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基于Wi-Fi的RFID定位方案探讨[图]
http://www.cww.net.cn 2012年4月18日 15:26
对室内Wi-Fi终端进行定位前,首先根据室内实际情况规划出室内的终端分布图,存入信息处理数据库;然后根据室内分布情况设置AP接入点,同时我们需要设置一个位置固定的参考标签, 作为测量基准点来帮助进行位置校准, 设置的接入点数量根据具体的室内情况而定。 当Wi-Fi终端进入室内后,AP接入点内的RFID读写器被唤醒,再由读写器发出一个无线唤醒信号,唤醒Wi-Fi终端内的RFID标签。标签接收到唤醒信号后,从休眠模式中唤醒,然后比较自身ID号与接收信号中的ID号是否一致,ID号不相符的标签再次进入休眠模式,而ID相符的标签则进入接收模式,接收信号并定位解算出其位置数据,并将位置数据送到处理器进行处理。文献[4]中已经研究了基于RFID的停车场无线定位方案,而我们提出了一种基于Wi-Fi的RFID定位方案,通过多个Wi-Fi AP接入点内的读写器分别读取待定位Wi-Fi终端内的RFID标签,将获得的位置数据进行融合, 最终得到RFID标签的位置信息。如图2给出了基于该定位算法的结构化框图。 图2 基于信号强度的定位算法框图 基于信号强度的定位算法是用一个位置已知的参考标签与待定位Wi-Fi终端的标签接收同一个AP接入点的定位信号。参考标签所测得的位置与该点已知值进行比较后,获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,修正标签所测得的实时位置信息S,并将此信息上传给读写器。在此过程中始终保持只有一个读写器工作,其余的读写器处于休眠状态,当一个读写器完成位置信息采集后,再由其他读写器完成同样的过程,这种定位方式下至少需要进行3次位置信息的采集。假设信号强度公式与读写器和标签之间的距离有关,则简单信号传播模型可用式(1)表示: P(r )= (P )-10alog(r/0r)(1) 式中, P(r)为标签接收到的信号功率; r为标签与读写器的距离; r0 为相对于读卡器的参考距离; P(r)0 为该参考点的信号功率, 参数a 为路径损耗随着距离r 的增加而增加的速率。需要指出的是,通过该模型计算出的某个位置信号强度往往被估计得过高,实用性不大,比较实用的信号强度模型在文献[6~7]中有比较详细的介绍。 采用到达时间差(TDOA)算法是通过测量不同读卡器接收到同一标签的定位信号的时间差,并由此计算出标签到不同读写器的距离差。标签到任何两个读写器的距离差D为定值,标签必定位于两个读写器为焦点的双曲线上,当同时有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就是对标签位置的估计。TDOA只是测量各读写器接收到的同一标签定位信号的到达时间差,参加定位的各个读写器在时间上不要求严格同步。假定测量第i 个读写器和第j个读写器的到达时间分别为 TAi 和TAj ,那么信号到达第i 个和第j 个读写器的时间差就是 TAji = TAi -TAj , 它们的距离差Rji = C*TAji .则标签坐标与读写器坐标存在如下关系: 解上述方程组, 利用基于信号强度定位算法算出的坐标值及一些先验知识(如室内半径)从其两个解中分辨出Wi-Fi终端的具体位置。 2 . 2 基于位置距离和角度的定位方案 文献[5]中,P.Munishwar等人提出了一种基于RFID的机器人定位方案,我们在此工作基础上提出了一种可以运用在Wi-Fi系统中的终端定位方案。该方案与基于信号强度的定位方案的不同在于引入了方向角的计算,通过距离和角度信息来实现Wi-Fi终端的定位。在Wi-Fi系统中需要设置了一个或多个传感器,用来跟踪待定位终端的运动,这些传感器可以通过串行接口进行查询,并返回自上次查询之后终端的运动距离和角度信息。 来源:《科技资讯》 作 者:张璐阳 陈华伟 周俊奇 侯杰编 辑:高娟 联系电话:010-67110006-853
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