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淺析無(wú)源RFID的定位技術(shù)

2023年01月12日 18:00$artinfo.Reprint點(diǎn)擊量：668

　　RFID是一種非接觸式識(shí)別技術(shù)，采用了無(wú)線射頻信號(hào)讀取和傳輸RFID電子標(biāo)簽所存儲(chǔ)的信息，廣泛應(yīng)用于物流追蹤、交通運(yùn)輸、商場(chǎng)貨物管理、物品定位等領(lǐng)域。根據(jù)場(chǎng)所的具體情況，按需要均勻的部署輔助的RFID電子標(biāo)簽和讀寫器。一般可以通過(guò)兩種途徑來(lái)表示輔助RFID標(biāo)簽離RFID讀寫器的距離遠(yuǎn)近。
 
　　第一種是使用可以通過(guò)調(diào)節(jié)能量層來(lái)調(diào)節(jié)讀寫距離的RFID讀寫器，每一個(gè)輔助RFID標(biāo)簽在何能量層上被RFID讀寫器讀取到，這一能量層數(shù)據(jù)就表示出這個(gè)輔助RFID標(biāo)簽離RFID讀寫器的距離遠(yuǎn)近。能量層數(shù)據(jù)越小，輔助RFID標(biāo)簽離RFID讀寫器越近；能量層數(shù)據(jù)越大，輔助RFID標(biāo)簽離RFID讀寫器越遠(yuǎn)。
 
　　第二種是根據(jù)RFID讀寫器發(fā)送信號(hào)至讀取到RFID標(biāo)簽信息之間的延遲來(lái)表示輔助RFID標(biāo)簽離RFID讀寫器的距離遠(yuǎn)近。延遲時(shí)間越短，輔助RFID標(biāo)簽離RFID讀寫器的距離越近；延遲時(shí)間越長(zhǎng)，輔助RFID標(biāo)簽離RFID讀寫器的距離越遠(yuǎn)。

淺析無(wú)源RFID的定位技術(shù)

　　RFID標(biāo)簽分為有源和無(wú)源，有源標(biāo)簽由于標(biāo)簽帶有電源，信號(hào)處理也能做得比較復(fù)雜，定位精度會(huì)高很多。能在理想情況下達(dá)到覆蓋100米范圍，定位誤差5米左右，主要通過(guò)三角定位來(lái)完成，但這個(gè)領(lǐng)域也完全可以使用諸如UWB，ZigBee等等節(jié)點(diǎn)完成定位。無(wú)源RFID標(biāo)簽由于標(biāo)簽自身沒(méi)有計(jì)算能力，所有信號(hào)處理都要受限于RFID讀寫器接收到的反射信號(hào)，因此信號(hào)處理算法選擇余地會(huì)小很多。且因?yàn)镽FID讀寫器識(shí)別范圍基本上在20米范圍以內(nèi)，一般是無(wú)源標(biāo)簽的定位使用較少。

 
　　RFID室內(nèi)定位是通過(guò)已知位置的RFID讀寫器，對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行定位，可以分為非測(cè)距方法和測(cè)距方法。基于測(cè)距的方法是指通過(guò)各種測(cè)距技術(shù)對(duì)目標(biāo)RFID設(shè)備與各RFID標(biāo)簽之間的實(shí)際距離進(jìn)行估計(jì)，再通過(guò)幾何方式來(lái)估計(jì)目標(biāo)設(shè)備的位置。常用的基于測(cè)距的定位方法有：利用到達(dá)時(shí)間信息的定位(分為TOA、TDOA)、基于信號(hào)強(qiáng)度信息(RSSI)定位、基于信號(hào)到達(dá)角(Angle of Arrival，AOA)等。這些技術(shù)與UWB、Wi-Fi中采用的技術(shù)原理一致，只是RFID信號(hào)的傳播距離受到能量的約束而非常近，一般只有幾米到幾十米距離。
 
　　其中，非測(cè)距方法是指前期搜集場(chǎng)景的信息，然后將獲取到的目標(biāo)與場(chǎng)景信息進(jìn)行匹配，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。典型的實(shí)現(xiàn)方式是參考標(biāo)簽法和指紋定位法，其中參考標(biāo)簽法常用的算法是質(zhì)心定位法，指紋定位法與Wi-Fi定位、Beacon定位等技術(shù)中采用的基本相同。在定位空間布置一些RFID讀寫器，RFID讀寫器的位置已知，當(dāng)目標(biāo)RFID標(biāo)簽進(jìn)入場(chǎng)景時(shí)，同時(shí)有多個(gè)RFID讀寫器能夠讀到目標(biāo)RFID標(biāo)簽信息，這些RFID讀寫器的位置和連線組成一個(gè)多邊形，這個(gè)多邊形的質(zhì)心即可認(rèn)為是目標(biāo)RFID標(biāo)簽的位置坐標(biāo)。質(zhì)心定位算法實(shí)現(xiàn)步驟簡(jiǎn)單且易操作，但是定位精度比較低，常用于對(duì)定位精度要求不高，RFID硬件設(shè)備有限的場(chǎng)景。
 
　　基于RFID技術(shù)的定位方法的優(yōu)點(diǎn)在于成本低廉，有源RFID標(biāo)簽成本通常在幾十元，而無(wú)源RFID標(biāo)簽成本可以做到幾元錢，且標(biāo)簽體積很小，通常制作成薄片的形狀，且RFID射頻信號(hào)穿透性較強(qiáng)，可進(jìn)行非視距通信。RFID系統(tǒng)的通信效率很高，相比與Wi-Fi和Zigbee等需要網(wǎng)絡(luò)接入的系統(tǒng)，一個(gè)RFID讀寫器，可以再1秒時(shí)間內(nèi)完成上百個(gè)標(biāo)簽的讀寫。相比于ZigBee、藍(lán)牙和Wi-Fi無(wú)線定位技術(shù)，RFID的節(jié)點(diǎn)成本更低，定位速度更快，但是其通信能力較弱，因而RFID定位特別適用于需要簡(jiǎn)單的標(biāo)記對(duì)象，但不需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)通信的場(chǎng)合。
 
　　但是，現(xiàn)有的利用RFID技術(shù)的定位系統(tǒng)有許多缺點(diǎn)，定位誤差大，系統(tǒng)部署復(fù)雜，容易受到環(huán)境影響等，如基于RSSI的定位方法受限于RSSI自身波動(dòng)較大和對(duì)環(huán)境干擾敏感，精度很難進(jìn)一步提升，基于TOA和TDOA的定位方法，對(duì)時(shí)間測(cè)量的精確性要求較高，但是由于無(wú)源RFID系統(tǒng)的低通信速率，很難觀測(cè)到精準(zhǔn)地時(shí)間。總的說(shuō)來(lái)，RFID定位技術(shù)適用范圍窄，定位精度差，用于實(shí)際的案例較少。

淺析無(wú)源RFID的定位技術(shù)

　　由上圖可知，各種定位技術(shù)的核心特點(diǎn)都是精度。目前大部分技術(shù)基本都已經(jīng)成熟了，只是大家需要根據(jù)不同使用場(chǎng)景和定位精度以及系統(tǒng)造價(jià)來(lái)選擇合適的定位方案就好。

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