基于场景分析的RFID室内定位算法研究

摘要

近年来，随着经济的不断发展，人民生活水平不断提高，很多大型室内场所，像大型商场、地下停车场、会展中心、政务中心等如雨后春笋般涌现出来，人们对于其中位置信息的需求与日俱增。然而，我们所熟知的GPS、移动无线定位等技术，由于建筑物内部环境的复杂性，信号很容易产生多径效应，使得定位精度无法满足人们的要求；更严重的是，由于建筑物的封闭性，使得信号强度严重衰弱，甚至会出现接收不到信号以致无法定位的情况。所以，这些技术在室内环境中下并不适用。
　　随着信息技术和无线通信技术的发展，研究人员开始利用红外线、超声波、蓝牙、ZigBee等新兴技术来进行室内定位，这其中，射频识别（RFID）技术以其非视距、未接触、成本低、精度高、环境适应能力强等诸多优点，成为了室内定位领域的优先选择。本文的主要内容如下：
　　1）介绍RFID系统的分类、组成、工作原理以及国内外的发展状况等，并介绍了三种常用的室内定位方法—三角测量法、场景分析法、邻近法。并在此基础上介绍了基于三角测量法的TOA、TDOA、RSS、AOA算法，分别讨论这几种算法的优势与不足之处，最终选择使用场景分析法作为室内定位的主要方法。
　　2）介绍了两种经典的基于场景分析法的RFID定位算法——LANDMARC算法和在此基础上进行改进、添加虚拟标签的VIRE算法，并通过仿真实验，对比结果、分析误差，找出了VIRE算法误差产生的主要原因：如室内人员流动等因素造成信号波动、无法精确定位参考标签分布范围之外的待测点、小概率事件的影响等。
　　3）针对分析出的产生误差的原因，提出三种算法优化方案，分别是多次测量取均值、添加边界虚拟参考标签、引入邻近地图，并在此基础上提出一种新的算法——NEW-VIRE算法，以期在不增加系统成本的前提下，进一步提高定位精度，减小误差。
　　4）将NEW-VIRE算法用MATLAB进行仿真实验，验证定位结果，并与已有的经典算法进行对比，讨论了算法中的主要参数，如虚拟标签网格数、门限值等对定位精度的影响。
　　5）对论文工作进行总结，指出需要改进的不足之处，并对今后的工作进行了展望。

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第一章 绪 论

1.1选题的背景和意义

1.2室内定位技术的发展现状

1.3本文的研究内容与结构安排

第二章 基于RFID的室内定位技术研究

2.1射频识别技术概述

2.2基于RFID的室内定位方法研究

2.3本章小结

第三章 基于场景分析的RFID定位算法

3.1 LANDMARC算法

3.2 VIRE算法

3.3 本章小结

第四章 NEW-VIRE算法

4.1 NEW-VIRE算法创新点

4.2 NEW-VIRE算法基本流程

4.3 NEW-VIRE算法仿真实现

4.4 仿真实验参数分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 下一步工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

致谢