基于Wi-Fi的RFID定位方案探討

摘 要：隨著無線定位技術的發展，室內定位技術成為人們關注的熱點。基于WiFi的定位技術具有覆蓋范圍廣，信息傳輸速度快，實現成本較低等優點，研究將射頻識別技術（RFID）運用到Wi-Fi室內定位系統中，探討基于Wi-Fi的RFID定位方案，對基于信號強度和基于距離角度的RFID定位技術進行分析和研究，實現對內置RFID標簽的Wi-Fi終端的精確定位。

　　隨著移動通信需求的日益增長，允許訪問特定位置信息在普適計算及應用方面表現出廣泛的重要性。在室外環境下，基于全球衛星導航系統（GNSS）的全球定位系統（GPS）或者北斗星定位系統已經可以滿足一定的室外定位需求。然而，這些技術并不能很好的運用在室內定位系統中，必須采用一些替代技術。為了實現這個目標，基于IEEE802.11無線局域網（Wi-Fi）的技術提供了一個高性價比的解決方案。實際應用中也已經提出了許多算法方案，包括測量接收信噪比（SNR），以及使用更廣泛的接收信號強度指示（RSSI）。室內定位問題必須要考慮室內環境所表現出的傳輸信道特性，由于墻壁和障礙物的影響，會帶來多徑衰弱、吸收以及遮蔽等一系列問題。因此，基于幾何角的測量技術，比如到達角（AOA）、到達相位（POA）、到達時間（TOA）或者到達時間差（TDOA）不能很好的應用在室內定位系統中。近幾年，隨著射頻識別技術（Radio FrequentlyIdentification，RFID）的不段完善和推廣，并且憑借其重量輕、功耗低和識別能力強等獨特優勢，逐步運用在各種場合中，如身份標識、工程控制和定位追蹤等領域。本文的研究重點是將研究Wi-Fi無線傳輸技術與RFID識別技術相結合，通過RFID標簽來實現Wi-Fi系統定位的解決方案。據初步檢索，國內對基于Wi-Fi的RFID定位技術研究工作尚不多見，本文的工作是將對基于Wi-Fi的RFID定位系統的定位方案進行探討。

　　1 定位系統的硬件結構

　　射頻識別技術（RFID）是20世紀90年代起新興的一項自動識別技術，它主要通過標簽對應的唯一ID號識別標志物。與傳感器技術類似，RFID技術被認為是物聯網（The Internetof Things）一項支撐技術。某些人認為，前者只是識別，沒有處理的能力，而后者可以對感知到的物品進行處理。和傳統的磁卡、IC卡相比，射頻卡最大的優點就在于非接觸，因此，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

　　RFID是一種簡單的無線系統，只有兩個基本器件，該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個閱讀器和多個標簽組成。

　　RFID技術利用無線射頻方式在閱讀器和標簽之間進行非接觸雙向傳輸數據， 已達到目標識別和數據交換的目的。最基本的RFID系統由三部分組成：電子標簽（Tag）、讀寫器（Reader）和在標簽與讀卡器間傳遞射頻信號的微型天線（Antenna）。

　　我們下面將要研究的定位測試平臺主要由多個支持RFID讀寫器功能的Wi-Fi接入點和內置有RFID標簽的Wi-Fi終端組成，圖1所示為定位系統的硬件框圖設計。

　　圖1 系統硬件框圖

　　2 定位方案

　　基于Wi-Fi的RFID定位方案我們將考慮采用以下兩種解決方案：（1）基于信號強度和到達時間差復合定位方案；（2）基于位置距離和角度的定位方案。

2 。 1 基于信號強度和到達時間差復合定位方案

　　對室內Wi-Fi終端進行定位前，首先根據室內實際情況規劃出室內的終端分布圖，存入信息處理數據庫；然后根據室內分布情況設置AP接入點，同時我們需要設置一個位置固定的參考標簽， 作為測量基準點來幫助進行位置校準， 設置的接入點數量根據具體的室內情況而定。