使用RFID技術實現室內定位系統的詳細資料說明

　　隨著移動計算和嵌入式系統的高速發展，人們對位置感知的興趣日趨濃厚，因此定位服務系統也受到越來越多的關注。全球定位系統（GPS）是目前應用最為廣泛的定位系統。然而，在室內等用戶無法與軌道衛星保持視距的場合，GPS系統定位精度不高，甚至失效。為了提高室內定位的精度，人們采用了紅外線定位、超聲波定位、無線局域網定位、射頻識別（RFID）定位等技術。與其他技術相比，射頻識別技術具有非接觸、非視距、傳輸范圍大和性價比高等優點。

　　LANDMARC系統是最典型的基于RFID技術的室內定位系統。它創造性地引入了參考標簽的概念，是將有源RFID技術應用到室內定位當中并搭建起完整系統、取得較好定位精度的首次嘗試。此外，由于應用了大量的參考標簽，LANDMARC系統不需要使用大量昂貴的RFID讀寫器，從而使RFID技術成為室內定位一種有成本效益的解決方案。

　　在LANDMARC系統中，待定位目標最終會被定位于由最近鄰居構成的多邊形內，因此，參考標簽的布局會對定位算法的精度產生不可忽視的影響。同時，通過實驗，我們發現LANDMARC系統所使用的最近鄰居算法中，最近鄰居參考標簽并不總像參考標簽網格布局那樣形成矩形。因此，我們對參考標簽的網格布局進行了探索性的研究，提出了三角形網格布局并比較其與矩形網格布局的性能。仿真及實驗結果顯示，在沒有應用其他數據處理手段的情況下，采用三角形網格布局的定位精度比采用矩形網格布局提高了9.1%~16.7%。此外，本文還將介紹采用虛擬參考標簽的VIRE室內定位系統。VIRE系統在不增加額外硬件設備下，能獲得比LANDMARC系統更高的定位精度。然而，在室內環境中，標簽的信號強度值與標簽與讀寫器的距離之間呈現復雜的曲線關系，VIRE系統采用的線性插值并不能很好適應室內的電磁環境。本文采用拉格朗日插值算法取代線性插值算法估計虛擬參考標簽的信號強度值。然而結果顯示，基于拉格朗日插值的定位算法誤差比基于線性插值的定位算法高17.7%。

　　最后，本文還提出一種新的室內三維空間的定位算法。新算法找出信號強度值在待定位標簽信號強度值某個鄰域內的所有參考標簽，以這些參考標簽的平均距離去估計待定位標簽與讀寫器的距離。仿真結果表明，所提出的新算法具有較好的定位精度。