由于建筑物遮挡等因素，定位精度小于10米的民用GPS室外定位无法为室内定位服务提供高精度服务。同时，随着5G技术的发展，新的编码方式、波束赋形、大规模天线阵、毫米波频谱等为高精度测距提供技术支撑。因此，室内定位研究成为无线传感器网络服务的一个重要分支。室内定位研究中常用的传感器有：Wi-Fi、蓝牙、RFID、红外、ZigBee等。本文将介绍基于RFID技术的室内定位原理。1、RFID定位原理如图1所示。目前传统的RFID室内定位跟踪系统是一种集RFID数据采集、RFID数据处理与传输、GIS空间分析与查询技术于一体的基于计算机的智能化技术。系统。图1基于RFID的室内定位系统结构图定位依据是根据接收到的RFID信号的信号强度、相位等参数，采用定位算法完成距离和方位角的计算。例如，Saad等人。使用卡尔曼滤波通过捕获标签的相位信息来计算标签的位置[1]。阿利皮等。利用安装在固定位置的阅读器天线通过旋转扫描环境中的标签，得到标签的角度范围及其接收信号强度，并利用贝叶斯网络计算出标签的位置[2]。崔等人。等人提出了一种利用目标标签对参考标签信号强度的干扰来定位标签的方法[3]。清华大学刘云浩教授团队提出了一种基于无源RFID标签信号强度高阶变换的高精度室内定位方法，定位精度可达厘米级[4-5]。2常用定位算法2.1三边测距法如图2所示，Hightower等人提出的SpotON系统[6]。是这类算法的典型代表。该系统使用3个或更多阅读器作为基站，记录每个阅读器读取标签的接收信号强度，通过三角测距的方法计算标签的位置[7]。图2SpotON系统原理示意图2.2LANDMARC定位算法Landmarc[8]是近年来比较流行的RFID定位系统。主要思想是引入引用标签。在室内多个固定位置部署阅读器和参考标签，通过比较参考标签和目标标签的接收信号强度，计算出目标标签的位置。随后，许多学者对Landmarc系统进行了改进，以提高其定位精度。其中，Jin等人。为了提高定位效率，Landmarc系统引入了邻居节点的概念[9]。Chattopadhyay等人。对参考标签的排列和密度进行了定量分析，指出Landmarc系统的定位效果取决于标签的放置方向，标签需要放置在同一方向，或者标签天线本身有良好的整体趋向性[10]。同时，团队利用神经网络对Landmarc系统进行改进，通过预先布置的目标标签和参考标签的信号强度对神经网络进行训练，并利用训练好的神经网络计算未知物体的位置目标标签[11]。崔等人。在系统中引入了一种信号强度校正方法，利用校正后的目标标签和参考标签的信号强度进行位置计算[12]。香港科技大学赵戈阳等人提出了基于虚拟参考标签的VIRE（Virtualreferenceelimination）算法，通过线性插值的方式将实际参考标签的位置信息和信号强度结合起来，估计出位置信息并虚拟参考标签的信号强度，实现室内细粒度传输环境[13]。2.3到达时间算法（TOA）如图3所示，Xu等人。使用到达时间方法跟踪人的运动轨迹[14]；王等。将L-MUSIC方法与到达时间方法相结合以实现标签定位[15]。但是，到达时间法存在一定的缺陷：（1）由于室内定位的应用场景通常较小，标签到读写器的距离相对较短，短距离测距对时间精度要求较高;(2)读写器与标签之间需要精确同步；(3)RFID本身通信速率低，难以添加准确的时间戳。图3TOA算法原理示意图除了上述方法外，到达角（AOA）和到达方向（DOA）等室内定位算法也是研究热点，可以提供更好的定位精度。目前，室内定位应用正从实验室研究走向实际应用。例如，香港中文大学的室内定位技术已经开始在菜鸟小站应用。如何从理论算法研究走向工业化生产应用，是研究人员仍需解决的问题。参考文献：[1]DeJesusNS,MarcianoJS.使用自适应滤波提高无源UHFRFID标签信号的到达方向(DoA)估计的准确性[C]。第十届信息科学信号处理及其应用国际会议,169-172,2010.[2]SaadSS,NakadZS.使用无源标签的独立RFID室内定位系统[J]。IEEE工业电子学汇刊，第58卷，第5期，1961-1970，2011.[3]ChoiJS、LeeH、EngelsDW等。基于无源UHFRFID的智能货架标签干扰检测定位[J].IEEETransactionsonSystems,Man,andCyber??netics,vol.42,no.2,268-275,2012.[4]L.Yang,Y.Chen,X.-Y.Li、C.Xiao、M.Li和Y。刘。Tagoram：使用COTS设备对移动RFID标签进行高精度实时跟踪。在ACMMobiCom会议记录中，2014.[5]L.上官、Z.Li、Z.Yang、M.Li、Y.Liu和J.Han。OTrack：移动RFIDSystems.Transacti中行李的订单跟踪onsonParallelandDistributedSystems，卷。25,2114–2125,2014.[6]HiglitowerJ,WantR,BorrielloG.SpotON:Anindoor3DlocationsensingtechnologybasedonRFsignalstrength[J].UW-CSE00-02-02，华盛顿大学计算机科学与工程系，华盛顿州西雅图，2000年2月。[7]HightowerJ,VakiliC,BorrielloG,etal.spotonad-hoc位置传感系统的设计与校准[J].UWCSE00-02-02，华盛顿大学计算机科学与工程系，华盛顿州西雅图市，2001年[8]NiLM,LiY,LauYC,等人。LANDMARC：使用有源RFID的室内位置感测[J]。第一届IEEE普适计算与通信国际会议论文集，407-415，2003.[9]JinG,LuX,ParkMS。一种使用有源RFID标签的室内定位机制[C].IEEE传感器网络、无处不在和可信计算国际会议，2006年1-4日。[10]ChattopadhyayA,HarishAR.UHF无源RFID标签行为分析及其在低距离室内定位跟踪中的应用研究[C].IEEE天线和传播学会国际研讨会，1217-1220，2007年6月。[11]ChattopadhyayA,HarishAR.使用无源UHFRFID标签的低范围室内定位跟踪技术分析[C]。IEEE无线电和无线研讨会，351-354，2008.[12]ChoiJS,LeeH,ElmasriR,etal.LocalizationsystemsusingpassiveUHFRFID[C].FifthInternationalJointConferenceonINC,IMSandIDC,1727-1732,2009.[13]ZhaoY,LiuY,NiLM.VIRE:ActiveRFID-basedlocalizationusingvirtualreferenceelimination[C].国际并行处理会议,10-14,2007.[14]XuB,GangW.RFID室内定位系统中的随机抽样算法[C].在第三届IEEE电子设计、测试和应用国际研讨会(DELTA)，168-176，2006年[15]WangJS,ShenZX.一种改进的RFID定位MUSICTOA估计器ng[C].IEEERadarConference,478-482,2002.【本文为专栏作者“中国保密协会科学技术分会”原创稿件，转载请联系原作者】点此查看该作者更多好文
