rfid定位技術(shù)論文

有些網(wǎng)友覺得rfid定位技術(shù)論文難寫，可能是因為沒有思路，所以小編為大家?guī)砹讼嚓P(guān)的例文，希望能幫到大家!

基于RFID的室內(nèi)定位篇一

摘要：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。 關(guān)鍵字：射頻識別 室內(nèi)定位

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——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)收到的操作命令作為讀/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。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)。 3.2系統(tǒng)組成本系統(tǒng)主要由人員定位、數(shù)據(jù)傳輸、計算機系統(tǒng)組成。

人員定位：主要是基于RFID無線網(wǎng)絡平臺，其中包括定位網(wǎng)絡節(jié)點(應答器)、無線ID模塊、標準電纜等，RFID無線網(wǎng)絡跟蹤定位系統(tǒng)采用RFID無線網(wǎng)絡技術(shù)，應答器設置成一個電子卡，而閱讀器則是安裝在室內(nèi)固定的位置上，安裝在超市的天花板或者走廊墻壁上，通常其位置是已知的，利用這些已知位置的閱讀器來定位處在運動狀態(tài)的應答器。所安置的網(wǎng)絡模塊將自動組成一個RFID通信網(wǎng)絡，這個通信網(wǎng)絡實際就是一個定位網(wǎng)絡，每一個網(wǎng)絡節(jié)點就是一個定位點，網(wǎng)絡節(jié)點可通過自動讀取移動目標的信息和信號強度，來確定移動目標的位置信息，網(wǎng)絡定位點在已有的通信電纜的地方直接通過RS232接口與現(xiàn)有的通信電纜相連接，再通過交換機將信息上傳到終端管理計算機，實現(xiàn)人員的定位系統(tǒng)的全部功能。

數(shù)據(jù)傳輸：包括分線拉接頭、電纜接頭，網(wǎng)絡連接等，網(wǎng)絡節(jié)點可通過自動讀取移動目標的信息和信號強度，在RFID通信中各個節(jié)點之間傳輸，網(wǎng)絡節(jié)點在有通信電纜的地方直接接人已有的通信電纜，通過等再將信息傳到終端管理計算機，人員跟蹤定位系統(tǒng)軟件處理，實現(xiàn)人員跟蹤定位系統(tǒng)的全部功能。

計算機系統(tǒng)：計算機硬件系統(tǒng)包括主機、電源系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換接口、軟件保護器、打印機等;軟件系統(tǒng)包括：信號采集與處理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、分析統(tǒng)計系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫，人機界面等。

3.3 系統(tǒng)功能模塊描述

系統(tǒng)的中央管理控制軟件是定位系統(tǒng)的中心，以控制閱讀器和RFID卡的工作狀態(tài)，以及進行定位數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理等。主要特點是：界面簡單美觀，易于操作控制;通過串口通信協(xié)議，實現(xiàn)對閱讀器的控制與數(shù)據(jù)傳送;定位信息的錄入簡單，方便，維護性和保密性好;快速查詢實時定位數(shù)據(jù)等。

系統(tǒng)軟件主要用VC++做開發(fā)工具;SQL Server數(shù)據(jù)庫用于各個閱讀器及定位信息的存儲和查詢;串口通信控件實現(xiàn)主機控制閱讀器的工作模式，并與閱讀器進行數(shù)據(jù)交換。閱讀器控制模塊主要通過串口通信控件來實現(xiàn)主機對閱讀器的控制以及數(shù)據(jù)交換的功能;數(shù)據(jù)庫管理模塊是應用SQL Server數(shù)據(jù)庫進行定位信息的存儲、修改、查詢、維護等，完成標簽參數(shù)采集的實時地理坐標、閱讀器、傳感器等的數(shù)據(jù)采集，采用數(shù)據(jù)庫的完整性約束等技術(shù)，結(jié)合室內(nèi)地理信息實現(xiàn)室內(nèi)定位系統(tǒng)所需的人員實時分布信息，綜合各方面的參數(shù)進行提取、分析、處理等。保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性，而且便于錄人查詢工作;跟蹤查詢極模塊是結(jié)合WEB技術(shù)。把閱讀器和獲取的RFID卡信息迅速通過數(shù)據(jù)庫查詢配對，得到相應的定位人員信息資料，并將其顯示在屏幕上，便于查詢?nèi)藛T了解到整個場所的現(xiàn)場情況。 結(jié)束語

