基于有源RFID定位系统的设计与实现

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定位技术是当今科学研究的热点技术之一,传统的卫星定位系统如GPS、北斗等已广泛应用于导航、军事、测绘等室外领域。随着多媒体技术和无线通信技术的发展,现如今在诸如医院、仓库、机场等大型室内场所,往往需要对室内特定目标进行精准定位。但由于卫星定位系统信号在传播过程中易受高山、墙壁、树木及建筑物的遮挡,因此无法满足室内定位高精度的要求。当前室内定位系统中最典型的是基于有源RFID的LANDMARC定位系统。但基于LANDMARC算法的定位系统存在着诸多缺点和不足,导致其定位精度偏低,定位过程过于复杂。因此本文在详细分析了LANDMARC定位算法的缺点和不足后,提出了相应的解决方法。本文主要完成的具体工作如下:首先阐述了课题研究背景、射频识别技术及定位技术的发展现状。介绍了RFID系统的构成、工作原理和相关的室内定位技术。分析并总结了各种基于有源RFID室内定位方法的优点和不足,特别是对基于LANDMARC算法的定位方法,做了详细的介绍、分析和优缺点总结。针对算法的不足,概略介绍了当前对应的解决方案。其次针对经典LANDMARC定位算法在定位过程中错选邻居标签概率较高的这一不足点,提出了一种基于LANDMARC算法的修正与优化算法。算法的原理是通过对参考标签的布放规则进行几何分析和运算,来校正错选邻居标签,以此达到减小待定位标签定位误差的目的。通过相关实验分析和MATLAB仿真,证明了此修正与优化方法的可行性。然后针对传统的RFID定位系统定位过程过于复杂和定位成本相对较高的问题,对相关定位系统做了相应的技术改进。并在此基础上选用集成度较高、功耗较低的单片2.4GHz无线系统芯片nRF24LE1完成了本定位系统的设计与实现。用C编程语言在keil uVision3软件开发平台上实现了对读写器和标签的底层软件编写。用VB编程语言在VB6.0软件开发平台上实现了本文中的定位算法和可视化定位监控界面。最后为了验证定位系统的稳定性和定位精度,在不同环境中进行相关实验测试,记录并分析定位结果,实验结果分析表明,本文所设计的基于有源RFID的定位系统与传统定位系统相比,定位复杂度降低,定位成本得到有效控制。可以满足相关室内定位系统的要求。
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