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射频识别定位

/radio frequency identification positioning; RFID positioning/
最后更新 2023-05-30
浏览 119
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一种利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据,实现移动设备识别和定位的新兴技术。由于非接触、成本低等优点已成为室内目标跟踪和定位的首选。又称无线射频定位技术。

英文名称
radio frequency identification positioning; RFID positioning
又称
无线射频定位技术
所属学科
控制科学与工程

典型的射频识别(radio frequency identification; RFID)室内定位系统主要由多个主动式应答器/标签(active tag/label)和锚点/阅读器(anchor/reader)组成。标签一般由耦合元件和芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,可以附着在被识别物体的表面,可以多次被阅读器写入和读出。标签可以分为有源标签、无源标签和半有源标签。射频识别阅读器的任务是控制射频发射信号,通过射频收发器接收目标标签的已编码射频信号,对标签的认证识别信息进行解码,然后将认证识别的信息连带标签上其他相关信息传输到数据处理终端。标签和射频识别阅读器间射频信号的传递一般由天线完成,数据处理终端接收到相关信息后,即可通过射频识别系统输出定位信息。

主动式应答器在该系统中有两种功能,一种是作为定位参考点,相当于信标节点的作用,一般称之为参考点应答器(reference active tag; RAT);另一种是贴在被定位物体或人身上,一般称之为被定位应答器(positioned active tag; PAT)。系统将RAT固定在室内已知坐标的位置上,由同样安放在固定位置的阅读器记录下RAT发送过来的电磁波能量值。当携带有PAT的物体进入室内时,射频识别阅读器检测PAT发送的能量值并与之前记录的值进行比较,最终得到被定位物体的位置。该定位技术的稳定性较高,但需要通过增加RAT的方法以提高定位精度,进而导致系统成本的增加。此外,一旦室内环境发生变化,就必须重新进行标签布局以及电磁波能量的测量。

射频识别系统可以利用标签对物体的唯一标识特性,依据阅读器与安装在物体上的标签之间射频通信的接收信号强度(received signal strength; RSS)、信号到达时间差(time difference of arrival; TDOA)或者信号到达时间(time of arrival; TOA)来估计标签与射频识别阅读器之间的距离。基于RSS的距离估计需要大量的参考标签和阅读器以及较长的积累阶段,系统成本较高;基于TDOA的距离估计定位精度高,但需要各阅读器之间保持同步,但在射频识别室内定位系统中,由于阻挡物较多,各阅读器之间的同步难以保证。因此,测量手段大多通过测量TOA来估计标签与阅读器之间的距离。TOA方法定位精度高,只需要保持标签和射频识别阅读器在时间上精确同步即可,但在实际应用中也需要解决因为反射、衍射、绕射等信号非直线传播带来的多路径误差干扰问题。

  • 宋远峰,刘新.基于RFID的定位系统综述.数字通信,2013,40(4):9-13+33.

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