摘 要：文章是基于無源電子標(biāo)簽的RFID室內(nèi)無線定位技術(shù)的研究。首先簡述了當(dāng)前使用的各種定位技術(shù)的優(yōu)缺點與研究RFID室內(nèi)定位技術(shù)的重要性，然后對RFID室內(nèi)定位技術(shù)做了簡單概述，最后細(xì)述了文章的主要研究流程。

關(guān)鍵詞：RFID；室內(nèi)定位；無線通信

引言

定位系統(tǒng)是將硬件、軟件、通信協(xié)議、定位算法等多種技術(shù)相互結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)。[1]譬如我國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)、歐盟的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星定位系統(tǒng)、美國的全球定位系統(tǒng)等皆是當(dāng)今世界極其成功且重要的定位系統(tǒng)。但是，這些定位系統(tǒng)只在室外才可發(fā)揮其高精度的定位功能，而當(dāng)處在室內(nèi)時，由于室內(nèi)建筑物彼此遮擋等多種不利因素的存在，使得上述定位系統(tǒng)無法對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行覆蓋，因而幾乎無法在室內(nèi)環(huán)境成功定位。目前較為成功的室內(nèi)定位技術(shù)主要有：室內(nèi)A-GPS定位系統(tǒng)、紅外技術(shù)、超聲波技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)、Zigbee技術(shù)、超寬帶技術(shù)和RFID技術(shù)等。[2]而RFID定位技術(shù)能在短時間內(nèi)識別大量的標(biāo)簽，短距離接觸即可完成信息的交換和處理，因此在室內(nèi)定位方面非常受歡迎。[3]也因此RFID憑借其獨特的優(yōu)勢，逐漸在工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理、金融交易、倉儲管理等數(shù)十個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。[4]

1 RFID定位技術(shù)概述

無線射頻識別（Radio Frequency Identification，簡稱RFID）技術(shù)是一種通過無線電信號來識別特定物體的通信技術(shù)，即射頻電子設(shè)備發(fā)射電磁波信號，電磁波信號通過空間耦合來自動識別目標(biāo)對象，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并在顯示終端進(jìn)行顯示。該技術(shù)在各方面應(yīng)用廣泛，而基于這個特點提出的RFID室內(nèi)定位技術(shù)更是現(xiàn)今科學(xué)研究的熱門之一。[5]一般而言，一個完整的RFID系統(tǒng)主要由閱讀器（又稱讀寫器）、電子標(biāo)簽和應(yīng)用系統(tǒng)三部分組成，其基本工作原理是：閱讀器和電子標(biāo)簽之間通過射頻信號實現(xiàn)非接觸通信信道，在通信信道內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)與能量的轉(zhuǎn)換。[6]其中電子標(biāo)簽又可分為有源、無源或半有源電子標(biāo)簽，由于無源電子標(biāo)簽價格低廉、使用簡單、操作方便、壽命較長，因此文章研究的是無源電子標(biāo)簽在RFID定位中的實現(xiàn)手段。

在所有定位技術(shù)中，可分為測距定位技術(shù)和無需測距定位技術(shù)，而參考依據(jù)為是否要測量閱讀器與電子標(biāo)簽的距離。無需測距的定位技術(shù)不需要直接測量參考電子標(biāo)簽之間的距離或角度信息，而是根據(jù)定位網(wǎng)絡(luò)的連通性確定網(wǎng)絡(luò)中參考電子標(biāo)簽之間的跳數(shù)，然后根據(jù)已知參考標(biāo)簽的位置信息估計出每一跳的大致距離，再根據(jù)相應(yīng)的定位算法估計出節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的位置。[7]基于無需測距定位技術(shù)原理簡單，便于研究，且在大部分場合其精度可滿足所需的定位要求的優(yōu)點，文章研究無需測距的RFID室內(nèi)定位技術(shù)。

2 RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)概述

RFID的室內(nèi)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺室內(nèi)位置顯示終端，一個嵌入有RFID讀卡器和微型無源RFID標(biāo)簽的鞋子，嵌入了無源RFID標(biāo)簽的地板和無線通信網(wǎng)絡(luò)組成。鞋子獲得地板RFID標(biāo)簽的信息和自身的RFID標(biāo)簽信息后，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到室內(nèi)位置顯示終端，在終端圖形化界面上顯示用戶的當(dāng)前位置，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)的室內(nèi)定位。

