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基于Wi-Fi网络下的RFID定位解决方案

跟着移动通讯需求的日益增长,答应拜访特定方位信息在普适核算及使用方面表现出广泛的重要性。在室外环境下,依据全球卫星导航体系(GNSS)的全球定位体系(GPS)或许北斗星定位体系现已能够满意必定的室外定位需求。但是,这些技能并不能很好的运用在室内定位体系中,有必要选用一些代替技能。为了完结这个方针,依据IEEE802.11无线局域网(Wi-Fi)的技能提供了一个高性价比的解决计划。室内定位问题有必要要考虑室内环境所表现出的传输信道特性,因为墙面和障碍物的影响,会带来多径虚弱、吸收以及遮盖等一系列问题。因而,依据几许角的丈量技能,比方抵达角(AOA)、抵达相位(POA)、抵达时刻(TOA)或许抵达时刻差(TDOA)不能很好的使用在室内定位体系中。近几年,跟着射频辨认技能(Radio FrequentlyIdentification,RFID)的不段完善和推行,而且凭仗其重量轻、功耗低和辨认才能强等共同优势,逐渐运用在各种场合中,如身份标识、工程操控和定位追寻等范畴。本文的研讨重点是将研讨Wi-Fi无线传输技能与RFID辨认技能相结合,经过RFID标签来完结Wi-Fi体系定位的解决计划。据开始检索,国内对依据Wi-Fi的RFID定位技能研讨作业尚不多见,本文的作业是将对依据Wi-Fi的RFID定位体系的定位计划进行讨论。

  1 定位体系的硬件结构

  射频辨认技能(RFID)是20世纪90年代起新式的一项自动辨认技能,它首要经过标签对应的仅有ID号辨认标志物。与传感器技能相似,RFID技能被以为是物联网(The Internetof Things)一项支撑技能。某些人以为,前者仅仅辨认,没有处理的才能,而后者能够对感知到的物品进行处理。和传统的磁卡、IC卡比较,射频卡最大的长处就在于非触摸,因而,辨认作业无须人工干预,可作业于各种恶劣环境。RFID技能可辨认高速运动物体并可一起辨认多个标签,操作便利便利。

  RFID是一种简略的无线体系,只要两个根本器材,该体系用于操控、检测和盯梢物体。体系由一个阅读器和多个标签组成。

  RFID技能使用无线射频方法在阅读器和标签之间进行非触摸双向传输数据, 已达到方针辨认和数据交换的意图。最根本的RFID体系由三部分组成:电子标签(Tag)、读写器(Reader)和在标签与读卡器间传递射频信号的微型天线(Antenna)。

2 定位计划

  依据Wi-Fi的RFID定位计划咱们将考虑选用以下两种解决计划:(1)依据信号强度和抵达时刻差复合定位计划;(2)依据方位间隔和视点的定位计划。

  2 . 1 依据信号强度和抵达时刻差复合定位计划

  对室内Wi-Fi终端进行定位前,首要依据室内实际状况规划出室内的终端散布图,存入信息处理数据库;然后依据室内散布状况设置AP接入点,一起咱们需求设置一个方位固定的参阅标签, 作为丈量基准点来协助进行方位校准, 设置的接入点数量依据具体的室内状况而定。

  当Wi-Fi终端进入室内后,AP接入点内的RFID读写器被唤醒,再由读写器宣布一个无线唤醒信号,唤醒Wi-Fi终端内的RFID标签。标签接纳到唤醒信号后,从休眠形式中唤醒,然后比较本身ID号与接纳信号中的ID号是否共同,ID号不相符的标签再次进入休眠形式,而ID相符的标签则进入接纳形式,接纳信号并定位解算出其方位数据,并将方位数据送到处理器进行处理。文献[4]中现已研讨了依据RFID的停车场无线定位计划,而咱们提出了一种依据Wi-Fi的RFID定位计划,经过多个Wi-Fi AP接入点内的读写器别离读取待定位Wi-Fi终端内的RFID标签,将取得的方位数据进行交融, 终究得到RFID标签的方位信息。如图2给出了依据该定位算法的结构化框图。

  依据信号强度的定位算法是用一个方位已知的参阅标签与待定位Wi-Fi终端的标签接纳同一个AP接入点的定位信号。参阅标签所测得的方位与该点已知值进行比较后,取得读写器的定位数据的校正值,然后及时将此校正值发送给待定位的标签,批改标签所测得的实时方位信息S,并将此信息上传给读写器。在此进程中始终保持只要一个读写器作业,其他的读写器处于休眠状况,当一个读写器完结方位信息收集后,再由其他读写器完结相同的进程,这种定位方法下至少需求进行3次方位信息的收集。假定信号强度公式与读写器和标签之间的间隔有关,则简略信号传达模型可用式(1)表明:

  P(r )= (P )-10alog(r/0r)(1)

  式中, P(r)为标签接纳到的信号功率; r为标签与读写器的间隔; r0 为相对于读卡器的参阅间隔; P(r)0 为该参阅点的信号功率, 参数a 为途径损耗跟着间隔r 的添加而添加的速率。需求指出的是,经过该模型核算出的某个方位信号强度往往被估量得过高,有用性不大,比较有用的信号强度模型在文献[6~7]中有比较具体的介绍。

  选用抵达时刻差(TDOA)算法是经过丈量不同读卡器接纳到同一标签的定位信号的时刻差,并由此核算出标报到不同读写器的间隔差。标报到任何两个读写器的间隔差D为定值,标签必定坐落两个读写器为焦点的双曲线上,当一起有N个读写器参与测距时(N≥3),由多个双曲线之间的交汇区域便是对标签方位的估量。TDOA仅仅丈量各读写器接纳到的同一标签定位信号的抵达时刻差,参与定位的各个读写器在时刻上不要求严厉同步。假定丈量第i 个读写器和第j个读写器的抵达时刻别离为 TAi 和TAj ,那么信号抵达第i 个和第j 个读写器的时刻差便是 TAji = TAi -TAj , 它们的间隔差Rji = C*TAji .使用依据信号强度定位算法算出的坐标值及一些先验常识(如室内半径)从其两个解平分辨出Wi-Fi终端的具体方位。

  2 . 2 依据方位间隔和视点的定位计划

  文献[5]中,P.Munishwar等人提出了一种依据RFID的机器人定位计划,咱们在此作业基础上提出了一种能够运用在Wi-Fi体系中的终端定位计划。该计划与依据信号强度的定位计划的不同在于引入了方向角的核算,经过间隔和视点信息来完结Wi-Fi终端的定位。在Wi-Fi体系中需求设置了一个或多个传感器,用来盯梢待定位终端的运动,这些传感器能够经过串行接口进行查询,并回来自前次查询之后终端的运动间隔和视点信息。

  内置在Wi-Fi终端内的RFID标签答应待定位终端确认它的肯定方位(x,y),而方位的不确认性等于RFID读写器的最大标签感知半径。

  体系定时运转算法一次(比方50ms),来获取和处理传感器和RFID读写器的数据。

  经过RFID技能定时的从头校准终端方位和视点数据,每次定位算法运转时,它读取传感器两次查询之后的间隔和视点差值改变, 并把改变值别离累加到已知的方位和视点上,而且复位传感器。传感器能够从标签两次丈量的坐标(x1,y1)、(x2,y2)来判别它的运动方向。假如终端在一条直线上运动, 那么△θRFID等于0,最终依据终端的方位和视点信息, 咱们就能够对终端进行定位。


标签:交通管理

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