频RFID室内定位技术的未来发展趋势.     

基于最小均方误差估计的RFID室内定位算法

近年来基于射频识别（RFID）的室内定位技术得到了大量的关注及广泛的应用.由于无法利用目标标签的先验信息,现有的基于极大似然估计的室内定位算法性能存在进一步提高的可能.文中提出使用标签位置分布统计特性作为先验信息来提高定位精度,将基于到达时间（TOA）的二步加权最小二乘法从极大似然估计扩展到最小均方误差估计,并推导了基于最小均方误差估计的TOA定位方法的克拉美罗下界（CRLB）和理论方差.理论分析和仿真结果都表明该算法优于极大似然估计定位算法.     

工装室内定位技术研究

为解决车间自动化立体库的邻近工装准确定位存取问题,在讨论基本的Landmarc二维定位算法的基础上,提出了考虑等势点和基于路径损耗模型等两种改进的Landmarc二维定位算法,并进行了实验验证.研究结果表明,相对于基本定位算法,应用改进的工装定位算法可获取更佳的定位精度.     

基于RSSI算法的室内定位系统研究

针对现有室内定位系统结构复杂、误差大、无法及时获取位置信息等问题,提出了一套基于C/S架构的RSSI定位算法的室内定位系统。该系统由射频识别节点、RFID接收上位机以及监测程序组成。射频识别节点和RFID接收上位机均采用NORDIC提供的解决方案,监测程序使用Java语言编写。通过实地实验获取的测试数据显示该室内定位系统的精准度高,实时性强,具有一定的实用价值。     

基于改进T-Match技术的UHF频段RFID标签天线设计研究

为克服标准T-Match用于UHF频段射频识别(radio frequeney identification,RFID)标签天线设计存在T-Match尺寸较小时产生电抗较小的缺点,提出了一种改进的T-Match方法.该方法通过在标准T-Match的馈电点附近增加一段U形的微带线以增加T-Match的电感,获得较高的电抗.给出了使用该方法的RFID的标签天线的等效电路模型,通过理论计算与电磁分析软件设计了一个使用改进T-Match的折叠偶板子的UHF频段的RFID标签天线,该天线的最低回损达到-43 dB,在回损小于-10 dB时覆盖了RFID系统80％的UHF频段(840～940 MHz).结果表明,改选T-Match能较好地解决前述问题,设计的标签天线能获得较好的回损性能.     

一种新型宽带圆极化UHF RFID读写器天线

针对超高频射频识别(ultra high frequency radio frequency identification,UHF RFID)技术的发展需求,设计了一款覆盖UHF RFID全频段(840-960 MHz)的圆极化读写器天线.天线采用简单的平面缝隙贴片结构,利用π型线耦合馈电,获得了良好的宽带圆极化性能.重点分析了天线的宽带圆极化辐射机理和双向圆极化波的形成过程.天线的仿真和测试结果表明,S11≤-13 dB的阻抗带宽为200 MHz,3 dB轴比(axial-ratio,AR)带宽达到175MHz,频段内增益均大于3.4 dBi,且顶点的右旋圆极化(right-handed circular polarization,RHCP)电平和左旋圆极化(left-handed circular polarization,LHCP)电平差值均大于17 dB,具有较好的宽带性和抗干扰能力.仿真结果和实验测试结果的一致性良好,满足了UHF RFID读写器天线宽频带、高增益的应用要求.     

基于RSSI测距修正的有源RFID室内定位系统

设计了一个有源RFID室内定位系统.系统采用修正的RSSI测距方法,提高了测距准确度.同系统实现了对环境参数的提取和估算,可方便地应用于不同的具体应用场景之中.经过对室内360cm×3空间2维定位实验,多次实验统计结果表明,该系统在定位区域对角线上的定位精度较高,可达到10cm以定位区域的边缘,存在40cm左右的定位误差.通过统计计算,系统的总体定位误差约为14.6cm,系统的定度较高.     

RFID拓扑网络节点定位算法的应用

针对当前加油鹤管定位系统中存在的如自动化水平差、工作效率低等问题,采用RFID拓扑网络定位算法对系统的自动化水平进行改善.详细介绍了该算法的定位原理,以及该算法各种情况下为确定目标标签最佳位置而提出的处理机制.研究结果表明:该算法不仅可以对跟踪物体进行实时监控,还可以检测出阅读器的工作状态,当阅读器发生故障时,仍能对物体进行跟踪定位,具有很好的鲁棒性.     

UHF频段RFID阅读器近场耦合天线设计与分析

设计并实现了一种RFID阅读器近场耦合天线,并对该天线的阻抗特性和辐射特性进行了理论计算和仿真.使用了折叠偶极子天线结构,极大减小了天线尺寸.同时在天线臂之间加入了寄生电容,实现阻抗调整的作用.在仿真的基础上,实际制作了实物,并接上UHF近场耦合阅读器进行测试,效果良好.     

