基于RFID的二维室内定位算法的实现

1、基于rfid的二维室内定位算法的实现 0引言 目前定位主要采纳landarc及其衍生的办法。较常采纳的办法是在一个二维平面上，每隔12 m摆放一个参考标签，而且需要4个以上的远距rfid读取器，硬件成本较高。本文提出另一种办法，在二维平面上只需用法4个参考标签及2个远距rfid读取器，即可实现二维室内定位，大大降低了硬件成本并弥补了只能举行室外定位的不足。1讨论办法1.1一维定位1所示，4个标签14摆放位置固定。假设参考标签14与读取器的距离分离为rx1，rx2，rx3，rx4，读取器接收到电子标签14的信号强度指标(rssi)分离为sx1，sx2，sx3，sx4.因为在室内，rfid读取器除

2、了接收电子标签直线传输功率外，也接收了反射功率pref以及误差功率perr.因此rfid读取器所接收到源自某一电子标签的总功率ptotal可表示为：式中：perr为除了反射因素以外所造成的误差tr为电子标签所放射的眨眼功率;gt，gr为电子标签及读取器的天线增益;为信号波长。图1 室内一维定位的远距rfid读取因为信号强度指标rssi随着功率递增而递增，由式(1)可假设：但是，实际测量中，很难知道ptr，ptotal，pref，perr这些参数值。为了实时测量rx的值，可由预先得知的(rx1，sx1)，(rx2，sx2)，(rx3，sx3)及(rx4，sx4)四组数据，以多项式来近似式(2)中

3、的f(sx)函数。假设：由式(5)、(6)可求得系数a0，a1，a2，a3.实际定位可分为下列步骤：(1)由图1中位置固定的电子标签，可以得出(rx1，sx1)，(rx2，sx2)，(rx3，sx3)及(rx4，sx4)四组数据。(2)由式(5)、(6)及这四组数据可算出多项式的系数a0，a1，a2，a3.(3)远距读取器所读取的最佳rssi值是介于0256的整数值。可用sx值(01.2二维定位在一维定位的基础上，可继续推导出二维定位的状况。就图2暗示图而言，用法二个远距rfid读取器(x，y)及电子标签14.假设待定位电子标签与远距读取器(x，y)的距离(rx，ry)与rssi值(sx，sy

4、)的关系由式(7)(10)描述。其中系数ax0，ax1，ax2，ax3及ay0，ay1，ay2，ay3可由前述一维定位的办法推导出来。因为图2中远距读取器(x，y)之间的距离固定而且已知，按照式(7)(10)可知二维平面上待定位电子标签的位置。按照此中位置办法，待定位电子标签的位置也可能是图2中水平轴以下的位置，如虚线所示。为了辨别出图2中待定位电子标签的水平轴上下两个不同位置，可摆设另一读取器。因为读取器所读到水平轴上电子标签的rssi值可区别出来，因此可辨别出水平轴以上及水平轴以下电子标签的位置。图2 二维定位的暗示图2二维定位系统设计该设计整体系统架构3所示，服务器执行rfid定位程序，

5、同时开启socket通信端口，等待接收来自客户端的一维定位数据。当serv-er端本身得到一维定位数据，也接收到client的一维定位数据后，再将最后定结果显示在显示屏上。客户端用法系统(xscale架构pxa-270)，主要外围装置有随身碟、控制面板、rfid读取器、ip分配器。当嵌入式系统启动时，挂载随身碟将指定的数据夹加载到内存，并执行设定的shell文件，rfid定位程序执行后，开启通信端口并启动rfid模块，当rfid定位程序得到一维定位数据后，通过局域网传送至server端。举行rfid定位系统前，读取器与参考标签必需摆放在固定位置。服务器端主程序启动先读取set.txt文件，以便

6、预先得知参考标签的卡号以及服务器与参考标签的对应距离。接着，嵌入式系统发送指令至读取器，以便读取参考电子标签的rssi值，将所收到的rssi值储存至各个参考标签专用的阵列里。当多次读取到参考标签的rssi值以后，按照变异数剔除不合理的rssi，并且保留合理的rssi做平均，再将参考标签rssi值按照式(7)(10)用法查表法求得参考标签与读卡器的距离。上述的程序只需做1次即可，以达到误差校正的目的。而后执行发送指令给读卡器，并接收待定位标签的卡号及rssi值。待定位标签读取num次后作变异数处理，num值可视状况调节。服务器接收客户端的一维定位数据后，以一维距离为依据，换算出二维定位座标。客户

7、端执行动作与服务器端相像，差别在于，执行子程序时，主程序推断标记位是否为1，若条件成立，将一维定位距离显示在xscale-270的显示屏上，由socket端口将客户端一维距离数据传送至服务器端。3测试结果整体系统功能测试在室内试验室举行，因空间限制，定位的距离试验(x，y)坐标为(3 m，2 m)及(6m，4m)两组，服务器为原点(0，0)。每一个参考标签读取10组rssi值做变异数计算距离参数，定位标签读取5组rssi值做变异数再代入rssi值求得一维估算距离。将服务器与客户端得到的一维距离数据做换算后求得二维距离坐标，4所示。图4 二维距离坐标由图4可观看到定位坐标在130 s内，(x，y)坐标变幻浮动大。按照电波本身的特性，知道电子标签在固定位置不动，但rssi值却会有飘移的现象产生。按照此现象，在求得定位数据时，需增强读取参考标签rssi值的次数，以求得更精确的定位数据。增强读取参考标签rssi值的次数为50后，定位的距离试验(x，y)坐标为(7 m，5 m)时试验数据5所示。定位结果发觉精确性与稳定性都有了较大程度的充实，证实这种解决办法有效。图5 优化后的坐标4结语本文在一维定位的基础上，提出rfid二维定位技术，