应用于物联网设备的无线射频识别定位技术研究

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1、应用于物联网设备的无线射频识别定位技术研究摘要：为了解决物联网设备的定位问题，提出一种基于无线射频识别（RFID）技术的定位算法。该算法不依赖于不可靠的读写器功率扫描以及基于抵达方向的复杂方法，而是运用RFID标签对不同阅读器的反应来确定物联网设备的位置。首先，分析了提出算法在RFID阅读器位置已知场景中的应用方法；然后拓展到物联网设备和RFID阅读器的位置都是未知的场景中，此外，对网络中阅读器的数量设定了界限，以便获得可靠的定位结果。实验结果表明，提出的射频定位算法能够实现物联网设备的高度精确定位。中国8/vie　　关键词：物联网设备；定位算法；射频识

2、别；被动标签　　中图分类号：TN92?34文献标识码：A：1004?373X（2017）05?0029?04　　Abstract：InordertosolvethepositioningproblemoftheInterofThingsdevices，apositioningalgorithmbasedonradiofrequencyidentification（RFID）technologyisproposed.Thealgorithmdoesn′tdependontheunreliablereader?ethodbasedonarrivaldirec

3、tion，butusestheRFIDtagtodeterminethelocationoftheInterofThingsdevicesaccordingtotheresponseofthedifferentreaders.TheapplicationmethodofthealgorithmusedtotheknoentalresultsshohashighpositioningaccuracyfortheInterofThingsdevices.　　Key；RFID；passivetag　　0引言　　物�网（InterofThings，IoT）对许多

4、企业和个人产生了重大的影响[1]，一直广泛应用于各种行业中，包括消费行业、零售行业、医疗行业、政府制造行业以及运输行业[2]。物联网的一些应用案例还包括智能电器、自动化的公共交通、远程健康监测、数字标牌、车联网以及空中交通监控等。　　物联网是指机器与机器（MachineToMachine，M2M）之间安全地进行交互的技术。通常假设有一个三层结构的物联网系统[3]。这些层结构分为传感层、数据通信层以及应用程序层。最常见的物联网设备均配备定位技术，比如GPS等。然而，这些系统受到物理约束，如不能在室内以及高干扰场景中操作，或实现这些系统的成本过高等，从而限制

5、了物联网设备定位技术的利用率。　　射频识别已经成为物联网的基本架构之一[4]。由于实施成本较低，射频识别已经得到广泛使用。本文提出一种采用被动RFID（RadioFrequencyIdentification）标签的解决方案，允许物联网设备获得它们在同一个网络中的精确位置。在提出的算法中，将主动阅读器和被动标签应用于射频识别系统中。主动阅读器传递一个询问信号，接收到该信号的标签开启以身份验证信息来应答。该算法不依赖于不可靠的读写器功率扫描[5?6]以及基于抵达方向的复杂方法[7]，而是运用RFID标签对不同阅读器的反应来确定物联网设备的位置。该射频识别系

6、统配置的主要优点是标签的成本低。标签可以被附加到很多设备上，并不需要电源。缺点是范围有限，标准的范围高达50m。本文为物联网提出一种计算效率高和可伸缩的定位算法。此外，还为提出的定位算法所产生的误差设定分析性的界限。　　1系统模型　　假设在一个正方形区域内，分布着[N]个配备被动射频识别标签的物联网设备。使用[M]个射频识别阅读器来询问标签。假设服务器知道标签的数量。如果不是这样，那么服务器常常可以通过阅读器接收到的认证信号来填充标签的列表。　　在每一个时隙中，阅读器都会发出一个询问信号（在超高频波段内）。在阅读器的范围[d]内，被动的标签可以将询问信号

7、反向散射给阅读器，然后阅读器可以探测到该询问信号。每个阅读器覆盖的面积都要比[A]小得多，也就是说，[d2?A]。每个阅读器在接收到标签反向散射的验证信号后，都会将收到的验证信号发送到中心服务器。假设在阅读器和中心节点之间存在一个可靠的信道[8]。不失一般性，假设服务器位于原点，而且标签的定位要考虑到中心服务器。阅读器[j]的位置表示为[x′j，y′j，]射频识别标签[i]的位置表示为[xi，yi]。　　从每个阅读器收到标签列表之后，中心服务器都会为每个阅读器创建一个相邻向量，即对于阅读器[j=][1，2，…，M，]相邻向量为[aj。]相邻向量是一个[N

8、]维二进制的向量，可以确定能被阅读器探测到的标签。具体来说，[aj=aj，1，a