基于RFID的室內定位（RSSI）

李航

摘要：RFID技術被廣泛應用在當前的社會各個生產(chǎn)生活方面，如：物流，生產(chǎn)線，停車收費，圖書館借書卡等，有較好的技術基礎和應用基礎?；谛盘枏姸榷ㄎ环ㄓ休^低的成本和較好實現(xiàn)基礎，所以本文主要分析信號強度定位法。通過對經(jīng)典電磁波傳播模型和距離路徑損耗模型分析，實現(xiàn)仿真定位。

關鍵詞：RFID；RFID定位技術；定位算法；信號強度定位RSSI

中圖分類號：TN925+.93 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）06-0127-02

射頻識別（簡稱RFID）技術是一種利用射頻信號經(jīng)識別系統(tǒng)識別目標并獲取標簽攜帶信息的的技術。它有操控簡易，適用領域廣，環(huán)境適應性好?，F(xiàn)有的定位方式如GPS、北斗等無法滿足樓宇內及地下建筑環(huán)境定位，RFID技術具有非接觸，實施方便，非視距，識別效率高，工作期限長等優(yōu)點，并且隨著該RFID技術的不斷成熟，已經(jīng)應用在生活生產(chǎn)的各個方面。

1 RFID技術基礎

系統(tǒng)主要由三部分組成：RFID標簽、讀寫器和微型天線。讀卡器發(fā)出固定頻率的電磁波，當標簽處于發(fā)射的電磁波范圍內便獲得能量。此時處于休眠狀態(tài)的標簽被激活并將自身信息經(jīng)調制后由標簽內天線發(fā)射出去，供讀寫器識別處理。如圖1。

RFID室內定位系統(tǒng)的結構：由電子標簽、射頻讀寫器、中間件以及計算機數(shù)據(jù)庫組成。

RFID室內定位方法中RSSI具有高精度和低成本的優(yōu)勢，因而得到廣泛的應用。

2 信號強度定位法（RSSI）

根據(jù)能量供給方式不同，RFID定位系統(tǒng)通?？煞譃橹鲃邮胶捅粍邮絻煞N定位方法。

對于這兩種主動或者被動式，主動式需要在特定的位置安裝特定的射頻天線，該定位一般在定位物端進行，要進行廣泛位置定位，就需要布置更多的射頻天線，成本相對較高。被動式定位計算在pc端進行，一個射頻天線就能夠收發(fā)多個射頻信號，當需要進行廣泛位置定位時，只需在特定位置布置相應的RFID標簽，即使是需要更精確的定位，也只需要增加標簽的數(shù)量，因為標簽成本低，所以被動式成本相對較低。

2.1 無線定位的信號強度

接收信號強度指示通過無線電在空中的傳播時根據(jù)信號的衰減和距離的關系來計算目標和信號接收機之間的距離。根據(jù)信號衰減原理，當信號接收器接收到的信號時，計算機通過比對發(fā)射信號的強度和接收到信號強度，就可以根據(jù)無線信號的在空間中傳輸?shù)哪Ｐ凸浪愠霭l(fā)射機與接收的距離。

在一些實際的場所，目標與信號接受機之間不通視的場合，由于信道受到多徑衰減和非視距信號傳輸?shù)挠绊?，會得到與實際目標位置不一樣的結果。接收器接收到的的信號包括反射、繞射、散射和透射的電磁波以及直接視距傳輸?shù)碾姶挪?，會引起信號通過不止一條路徑達到接收器，就是多徑現(xiàn)象，所以在同一時刻會有不同的時延和相位以及強度的電磁波會傳同時送到接收器，從而使接收器接收到的電磁波的衰減值以及相位是隨時間而改變的疊加波。下面為距離路徑損耗模型：

PL（d）表示路徑d的總損耗值；PL（d0）表示近地參考距離（d0=3-10λ），自由空間衰減值；n表示環(huán)境和建筑物傳播損耗指數(shù)（1.6-3.3）；Xδ是標準差的正態(tài)隨機變量；d0為參考距離；d為接收機到發(fā)射機之間的距離；這是比較經(jīng)典的室內路徑損耗模型。

2.2 LandMarc定位算法

LandMarc定位系統(tǒng)采用了“最近鄰距離”（KNN）算法，位置確定的固定參考標簽部署在要定位區(qū)域內。將閱讀器分成m個不同的能量等級。在待定位標簽附近求得最近的k個參考標簽。

該算法通過接收到的功率，計算出目標標簽與讀寫器的距離。使用信號強度定位的方法，可以很容易地搭建RFID定位系統(tǒng)。

3 展望

多徑現(xiàn)象是影響基于RSSI定位的主要因素，應分別從基于視距與非視距兩個方面出發(fā)研究接收器接收到的信號強度，進行處理分析。

更高精度的定位關健在于接收器接收到的是非線性信號，經(jīng)過模數(shù)轉換后，非線性的信號會變成線性的信號，在A/D轉換過程中采樣這一環(huán)節(jié)會有相對較大的誤差，最終會使得定位計算有誤差。

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Abstract：RFID technology is widely used in all aspects of production and life in the current society， such as： logistics， production lines， parking fees， library card， etc.， and has a good technical foundation and application basis. Because of the lower cost and better implementation basis of the signal strength location method， this paper mainly analyzes the signal strength location method. Through the analysis of classical electromagnetic wave propagation model and distance path loss model， simulation positioning is realized.

Key words：RFID； RFID positioning technology； positioning algorithm； signal strength positioning RSSI