基于RFlD標簽的定位原理和技術(shù)
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2．2 場景分析法
場景分析法由兩個步驟組成：(1)收集相關(guān)的環(huán)境信息。(2)通過把實時測量值與指紋集相匹配來估計待定位點的位置。常用的有基于信號強度的指紋識別技術(shù)。指紋識別技術(shù)主要分為K-近鄰法和概率統(tǒng)計法。
K-鄰居法：首先，測量已知位置的接收信號強度值，并且建立RSS數(shù)據(jù)庫。然后，在實時測量階段，用待定位點的RSS值與之前建立的信號空間相匹配，利用均方根法尋找K個最近值，確定出待定位點的位置。
概率統(tǒng)計法：依據(jù)后驗概率和貝葉斯準則，假設(shè)有Ⅳ個位置作為測量參考點，測量待定位點移動時的信號強度矢量，選擇概率最高的作為待定位點的位置。一般來說，概率統(tǒng)計方法涉及4個階段：校準、動態(tài)學(xué)習(xí)、誤差估計和歷史追蹤。
2．3 鄰近法
這種方法主要依賴天線的排列密度。當(dāng)待定位點進入到一個接收機天線輻射區(qū)域時，它的位置假定為此接收機位置。當(dāng)有多個天線檢測到待定位點時，待定位點的位置假定為接收信號最強的接收機位置。這種方法簡單且較易實現(xiàn)，但是，準確性與天線相關(guān)。
3 射頻識別定位方法
目前已提出有多種不同的RFID方法，這些方法把室內(nèi)定位原理與RFID技術(shù)自身的特性相結(jié)合。
RFID定位方法可以分為：距離估計法、場景分析法、約束法。
3．1 距離估計法
(1)SpotON：SpotON系統(tǒng)采用可調(diào)整的長距離主動RFID標簽，多個讀寫器收集標簽的信號強度測量值，通過定義的函數(shù)來估計標簽與讀寫器之間的距離，使用最小二乘法進行計算。
(2)SAW ID—tags：表面聲波識別標簽全部是無源標簽，標簽采用脈沖壓縮和編碼技術(shù)。測定每個標簽脈沖反應(yīng)的頻率，接著標簽重新傳送相關(guān)信號。重傳信號有一個自相關(guān)峰值，產(chǎn)生幅度值最高的脈沖響應(yīng)標簽就是待定位點的標簽。基于信號到達時間的方法測量每個讀寫器i與標簽之間的距離如式(1)所示。
其中，Tsys是系統(tǒng)的時間延時；Tcable,i是預(yù)校準脈沖期間接收天線和解調(diào)器之間電纜傳輸延時；TSAW是所有標簽的時間延時。有3個估計距離時，系統(tǒng)用三邊測量法定位標簽。
(3)LPM：本地位置測量系統(tǒng)采用有源標簽，讀寫器與已知固定位置的參考標簽(RT)同步運行。在收到激活指令后，選定的測量標簽(MT)在時刻TMT響應(yīng)。每個讀寫器Ri相應(yīng)的時間差值通過式(2)計算
計算至少3個讀寫器的時間差值，用加權(quán)平均法估計標簽的位置。
(4)RSP：RSP也稱為波達方向(Direction of Arrival，DOA)，利用接收機處的陣列天線和波達方向估計技術(shù)，確定接收機到信源的波達方向，利用多個接收機估計的DOA進行三角測量，方向線的交點就是信源的估計位置。
3．2 場景分析法
(1)LANDMARC：LANDMARC系統(tǒng)主要采用K-近鄰法。已知位置的參考標簽規(guī)則地分布在室內(nèi)，讀寫器有8個不同的能量等級，通過比較讀寫器接收到待定位標簽與參考標簽信號強度值的大小來找出離待定位標簽最近的幾個參考標簽。
式(4)表示了參考標簽與待定位標簽的關(guān)系，n表示讀寫器的數(shù)量；Si表示讀寫器i接收到待定位標簽的RSS值；θj,i表示讀寫器i接收到參考標簽j的RSS值。根據(jù)這幾個參考標簽的坐標，并結(jié)合它們的權(quán)重用經(jīng)驗公式計算標簽的位置。LANDMARC系統(tǒng)具有很高的定位精度，可擴展性好，能處理比較復(fù)雜的環(huán)境，但由于信號的多路徑效應(yīng)，定位精度不高；為了定位更加準確，往往要放置更多的參考標簽，需要增加成本，并且可能產(chǎn)生射頻干擾現(xiàn)象。
(2)VIRE：核心思想是在不增加額外參考標簽的情況下，通過去掉不可能的位置以得到待定位物體更精確的位置。與LANDMARC不同的是，VIRE引入了近似圖的概念，近似圖覆蓋整個定位區(qū)域，并且劃分為多個小區(qū)域，其中每個區(qū)域的中心對應(yīng)著一個虛擬參考標簽。每一個閱讀器都有一幅對應(yīng)的近似圖，如果閱讀器讀到的近似圖中某些區(qū)域的RSS值與讀到的待定位標簽RSS值差的絕對值在某個閾值之內(nèi)，則將這些區(qū)域標記。假設(shè)有k個閱讀器，則在獲得k幅近似圖之后，通過取交集可以得到待定位標簽最可能在的區(qū)域。若最后得到的區(qū)域數(shù)為n，則可以通過式(5)算出待定位標簽的坐標。
其中，權(quán)重w=w1i×w2i；w1i表示虛擬參考標簽和被定位標簽偏差；w2i是最后所得區(qū)域密度的相關(guān)函數(shù)。VIRE方法引入了虛擬參考標簽的概念，使得在不增加額外標簽的前提下提高了定位精度，VIRE方法對環(huán)境也有較好的適應(yīng)性，在復(fù)雜和封閉的環(huán)境中也有較高的精度。
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