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澳门新匍京的app:基于无线网络的RFID怎样去定位



跟着无线通信的快速成长,由此引起的关于室内定位的无线收集和RFID技巧的结合也越来越受关注。人们对物品、职员位置的需求也越来越强烈。在室外的定位,如熟知的GPS定位已经做到让很多人都知足的程度,然则一旦进入到室内,因为修建物的阻挡以及多径效应,GPS在室内的定位的效果大年夜打折扣,以是室内定位的钻研成为定位后续的钻研重点。

传统的标签定位的间隔出缺陷,限定了其广泛的利用。以是提出了RFID技巧和无线收集结合,扩大年夜其定位的范围。

无线Wi-Fi在一个免费的2.4GHz频段,有很高的数据传输速率。以是选择基于Wi-Fi收集通信的定位标签。

Wi-Fi收集有如下上风:Wi-Fi的事情频段在2.4GHz,而且处于免费频段,对用户来说不必要额外的用度;Wi-Fi的传输间隔可以达到100m,可以覆盖全部大年夜楼;Wi-Fi的传输速度很高,可达到54 Mbps.影响定位的正确度不仅仅是关于定位技巧的选择,同时定位算法的选择也会影响其定位精度。

常见的室内定位的算法主要分为两类:基于测距技巧的定位算法和间隔无关的算法。基于测距技巧的算法澳门新匍京的app一样平常是经由过程节点之间的间隔或者角度来谋略出未知节点的位置,实际运用中常见的有:基于接管旌旗灯号强度唆使算法(RSSI)、到达角度算法(AOA)、到达光阴算法(TOA)等。间隔无关的算法有:质心法、APIT算法、凸筹划算法等。这些算法都是使用节点之间的左近关系实现定位的。

一样平常来说,基于测距技巧的算法比无需测距的精度要高。本文采纳基于无线收集的RFID技巧,并在此根基上提出一种算法,实现偏差范围小的定位系统。

1系统的硬件布局

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)俗称电子标签。RFID是一种非打仗式的自动识别技巧,它经由过程射频旌旗灯号自动识别目标工具并获取相关数据,识别事情无需人工干预,可事情于各类恶劣情况。RFID技巧可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统,只有两个基础器件,该系统用于节制、检测和跟踪物体。系统由一个扣问器(或涉猎器)和很多应答器(或标签)组成。

定位系统的硬件包括:涉猎器、电子标签和无线Wi-Fi模澳门新匍京的app块。

涉猎器是用于读取/写入标签信息的设备。

电子标签分为有源和无源两类。有源技巧电子标签内部有电池,它的寿命一样平常比无源的长。在电池替换前不停经由过程设定频段向外发送信息。本文所采纳的有源技巧电子标签具有长光阴的寿命。

无线Wi-Fi模块主如果用于电子标签、涉猎器以及AP(用于接管标签的发射旌旗灯号)之间的通信。

RFID定位可用于仓库治理、公司职员、物品以及病院病人的准确定位。然则因为间隔限定了其成长,以是把无线Wi-Fi技巧和RFID技巧结合起来,进一步地前进定位的范围和精度。系统硬件布局如图1所示。

2系统软件及定位算法

2.1基于旌旗灯号强度算法

传统的旌旗灯号传播轻易受到折射、反射、绕射、衍澳门新匍京的app射等影响,接管到的旌旗灯号强度是各类道路传播来的旌旗灯号的叠加。以是无意偶尔候旌旗灯号强度增大年夜,无意偶尔候又减小。颠末大年夜量的实践,发明接管旌旗灯号强度屈服log-normal散播。经由过程旌旗灯号在传播中的衰减来预计节点之间的间隔,根据信道模型求解接管到待定位置的旌旗灯号场强:

式中:n为路径损耗指数,与周围的情况有关;X是标准差澳门新匍京的app为的正态随机变量;d0是参考间隔,在室内情况中平日取1 m;PL(d0)为参考位置的旌旗灯号强度。

假设有n个AP,m个参考标签,则AP点接管到的待定标签的强度量P=(AP1,AP2,…,APn),采集到的第t个参考标签的强度矢量为St=(St1,St2,…,Stn),则待定标签和参考标签St之间的欧氏间隔为:

