学位论文,硕士毕业论文

中山大学

硕士学位论文

基于射频识别（RFID）技术室内定位系统研究

姓名：张健翀

申请学位级别：硕士

专业：无线电物理

指导教师：黄以华

20100603

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基于射频识别（ＲＦＩＤ）技术室内定位系统的

研究

专业：无线电物理

硕士生：张健种

指导老师：黄以华副教授

摘要

随着移动计算和嵌入式系统的高速发展，人们对位置感知的兴趣日趋浓厚，因此定位服务系统也受到越来越多的关注。全球定位系统（ＧＰＳ）是目前应用最为广泛的定位系统。然而，在室内等用户无法与轨道卫星保持视距的场合，ＧＰＳ系统定位精度不高，甚至失效。为了提高室内定位的精度，人们采用了红外线定位、超声波定位、无线局域网定位、射频识别（ＲＦＩＤ）定位等技术。与其他技术相比，射频识别技术具有非接触、非视距、传输范围大和性价比高等优点。ＬＡＮＤＭＡＲＣ系统是最典型的基于ＲＦＩＤ技术的室内定位系统。它创造性地引入了参考标签的概念，是将有源ＲＦＩＤ技术应用到室内定位当中并搭建起完整系统、取得较好定位精度的首次尝试。此外，由于应用了大量的参考标签，ＬＡＮＤＭＡＲＣ系统不需要使用大量昂贵的ＲＦＩＤ读写器，从而使ＲＦＩＤ技术成为室内定位一种有成本效益的解决方案。

在ＬＡＮＤＭＡＲＣ系统中，待定位目标最终会被定位于由最近邻居构成的多边形内，因此，参考标签的布局会对定位算法的精度产生不可忽视的影响。同时，通过实验，我们发现ＬＡＮＤＭＡＲＣ系统所使用的最近邻居算法中，最近邻居参考标签并不总像参考标签网格布局那样形成矩形。因此，我们对参考标签的网格布局进行了探索性的研究，提出了三角形网格布局并比较其与矩形网格布局的性能。仿真及实验结果显示，在没有应用其他数据处理手段的情况下，采用三角形网格布局的定位精度比采用矩形网格布局提高了９．１％～１６．７％。此外，本文还将介绍采用虚拟参考标签的ＶＩＲＥ室内定位系统。ＶＩＲＥ系统

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基于射频识别（ＲＦＩＤ）技术室内定位系统的研究

在不增加额外硬件设备下，能获得比ＬＡＮＤＭＡＲＣ系统更高的定位精度。然而，在室内环境中，标签的信号强度值与标签与读写器的距离之间呈现复杂的曲线关系，ＶＩＲＥ系统采用的线性插值并不能很好适应室内的电磁环境。本文采用拉格朗日插值算法取代线性插值算法估计虚拟参考标签的信号强度值。然而结果显示，基于拉格朗日插值的定位算法误差比基于线性插值的定位算法高１７．７％。

最后，本文还提出一种新的室内三维空间的定位算法。新算法找出信号强度值在待定位标签信号强度值某个邻域内的所有参考标签，以这些参考标签的平均距离去估计待定位标签与读写器的距离。仿真结果表明，所提出的新算法具有较好的定位精度。关键词：射频识别；室内定位；信号强度；定位算法

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ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＩｎｄｏｏｒＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ

ＢａｓｅｄｏｎＲＦＩＤ

Ｍａｊｏｒ：

Ｎａｍｅ：ＲａｄｉｏＰｈｙｓｉｃｓＪｉａｎ ｃｈｏｎｇＺｈａｎｇ一●－‘一●

Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒＹｉ—ｈｕａＨｕａｎｇ

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｇｒｏｗｉｎｇｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｍｏｎｇｍｏｂｉｌｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｅｍｂｅｄｄｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｐａｒｋｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔｏｆｌｏｃａｔｉｏｎ—ａｗａｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｌｏｃａｔｉｏｎ—ａｗａｒｅｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｂｅｉｎｇｐａｉｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ．ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ（ＧＰＳ）ｉｓ

ｏｒｔｈｅｍｏｓｔｗｅｌｌ—ｋｎｏｗｎｌｏｃａｔｉｏｎａｓｅｒｖｉｃｅｉｎｕｓｅｔｏｄａｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ＧＰＳｉｓｉｎｖａｌｉｄ

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