基于RFlD標(biāo)簽的定位原理和技術(shù)

摘要 識(shí)別和定位是用于室內(nèi)服務(wù)的關(guān)鍵信息，常見方法是估計(jì)RFID標(biāo)簽的位置。而在室內(nèi)環(huán)境下，信號(hào)遭受嚴(yán)重的損耗，標(biāo)簽的性能也會(huì)受到一定的限制。針對(duì)這些問題，文中對(duì)現(xiàn)存的RFID定位技術(shù)和定位原理加以總結(jié)，在對(duì)RFID定位技術(shù)進(jìn)行闡釋和分類分析的基礎(chǔ)上，討論了在此領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞 RFID；定位；定位算法

隨著環(huán)境感知在室內(nèi)導(dǎo)航、物流管理、控制接入、實(shí)時(shí)監(jiān)控等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。室內(nèi)定位感知系統(tǒng)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的定位研究備受關(guān)注，關(guān)于RFID(Radio Frequency Identification，RFID)定位技術(shù)的研究課題開始出現(xiàn)。基于RFID標(biāo)簽的定位技術(shù)遵循無(wú)線定位的基本原理準(zhǔn)則，考慮到RFID技術(shù)的特殊性和限制性，未來(lái)定位方法要注重從射頻傳播模型、讀寫器的多樣性、可擴(kuò)展性等方面進(jìn)行研究。文中主要對(duì)目前存在的RFID定位技術(shù)加以總結(jié)，介紹現(xiàn)代室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用的定位原理，并對(duì)主要的RFID定位方案進(jìn)行了分類。

1 RFlD技術(shù)
RFID是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID系統(tǒng)主要由：標(biāo)簽、讀寫器和數(shù)據(jù)庫(kù)管理單元3部分組成，如圖1所示。

其工作原理是標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收讀寫器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)出存儲(chǔ)在芯片上的信息；或者主動(dòng)發(fā)送出某一頻率的信號(hào)。讀寫器讀取信息并解碼后，送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
RFID標(biāo)簽可分為兩種：有源電子標(biāo)簽，標(biāo)簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時(shí)標(biāo)簽電池的能量供應(yīng)也部分地轉(zhuǎn)換為電子標(biāo)簽與讀寫器通信所需的射頻能量。無(wú)源電子標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，在讀寫器的讀出范圍之外時(shí)，電子標(biāo)簽處于無(wú)源狀態(tài)，在讀寫器的讀出范圍之內(nèi)時(shí)，標(biāo)簽從讀寫器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電源。無(wú)源電子標(biāo)簽體積小、成本低，但在讀寫距離及適應(yīng)物體運(yùn)動(dòng)方面比有源電子標(biāo)簽差。
RFID讀寫器由天線、射頻收發(fā)模塊、信號(hào)處理單元、控制單元和接口電路組成。射頻收發(fā)模塊完成射頻信號(hào)接收、發(fā)射、調(diào)制解調(diào)和功率控制；信號(hào)處理單元的主要功能為防沖突算法的實(shí)現(xiàn)和信息加密、解密、校驗(yàn)和糾錯(cuò)；控制單元協(xié)調(diào)整個(gè)讀寫器的工作；接口電路完成讀寫器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，它通過各種接口和分布于各處的RFID讀卡器通信，實(shí)時(shí)獲取RFID讀寫器捕獲的標(biāo)簽信息。

2 室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位原理
室內(nèi)環(huán)境無(wú)線信號(hào)的傳播往往受到多徑、非視距、衍射和反射的影響，使得目前已提出的室內(nèi)定位算法并不能精確地測(cè)量信號(hào)。定位算法可以歸類為距離估計(jì)法、場(chǎng)景分析法和鄰近法。