电气工程及其自动化毕业论文-基于RSSI和相位的RFID室内定位技术研究与应用.docx

基于RSSI和相位的RFID室内定位技术研究与应用

摘要

伴随着高速发展的相关技术（互联网、大数据、云计算、人工智能、通信技术等），对物联网相关技术的需求量也大大增加。物流、快递、仓储、行人室内导航等一系列需求的不断增加，GPS、基站等定位方式很难能够满足在复杂的室内环境下进行精确定位的需求，超声波、红外、WiFi、蓝牙、ZigBee等应用并没有大规模的兴起，这是因为搭载定位系统有着高昂的费用、对于定位的周边环境要求较高、对另外系统的兼容性较差等。基于无线射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）的定位技术具有系统实施成本低、技术结构多样、应用场景多等特点，因此引起了众多用户研究人员的关注。本文主要研究的是对使用RFID产生相对位置定位与绝对位置定位的室内定位技术。

关键词：RFID室内定位信号强度

目录

TOC\o1-3\u第一章绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2研究的主要内容 1

第二章RFID定位技术概述 3

2.1RFID技术 3

2.2RFID定位系统组成结构 3

2.3RFID室内绝对位置定位算法 4

2.3.1基于测距的RFID室内定位算法 4

2.3.2基于非测距的RFID室内定位算法 8

2.4RFID室内相对位置定位算法 9

2.4.1基于时空相位分析的室内相对位置定位算法 9

2.4.2基于人体移动的室内相对位置定位算法 10

第三章基于RSSI的室内绝对位置定位技术 13

3.1LANDMARC算法概述 13

3.1.1LANDMARC算法的原理 13

3.1.2权重质心算法 14

3.2基于LANDMARC改进的室内定位算法 15

3.2.1高斯滤波器 15

3.2.2卡尔曼滤波器 15

第四章基于相位的室内相对位置定位技术 17

4.1ARIMA模型概述 17

4.1.1时间序列平稳性分析 17

4.1.2自相关函数和偏自相关函数 18

4.1.3ARIMA算法的组合模型 18

4.2基于相位和ARIMA的室内定位算法 19

第五章室内定位系统方案设计 23

5.1系统硬件设备 23

5.1.1RFID阅读器 23

5.1.2RFID天线 23

5.1.3RFID无源标签 24

5.2系统整体架构设计 25

5.3定位系统模块设计 26

5.4系统展示 29

5.4.1室内定位系统功能 29

5.4.2绝对位置定位测试 29

5.4.3丢失物品预警测试 30

5.4.4相对位置定位测试 30

第六章结论 31

参考文献 35

第一章绪论

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基于RSSI和相位的RFID室内定位技术研究与应用

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第一章绪论

1.1研究背景及意义

伴随日益发展进步的计算机技术，在人们的日常生活中，由高科技技术所带来的便捷，使人们在各种各样的环境中充斥着方便。美国军方对于全球定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem）的研究，早在上世纪70年代就已经展开，GPS系统在民用方面的很多限制，美国在本世纪初的时候就已经取消，这一措施的进行，让GPS系统的定位精度获得了极大的提升，同时对其应用前景也进行了扩展。类似于GPS系统的导航系统是我国的“北斗一号”双星系统。然而，所有这些系统都有一个共同问题，当被定位的物体存在于地下通道、周围有着较为密集的建筑物或者是信道复杂的情况下，因为卫星信号受到了来自建筑物等的屏蔽效果，卫星信号的衰减将会非常严重，导致无法确定被定位物体的具体位置。

伴随不断进步的无线技术，现实世界和数字世界在最近几年开始逐渐的提高其融合的要求，而人们也越来越提高了定位服务（Location-basedServices，LBS）在路线规划、目标物体搜寻、紧急救援等领域的相关要求，因此，定位技术的研究也在逐渐从室外扩展到室内，室内定位的研究必将对经济和生活起到更大的促进作用。目前，室内定位研究最多的是无线电信号技术。但由于超市、图书馆、地下室等室内环境中存在多径、非视距传播等问题，严重影响无线电信号传输，定位室内技术无法达到预期效果，定位技术已成为学术界和商界的热点。

1.2研究的主要内容

本文主要针对基于RFID技术下室内定位场景，其中包括类似仓储环境下的室内绝对位置定位以及类似图书馆环境下室内物品相对位置定位两个不同的场景，具体工作如下：

（1）基于信号强度（ReceivedSignalStrengthIndicator，RSSI）的室内绝对位置定位技术研究与改进。针对