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基于RFlD标签的定位原理和技术

基于RFlD标签的定位原理和技术

点击数:7431 次   录入时间:03-04 12:01:58   整理:http://www.55dianzi.com   射频技术-RFID

    式(4)表示了参考标签与待定位标签的关系,n表示读写器的数量;Si表示读写器i接收到待定位标签的RSS值;θj,i表示读写器i接收到参考标签j的RSS值。根据这几个参考标签的坐标,并结合它们的权重用经验公式计算标签的位置。LANDMARC系统具有很高的定位精度,可扩展性好,能处理比较复杂的环境,但由于信号的多路径效应,定位精度不高;为了定位更加准确,往往要放置更多的参考标签,需要增加成本,并且可能产生射频干扰现象。
    (2)VIRE:核心思想是在不增加额外参考标签的情况下,通过去掉不可能的位置以得到待定位物体更精确的位置。与LANDMARC不同的是,VIRE引入了近似图的概念,近似图覆盖整个定位区域,并且划分为多个小区域,其中每个区域的中心对应着一个虚拟参考标签。每一个阅读器都有一幅对应的近似图,如果阅读器读到的近似图中某些区域的RSS值与读到的待定位标签RSS值差的绝对值在某个阈值之内,则将这些区域标记。假设有k个阅读器,则在获得k幅近似图之后,通过取交集可以得到待定位标签最可能在的区域。若最后得到的区域数为n,则可以通过式(5)算出待定位标签的坐标。
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    其中,权重w=w1i×w2i;w1i表示虚拟参考标签和被定位标签偏差;w2i是最后所得区域密度的相关函数。VIRE方法引入了虚拟参考标签的概念,使得在不增加额外标签的前提下提高了定位精度,VIRE方法对环境也有较好的适应性,在复杂和封闭的环境中也有较高的精度。

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    (3)卡尔曼滤波:卡尔曼滤波法同样利用参考标签。第一步,假定每个参考标签与待定位标签距离为Di,计算两个读写器所接收到待定位标签的RSS值,采用最小均方差算法,建立系统的非线性方程。
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    第二步是建立一个读写器检测区域的误差测量概率图。同样地,用第一步的方法计算读写器收到参考标签的RSS值,依据估计位置和实际位置,推算出相应的概率误差分布函数。卡尔曼滤波利用迭代实时图来减少RSS误差影响,从而提高了定位精度。
    (4)Scout:Scout技术属于概率统计法定位技术,这种方法采用参考标签和多个读写器确定主动标签的位置有以下3个步骤:首先,校准参考标签的传播参数;其次,待定位标与读写器之间的距离利用RSS概率模型计算出来;最后,应用贝叶斯推论确定标签的位置。
3.3 约束法
    3-D constrains:首先,定义包含性约束条件,如果一个读写器检测一个标签,就表明它们之间的距离在读写器范围之内。同样定义非包含性约束条件,读写器不能检测到标签。把所定义的空间离散化为点,从而减小读写器的检测区域。最大约束条件下,点的集合的均值就是待定位标签的估值。

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4 结束语
    概括介绍了目前存在的RFID定位技术,可以归类为:距离估计法、场景分析法和约束法。RFID系统采用无源标签或有源标签,当需要特定设备考虑环境的变化时,一些技术还要求布置参考标签。相比而言,有些技术成本低并适合不同环境的使用。在实际环境中,这些RFID定位方案都有各自重要的特点和优势。定位方法和标签的选择很大程度上影响着定位信息的准确性,并且关系到整个RFID系统的成本和效率。
    通过对RFID定位技术的总结和比较,结合自身的技术特点,未来的RFID定位技术应该注重以下几个方面的研究:(1)射频传播模型:目前大多数RFID定位采用的是测量RSS值,但这些方法使用的是无线网络模型。由于RFID系统传播的特殊性,应考虑建立合适的射频模型。(2)移动性:应考虑拥有静态和动态读写器的混合系统,以增加收集数据的数量和多样性。(3)可扩展性:在给定时间内确定读写器读取标签的数量、成功读取标签的速度、读取速度对准确性的影响以及定位计算所需时间等,这些都是RFID定位技术的可扩展性要研究的问题。(4)矩阵:由于对系统设计的要求,RFID定位方案不能直接进行比较。引入矩阵概念,就可以针对系统的成本,进行较准确的比较。



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