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基于RFID的二维室内定位算法的实现

作者:时间:2015-05-23来源:网络收藏

  0引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/274610.htm

  目前定位主要采用及其衍生的方法。较常采用的方法是在一个二维平面上,每隔1~2 m摆放一个参考标签,而且需要4个以上的远距读取器,硬件成本较高。本文提出另一种方法,在二维平面上只需使用4个参考标签及2个远距读取器,即可实现二维室内定位,大大降低了硬件成本并弥补了GPS只能进行室外定位的不足。

  1研究方法

  1.1一维定位

  如图1所示,4个电子标签#1~#4摆放位置固定。假设参考标签#1~#4与读取器的距离分别为rx1,rx2,rx3,rx4,读取器接收到电子标签#1~#4的信号强度指标(RSSI)分别为Sx1,Sx2,Sx3,Sx4.由于在室内,RFID读取器除了接收电子标签直线传输功率外,也接收了反射功率Pref以及误差功率Perr.因此RFID读取器所接收到源自某一电子标签的总功率Ptotal可表示为:

  

 

  式中:Perr为除了反射因素以外所造成的误差;Ptr为电子标签所发射的瞬间功率;Gt,Gr为电子标签及读取器的天线增益;λ为射频信号波长。

  

 

  图1 室内一维定位的远距RFID读取

  由于信号强度指标RSSI随着功率递增而递增,由式(1)可假设:

  

 

  但是,实际测量中,很难知道Ptr,Ptotal,Pref,Perr这些参数值。为了实时测量rx的值,可由预先得知的(rx1,Sx1),(rx2,Sx2),(rx3,Sx3)及(rx4,Sx4)四组数据,以多项式来近似式(2)中的f(sx)函数。假设:

  

 

  由式(5)、(6)可求得系数a0,a1,a2,a3.

  实际定位可分为下列步骤:

  (1)由图1中位置固定的电子标签,可以得出(rx1,Sx1),(rx2,Sx2),(rx3,Sx3)及(rx4,Sx4)四组数据。

  (2)由式(5)、(6)及这四组数据可算出多项式的系数a0,a1,a2,a3.

  (3)远距读取器所读取的最佳RSSI值是介于0~256的整数值。可用sx值(0

  1.2二维定位

  在一维定位的基础上,可继续推导出二维定位的情况。就图2示意图而言,使用二个远距RFID读取器(X,Y)及电子标签#1~#4.假设待定位电子标签与远距读取器(X,Y)的距离(rX,rY)与RSSI值(sX,sY)的关系由式(7)~(10)描述。其中系数aX0,aX1,aX2,aX3及aY0,aY1,aY2,aY3可由前述一维定位的方法推导出来。

  

 

  由于图2中远距读取器(X,Y)之间的距离固定而且已知,根据式(7)~(10)可知二维平面上待定位电子标签的位置。根据此中位置方法,待定位电子标签的位置也可能是图2中水平轴以下的位置,如虚线所示。为了分辨出图2中待定位电子标签的水平轴上下两个不同位置,可摆设另一读取器。由于读取器所读到水平轴上电子标签的RSSI值可区分出来,因此可分辨出水平轴以上及水平轴以下电子标签的位置。

  

 

  图2 二维定位的示意图

  


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关键词: RFID LANDARC

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