伴隨著城市的發展,建筑物的遮擋、等因素;精準度10米以下的民用gps室外定位也無法為室內做到更精度的服務。而,5G的到來技術發展,新的編碼方式、波束賦形、大規模天線陣列、毫米波頻譜等為高精度距離測量提供技術支持。因此,室內定位的研究成為無線傳感器網絡服務的一個重要分支。
通常用于室內定位研究的傳感器包括:Wi-Fi、藍牙、RFID、紅外、ZigBee等。本文我們將以RFID技術為藍本,向大家介紹室內定位原理。
1.RFID定位原理
如圖1所示,目前傳統的RFID室內定位跟蹤系統是一種以計算機為基礎,集合了RFID數據采集,RFID數據處理與傳輸、GIS空間分析和查詢等技術形成的智能技術系統。
圖1 基于RFID的室內定位系統結構圖
其定位依據是結合RFID信號的接收信號強度、相位等參數,利用定位算法完成距離和方位的計算。例如,Saad等人通過捕獲標簽的相位信息,利用卡爾曼濾波來計算標簽的位置[1]。Alippi等人則是利用安裝在固定位置的讀寫器天線,通過旋轉對環境中的標簽進行掃描,獲得標簽所在的角度范圍及其接收信號強度,并利用貝葉斯網絡計算標簽的位置[2]。而Choi等人提出一種利用目標標簽對參考標簽的信號強度的干擾對標簽進行定位的方法[3]。清華大學劉云浩教授的團隊提出了一種基于無源RFID標簽信號強度高階變換的高精度室內定位方法,其定位精度可以到厘米級別[4-5]。
2.常見的定位算法
2.1 三邊測距法
如圖2所示,Hightower等提出的SpotON系統[6]是該類型算法的典型代表。系統使用3個或3個以上的讀寫器作為基站,記錄每個讀寫器讀到的標簽接收信號強度,通過三角測距的方法,計算出標簽的位置[7]。