以上提出了一種低成本的室內(nèi)射頻識別(RFID)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于移動臺自定位方案。在我們的系統(tǒng)中可以采用閱讀器安裝在室內(nèi)固定的位置上，安裝在室內(nèi)的天花板或者走廊墻壁上，通常其位置是已知的，利用這些已知位置的閱讀器來定位處在運動狀態(tài)的電子標簽。閱讀器通過檢測其周的電子標簽對自己的位置進行定位并將位置傳輸給計算機系統(tǒng)。 參考文獻

[1]M. Hazas. J. Scott and J. Krumm. Location-Aware Computing Comes of Age. IEEE Compute r Magazine, 37(2):95~97, Fe b, 2004

[2]Microsoft Research Home. The Easy LivingSystem.https://research.microsoft.com/easyliving/,2000-2006

[3]游戰(zhàn)清,李蘇劍.均線射頻識別技術(shù)( RFID) 理論與應用[M]. 北京, 電子工業(yè)出版社, 2004.

[4]程曉莉,方少元.基RFID的會議報到系統(tǒng)的設計[J].電工程師,2005,31(7).

[5]李士寧,覃征.基于傳感器網(wǎng)絡的超級RFID系統(tǒng)[J].無線通信技術(shù),2005,3.

[6]孫瑜,范平志,射頻識別技術(shù)及其在室內(nèi) 定位中的應用[J],計算機應用,

[7] 張鐸.自動識別技術(shù).中國物資流 通.2001,(19):22- 25.

[8]關(guān)媛媛,安世全,劉光明,提供精確室內(nèi)定 位信息Cricket系統(tǒng)[J].重慶工業(yè)高等?？?學校學報.

[9]鄧平.蜂窩網(wǎng)絡移動臺定位技術(shù)研究[D]. 西南交通大學博士學位論文, 2002,5.

淺析室內(nèi)定位技術(shù)基本原理篇二

摘要：在室內(nèi)環(huán)境無法使用衛(wèi)星定位時，使用室內(nèi)定位技術(shù)作為衛(wèi)星定位的輔助定位，解決衛(wèi)星信號到達地面時較弱、不能穿透建筑物的問題。最終定位物體當前所處的位置。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位 技術(shù)方案 前景分析

一、 定位技術(shù)

除通訊網(wǎng)絡的蜂窩定位技術(shù)外，常見的室內(nèi)無線定位技術(shù)還有：Wi-Fi、藍牙、紅外線、超寬帶、RFID、ZigBee和超聲波。

1. Wi-Fi技術(shù)

通過無線接入點(包括無線路由器)組成的無線局域網(wǎng)絡(WLAN)，可以實現(xiàn)復雜環(huán)境中的定位、監(jiān)測和追蹤任務。它以網(wǎng)絡節(jié)點(無線接入點)的位置信息為基礎(chǔ)和前提，采用經(jīng)驗測試和信號傳播模型相結(jié)合的方式，對已接入的移動設備進行位置定位，最高精確度大約在1米至20米之間。如果定位測算僅基于當前連接的Wi-Fi接入點，而不是參照周邊Wi-Fi的信號強度合成圖，則Wi-Fi定位就很容易存在誤差(例如：定位樓層錯誤)。另外，Wi-Fi接入點通常都只能覆蓋半徑90米左右的區(qū)域，而且很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

2. 藍牙技術(shù)

藍牙通訊是一種短距離低功耗的無線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當?shù)乃{牙局域網(wǎng)接入點后，將網(wǎng)絡配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡連接模式，并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微網(wǎng)絡的主設備。這樣通過檢測信號強度就可以獲得用戶的位置信息。藍牙定位主要應用于小范圍定位，例如：單層大廳或倉庫。對于持有集成了藍牙功能移動終端設備，只要設備的藍牙功能開啟，藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M行位置判斷。不過，對于復雜的空間環(huán)境，藍牙定位系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大。

3. 紅外線技術(shù)

紅外線技術(shù)室內(nèi)定位是通過安裝在室內(nèi)的光學傳感器，接收各移動設備(紅外線IR標識)發(fā)射調(diào)制的紅外射線進行定位，具有相對較高的室內(nèi)定位精度。但是，由于光線不能穿過障礙物，使得紅外射線僅能視距傳播，容易受其他燈光干擾，并且紅外線的傳輸距離較短，使其室內(nèi)定位的效果很差。當移動設備放置

在口袋里或者被墻壁遮擋時，就不能正常工作，需要在每個房間、走廊安裝接收天線，導致總體造價較高。

4. 超寬帶技術(shù)

超寬帶技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)的定位方法有較大差異，它不需要使用傳統(tǒng)通信

體制中的載波，而是通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，可用于室內(nèi)精確定位，例如：戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、機器人運動跟蹤等。