RFID室内定位算法的研究与改进

首先对低成本、高精度的VIRE算法进行简单的介绍,并对算法中的小概率位置排除法进行分析,发现仍可能出现离目标标签比较远的"邻近区域"的问题,进而提出了一种在小概率位置排除法之后,添加半径阀值进行优化的方法,来降低参考标签之间的信号干扰以及多径效应带来的影响,从而减少邻近区域过多的情况。仿真结果表明,相比于VIRE算法,通过增加半径阀值优化后,算法在室内定位精度上有了进一步提升。     

基于散射体信息的室内NLOS单基站定位算法

针对室内非视距(non-line-of-sight,NLOS)环境下的定位问题,提出一种基于散射体信息的室内NLOS单基站定位算法。根据室内场景的先验信息获得散射体的分布范围,选定一条反射路径的飞行时间(time of flight,TOF)作为参考,利用剩余路径的TOF与其做差分来构造差分TOF观测值,从而消除由于收发两端时钟不同步造成的相位误差影响; 根据每条路径的AOA及散射体的分布范围进一步确定散射体的位置范围; 利用差分TOF构造非线性定位目标方程,进一步将此方程转换为非线性最小二乘优化问题,利用遗传算法(genetic algorithm,GA)对目标进行初步定位,采用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquard,LM)算法对目标进行精确定位。仿真结果表明,该算法可以有效解决室内NLOS环境下的单站定位问题。     

基于质心-Taylor的UWB室内定位算法研究

针对室内环境影响定位精度的非视距传播(non-line-of-sight,NLOS)问题,在对基于到达时间差(time difference of arrival,TDOA)的超宽带(ultra wideband,UWB)室内定位模型和算法进行分析研究的基础上,提出了质心-Taylor混合定位算法。该算法利用对测距误差不敏感的质心算法对目标进行初始粗定位,然后将其作为Taylor级数展开法的迭代初值进行二次精细定位,并动态地将前期定位完毕的节点转化为后续定位过程的参考节点,最大限度地利用不断增加的已知信息,在提高Taylor初值质量的前提下减少预设参考节点数目,降低系统硬件成本。采用MATLAB软件进行了模拟仿真。仿真结果表明,该算法定位性能优越,尤其在NLOS测距误差较大的环境下能有效地提高系统的定位精度。     

基于RFID煤矿井下人员定位防碰撞研究

为了研究射频识别防碰撞方法应用于煤矿井下人员定位系统中的合理性,采用系统仿真与搭建实验平台验证相结合的方法,在国家安全标准具体规定下,从理论和实际应用两个层面上,对防碰撞方法在煤矿井下人员定位系统中的应用进行了分析。研究结果表明:射频识别防碰撞采用概率性的方法,在煤矿井下特殊的安全规定下,理论和实际应用中都存在漏读的可能性。研究结论初步说明了普通的防碰撞方法应用于煤矿井下人员定位中有不足之处,为高效的解决煤矿井下信息碰撞问题指明了方向。     

基于RFID的室内定位系统设计

根据室内定位存在NLOS现象和电磁波的多径传播特点,结合信号强度(RSS)和几何空间距离之间对应的经验关系,利用最邻近参考标签的来完成定位,设计一种基于RFID的室内定位系统。该系统精度好,稳定性强,能够很好地移植到各种实际场合。     

一种功率可调的RFID室内动态定位方法

基于RFID技术的室内定位算法,大多都要求阅读器具有记录RSSI、TOA等测量参数的功能,这对于阅读器和标签的要求较高,从而导致整个系统的成本较高。RFID动态定位方法是一种新型的通过参考标签和移动RFID阅读器进行定位的方法,无须记录RSSI等测量参数,思路简单,却实现了较高精度的定位(可达数10cm级),然而定位路径较为盲目,定位效率低下。为改善这一问题,本文提出了一种功率可调的动态定位方法,同时为方便在定位过程中即时观察阅读器阅读参考标签和目标标签情况,设计了动态定位的MATLAB GUI界面。实验结果表明,与原动态定位方法相比,功率可调的动态定位方法在很大程度上节省了定位时间,提高了定位效率,且对于边界处的目标标签定位,定位精度提高了近20%。     

基于恒模算法的室内多用户定位技术

提出了一种利用恒模算法的室内多用户同时定位技术.该技术可以作为独立的定位算法(CMA-Loca-tion),也可以作为一种辅助技术与其他定位算法相结合(如CMA-REA).模拟表明即使在距离估计误差较大的情况下,利用恒模算法的室内多用户定位技术仍能在很少的迭代次数后取得很好的定位效果,且定位误差不会随用户数目的增加而变大;当作为辅助技术时,能有效提高其他算法的最终定位精度.     

基于RFID的室内人员定位系统的设计与实现

为满足室内人员定位的需求,设计了一种基于射频识别(RFID)技术的室内人员定位系统,在融合区域定位和接收信号强度的室内定位算法的基础上,该系统采用三级网络结构,利用CAN总线进行数据传输;描述了该系统的三级网络结构,最后以C#为开发语言,利用串口通信和Access 2003数据库实现了可视化控制管理软件的设计.该系统利用RFID技术,可以实现对室内人员简单快速的定位、跟踪、查询.     

基于RFID的井下人员定位系统设计

介绍了射频识别(RFID)技术在井下人员定位中的应用,阐述了系统的原理及软硬件的设计。     

基于模拟退火算法的卡尔曼滤波在室内定位中的应用研究

卡尔曼滤波算法是用来解决定位中滤波的问题的一个重要内容,但由于预测和测量值之间的误差比较大,算法并没有达到最优,因为在室内定位中温湿度(高斯白噪声)对其有影响,以及非平面中的位置信息影响人员物品的位置定位精确度。针对卡尔曼滤波算法的这一问题,引进模拟退火算法。结合模拟退火算法的降温思想,采用迭代选取最优解,以此为基础,得到的最优解用于卡尔曼的初始值;将得到的最优距离作为对象,并以此建立邻域,最后再用线性插值法得到坐标。仿真实验表明,此种方法有效提高了室内定位精确度,减小降低了各种因素的干扰。     

常见定位技术的分析与研究

本文主要介绍如何获取运动目标的位置信息的方法。目标处在室外环境时,采用GPS定位技术,目标处在室内环境时,采用射频识别技术、超声波技术、超宽带技术、Wi-Fi技术。