基于RFID的室内定位追踪技术及其在车间的应用研究

摘要

在工业4.0的大环境下，模具企业正步入信息自动化阶段，将信息通信、计算机网络、人工智能与传统制造业相结合，自动、全面、透明、精确地获取生产物流信息，不仅可以辅助企业精益管控生产过程，高效高质量生产模具，同时也是传统模具企业向现代智能工厂转型的关键。本文通过将射频识别（RFID）技术应用到模具生产物流过程中，提出一种面向模具车间的基于RFID的室内定位追踪算法，并开发一套室内定位追踪系统，实现对模具车间内物品、车辆的高精度实时定位追踪。本文主要研究内容如下： （1）研究RFID底层数据，特别是标签相位值的特点，研究相位测量过程中热噪声与标签多样性问题对定位精度的影响，研究相位差与距离差的关系，并通过实验进行验证，为后续设计定位算法提供理论依据。 （2）根据标签相位值特性，研究基于全息图的定位追踪算法，通过全息图不断叠加的方法逐渐逼近待定位标签的真实位置，并引入累计概率密度函数和差分函数，解决相位测量中存在的热噪声和标签多样性问题，将定位精度提升至cm级。 （3）针对全息图计算量过大的问题，提出一种双曲线与全息图复合的定位追踪算法，通过相位差引入双曲线簇，利用双曲线交叉确定标签位置候选集，再通过全息图叠加筛选出标签位置，在保证定位精度为cm级的同时，经过实验验证，相比于全息图定位减少了90%的计算量，可做到高精度实时定位。 （4）基于双曲线与全息图复合定位算法，开发一套基于RFID的车间物品实时定位追踪系统，部署于车间环境，评估定位系统在真实车间环境下的定位精度，并通过研究多径效应、天线盲区对定位精度的影响，进一步对定位算法进行改进，提升算法的精度和健壮性，最终在车间现场实现高精度低延迟的定位效果。

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