一种基于参考标签rfid定位的自适应方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种定位方法，尤其涉及一种基于参考标签RFID定位的自适应方法。
【背景技术】
[0002] 术语解释：
[0003] RFID:射频识别（英文：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID)是一种无 线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定 目标之间建立机械或者光学接触。
[0004] RSSI :RSSI (Received Signal Strength Indicator)是接收信号的强度指不，它 的实现是在反向通道基带接收滤波器之后进行的。
[0005] 基于参考标签RFID定位方法采用若干个固定标签与待定位的待定位标签通信， 待定位标签通过检测到与固定标签的信号强度（RSSI)。根据信号强度计算与待定位标签的 距离。RFID阅读器会采集待定位的待定位标签与所有固定参考标签的信号强度，并上传给 上位机。根据阅读器采集输出的数据，上位机可作相应处理来获取待定位的待定位标签点 对参考标签节点的测距信息。
[0006] 根据当前待定位标签节点检测来自于参考标签节点的接收信号强度RSSI数值， 根据公式（3)求得距离。
[0008] 其中：A代表在距离一米时的信号强度；RSSI (d)代表距离d之间的信号强度；
[0009] n代表路径损耗，也即环境对信号的衰减系数，视具体环境而定。
[0010] 根据信号强度，公式（3)计算距离。当有了这个测距的结果，可以利用一些定位算 法定位计算待定位标签的坐标位置。公式（3)来源信号路径损耗原理，在不同环境下在，其 参数A和n不同。目前就是要采用人为方法设定参数，再利用公式（3)去测距，从而计算定 位坐标。
[0011]公式（3)的测距公式是来自基于RSSI的经典信号传播模型（路径-损耗公式） 如下式（1)
[0013] 其中，n表示路径损耗指数，d为目标距离读写器的距离，do为近距离地参考距 离，RSSI (d)和RSSI (d0)分别表示读写器读取的到与其距离为d和d0处的标签信号强度， x〇 - (0,。2)代表噪声干扰，满足高斯分布。
[0014] 在传统的基于信号传播模型的定位方法中，路径损耗能数根据理想空间给出一个 估计值，并且很多环境中保持不变。在实际应用中，很难达到理想空间状态环境，实际空间 中的温度、湿度、空气以及悬浮物等因素，都能造成对信号不同程度的衰减，尤其实际定位 空间中，人员的移动也会产生障碍。所以通常路径损耗系统估计值会导致定位精度误差很 大。
【发明内容】
[0015] 为解决上述问题本发明提供了一种基于参考标签RFID定位的自适应方法。本发 明减少了基于RSSI公式的测距受环境的影响，提高了定位精度，使测距结果能够自适应地 随环境变化而测距公式参数发生变化，在环境发生动态变化下，测距精度能够保持不变，这 样使RFID的标签定位系统能适应环境动态变化。
[0016] 为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：
[0017] 一种基于参考标签RFID定位的自适应方法，包括如下步骤：
[0018] 步骤一）设置环境参数方程：
[0019] RSSI的经典信号传播模型如下式（1):
[0021] 其中，n表示路径损耗指数，d为目标距离读写器的距离，屯为近距离地参考距离， RSSI (d)为读写器读取的到与其距离为d处的标签信号强度，RSSI (屯）为读写器读取的到 与其屯处的标签信号强度，X。代表环境干扰，满足高斯分布X。（0, 〇2);
[0022] 根据式⑵推出式（3):
[0024]屯为读写器与待定位标签的距离；RSSI (eg为读写器与待定位标签距离为屯且信 号是在自由空间传播时的信号强度；X。代表环境干扰，满足高斯分布xJO, 〇2) ;n为环境 中信号传播的损耗参数；令A = RSSI (屯)+x。，则A满足高斯分布（RSSI (d0)，〇 2)，则有式 (3)：
[0026] 在读写器与待定位标签所在的平面中固定四个定位参考标签，四个定位参考标签 形成一个四边形，四个定位参考标签坐标分别为Tjxp y)、T2(x2, y2)、T3(x3, y3)、T4(x4, y4); 设置一个参数参考标签，坐标为RT (Xd，yQ);
[0027] 设PiJdi)为定位参考标签凡传给参数参考标签RT在时间t的信号强度，cU为参 考标签1\与参数参考标签RT的实际距离；采集m次信号强度，设实际测得信号强度为P := (Pn，P12，…，Plm)，则在采集m次信号强度的时间间隔内，参数参考标签接收到定位参考标 签传来的平均信号强度Pi如式（4)所示：
[0029] 将$代入（3)，则算得
[0030]设凡的坐标为（xi，yi)，则RT与Ti的距离di如式（5)所示：
[0032]对两个不同的定位参考标签凡取值，则可构成关于参数n和A的方程组如下式(6)：
[0034] 根据式（6)可求得环境参数n和A ;
[0035] 步骤二）单个区域的环境参数确定：
[0036] 两个相邻参考标签与参数参考标签RT构成一个三角形区域；所述两个相邻参考 标签将信号传给参数参考标签RT得到两个信号PJP P 2，则这个三角区域内环境参数的计 算过程如以下算法：
[0037] 2. 1)在一固定时间内，参数参考标签采集两个定位参考标签传播的信号强度m 次，则：Pi - (P 11，？12，…，Plm)，- (P 21，f*22，…，hm);
[0038] 2. 2)按式（4)计算两定位标签传播的平均信号强度PJP P2;
[0039] 2. 3)按式（5)计算参数参考标签分别与两个定位参考标签的距离屯和d2;
[0040] 2. 4)按式（6)求得两个定位参考标签与参数参考标签RT构成的三角形区域的环 境参数A和n;
[0041] 步骤三）自适应RFID定位系统的设计：
[0042] 3. 2)待定位标签进入四个定位参考标签形成的四边形区域；
[0043] 3. 2)阅读器采集参数参考标签的信号强度获得的数据，根据步骤二），实时计算 各三角区域的环境参数n和A;
[0044] 3. 3)阅读器根据待定位标签的位置，收集对应三角区域的定位参考标签的信号强 度，利用实时计算的环境参数，根据公式（3)计算出待定位标签与四个定位参考标签的距 离；
[0045] 3. 4)根据待定位标签与定位参考标签的距离，计算出待定位标签的坐标值。
[0046] 本发明的优点：
[0047] 本发明技术能自适应地计算定位空间的环境参数，并能实时动态地适应环境，进 而可以使定位方法能实时适应环境的变化，更能精确计算定位。与过去方法相比，解决了由 于环境动态变化可能造成定位不精确的问题。例如，人员自身的移动，可能阻碍信号的传 播，突然的塌方可能使信号传播强度发生变化造成定位精准降低。
【附图说明】
[0048] 图1为平面RFID定位模型示意图。
【具体实施方式】
[0049] 如图1所示的一种基于参考标签RFID定位的自适应方法，包括如下步骤：
[0050] 步骤一）设置环境参数方程：