超寬帶系統(tǒng)與傳統(tǒng)的窄帶系統(tǒng)相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、

安全性高、系統(tǒng)復雜度低、能夠提高精確定位精度等優(yōu)點，通常用于室內(nèi)移動物體的定位跟蹤或?qū)Ш健?/p>

5. RFID技術(shù)

RFID定位技術(shù)利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)移動設

備識別和定位的目的。它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息，且傳輸范圍大、成本較低;不過，由于以下問題未能解決，以RFID定位技術(shù)的適用范圍受到局限。

1. RFID不便于整合到移動設備之中

2. 作用距離短(一般最長為幾十米)

3. 用戶的安全隱私保護

4. 國際標準化

5. ZigBee技術(shù)

ZigBee是一種短距離、低速率的無線網(wǎng)絡技術(shù)。它介于RFID和藍牙之間，可以通過傳感器之間的相互協(xié)調(diào)通信進行設備的位置定位。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以ZigBee最顯著的技術(shù)特點是它的低功耗和低成本。

6. 超聲波技術(shù)

超聲波定位主要采用反射式測距(發(fā)射超聲波并接收由被測物產(chǎn)生的回波后，根據(jù)回波與發(fā)射波的時間差計算出兩者之間的距離)，并通過三角定位等算法確定物體的位置。超聲波定位整體定位精度較高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，但容易受多徑效應和非視距傳播的影響，降低定位精度;同時，它還需要大量的底層硬件設施投資，總體成本較高。

二、 服務商

室內(nèi)定位技術(shù)主要分基站定位和慣導定位兩種服務商?；径ㄎ环丈讨饕校汗雀?、諾基亞、TI、蘋果、高德、百度等采用WIFI定位;慣導定位服務商主要有：美國的NAVISEER，龍旗瑞譜科技，上海消防研究所。目前商用技術(shù)基本采用WIFI,RFID等無線通訊基站方案，針對應急救援主要采用慣性導航等技術(shù)方案，因為應急救援面對的場所應該都是災害性的，基站無[1-4] 線通訊都屬于癱瘓狀態(tài)，還有就是社會成本過高，所以只能采用慣性導航技術(shù)，它無需任何額外的基礎(chǔ)設施或網(wǎng)絡，以無線方式實時輸出人員的行走距離與方向信息，可以實現(xiàn)在各種復雜環(huán)境中人員的準確定位，為保證人員的生命安全提供有效的保證。

三、 技術(shù)方案

目前我們已經(jīng)能夠看到一些室內(nèi)定位技術(shù)的應用介紹了。據(jù)我所知的有谷歌、諾基亞、博通、IndoorAtals、Qubulus、杜克大學這幾個方案。下面筆者就把它們整理一下，歡迎大家在此基礎(chǔ)上進行指正、補充。

3.1 谷歌方案

谷歌手機地圖6.0版的時候已經(jīng)在一些地區(qū)加入了室內(nèi)導航功能，此方案主要依靠GPS(室內(nèi)一般也能搜索到2～3顆衛(wèi)星)、wifi信號、手機基站以及根據(jù)一些“盲點”(室內(nèi)無GPS、wifi或基站信號的地方)的具體位置完成室內(nèi)的定位。目前此方案的精度還不是很滿意，所以谷歌后來又發(fā)布了一個叫“Google Maps Floor Plan Marker”的手機應用，號召用戶按照一定的步驟來提高室內(nèi)導航的精度。

谷歌一直在努力解決兩個問題：獲取更多的建筑平面圖;提高室內(nèi)導航的精度。建筑平面圖是室內(nèi)導航的基礎(chǔ)，就如同GPS車用導航需要電子導航地圖一樣。谷歌目前想通過“眾包”的方式解決數(shù)據(jù)源的問題，就是鼓勵用戶上傳建筑平面圖。另外，用戶在使用谷歌的室內(nèi)導航時，谷歌會收集一些GPS、wifi、基站等信息，通過服務器進行處理分析之后為用戶提供更準確的定位服務。

3.2 諾基亞方案

諾基亞采用的是HAIP技術(shù)，具體是什么筆者也沒能查到更多的資料，不過諾基亞正在努力使它成為藍牙協(xié)議的一部分，這樣只要你的設備帶有藍牙模塊，就能夠使用這種技術(shù)進行定位。當然，僅有一個藍牙模塊還不能完成定位，還需要在室內(nèi)安裝一種定位發(fā)射臺，通過這兩者之間的通信完成定位。這種發(fā)射臺可以覆蓋100m×100m的范圍，定位精度在30cm～100cm，據(jù)說這種發(fā)射臺還有成本低、功耗低等特點，一臺或多臺都能完成定位。

