一種基于參考標簽rfid定位的自適應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種定位方法，尤其涉及一種基于參考標簽RFID定位的自適應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 術(shù)語解釋：
[0003] RFID:射頻識別（英文：Radio Frequency IDentification，縮寫：RFID)是一種無 線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定 目標之間建立機械或者光學接觸。
[0004] RSSI :RSSI (Received Signal Strength Indicator)是接收信號的強度指不，它 的實現(xiàn)是在反向通道基帶接收濾波器之后進行的。
[0005] 基于參考標簽RFID定位方法采用若干個固定標簽與待定位的待定位標簽通信， 待定位標簽通過檢測到與固定標簽的信號強度（RSSI)。根據(jù)信號強度計算與待定位標簽的 距離。RFID閱讀器會采集待定位的待定位標簽與所有固定參考標簽的信號強度，并上傳給 上位機。根據(jù)閱讀器采集輸出的數(shù)據(jù)，上位機可作相應(yīng)處理來獲取待定位的待定位標簽點 對參考標簽節(jié)點的測距信息。
[0006] 根據(jù)當前待定位標簽節(jié)點檢測來自于參考標簽節(jié)點的接收信號強度RSSI數(shù)值， 根據(jù)公式（3)求得距離。
[0008] 其中：A代表在距離一米時的信號強度；RSSI (d)代表距離d之間的信號強度；
[0009] n代表路徑損耗，也即環(huán)境對信號的衰減系數(shù)，視具體環(huán)境而定。
[0010] 根據(jù)信號強度，公式（3)計算距離。當有了這個測距的結(jié)果，可以利用一些定位算 法定位計算待定位標簽的坐標位置。公式（3)來源信號路徑損耗原理，在不同環(huán)境下在，其 參數(shù)A和n不同。目前就是要采用人為方法設(shè)定參數(shù)，再利用公式（3)去測距，從而計算定 位坐標。
[0011]公式（3)的測距公式是來自基于RSSI的經(jīng)典信號傳播模型（路徑-損耗公式） 如下式（1)
[0013] 其中，n表示路徑損耗指數(shù)，d為目標距離讀寫器的距離，do為近距離地參考距 離，RSSI (d)和RSSI (d0)分別表示讀寫器讀取的到與其距離為d和d0處的標簽信號強度， x〇 - (0,。2)代表噪聲干擾，滿足高斯分布。
[0014] 在傳統(tǒng)的基于信號傳播模型的定位方法中，路徑損耗能數(shù)根據(jù)理想空間給出一個 估計值，并且很多環(huán)境中保持不變。在實際應(yīng)用中，很難達到理想空間狀態(tài)環(huán)境，實際空間 中的溫度、濕度、空氣以及懸浮物等因素，都能造成對信號不同程度的衰減，尤其實際定位 空間中，人員的移動也會產(chǎn)生障礙。所以通常路徑損耗系統(tǒng)估計值會導(dǎo)致定位精度誤差很 大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 為解決上述問題本發(fā)明提供了一種基于參考標簽RFID定位的自適應(yīng)方法。本發(fā) 明減少了基于RSSI公式的測距受環(huán)境的影響，提高了定位精度，使測距結(jié)果能夠自適應(yīng)地 隨環(huán)境變化而測距公式參數(shù)發(fā)生變化，在環(huán)境發(fā)生動態(tài)變化下，測距精度能夠保持不變，這 樣使RFID的標簽定位系統(tǒng)能適應(yīng)環(huán)境動態(tài)變化。
[0016] 為達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0017] 一種基于參考標簽RFID定位的自適應(yīng)方法，包括如下步驟：
[0018] 步驟一）設(shè)置環(huán)境參數(shù)方程：
[0019] RSSI的經(jīng)典信號傳播模型如下式（1):
[0021] 其中，n表示路徑損耗指數(shù)，d為目標距離讀寫器的距離，屯為近距離地參考距離， RSSI (d)為讀寫器讀取的到與其距離為d處的標簽信號強度，RSSI (屯）為讀寫器讀取的到 與其屯處的標簽信號強度，X。代表環(huán)境干擾，滿足高斯分布X。（0, 〇2);
