基于基于RFID的二维室内定位算法的实现 的二维室内定位算法的实现 为了克服全球定位系统(GPS)对室内定位的盲点，在RFID一维定位的理论基础上推导出二维的室内定位算法， 只需在室内摆放4个参考标签及两个远距RFID读取器即可实现二维定位，大大降低了系统的硬件成本。另外，基 于RFID技术设计了一套嵌入式室内定位系统，通过该系统对二维定位方法进行实验验证，得到远距RFID读取器 的不同二维坐标下的实验数据。 0 引言 目前RFID定位主要采用LANDARC及其衍生的方法。较常采用的方法是在一个二维平面上，每隔1～2 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。本文提出另一种方法，在二维平面上只需使用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GPS只能进行室外定位的不足。 1 研究方法 1．1 一维定位 如图1所示，4个电子标签#1～#4摆放位置固定。假设参考标签#1～#4与读取器的距离分别为rx1，rx2，rx3，rx4，读取器接 收到电子标签#1～#4的信号强度指标(RSSI)分别为Sx1，Sx2，Sx3，Sx4。由于在室内，RFID读取器除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；Ptr为电子标签所发射的瞬间功率；Gt，Gr为电子标签及读取器的天线增益；λ 为射频信号波长。 由于信号强度指标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0～256的整数值。可用sx值(0

并且保留合理的RSSI做平均，再将参考标签RSSI值根据式(7)～(10)使用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。而后执行发送命令给读卡器，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值可视情况调整。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。 客户端执行动作与服务器端相似，差别在于，执行子程序时，主程序判断标志位是否为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实验室进行，因空间限制，定位的距离实验(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，如图4所示。 由图4可观察到定位坐标在1～30 s内，(X，Y)坐标变化浮动大。根据电波本身的特性，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。根据此现象，在求得定位数据时，需增加读取参考标签RSSI值的次数，以求得更精确的定位 数据。 增加读取参考标签RSSI值的次数为50后，定位的距离实验(X，Y)坐标为(7 m，5 m)时实验数据如图5所示。定位结果发现准确 性与稳定性都有了较大程度的改善，证明这种解决方法有效。 4 结语 本文在一维定位的基础上，提出RFID二维定位技术，在二维平面上只需使用4个参考标签及2个远距RFID读取器即可实现室内 定位。并设计了室内定位系统对该算法进行实验验证，实验结果得出二维定位的准确性与稳定性都有了较大程度的改善，在降 低RFID定位成本的基础上提高了定位的性能。