隨著無線通訊的快速發展，由此引起的關於室內定位的無線網路和rfid技術的結合也越來越受關注。人們對物品、人員位置的需求也越來越強烈。在室外的定位，如熟知的gps定位已經做到讓很多人都滿意的程度，但是一旦進入到室內，由於建築物的阻擋以及多徑效應，gps在室內的定位的效果大打折扣，所以室內定位的研究成為定位後續的研究重點。住公司中需要對人員和物品進行定位的時候範圍很大。傳統的標籤定位的距離有缺陷，限制了其廣泛的應用。所以義提出了rfid技術和無線網路結合，擴大其定位的範圍。
無線wifi在乙個免費的2.4ghz頻段，有很高的資料傳輸速度。所以選擇基於wifi網路通訊的定位標籤。wifi網路有如下優勢：wifi的工作頻段在2.4ghz，而且處於免費頻段，對使用者來說不需要額外的費用;wifi的傳輸距離可以達到100m，可以覆蓋整個大樓;wifi的傳輸速率很高，可達到54 mbps。
影響定位的精確度不僅僅是關於定位技術的選擇，同時定位演算法的選擇也會影響其定位精度。常見的室內定位的演算法主要分為兩類：基於測距技術的定位演算法和距離無關的演算法。基於測距技術的演算法一般是通過節點之間的距離或者角度來計算出未知節點的位置，實際運用中常見的有：基於接收訊號強度指示演算法(rssi)、到達角度演算法(aoa)、到達時間演算法(toa)等。距離無關的演算法有：質心法、apit演算法、凸規劃演算法等。這些演算法都是利用節點之間的鄰近關係實現定位的。
一般來說，基於測距技術的演算法比無需測距的精度要高。本文採用基於無線網路的rfid技術，並在此基礎上提出一種演算法，實現誤差範圍小的定位系統。
系統的硬體結構
射頻識別(radio frequency identification，rfid)俗稱電子標籤。rfid是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻訊號自動識別目標物件並獲取相關資料，識別工作無需人工干預，可工作於各種惡劣環境。rfid技術可識別高速運動物體並可同時識別多個標籤，操作快捷方便。rfid是一種簡單的無線系統，只有兩個基本器件，該系統用於控制、檢測和跟蹤物體。系統由乙個詢問器(或閱讀器)和很多應答器(或標籤)組成。
定位系統的硬體包括：閱讀器、電子標籤和無線wifi模組。
閱讀器是用於讀取/寫入標籤資訊的裝置。
電子標籤分為有源和無源兩類。有源技術電子標籤內部有電池，它的壽命一般比無源的長。在電池更換前一直通過設定頻段向外傳送資訊。本文所採用的有源技術電子標籤具有長時間的壽命。
無線wifi模組主要是用於電子標籤、閱讀器以及ap(用於接收標籤的發射訊號)之間的通訊。
rfid定位可用於倉庫管理、公司人員、物品以及醫院病人的準確定位。但是由於距離限制了其發展，所以把無線wifi技術和rfid技術結合起來，進一步地提高定位的範圍和精度。
系統軟體及定位演算法
1)基於訊號強度演算法
傳統的訊號傳播容易受到折射、反射、繞射、衍射等影響，接收到的訊號強度是各種途徑傳播來的訊號的疊加。所以有時候訊號強度增大，有時候又減小。經過大量的實踐，發現接收訊號強度服從log-normal分布。通過訊號在傳播中的衰減來估計節點之間的距離，根據通道模型求解接收到待定位置的訊號場強：
式中：n為路徑損耗指數，與周圍的環境有關;xς是標準差為σ的正態隨機變數;d0是參考距離，在室內環境中通常取1 m;pl(d0)為參考位置的訊號強度。
假設有n個ap，m個參考標籤，則ap點接收到的待定標籤的強度量p=(ap1，ap2，…，apn)，採集到的第t個參考標籤的強度向量為st=(st1，st2，…，stn)，則待定標籤和參考標籤st之間的歐氏距離為：
基於訊號強度演算法代表是landmarc演算法。該演算法主要通過比較不同et來尋找與待定標籤位置最近的參考標籤。當由k個鄰近的參考標籤來確定乙個待測標籤的時候，我們稱之為「k-最鄰近演算法」，待定標籤座標是(x，y)：
其中的wi和(xi，yi)分別是第i個鄰居參考標籤的權重因子和座標位置。根據經驗：
權重越大的，e值越小。