3.3 博通方案

博通公司研制了一種用于室內(nèi)定位的新芯片(BCM4752)，具備三維定位功

能(即你所在位置的高度也算出來)。這種芯片可以通過wifi、藍牙或NFC等技術(shù)來提供室內(nèi)定位系統(tǒng)支持。更強大的是，該芯片可以結(jié)合其它傳感器，例如手機里的陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等，將你位置的變化實時計算出來，甚至做到?jīng)]有死角。博通公司的如意算盤是將這種芯片內(nèi)置到智能手機里。

3.4 IndoorAtlas方案

IndoorAtlas是一家專注于室內(nèi)導航解決方案的公司，剛成立不久。

IndoorAtlas的方案基于地球磁場，依據(jù)是每一個具體位置的磁場信息都不一樣。不過使用這種技術(shù)進行導航比較麻煩，首先用戶需要上傳建筑平面圖，然后還需要你拿著移動設備繞室內(nèi)一圈，記錄下各個位置的地磁信號特征，這些信息需要上傳到IndoorAtlas的服務器。最后，你需要使用IndoorAtlas提供的工具包開發(fā)一個應用才能使用定位功能(IndoorAtlas的開發(fā)工具包可以在線申請，不過筆者申請了兩次都沒結(jié)果)。

3.5 Qubulus方案

跟IndoorAtlas不同的是，Qubulus公司根據(jù)無線電信號(Radio Signature)

來定位。每一個位置的無線電信號數(shù)量、頻度、強度等也是不同的，Qubulus根據(jù)這些差異計算出你的具體位置。使用Qubulus的方案，你同樣需要收集室內(nèi)的無線電信號。Qubulus也提供了開發(fā)工具包，很容易申請下來。開發(fā)工具包里有一個例子，可以使用Eclipse直接編譯通過。

3.6 杜克大學方案

杜克大學則借助現(xiàn)實生活中路標(landmarks)的思想，正在開發(fā)一個叫做

UnLoc的應用。此應用通過感知wifi、3G信號死角，以及一些運動特征，如電梯、樓梯等，并根據(jù)這些位置已知的路標來計算你的位置。當你移動的時候，就根據(jù)其他感應器( 陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等)來跟蹤你的位置。這一過程精度會逐漸降低，但當你到達下一個路標時，位置就會被校準。

3.7 智慧圖方案

北京智慧圖科技有限責任公司通過檢測Wi-Fi、藍牙節(jié)點(iBeacon)的信

號強度進行定位，目前智慧圖定位產(chǎn)品包括終端側(cè)定位與網(wǎng)絡側(cè)定位兩種[5] 。終端側(cè)定位通過手機檢測無線網(wǎng)絡信號，進行手機自主定位導航，在手機app中提供了部分室內(nèi)場館(機場及商業(yè)廣場)的室內(nèi)位置服務功能(定位、導航、POI搜索、優(yōu)惠查詢等)。網(wǎng)絡側(cè)定位由Wi-Fi的無線AP檢測移動設備的信號，進行定位，主要應用于建筑內(nèi)的客流數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，該模式主要為大型商業(yè)廣場、店鋪、公共文化建筑提供服務。

四、前景分析

4.1.室內(nèi)定位技術(shù)的前景

1.未來是移動互聯(lián)的時代

2.移動服務最后一米的機會

人平均80%的時間在室內(nèi)，80%移動電話使用和數(shù)據(jù)連接在室內(nèi)使用。

4.2.室內(nèi)定位的需求

1.公共安全及應急響應

在緊急情況下，每一個人都想被救援人員精確定位到，大到建筑物的位置，甚至是樓層或者房間號。

2.定位導覽

(1)這建筑物內(nèi)有什么東西。

(2)我辦公室的周圍是誰。

(3)我車放在地下停車場什么位置。

(4)超市里的牛奶在什么位置。

(5)大型商場里面最近的餐館在哪里。

(6)怎么去那里。

4.3. 社交需求

實現(xiàn)名片交換、微博推送、類似微信進行交友互動等等。

4.4.市場推廣需求

在百貨商場里為客戶提供導購服務。手機會告訴你，提供導購服務，附近有哪些商品在打折。

在旅游景區(qū)、展館、機場、實現(xiàn)定位導覽，進行展品介紹等。機場，可以精確引導用戶辦手續(xù)、指示衛(wèi)生間位置等等。

4.5.有價值數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)方式應用