基于改进LANDMARC算法的RFID室内定位系统研究与实现

摘要

在物联网技术飞速发展的今天，人们对位置信息的需求越来越高，定位服务和系统也受到越来越多的关注。全球定位系统GPS已经广泛应用到我们的生活当中，由蜂窝网络辅助的GPS定位精度已经可以达到10米，解决了大众生活较多领域位置确定的实际问题。但是，GPS定位方式仅局限于室外情况。近年来，人们提出了基于红外线、无线传感器、超宽带、射频技术RFID的室内定位技术研究。尤其是RFID技术，凭借其非视距、非接触、高精度、延迟短、传输范围大且成本相对较低的优点成为室内定位技术的主要选择。围绕RFID的室内定位，主要研究内容如下:
　　1.定位技术现状分析及定位算法改进
　　分析当前RFID定位算法的适用范围及优缺点，根据设备及实验区域的实际情况，选择LANDMARC算法作为本文实验的核心算法。针对LANDMARC算法中布局、权值、K值及计算量大等问题进行了一一改进，提出了一种基于SVM分类划定子区域并动态确定K值的改进算法。采用Matlab平台对算法进行实验，利用估计误差、均方误差及误差累积分布函数对实验结果进行了评估，验证改进算法在精确性、计算效率及设备成本上较原先的算法都有较大的提高。分析不同参考标签密度对实验精度的影响，得出实验区域中最适宜的参考标签密度布设方式。
　　2.定位系统设计与实现
　　确定定位系统在功能、数据及技术方面的需求，完成系统总体设计。在改进的LANDMARC算法的实验基础上，对浙江省嘉善县科创中心办公室进行RFID设备的布置，对获取数据进行预处理，通过改进的定位算法得到实验标签路径，并将其存入SQLite数据库。建立实验区域模型，采用Unity3D引擎模型及路径数据进行三维可视化，实现一个室内漫游及RFID时空数据分析可视化的一个三维系统。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外的研究发展现状

1．2．1 RFID技术

1．2．2 室内定位技术

1．3 研究内容与方法

第二章 RFID定位LANDMARC算法改进

2．1 RFID产品及原理

2．2 常用室内定位算法

2．2．1 基于测距的方法

2．2．2 基于非测距的方法

2．2．3 算法比较

2．3 LANDMARC改进算法

2．3．1 LANDMARC不足与改进现状

2．3．2 改进算法思想

2．3．3 SVM分类器设计

2．3．4 改进算法流程

第三章 改进定位算法实验及结果分析

3．1 实验设备搭建及数据分析

3．1．1 实验设备及场地

3．1．2 数据采集环境搭建

3．1．3 采集数据分析

3．2 设备性能实验

3．3 定位算法准确度评估指标

3．4 LANDMARC算法实验

3．5 改进算法实验

3．6 算法结果分析

3．6．1 算法改进前后结果对比

3．6．2 不同参考标签密度定位结果对比

第四章 基于RFID的室内人员定位系统需求及设计

4．1 需求分析

4．1．1 系统目标

4．1．2 功能需求

4．1．3 数据需求

4．1．4 技术需求

4．2 系统的总体设计

4．2．1 系统总体设计

4．2．2 设备布设设计

4．2．3 功能模块设计

4．2．4 系统界面设计

4．2．5 数据库及接口的设计

第五章 基于RFID的室内人员定位系统的实现

5．1 系统开发工具及环境

5．2 数据管理实现

5．3 场景组织实现

5．4 功能模块实现

5．4．1 模型可视化及场景漫游

5．4．2 查询功能

5．4．3 路径可视化

5．4．4 异常情况报警

5．4．5 系统辅助功能

第六章 总结

6．1 主要成果

6．2 问题与展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