landmarc箅法雖然能夠處理比較複雜的環境，但是在一些封閉的環境中可能會出現多徑效應，導致定位精度不高。又有研究者對landm arc演算法提出了改進：把不同的閱讀器中收穫到的標籤的rssi值加入到乙個集合，然後求出集合中頻率最高的標籤作為最近距離的標籤，然後再使用經驗公式求出待測標籤的座標位置。這樣可以獲得更準確的精度。
2)三邊定位演算法
三邊定位法：分別以已知位置的3個ap為圓心，以各個到待測標籤的距離最近參考標籤的距離為半徑作圓。所得的3個圓的交點為d。
設位置節點d(x，y)，已知a、b、c三點的座標為(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)。它們到d的距離分別是d1、d2、d3。則d的位置可以通過下列方程中的任意兩個進行求解。
但是在實際應用中，由於測量誤差的存在，三個圓交於一點的情況很難存在。而這是經常的事情，這會導致方程無解，無法定位出待測目標的位置。
3)本文採用的演算法
本方案中，我們採用的定位演算法是基於接收訊號強度的演算法(即landmarc演算法)，並在landmarc演算法的後面利用三邊定位演算法，使其更準確。
實驗前在某公司大樓的走道和三間房內各安置每隔3 m固定乙個電子標籤(參考標籤)，在該層樓的東南兩北角各放置乙個ap。做好上位機與下位機的無線通訊(軟體程式的伺服器和客戶端的連線)。
實驗進行時，當待測標籤進入到ap(4個)的範圍內，開始接收到待測標籤發出的訊號場強，並傳入上位機。同時也接收各個參考標籤在各個ap的訊號場強，並傳入上位機。
定位演算法則把待測標籤在4個ap(ap1，ap2，ap3，ap4)上的場強建立成乙個場強向量，同時參考標籤也建立成場強向量。通過landmarc演算法即通過比較待測標籤場強向量與參考標籤場強向量的歐氏距離，找出 3個歐氏距離最小的參考標籤，並得知3個參考標籤的具體位置(在實驗前期，參考標籤放置時已經有記錄)。對於3個參考點，不用再根據訊號的強度來決定其半徑，而是3個以參考點為圓心，以最近參考標籤之間的距離(以確定每隔幾公尺放置乙個參考標籤)的3/4長度為半徑做3個圓，這樣3個圓兩兩相交的可能性會增加。
由於3個圓很難在同乙個點相交，所以對於3個圓之間的關係有3種：
◆3個圓兩兩相交，並且3個圓有公共區域;
◆3個網兩兩相交，但沒有公共區域;
◆3個圓不相交。
具體關係如下：
①當3個圓有公共區域時，則公共區域必然有3個交點，以3個交點作三角形，則待測標籤的座標即是三角形內心座標。
②當兩兩相交無公共區域時，必然有兩兩公共區域。取兩圓相交區域的兩個交點的連線的中點，然後以這3個中點做三角形，其內心就是待測標籤內心座標。
③3個圓不相交時捨棄，接受下一組最近3個參考標籤，若3次還沒有找到相交情況，即用3個參考標籤做的位置做三角形，其內心就是待測標籤的位置。
本演算法的優勢為在原來landmarc演算法的定位精度上，再進行三角定位，進一步提高定位精度。同時，以參考標籤之間的距離來進行進一步的三角定位，可以減少額外的計算，並且可以減少由於參考標籤場強的變化帶來的重複測量。結語
本文主要討論了基於訊號強度演算法和基於非測距的三邊演算法，同時對landmarc演算法進行了進一步的改進。由相關實驗結果得出：該演算法可以達到定位精度在1.5 m左右的誤差，該方案適合廣泛運用。
電子標籤的組成
電子標籤通常由標籤天線 或線圈 和標籤晶元組成。電子標籤晶元即相當於乙個具有無線收發功能再加存貯功能的單片系統 soc 從純技術的角度來說，射頻識別技術的核心在電子標籤，閱讀器是根據電子標籤的設計而設計的。電子標籤依據傳送射頻訊號的方式不同，分為主動式和被動式兩種。主動式標籤主動向閱讀器傳送射頻訊號...
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電子標籤晶元的組成及功能
電子標籤晶元一般包括射頻前端 模擬前端 cpu或邏輯控制單元 儲存器等。功能 電子標籤晶元對接收的訊號進行解調 解碼等各種處理，並對標籤需要返回的訊號進行編碼 調製等處理。電子標籤的射頻前端有分為接收部分 傳送部分和公共電路部分。功能 接收部分 將天線上收到的幅度調製訊號進行解調，從中恢復出數字基帶...