RFID定位方案中的Wi-Fi運(yùn)用
隨著移動(dòng)通信需求的日益增長,允許訪問特定位置信息在普適計(jì)算及應(yīng)用方面表現(xiàn)出廣泛的重要性。在室外環(huán)境下,基于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)的全球定位系統(tǒng)(GPS)或者北斗星定位系統(tǒng)已經(jīng)可以滿足一定的室外定位需求。然而,這些技術(shù)并不能很好的運(yùn)用在室內(nèi)定位系統(tǒng)中,必須采用一些替代技術(shù)。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/155035.htm為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),基于IEEE802.11無線局域網(wǎng)(Wi-Fi)的技術(shù)提供了一個(gè)高性價(jià)比的解決方案。實(shí)際應(yīng)用中也已經(jīng)提出了許多算法方案,包括測量接收信噪比(SNR),以及使用更廣泛的接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)。室內(nèi)定位問題必須要考慮室內(nèi)環(huán)境所表現(xiàn)出的傳輸信道特性,由于墻壁和障礙物的影響,會(huì)帶來多徑衰弱、吸收以及遮蔽等一系列問題。因此,基于幾何角的測量技術(shù),比如到達(dá)角(AOA)、到達(dá)相位(POA)、到達(dá)時(shí)間(TOA)或者到達(dá)時(shí)間差(TDOA)不能很好的應(yīng)用在室內(nèi)定位系統(tǒng)中。
近幾年,隨著射頻識(shí)別技術(shù)(Radio FrequentlyIdentification,RFID)的不段完善和推廣,并且憑借其重量輕、功耗低和識(shí)別能力強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢,逐步運(yùn)用在各種場合中,如身份標(biāo)識(shí)、工程控制和定位追蹤等領(lǐng)域。本文的研究重點(diǎn)是將研究Wi-Fi無線傳輸技術(shù)與RFID識(shí)別技術(shù)相結(jié)合,通過RFID標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)Wi-Fi系統(tǒng)定位的解決方案。據(jù)初步檢索,國內(nèi)對(duì)基于Wi-Fi的RFID定位技術(shù)研究工作尚不多見,本文的工作是將對(duì)基于Wi-Fi的RFID定位系統(tǒng)的定位方案進(jìn)行探討。
1 定位系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是20世紀(jì)90年代起新興的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它主要通過標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的唯一ID號(hào)識(shí)別標(biāo)志物。與傳感器技術(shù)類似,RFID技術(shù)被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)(The Internetof Things)一項(xiàng)支撐技術(shù)。某些人認(rèn)為,前者只是識(shí)別,沒有處理的能力,而后者可以對(duì)感知到的物品進(jìn)行處理。和傳統(tǒng)的磁卡、IC卡相比,射頻卡最大的優(yōu)點(diǎn)就在于非接觸,因此,識(shí)別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽,操作快捷方便。
RFID是一種簡單的無線系統(tǒng),只有兩個(gè)基本器件,該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個(gè)閱讀器和多個(gè)標(biāo)簽組成。
RFID技術(shù)利用無線射頻方式在閱讀器和標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸雙向傳輸數(shù)據(jù),已達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成:電子標(biāo)簽(Tag)、讀寫器(Reader)和在標(biāo)簽與讀卡器間傳遞射頻信號(hào)的微型天線(Antenna)。
我們下面將要研究的定位測試平臺(tái)主要由多個(gè)支持RFID讀寫器功能的Wi-Fi接入點(diǎn)和內(nèi)置有RFID標(biāo)簽的Wi-Fi終端組成,圖1所示為定位系統(tǒng)的硬件框圖設(shè)計(jì)。
圖1 系統(tǒng)硬件框圖
2 定位方案
基于Wi-Fi的RFID定位方案我們將考慮采用以下兩種解決方案:(1)基于信號(hào)強(qiáng)度和到達(dá)時(shí)間差復(fù)合定位方案;(2)基于位置距離和角度的定位方案。
2 . 1 基于信號(hào)強(qiáng)度和到達(dá)時(shí)間差復(fù)合定位方案
對(duì)室內(nèi)Wi-Fi終端進(jìn)行定位前,首先根據(jù)室內(nèi)實(shí)際情況規(guī)劃出室內(nèi)的終端分布圖,存入信息處理數(shù)據(jù)庫;然后根據(jù)室內(nèi)分布情況設(shè)置AP接入點(diǎn),同時(shí)我們需要設(shè)置一個(gè)位置固定的參考標(biāo)簽,作為測量基準(zhǔn)點(diǎn)來幫助進(jìn)行位置校準(zhǔn), 設(shè)置的接入點(diǎn)數(shù)量根據(jù)具體的室內(nèi)情況而定。
當(dāng)Wi-Fi終端進(jìn)入室內(nèi)后,AP接入點(diǎn)內(nèi)的RFID讀寫器被喚醒,再由讀寫器發(fā)出一個(gè)無線喚醒信號(hào),喚醒Wi-Fi終端內(nèi)的RFID標(biāo)簽。標(biāo)簽接收到喚醒信號(hào)后,從休眠模式中喚醒,然后比較自身ID號(hào)與接收信號(hào)中的ID號(hào)是否一致,ID號(hào)不相符的標(biāo)簽再次進(jìn)入休眠模式,而ID相符的標(biāo)簽則進(jìn)入接收模式,接收信號(hào)并定位解算出其位置數(shù)據(jù),并將位置數(shù)據(jù)送到處理器進(jìn)行處理。文獻(xiàn)[4]中已經(jīng)研究了基于RFID的停車場無線定位方案,而我們提出了一種基于Wi-Fi的RFID定位方案,通過多個(gè)Wi-Fi AP接入點(diǎn)內(nèi)的讀寫器分別讀取待定位Wi-Fi終端內(nèi)的RFID標(biāo)簽,將獲得的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,最終得到RFID標(biāo)簽的位置信息。如圖2給出了基于該定位算法的結(jié)構(gòu)化框圖。
圖2 基于信號(hào)強(qiáng)度的定位算法框圖
評(píng)論