2.1 RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)有三個部分：RFID卡片（無源電子標(biāo)簽），讀寫器，后臺處理器，如圖1所示。

（1）RFID卡片：采用厚度為1.8mm，工作頻率為125KHZ，內(nèi)部由耦合元件及芯片構(gòu)成的RFID卡片，卡片含內(nèi)置天線。每張卡片都有其特定的序列號。工作時，RFID卡片接受讀寫器的射頻信號，將存儲在芯片中的電子信息通過天線以射頻信號的形式反饋給讀寫器[1]。

（2）讀卡器：由天線，藍(lán)牙模塊，以及基本的電路連接組成，與電源連接，主要通過射頻信號的發(fā)出，使RFID卡片感應(yīng)出電流來獲得能量，然后將存儲在芯片中的電子信息通過天線以射頻信號的形式反饋給讀寫器[1]，由此進(jìn)行對RFID卡片的識別與分析。而讀寫器通過藍(lán)牙模塊的信號傳輸，可將RFID內(nèi)部的信息傳輸?shù)胶笈_處理器。

（3）后臺處理器：手機，電腦等電子設(shè)備，通過接收來自讀寫器的信息，依靠本身設(shè)計的算法對來自RFID卡片的信息進(jìn)行處理和分析，并通過軟件自身設(shè)計的程序把數(shù)據(jù)具象化的呈現(xiàn)給使用者。

2.2 研究流程

在文章所涉及的研究內(nèi)容中，其研究流程如下：

（1）測定電子標(biāo)簽ID號。電子標(biāo)簽是RFID定位系統(tǒng)中存儲目標(biāo)信息并具有無線通信功能的電子裝置，每個電子標(biāo)簽都有唯一的ID號碼。首先利用閱讀器和應(yīng)用系統(tǒng)測出各個芯片的ID號碼，這相當(dāng)于一個譯碼過程，即把每個電子標(biāo)簽攜帶的ID號碼讀取出來。

（2）安置電子標(biāo)簽。為節(jié)約研究材料和實驗時間，首先取來一塊木板并進(jìn)行模擬房屋設(shè)計（如圖2），在房屋的不同地方放置不同芯片（1，2，3，4，5，6等），使得整個房屋地板被電子標(biāo)簽覆蓋。

（3）開發(fā)應(yīng)用程序。將房屋中各處放置的標(biāo)簽及其ID號碼一一對應(yīng)編寫，在應(yīng)用程序中編寫相同的房屋形狀設(shè)計，并在應(yīng)用程序中對應(yīng)的地方編輯相應(yīng)的ID號碼。

（4）測試。將手持式閱讀器放入房屋之中不斷移動，當(dāng)閱讀器處在不同地方之時，便可感應(yīng)不同地方的電子標(biāo)簽信息，讀取出其攜帶的ID號碼，并在應(yīng)用程序上實時顯示出閱讀器所在的位置。

3 結(jié)束語

由于RFID室內(nèi)定位技術(shù)具有非視距、免接觸、高速識別、定位精準(zhǔn)等諸多優(yōu)點，且在使用過程中方便簡易，資金耗用較低，因而將在今后室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展中扮演高度重要的角色，而且在車輛識別、門禁控制、產(chǎn)品防偽、停車場管理等諸多方面都已得到重要應(yīng)用。隨著社會的發(fā)展與人們生活需求的提高，RFID室內(nèi)定位技術(shù)還將在KTV、網(wǎng)吧、舞廳等娛樂場所得到進(jìn)一步應(yīng)用，至于圖書館管理系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)等更是其大展拳腳之地。

參考文獻(xiàn)

[1]李魏峰.基于RFID的室內(nèi)定位技術(shù)研究[D].上海交通大學(xué)，2010.

[2]哈卡米.基于RFID的室內(nèi)定位算法研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2014.

[3]陳宇琦.RFID測距的研究與應(yīng)用[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2012.

[4]林敏.RFID標(biāo)簽定位技術(shù)研究[D].江蘇大學(xué)，2007.

[5]Klaus Finkenzeller.射頻識別技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[6]費先江.基于RFID技術(shù)的室內(nèi)無線定位識別系統(tǒng)的研發(fā)[D].華南理工大學(xué)，2015.

[7]徐渠.基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].南京理工大學(xué)，2013.

作者簡介：吳志勇，男，大學(xué)生，研究方向是無線電物理學(xué)。

*通訊作者：鄭譽煌，男，博士，研究方向是工業(yè)自動化。