[0022] 根據(jù)式⑵推出式（3):
[0024]屯為讀寫器與待定位標簽的距離；RSSI (eg為讀寫器與待定位標簽距離為屯且信 號是在自由空間傳播時的信號強度；X。代表環(huán)境干擾，滿足高斯分布xJO, 〇2) ;n為環(huán)境 中信號傳播的損耗參數(shù)；令A(yù) = RSSI (屯)+x。，則A滿足高斯分布（RSSI (d0)，〇 2)，則有式 (3)：
[0026] 在讀寫器與待定位標簽所在的平面中固定四個定位參考標簽，四個定位參考標簽 形成一個四邊形，四個定位參考標簽坐標分別為Tjxp y)、T2(x2, y2)、T3(x3, y3)、T4(x4, y4); 設(shè)置一個參數(shù)參考標簽，坐標為RT (Xd，yQ);
[0027] 設(shè)PiJdi)為定位參考標簽凡傳給參數(shù)參考標簽RT在時間t的信號強度，cU為參 考標簽1\與參數(shù)參考標簽RT的實際距離；采集m次信號強度，設(shè)實際測得信號強度為P := (Pn，P12，…，Plm)，則在采集m次信號強度的時間間隔內(nèi)，參數(shù)參考標簽接收到定位參考標 簽傳來的平均信號強度Pi如式（4)所示：
[0029] 將$代入（3)，則算得
[0030]設(shè)凡的坐標為（xi，yi)，則RT與Ti的距離di如式（5)所示：
[0032]對兩個不同的定位參考標簽凡取值，則可構(gòu)成關(guān)于參數(shù)n和A的方程組如下式(6)：
[0034] 根據(jù)式（6)可求得環(huán)境參數(shù)n和A ;
[0035] 步驟二）單個區(qū)域的環(huán)境參數(shù)確定：
[0036] 兩個相鄰參考標簽與參數(shù)參考標簽RT構(gòu)成一個三角形區(qū)域；所述兩個相鄰參考 標簽將信號傳給參數(shù)參考標簽RT得到兩個信號PJP P 2，則這個三角區(qū)域內(nèi)環(huán)境參數(shù)的計 算過程如以下算法：
[0037] 2. 1)在一固定時間內(nèi)，參數(shù)參考標簽采集兩個定位參考標簽傳播的信號強度m 次，則：Pi - (P 11，？12，…，Plm)，- (P 21，f*22，…，hm);
[0038] 2. 2)按式（4)計算兩定位標簽傳播的平均信號強度PJP P2;
[0039] 2. 3)按式（5)計算參數(shù)參考標簽分別與兩個定位參考標簽的距離屯和d2;
[0040] 2. 4)按式（6)求得兩個定位參考標簽與參數(shù)參考標簽RT構(gòu)成的三角形區(qū)域的環(huán) 境參數(shù)A和n;
[0041] 步驟三）自適應(yīng)RFID定位系統(tǒng)的設(shè)計：
[0042] 3. 2)待定位標簽進入四個定位參考標簽形成的四邊形區(qū)域；
[0043] 3. 2)閱讀器采集參數(shù)參考標簽的信號強度獲得的數(shù)據(jù)，根據(jù)步驟二），實時計算 各三角區(qū)域的環(huán)境參數(shù)n和A;
[0044] 3. 3)閱讀器根據(jù)待定位標簽的位置，收集對應(yīng)三角區(qū)域的定位參考標簽的信號強 度，利用實時計算的環(huán)境參數(shù)，根據(jù)公式（3)計算出待定位標簽與四個定位參考標簽的距 離；
[0045] 3. 4)根據(jù)待定位標簽與定位參考標簽的距離，計算出待定位標簽的坐標值。
[0046] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0047] 本發(fā)明技術(shù)能自適應(yīng)地計算定位空間的環(huán)境參數(shù)，并能實時動態(tài)地適應(yīng)環(huán)境，進 而可以使定位方法能實時適應(yīng)環(huán)境的變化，更能精確計算定位。與過去方法相比，解決了由 于環(huán)境動態(tài)變化可能造成定位不精確的問題。例如，人員自身的移動，可能阻礙信號的傳 播，突然的塌方可能使信號傳播強度發(fā)生變化造成定位精準降低。
【附圖說明】
[0048] 圖1為平面RFID定位模型示意圖。
【具體實施方式】
[0049] 如圖1所示的一種基于參考標簽RFID定位的自適應(yīng)方法，包括如下步驟：
[0050] 步驟一）設(shè)置環(huán)境參數(shù)方程：