无源RFID定位系统搭建与VIRE算法优化

论文摘要

普适计算是继桌面计算和主机计算之后的一种全新计算模式,可为人们提供随时随地透明的数字化服务。定位感知是普适计算中的核心技术之一。如何确定室内用户的位置信息,给用户提供各种所需信息,均是当前研究热点。射频识别技术以其非接触、精度高、灵敏性好且环境适应性强等显著优点,成为室内定位领域的优选技术。本文先对室内定位技术做了介绍,选择了射频识别技术,然后对室内定位算法做了分析比较,选取了VIRE算法作为本文射频识别定位系统的基本定位算法,并在此基础上提出了非线性插值,动态阈值,模糊地图标签自校正等VIRE算法的优化方案。硬件采用Impinj公司的R1000射频开发平台,阅读器远场天线,XCTF-8030A型超高频Inlay无源标签搭建了室内定位试验演示系统,开发了平台控制程序,算法程序和用户界面程序。最后,利用搭建的实验平台对算法进行验证,同时测试各种环境因素和实验参数对室内定位精度的影响。环境因素包括了天线的高度与角度、环境的温度和湿度、实验的空间大小即标签的间隔、环境中的障碍物。实验参数包括了天线的数目、阈值的大小、虚拟参考标签的密度。实验结果表明改进的VIRE算法使室内定位精度得到了有效的提升,同时通过实验总结出优化搭建环境,配置实验参数等方法能使室内定位精度达到最佳效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外发展动态
• 1.2.1 RFID 技术的发展
• 1.2.2 室内定位技术研究现状
• 1.3 本文的工作及组织结构
• 第二章 射频识别技术概述
• 2.1 RFID 技术简介
• 2.2 RFID 系统的基本组成部分
• 2.2.1 RFID 阅读器
• 2.2.2 RFID 标签
• 2.3 RFID 系统的工作频率与相关协议
• 2.4 ISO/ IEC 18000-6C 协议介绍
• 第三章 室内定位技术及算法研究
• 3.1 室内定位技术简介
• 3.1.1 室内无线信号传播机理
• 3.1.2 室内无线信号传播特点
• 3.1.3 室内无线信道传播模型
• 3.2 室内定位技术的分类
• 3.2.1 到达角度测量法（AOA）
• 3.2.2 传播时间测量法（TOA）
• 3.2.3 传播时间差测量法（TDOA）
• 3.2.4 能量衰减测量法
• 3.3 室内定位系统中的常用算法
• 3.3.1 双曲线模型
• 3.3.2 解析算法
• 3.3.3 估值算法
• 3.3.4 参考标签算法
• 3.3.5 LANDMARC 算法
• 3.3.6 VIRE 算法
• 3.4 室内定位算法的优化和实现
• 3.4.1 非线性插值算法
• 3.4.2 动态阈值算法
• 3.4.3 模糊地图上标签自校正
• 第四章 定位系统的集成和程序的设计
• 4.1 定位系统硬件的集成
• 4.1.1 Impinj R1000 射频开发平台简介
• 4.1.2 XCTF-8030A 型超高频Inlay 无源标签
• 4.1.3 Impinj 阅读器远场天线
• 4.1.4 定位系统的集成
• 4.2 定位系统程序
• 4.2.1 硬件系统操作程序
• 4.2.2 算法的程序
• 4.2.3 用户界面程序
• 第五章 定位系统算法验证与实验结果
• 5.1 不同算法性能对比与分析
• 5.2 不同的天线对数对于定位精度的影响
• 5.3 不同的天线高度与角度对于定位精度的影响
• 5.4 不同的温度与湿度对于定位精度的影响
• 5.5 不同的标签间隔对于定位精度的影响
• 5.6 不同的阈值对于VIRE 及改进VIRE 算法的影响
• 5.7 虚拟参考标签密度对于VIRE 及改进VIRE 算法的影响
• 5.8 障碍物对于定位精度的影响
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