基于RFID的室内定位技术分析

付文玥 李佳萍

摘 要：目前，RFID技术已经被应用到社会的多个领域，如物流、图书馆、停车场等，该技术基础较为完善，能够为人们的生产生活带来诸多便利。对此，本文首先简要介绍了RFID技术原理，并在此基础上对RFID技术在室内定位中的应用系统进行分析和阐述。

关键词：RFID技术；室内定位；算法分析

RFID技术是在识别系统中对射频信号进行识别并获取标签携带信息的新型技术，具有使用便利、适用范围较广、适应性较强等特点。目前，在社会生产生活中使用频率较高的技术如北斗、GPS、地下建筑定位等等，均发挥出较为良好的应用效果。

1 RFID技术基础

RFID技术是射频识别的简称，该系统主要包括RFID标签、微型天线、读写器三个部分，其中读写器能够发射出固定频率的电磁波，当标签位于电磁波影响范围内时，便会吸取到能量，将处于休眠状态下的标签激活，然后将自身携带的信息以天线为载体进行发射，为读写器的识别处理提供便利。在RFID室内定位系统中，主要包括电子标签、读写器、计算机数据库、中间件等，在实际应用中具有成本低、精度高等优势，因此得到了广泛应用。[1]

2 基于RFID室内定位技术分析

根据能源供给形式不同，可将RFID定位系统划分为两种类型，一是主动式、二是被动式，其中主动式是将射频天线设置在特定位置上，通常为定位物端，射频范围要包含整个定位区域，因此应布置大量的天线，花费诸多成本；被动式定位设置在PC端，只需一个射频天线便可发射大量信号，当需要扩大信号影响范围时，只需将RFID标签设置在特定位置即可，如若对定位的精确度有较高要求，则可适当增加标签的安装数量，与射频天线相比来看，标签的成本投入较低，因此与主动式相比更具应用优势。

2.1 无线定位信号强度

在无线电空中传播过程中，以信号衰减、距离为依据对目标、信号接收机间的距离进行计算。与信号衰减原理相结合，在接收机接收信号时，发挥计算机的力量对信号的强度大小进行对比，便可以此为依据对信号空中传输模型进行构建，并因此预测出发射机与接收机之间的距离。在部分特殊场所中，接收机与目标之间不通视，信道受到非视距信号传输的干扰，导致所得结果与实际结果有所出入。接收机中的信号包括散射、绕射、反射、透射电磁波，这些均会导致信号通过多条渠道后进入到接收机中，出现多径现象，故而即便在时间相同的情况下，不同强度、相位的电磁波也可能在同一时间进入到接收机之中，使接收机所接到的电磁波数值受到影响，相位方面也是在时间因素的影响下出现叠加波，距离路径产生的损耗模型如下：

式中，PL（d）代表的是路径d的总体损耗值；PL（d0）代表的是与地面相近区域的距离，计算公式为d0=3-10λ；d0代表的是参考距离；n代表环境传播损耗数值，范围在1.6—3.3之间；d代表的是发射机与接收机之间的距离，按照具有代表性的室内路径损耗进行估算；X代表的是标准差正态随机变量。

2.2 LANDMARC系统分析

LANDMARC系统是在RFID技术基础上设计而成，在不额外引进阅读器的前提下降低系统运行投入成本，借助参考标签提高定位精度。在系统测量过程中，LANDMARC系统应明确接收机中的信号强度，目前RFID系统暂时难以直接满足这一要求，因此系统采用“临近算法”间接得出信号强度与能量等级之间的关系。

假设系统当前具备n个阅读器、u个待定位标签、m个参考标签，在连续阅读的条件下，每间隔30s进行一次监测，当标签的能量等级由1上升到8后，标签的信号强度S的取值范围为S1，S2，……，Sn，其中Si代表第i个阅读器监测到的标签信号强度，i的取值范围为1到n。对于参考标签来说，在强度的定义上应为R1，R2，……，Rn，其中R代表的是标签在第i个阅读器中的信号强度。对于任意待定位标签来说，其取值范围均在1到u之间，定义E=∑ni=1（Ri-Si）2，i的取值范围在1到m之间，E代表的是待定位标签与参考标签之间的距离，二者间的距离越小，表示E的数值也将越小，待定位标签中E的取值范围在E1，E2，……，Em之间。定位误差由e表示，计算公式为：

式中，x0代表的待定位标签中的横坐标；y0代表的是待定位标签中的纵坐标；x与y分别表示待定位浅表的计算坐标。从计算结果可知，当选取4个参考标签对待定位标签进行计算时，室内定位效果最佳，误差范围在0.65m—1.81m之间，平均值为1m。[2]

从上述研究中可知，LANDMARC系统具有三方面优势，一是利用参考标签代替阅读器能够有效的降低投入成本，使系统在整个室内定位中的成本投入得到大大降低；二是保障参考标签与待定位标签周围环境、条件相同，使大量环境影响因素的干扰作用难以充分发挥；三是利用该系统使室内定位的信息更加准确，应用效果较为理想。

3 结论

综上所述，随着科技的不断发展，定位技术的水平与需求也将随之得以提升，未來的定位技术将是室内无线定位与室外卫星导航技术的结合体，两种技术优势互补，不但能够使响应速度、精度得到显著提升，还能够极大的拓宽信号覆盖面积，冲破界限上的限制，实现室内外高效无缝的精准定位。

参考文献：

[1]高伟光.基于RFID的室内定位系统的研究和设计[D].电子科技大学，2015.

[2]桑东.基于射频识别技术的室内定位算法研究[D].天津大学，2016.