基于TDOA的有源RFID定位系统.pdf

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1、基于TDOA的有源RFID定位系统基于TDOA的有源RFID定位系统TDOA——BasedActiveRFIDLocalizingSystem唐军蒋朝根(西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610o31)摘要设计并实现了采用MSP430单片机和CO1101射频芯片，基于超声波和射频到达时间差的低功耗、高精度的室内定位系统，用于待定位标签的定位和追踪。系统主要采用超声波收发分离的方式，电子标签首先发送射频信号探寻信号范围内的阅读器数量，确定阅读器的数量后，再给阅读器发送一个射频信号，发出射频信号的同时，发送超声波信号，阅读器启用定时器计算接收到射频信号与超声波信号之间的时间差，并将

2、数据传送给中心控制主机，控制主机通过三个圆相交于一点的方式计算出待定位标签的位置，并通过MFC程序图形化显示出来。实验结果表明，该系统具有较高的定位精度。关键词：MSP430，CC11O1，超声波定位，到达时间差，MFCAbstractThispaperdescribesthedesignandimplementationofalow-power，high—precisionindoorlocalizingsystemfortheIo—catingtagtobe~ocatedandtrackedbyusingMSP430MCUandCCl101RFchipThesystemmainl

3、yUSeSthewaythatUltrasonictransceiverisseparatedTheelectronictagfirstsendsouttheRFsignalstoexplorethenumberofReadersinthesignalrange．afterconfirmingthenumberofthereaders，itwillsendoutaradiofrequencysignaltoletthereaderen—ablethetimer，meanwhile，thetagwillsendoutultrasonicsignal，thereaderusestheti

4、mertocalculatethetimedifferenceofarrivalbetweenradiofrequencysignalandultrasonicsignal，atlast，thedatawillbetransmittedtothecentralcontrolcom—puter，thecontrolhostwilcalculatethepositionofthelocatingtagwiththetheorythatthreecirclesintersectatonepoint，thenitwilldisplaytheresultgraphicallythroughth

5、eMFCprogramKeywords：MPS430，CCl101，ultrasoniclocalizing，timediferenceofarrival，MFC超声波定位具有低成本、安装使用方便、抗电磁干扰能力器比从阅读器多一个RS232串口模块。如图2所示。强、不受光线烟雾影响和时间信息直观等优点，同时根据射频定位系统原理图如图3所示。信号与超声波在空气中传播速度的6个数量级的差异]，利用图中A、B、C为三个阅读器，阅读器事先布置在定位场所，两者的到达时间差，采用TD0A的定位原理，设计了一种室内定并且坐标已知，D点为待定位标签。标签同时发送射频信号和超位技术。该系统中，低功耗是

6、首要指标，Tl公司的MSP430G2553声波信号，阅读器在收到射频通告信号时开始计时，接收到超声单片机运行模式下电流为230~A，待机模式为0．5A，完全满足波信号时结束计时，时间差记为△t，由公式△r一得到：低功耗要求。射频芯片采用Tl的极低功耗的CC1101。控制主d=△t／((1／v1)一(1／v2))机采用三圆相交于一点的算法进行待定位标签实时位置坐标的式中，v1为超声波在空气中的传播速度，v2为光速。由于计算【。v1远远小于v2，所以dvlxAt。通过该公式，可以计算出1设计方案AD、BD、CD两点问的直线距离SS∞、Sco，根据如下方程组：定位系统由标签和阅读器X—X+

7、y2+z2=S2组成，其中阅读器包括一个主阅AD222读器和二个从阅读器。标签含有X+y+Z=B0电源模块、超声波发射模块、射2+(y—Y)2+=x频收发模块。如图1所示。可求出待定位标签的空间坐标。阅读器包含电源模块、射频图1标签结构图2硬件设计模块、超声波接收模块，主阅读2．1控制器l【电源模块I控制器使用Tl公司的MSP430G2553，它采用16位RISC．．。．．．．架构，指令周期为62．5ns，在22V电压条件下的运行模式电流为2301~A，待