一种功率可调的rfid室内动态定位方法

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1、第３３卷第２期广西师范大学学报：自然科学版Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．２２０１５年６月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｕａｎｇｘｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎＪｕｎ．２０１５ｄｏｉ：１０．１６０８８／ｊｉｓｓｎ．１００１－６６００．２０１５．０２．００８．一种功率可调的ＲＦＩＤ室内动态定位方法谢蒙娜１，２，王玫１，刘争红１（１．桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林５４１００４；２．７５６６０部队通信教研室，广西桂林５４１００２）摘要：基于ＲＦＩＤ技术的室内定位算法，大多都要求阅读器

2、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ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ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

3、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％。关键词：射频识别；室内定位；动态定位；参考标签；功率可调；ＭＡＴＬＡＢ图形用户界面中图分类号：ＴＮ９２５．９３文献标志码：Ａ文章编号：１００１－６６００（２０１５）０２－００４９－０７０引言［１－３］［４］ＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）室内定位算法大致可归类为场景分析法、距离估计法和近［５］似估计法。距离估计法和场景分析法需要运用ＲＳＳ（ｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ

4、）、ＴＯＡ（ｔｉｍｅｏｆａｒｒｉｖｉｎｇ）、ＲＳＰ（ｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｐｈａｓｅ）等参数进行运算实现定位，因此要求ＲＦＩＤ读写设备上有度量这些特定物理参数的模块，系统成本较高。近似估计法，只需利用最基本的读标签操作，进行位置估算得到目标标签大致所在区域，系统成本相对较低，但定位精度也相对较低。在仓储管理中，如何快速、准确、低成本地定位货物，是仓储管理中的重要问题。ＲＦＩＤ动态定位方［６］法是一种新型的通过参考标签和便携式阅读器进行定位的近似估计法，无需记录ＲＳＳＩ等测量参数，在系统成本较低的基础上实现

5、了较高精度的定位，但该定位方法定位路径较为盲目，定位效率比较低下。为改善ＲＦＩＤ动态定位方法定位路径较为盲目的不足，在其理论基础上，本文提出功率可调的动态定位方法，并设计动态定位的ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ界面，方便在定位过程中即时观察阅读器阅读标签的情况。实验结果证明，该定位方法可以高效率、高精度地实现目标标签的定位，且系统成本较低、易于部署。１ＲＦＩＤ动态定位方法１．１应用场景将ＲＦＩＤ系统用于仓库货物管理，所有货物都贴有ＲＦＩＤ标签，每个标签具有各自的电子编码，可被ＲＦＩＤ阅读器唯一识别。在仓库的地面上，有规律地

6、部署一系列有固定位置信息的ＲＦＩＤ标签，用来辅助目标货物的定位，称为参考标签。在定位过程中，只需仓库管理人员手持便携式阅读器，在移动过程中不断读取其阅读范围内的所有标收稿日期：２０１４－１２－１７基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１７２０５４）通信联系人：王玫（１９６３—），女，山西太原人，桂林电子科技大学教授，博士。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｗａｎｇ＠ｇｕｅｔ．ｅｄｕ．ｃｎ５０广西师范大学学报：自然科学版第３３卷签，同时用相应的算法处理收集到的数据，即可实现目标货物的定位。其应用场景如图１所示。图１ＲＦＩＤ动态定

7、位应用场景Ｆｉｇ．１ＴｈｅｕｓａｇｅｓｃｅｎａｒｉｏｏｆＲＦＩＤ－ｂａｓｅｄｄｙｎａｍｉｃｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅ１．２基本定位原理［７］在理想模型中，ＲＦＩＤ阅读器的阅读范围在二维平面上被视为以阅读器为圆心的圆形。然而，根据［８－９］ＲＦＩＤ天线辐射及电磁场辐射的理论描述可知，实际中阅读器的阅读范围在二维平面上一般是椭圆，阅读器位于椭圆长轴的一端。对其阅读范围内的所有标签，阅读器均可识别。当目标标签出现在阅读器的阅读范围边界时，阅读器与标签之间会发生“边缘跳变”现象，记录此时阅读范围内的所有参考标签

8、号，［１０－１１］利用椭圆模型还原阅读区域，如图２所示。当从不同角度收集３组不同的“边缘跳变”情况下的参考标签号，得到三个相交的椭圆，则目标标签必位于椭圆的交集区域中，如图３所示。计算椭圆交集的几何中心，从而实现定位。图２椭圆阅读区域还原图３椭圆公共交集区域定位Ｆｉｇ．２ＲｅｓｔｏｒｅｏｆｅｌｌｉｐｔｉｃａｌｒｅａｄｉｎｇｒｅｇｉｏｎＦｉｇ．３Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｉｎ