RFID室內(nèi)定位技術(shù)詳解

來源：十域室內(nèi)定位

RFID作為物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)之一，是一種無需直接接觸地識(shí)別技術(shù)，采用了無線射頻信號(hào)讀取和傳輸電子標(biāo)簽所存儲(chǔ)的信息，RFID技術(shù)具有非視距傳輸、識(shí)別速度快等特點(diǎn)，而RFID技術(shù)中用到的存儲(chǔ)信息的電子標(biāo)簽具有體積小、成本低廉、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于物流追蹤、交通運(yùn)輸、商場(chǎng)貨物管理、物品定位等領(lǐng)域。RFID系統(tǒng)由RFID標(biāo)簽和RFID閱讀器組成，常用的RFID標(biāo)簽和RFID閱讀器分別如Figure 1和Figure 2所示。

RFID系統(tǒng)框架：
RFID系統(tǒng)框架如Figure 3所示。RFID標(biāo)簽分為有源和無源，有源標(biāo)簽可以算是比較廣義的RFID，由于標(biāo)簽自身有源，信號(hào)處理也能做得比較復(fù)雜，定位精度會(huì)高很多。能在理想情況下達(dá)到覆蓋100米范圍，定位誤差5米左右，主要通過三角定位來完成，但這個(gè)領(lǐng)域也完全可以使用諸如uwb，ZigBee等等節(jié)點(diǎn)完成定位。無源標(biāo)簽是大多數(shù)時(shí)候所指的RFID，由于標(biāo)簽自身沒有計(jì)算能力，所有信號(hào)處理都要受限于讀寫器接收到的反射信號(hào)，因此信號(hào)處理算法選擇余地會(huì)小很多。且因?yàn)樽x寫器識(shí)別范圍基本上在10米范圍以內(nèi)，一般是非常精細(xì)的定位才會(huì)研究無源標(biāo)簽的定位。
Figure 3 RFID系統(tǒng)框架圖

RFID室內(nèi)定位技術(shù)
基于RFID的室內(nèi)定位方法就是通過已知位置的讀寫器，對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行定位，可以分為非測(cè)距方法和測(cè)距方法?；跍y(cè)距的方法是指通過各種測(cè)距技術(shù)對(duì)目標(biāo)設(shè)備與各標(biāo)簽之間的實(shí)際距離進(jìn)行估計(jì)，再通過幾何方式來估計(jì)目標(biāo)設(shè)備的位置。常用的基于測(cè)距的定位方法有：基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間（Time of Arrival，TOA）定位、基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間差（Time Difference of Arrival，TDOA）定位、基于RSSI定位、基于信號(hào)到達(dá)角（Angle of Arrival，AOA）等。這些技術(shù)與UWB、Wi-Fi中采用的技術(shù)原理一致，只是RFID信號(hào)的傳播距離受到能量的約束而非常近，一般只有幾米到幾十米距離。
非測(cè)距方法
非測(cè)距方法是指前期搜集場(chǎng)景的信息，然后將獲取到的目標(biāo)與場(chǎng)景信息進(jìn)行匹配，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。典型的實(shí)現(xiàn)方式是參考標(biāo)簽法和指紋定位法，其中參考標(biāo)簽法常用的算法是質(zhì)心定位法，指紋定位法與Wi-Fi定位、Beacon定位等技術(shù)中采用的基本相同。質(zhì)心定位法原理如Figure 4所示，在定位空間布置一些讀寫器，讀寫器的位置已知，當(dāng)目標(biāo)標(biāo)簽進(jìn)入場(chǎng)景時(shí)，同時(shí)有多個(gè)讀寫器能夠讀到目標(biāo)標(biāo)簽信息，這些讀寫器的位置和連線組成一個(gè)多邊形，這個(gè)多邊形的質(zhì)心即可認(rèn)為是目標(biāo)標(biāo)簽的位置坐標(biāo)。質(zhì)心定位算法實(shí)現(xiàn)步驟簡(jiǎn)單且易操作，但是定位精度比較低，常用于對(duì)定位精度要求不高，硬件設(shè)備有限的場(chǎng)景。
Figure 4質(zhì)心定位原理圖

RFID技術(shù)定位優(yōu)點(diǎn)
基于RFID技術(shù)的定位方法的優(yōu)點(diǎn)在于成本低廉，有源RFID標(biāo)簽成本通常在幾十元，而無源RFID標(biāo)簽成本可以做到幾元錢，且標(biāo)簽體積很小，通常制作成薄片的形狀，且RFID射頻信號(hào)穿透性較強(qiáng)，可進(jìn)行非視距通信。RFID系統(tǒng)的通信效率很高，相比與Wi-Fi和Zigbee等需要網(wǎng)絡(luò)接入的系統(tǒng)，一個(gè)RFID讀寫器，可以再1秒時(shí)間內(nèi)完成上百個(gè)標(biāo)簽的讀寫。相比于ZigBee、藍(lán)牙和Wi-Fi無線定位技術(shù)，RFID的節(jié)點(diǎn)成本更低，定位速度更快，但是其通信能力較弱，因而RFID定位特別適用于需要簡(jiǎn)單的標(biāo)記對(duì)象，但不需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)通信的場(chǎng)合。
RFID技術(shù)定位缺點(diǎn)
但是，現(xiàn)有的利用RFID技術(shù)的定位系統(tǒng)有許多缺點(diǎn)，定位誤差大，系統(tǒng)部署復(fù)雜，容易受到環(huán)境影響等，如基于RSS的定位方法受限于RSS自身波動(dòng)較大和對(duì)環(huán)境干擾敏感，精度很難進(jìn)一步提升，基于TOA和TDOA的定位方法，對(duì)時(shí)間測(cè)量的精確性要求較高，但是由于無源RFID系統(tǒng)的低通信速率，很難觀測(cè)到精準(zhǔn)地時(shí)間?？偟恼f來，RFID定位技術(shù)適用范圍窄，定位精度差，用于實(shí)際的案例較少。
地磁定位技術(shù)
相比與基于RFID技術(shù)的定位方法，地磁定位不需要任何硬件設(shè)備，定位目標(biāo)也無需添加任何標(biāo)簽，適用于任何復(fù)雜情況和超大室內(nèi)場(chǎng)景，定位精度高，一次獲取場(chǎng)景的數(shù)據(jù)之后，無需再進(jìn)行額外的維護(hù)，成本極低。杭州十域科技正是基于地磁室內(nèi)定位技術(shù)的定位服務(wù)及數(shù)據(jù)服務(wù)提供商，由多位海內(nèi)外知名學(xué)者聯(lián)合創(chuàng)辦，應(yīng)用功能豐富，旨在為用戶提供數(shù)字化人員定位系統(tǒng)整體解決方案。