基于旌旗灯号强度算法代表是LANDMARC算法。该算法主要经由过程对照不合Et来探求与待定标签位置近来的参考标签。当由K个左近的参考标签来确定一个待测标签的时刻,我们称之为“K-最左近算法”,待定标签坐标是(x,y):

此中的Wi和(xi,yi)分手是第i个邻居参考标签的权重因子和坐标位置。根据履历:

权重越大年夜的,E值越小。LANDMARC箅法虽然能够处置惩罚对照繁杂的情况澳门新匍京的app,然则在一些封闭的情况中可能会呈现多径效应,导致定位精度不高。又有钻研者对LANDM ARC算法提出了改进:把不合的涉猎器中劳绩到的标签的RSSI值加入到一个聚拢,然后求出聚拢中频率最高的标签作为近来间隔的标签,然后再应用履历公式求出待测标签的坐标位置。这样可以得到更准确的精度。

2.2三边定位算法

三边定位法:分手以已知位置的3个AP为圆心,以各个到待测标签的间隔近来参考标签的间隔为半径作圆。所得的3个圆的交点为D.三角形算法示意图如图2所示。

设位置节点D(x,y),已知A、B、C三点的坐标为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)。它们到D的间隔分手是d1、d2、d3.则D的位置可以经由过程下列方程中的随意率性两个进行求解。

然则在实际利用中,因为丈量偏差的存在,三个圆交于一点的环境很难存在。而这是常常的工作,这会导致方程无解,无法定位出待测目标的位置。

2.3本文采纳的算法

本规划中,我们采纳的定位算法是基于接管旌旗灯号强度的算法(即LANDMARC算法),并在LANDMARC算法的后面使用三边定位算法,使其更准确。

实验前在某公司大年夜楼的走道和三间房内各安置每隔3 m固定一个电子标签(参考标签),在该层楼的东南两北角各放置一个AP.做好上位机与下位机的无线通信(软件法度榜样的办事器和客户真个连接)。

实验进行时,当待测标签进入到AP(4个)的范围内,开始接管到待测标签发出的旌旗灯号场强,并传入上位机。同时也接管各个参考标签在各个AP的旌旗灯号场强,并传入上位机。

定位算轨则把待测标签在4个AP(AP1,AP2,AP3,AP4)上的场强建立成一个场强矢量,同时参考标签也建立成场强矢量。经由过程LANDMARC算法即经由过程对照待测标签场强矢量与参考标签场强矢量的欧氏间隔,找出3个欧氏间隔最小的参考标签,并得知3个参考标签的详细位置(在实验前期,参考标签放置时已经有记录)。对付3个参考点,不用再根据旌旗灯号的强度来抉择其半径,而是3个以参考点为圆心,以近来参考标签之间的间隔(以确定每隔几米放置一个参考标签)的3/4长度为半径做3个圆,这样3个圆两两订交的可能性会增添。

因为3个圆很难在同一个点订交,以是对付3个圆之间的关系有3种:

◆3个圆两两订交,并且3个圆有公共区域;

◆3个网两两订交,但没有公共区域;

◆3个圆不订交。

详细关系如下:

①当3个圆有公共区域时,则公共区域一定有3个交点,以3个交点作三角形,则待测标签的坐标等于三角形心坎坐标。

②当两两订交无公共区域时,一定有两两公共区域。取两圆订交区域的两个交点的连线的中点,然后以这3其中点做三角形,其心坎便是待测标签心坎坐标。

③3个圆不订交时舍弃,吸收下一组近来3个参考标签,若3次还没有找到订交环境,即用3个参考标签做的位置做三角形,其心坎便是待测标签的位置。

本算法的上风为在原本LANDMARC算法的定位精度上,再进行三角定位,进一步前进定位精度。同时,以参考标签之间的间隔来进行进一步的三角定位,可以削减额外的谋略,并且可以削减因为参考标签场强的变更带来的重复丈量。

总结

本文主要评论争论了基于旌旗灯号强度算法和基于非测距的三边算法,同时对LANDMARC算法进行了进一步的改进。由相关实验结果得出:该算法可以达到定位精度在1.5 m阁下的偏差,该规划得当广泛运用。

责任编辑:ct

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