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別技術(shù)，采用了無線射頻信號讀取和傳輸電子標簽所存儲的信息，RFID技術(shù)具有非視距傳輸、識別速度快等特點，而RFID技術(shù)中用到的存儲信息的電子標簽具有體積小、成本低廉、可重復(fù)使用等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于物流追蹤、交通運輸、商場貨物管理、物品定位等領(lǐng)域。RFID系統(tǒng)由RFID標簽和RFID閱讀器組成，常用的RFID標簽和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標簽分為有源和無源，有源標簽可以算是比較廣義的RFID，由于標簽自身有源，信號處理也能做得比較復(fù)雜，定位精度會高很多。能在理想情況下達到覆蓋100米范圍，定位誤差5米左右，主要通過三角定位來完成，但這個領(lǐng)域也完全可以使用諸如uwb，ZigBee等等節(jié)點完成定位。無源標簽是大多數(shù)時候所指的RFID，由于標簽自身沒有計算能力，所有信號處理都要受限于讀寫器接收到的反射信號，因此信號處理算法選擇余地會小很多。且因為讀寫器識別范圍基本上在10米范圍以內(nèi)，一般是非常精細的定位才會研究無源標簽的定位。
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，對標簽進行定位，可以分為非測距方法和測距方法?；跍y距的方法是指通過各種測距技術(shù)對目標設(shè)備與各標簽之間的實際距離進行估計，再通過幾何方式來估計目標設(shè)備的位置。常用的基于測距的定位方法有：基于信號到達時間（Time of Arrival，TOA）定位、基于信號到達時間差（Time Difference of Arrival，TDOA）定位、基于RSSI定位、基于信號到達角（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。
非測距方法
非測距方法是指前期搜集場景的信息，然后將獲取到的目標與場景信息進行匹配，從而對目標進行定位。典型的實現(xiàn)方式是參考標簽法和指紋定位法，其中參考標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，當目標標簽進入場景時，同時有多個讀寫器能夠讀到目標標簽信息，這些讀寫器的位置和連線組成一個多邊形，這個多邊形的質(zhì)心即可認為是目標標簽的位置坐標。質(zhì)心定位算法實現(xiàn)步驟簡單且易操作，但是定位精度比較低，常用于對定位精度要求不高，硬件設(shè)備有限的場景。
Figure 4質(zhì)心定位原理圖

RFID技術(shù)定位優(yōu)點
基于RFID技術(shù)的定位方法的優(yōu)點在于成本低廉，有源RFID標簽成本通常在幾十元，而無源RFID標簽成本可以做到幾元錢，且標簽體積很小，通常制作成薄片的形狀，且RFID射頻信號穿透性較強，可進行非視距通信。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RFID讀寫器，可以再1秒時間內(nèi)完成上百個標簽的讀寫。相比于ZigBee、藍牙和Wi-Fi無線定位技術(shù)，RFID的節(jié)點成本更低，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單的標記對象，但不需要進行大量數(shù)據(jù)通信的場合。
RFID技術(shù)定位缺點
但是，現(xiàn)有的利用RFID技術(shù)的定位系統(tǒng)有許多缺點，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自身波動較大和對環(huán)境干擾敏感，精度很難進一步提升，基于TOA和TDOA的定位方法，對時間測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，很難觀測到精準地時間?？偟恼f來，RFID定位技術(shù)適用范圍窄，定位精度差，用于實際的案例較少。
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，定位目標也無需添加任何標簽，適用于任何復(fù)雜情況和超大室內(nèi)場景，定位精度高，一次獲取場景的數(shù)據(jù)之后，無需再進行額外的維護，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。