基于RFID的大型室內(nèi)場所的定位系統(tǒng)的設計

1 概述

　　隨著數(shù)據(jù)業(yè)務和多媒體業(yè)務的快速增加，人們對定位與導航的需求日益增大，尤其在復雜的室內(nèi)環(huán)境，如機場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環(huán)境中，常常需要確定移動終端或其持有者、設施與物品在室內(nèi)的位置信息。但是受定位時間、定位精度以及復雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制，比較完善的定位技術(shù)目前還無法很好地利用。

　　2 RFID工作原理

　　RFID （Radio Frequency Identification）系統(tǒng)稱為射頻識別系統(tǒng)，其能量供應和數(shù)據(jù)交換是應用無線電和雷達技術(shù)實現(xiàn)的。RFID系統(tǒng)一般是由兩部份組成一閱讀器、應答器。

　　a．應答器：應答器放在需要識別的物體上，可以發(fā)送和接收信息，可根據(jù)收到的操作命令作讀／寫等處理；

　　b．閱讀器：閱讀器是采集應答器信息并對應答器發(fā)出操作命令的裝置，發(fā)出的命令包含選擇，讀／寫，取消選擇命令等。

　　一臺典型的閱讀器包含有高頻模塊（發(fā)送單元和接收單元）、控制單元以及與應答器連接的禍合元件。此外，閱讀器還應該有附加接口（RS232＼RS485＼USB等），以便將獲得數(shù)據(jù)進一步傳給另外的系統(tǒng)（計算機、機器人控制裝置等）。

　　應答器是RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息載體，由耦合元件以及微電子芯片組組成。它具有智能讀寫及加密通信的能力。一般是無源的，即內(nèi)部不含電源，工作時，接收閱讀器發(fā)出的射頻電磁波，經(jīng)內(nèi)部整流、電容穩(wěn)壓后作為電源。此外還有有源應答器，一般是由電池供電，可以在較高頻段工作，識別距離較長，和閱讀器之間的通信速率也較高。

　　系統(tǒng)的基本丁作流程是：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當應答器進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產(chǎn)生感應電流，應答器獲得能量被激活；應答器將自身編碼等信息通過其內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從應答器發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調(diào)和解碼然后送到后臺主系統(tǒng)進行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該應答器的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機構(gòu)動作。

　　3 系統(tǒng)組成

　　3.1 總體描述

　　本系統(tǒng)的設計思路是在入口處給人員一RFID電子標簽，也叫電子卡，里面標有標簽的編號以及個人信息，在各個主要的據(jù)點安裝閱讀器。當人員接近閱讀器時，會自動讀取出標簽。

　　圖1 讀卡的基本的流程

　　信息以有停留時間、行走路線等其它相關(guān)數(shù)據(jù)。閱讀器將數(shù)據(jù)傳人后臺服務器，對數(shù)據(jù)進行平滑、數(shù)據(jù)校驗以及數(shù)據(jù)暫存等，數(shù)據(jù)經(jīng)RFID中間件進行加工、處理后，傳送到應用程序接口?；镜牧鞒桃妶D1。

　　基本機理：每個電子卡內(nèi)都有一個32位的號碼，當電子卡呈現(xiàn)在閱讀器讀出范圍內(nèi)時，電子卡被閱讀器不斷發(fā)射的電磁問詢信號激活，從而反饋給閱讀器一個攜帶有電子卡號碼的應答信號，正是通過電子卡與閱讀器互相之間的信號問詢與應答，閱讀器就能夠準確快速地識別電子卡內(nèi)攜帶的號碼，并將讀到的電子卡號碼按照一定的輸出格式輸出給計算機、外部控制器或其他終端設備，從而實現(xiàn)對電子卡的識別。當佩帶電子卡的人員來到終端人口處時，附近的閱讀器將讀到的電子卡號碼通過RS232傳遞給報到終端機，報到終端機再通過計算機網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)（讀到的電子卡號碼）傳遞給遠地的計算機服務器。這樣與服務器相連的報到終端機和查詢終端機就能夠?qū)崟r更新數(shù)據(jù)。