基于RFlD标签的定位原理和技术

　　随着环境感知在室内导航、物流管理、控制接入、实时监控等领域的广泛应用。室内定位感知系统以及无线网络的定位研究备受关注，关于RFID(Radio Frequency Identification，RFID)定位技术的研究课题开始出现。基于RFID标签的定位技术遵循无线定位的基本原理准则，考虑到RFID技术的特殊性和限制性，未来定位方法要注重从射频传播模型、读写器的多样性、可扩展性等方面进行研究。文中主要对目前存在的RFID定位技术加以总结，介绍现代室内无线网络中广泛应用的定位原理，并对主要的RFID定位方案进行了分类。

　　1 RFlD技术

　　RFID是一种非接触式自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID系统主要由：标签、读写器和数据库管理单元3部分组成，如图1所示。

　　其工作原理是标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发出存储在芯片上的信息;或者主动发送出某一频率的信号。读写器读取信息并解码后，送至数据管理系统进行数据处理。

　　RFID标签可分为两种：有源电子标签，标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池的能量供应也部分地转换为电子标签与读写器通信所需的射频能量。无源电子标签没有内装电池，在读写器的读出范围之外时，电子标签处于无源状态，在读写器的读出范围之内时，标签从读写器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。无源电子标签体积小、成本低，但在读写距离及适应物体运动方面比有源电子标签差。

　　RFID读写器由天线、射频收发模块、信号处理单元、控制单元和接口电路组成。射频收发模块完成射频信号接收、发射、调制解调和功率控制;信号处理单元的主要功能为防冲突算法的实现和信息加密、解密、校验和纠错;控制单元协调整个读写器的工作;接口电路完成读写器和数据管理系统之间的数据传输。

　　数据管理系统由数据库完成数据的存储和管理，它通过各种接口和分布于各处的RFID读卡器通信，实时获取RFID读写器捕获的标签信息。

　　2 室内无线网络定位原理

　　室内环境无线信号的传播往往受到多径、非视距、衍射和反射的影响，使得目前已提出的室内定位算法并不能精确地测量信号。定位算法可以归类为距离估计法、场景分析法和邻近法。

　　2.1 距离估计法

　　距离估计法是利用三角形的特点来估计待定位体的位置的算法。如图2所示，三角测量法通过测量不少于两个参考点所接收信号的到达角度，形成角度的两条直线的交点即是所估计的位置。如图3所示，三边测量法通过测量待定位点到至少3个参考点的距离来估计待定位点的位置。这种测量技术利用接收信号接度(Received Signal Strength，RSS)、信号到达时间(Time Of Arrival，TOA)、信号到达时间差(Time-Difference Of Arrival，TDOA)和接收信号相位(Received Signal Phase，RSP)等方法。