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基于Wi-Fi的RFID定位方案探討

作者: 時間:2012-05-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
BACKGROUND-COLOR: rgb(255,255,255); orphans: 2; widows: 2; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">  當終端進入室內(nèi)后,AP接入點內(nèi)的讀寫器被喚醒,再由讀寫器發(fā)出一個無線喚醒信號,喚醒終端內(nèi)的標簽。標簽接收到喚醒信號后,從休眠模式中喚醒,然后比較自身ID號與接收信號中的ID號是否一致,ID號不相符的標簽再次進入休眠模式,而ID相符的標簽則進入接收模式,接收信號并定位解算出其位置數(shù)據(jù),并將位置數(shù)據(jù)送到處理器進行處理。文獻[4]中已經(jīng)研究了基于的停車場無線,而我們提出了一種基于的RFID,通過多個Wi-Fi AP接入點內(nèi)的讀寫器分別讀取待定位Wi-Fi終端內(nèi)的RFID標簽,將獲得的位置數(shù)據(jù)進行融合, 最終得到RFID標簽的位置信息。如圖2給出了基于該定位算法的結(jié)構(gòu)化框圖。

  基于Wi-Fi的RFID定位方案探討

  圖2 基于信號強度的定位算法框圖

  基于信號強度的定位算法是用一個位置已知的參考標簽與待定位Wi-Fi終端的標簽接收同一個AP接入點的定位信號。參考標簽所測得的位置與該點已知值進行比較后,獲得讀寫器的定位數(shù)據(jù)的校正值,然后及時將此校正值發(fā)送給待定位的標簽,修正標簽所測得的實時位置信息S,并將此信息上傳給讀寫器。在此過程中始終保持只有一個讀寫器工作,其余的讀寫器處于休眠狀態(tài),當一個讀寫器完成位置信息采集后,再由其他讀寫器完成同樣的過程,這種定位方式下至少需要進行3次位置信息的采集。假設(shè)信號強度公式與讀寫器和標簽之間的距離有關(guān),則簡單信號傳播模型可用式(1)表示:

  P(r )= (P )-10alog(r/0r)(1)

  式中, P(r)為標簽接收到的信號功率; r為標簽與讀寫器的距離; r0 為相對于讀卡器的參考距離; P(r)0 為該參考點的信號功率, 參數(shù)a 為路徑損耗隨著距離r 的增加而增加的速率。需要指出的是,通過該模型計算出的某個位置信號強度往往被估計得過高,實用性不大,比較實用的信號強度模型在文獻[6~7]中有比較詳細的介紹。

  采用到達時間差(TDOA)算法是通過測量不同讀卡器接收到同一標簽的定位信號的時間差,并由此計算出標簽到不同讀寫器的距離差。標簽到任何兩個讀寫器的距離差D為定值,標簽必定位于兩個讀寫器為焦點的雙曲線上,當同時有N個讀寫器參與測距時(N≥3),由多個雙曲線之間的交匯區(qū)域就是對標簽位置的估計。TDOA只是測量各讀寫器接收到的同一標簽定位信號的到達時間差,參加定位的各個讀寫器在時間上不要求嚴格同步。假定測量第i 個讀寫器和第j個讀寫器的到達時間分別為 TAi 和TAj ,那么信號到達第i 個和第j 個讀寫器的時間差就是 TAji = TAi -TAj , 它們的距離差Rji = C*TAji 。則標簽坐標與讀寫器坐標存在如下關(guān)系:

  基于Wi-Fi的RFID定位方案探討

  解上述方程組, 利用基于信號強度定位算法算出的坐標值及一些先驗知識(如室內(nèi)半徑)從其兩個解中分辨出Wi-Fi終端的具體位置。

2 。 2 基于位置距離和角度的

  文獻[5]中,P.Munishwar等人提出了一種基于RFID的機器人定位方案,我們在此工作基礎(chǔ)上提出了一種可以運用在Wi-Fi系統(tǒng)中的終端定位方案。該方案與基于信號強度的定位方案的不同在于引入了方向角的計算,通過距離和角度信息來實現(xiàn)Wi-Fi終端的定位。在Wi-Fi系統(tǒng)中需要設(shè)置了一個或多個傳感器,用來跟蹤待定位終端的運動,這些傳感器可以通過串行接口進行查詢,并返回自上次查詢之后終端的運動距離和角度信息。

  內(nèi)置在Wi-Fi終端內(nèi)的RFID標簽允許待定位終端確定它的絕對位置(x,y),而位置的不確定性等于RFID讀寫器的最大標簽感知半徑。

  系統(tǒng)定期運行算法一次(比如50ms),來獲取和處理傳感器和RFID讀寫器的數(shù)據(jù)。

  通過RFID技術(shù)定期的重新校準終端位置和角度數(shù)據(jù),每次定位算法運行時,它讀取



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