基于RFID的二維室內(nèi)定位算法的實(shí)現(xiàn)

2 二維定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)整體系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示，服務(wù)器執(zhí)行RFID定位程序，同時(shí)開啟Socket通信端口，等待接收來自客戶端的一維定位數(shù)據(jù)。當(dāng)Serv-er端本身得到一維定位數(shù)據(jù)，也接收到Client的一維定位數(shù)據(jù)后，再將最后定結(jié)果顯示在顯示屏上。客戶端使用嵌入式系統(tǒng)(XSCALE架構(gòu)PXA-270)，主要外圍裝置有隨身碟、控制面板、RFID讀取器、IP分配器。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，掛載隨身碟將指定的數(shù)據(jù)夾加載到內(nèi)存，并執(zhí)行設(shè)定的Shell文件，RFID定位程序執(zhí)行后，開啟通信端口并啟動(dòng)RFID模塊，當(dāng)RFID定位程序得到一維定位數(shù)據(jù)后，通過局域網(wǎng)傳送至Server端。
進(jìn)行RFID定位系統(tǒng)前，讀取器與參考標(biāo)簽必須擺放在固定位置。服務(wù)器端主程序啟動(dòng)先讀取set．txt文件，以便預(yù)先得知參考標(biāo)簽的卡號(hào)以及服務(wù)器與參考標(biāo)簽的對(duì)應(yīng)距離。接著，嵌入式系統(tǒng)發(fā)送命令至讀取器，以便讀取參考電子標(biāo)簽的RSSI值，將所收到的RSSI值儲(chǔ)存至各個(gè)參考標(biāo)簽專用的陣列里。當(dāng)多次讀取到參考標(biāo)簽的RSSI值以后，根據(jù)變異數(shù)剔除不合理的RSSI，并且保留合理的RSSI做平均，再將參考標(biāo)簽RSSI值根據(jù)式(7)～(10)使用查表法求得參考標(biāo)簽與讀卡器的距離。上述的程序只需做1次即可，以達(dá)到誤差校正的目的。而后執(zhí)行發(fā)送命令給讀卡器，并接收待定位標(biāo)簽的卡號(hào)及RSSI值。待定位標(biāo)簽讀取Num次后作變異數(shù)處理，Num值可視情況調(diào)整。服務(wù)器接收客戶端的一維定位數(shù)據(jù)后，以一維距離為依據(jù)，換算出二維定位座標(biāo)。
客戶端執(zhí)行動(dòng)作與服務(wù)器端相似，差別在于，執(zhí)行子程序時(shí)，主程序判斷標(biāo)志位是否為1，若條件成立，將一維定位距離顯示在XSCALE-270的顯示屏上，由Socket端口將客戶端一維距離數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器端。

3 測試結(jié)果
整體系統(tǒng)功能測試在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，因空間限制，定位的距離實(shí)驗(yàn)(X，Y)坐標(biāo)為(3 m，2 m)及(6m，4m)兩組，服務(wù)器為原點(diǎn)(0，0)。每一個(gè)參考標(biāo)簽讀取10組RSSI值做變異數(shù)計(jì)算距離參數(shù)，定位標(biāo)簽讀取5組RSSI值做變異數(shù)再代入RSSI值求得一維估算距離。將服務(wù)器與客戶端得到的一維距離數(shù)據(jù)做換算后求得二維距離坐標(biāo)，如圖4所示。

由圖4可觀察到定位坐標(biāo)在1～30 s內(nèi)，(X，Y)坐標(biāo)變化浮動(dòng)大。根據(jù)電波本身的特性，知道電子標(biāo)簽在固定位置不動(dòng)，但RSSI值卻會(huì)有飄移的現(xiàn)象產(chǎn)生。根據(jù)此現(xiàn)象，在求得定位數(shù)據(jù)時(shí)，需增加讀取參考標(biāo)簽RSSI值的次數(shù)，以求得更精確的定位數(shù)據(jù)。
增加讀取參考標(biāo)簽RSSI值的次數(shù)為50后，定位的距離實(shí)驗(yàn)(X，Y)坐標(biāo)為(7 m，5 m)時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖5所示。定位結(jié)果發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性都有了較大程度的改善，證明這種解決方法有效。

4 結(jié)語
本文在一維定位的基礎(chǔ)上，提出RFID二維定位技術(shù)，在二維平面上只需使用4個(gè)參考標(biāo)簽及2個(gè)遠(yuǎn)距RFID讀取器即可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。并設(shè)計(jì)了室內(nèi)定位系統(tǒng)對(duì)該算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出二維定位的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性都有了較大程度的改善，在降低RFID定位成本的基礎(chǔ)上提高了定位的性能。