一种有源RFID局域定位系统设计

  图3倒数第二行为9个标签的发送时序,发送的时序是A0,A4,A8,A1,A5,A2,A6,A3,A7.这样这9个标签就可以保证无碰撞地被读写器识别,这种多标签防碰撞冲突是多标签定位系统能够正常工作的前提。

  一种有源RFID局域定位系统设计

  图3 基于序列号对时隙数运算的排序算法

  3 定位算法设计

  本系统采用的定位算法是圆周定位法,圆周定位法是利用读写器接收标签信号得到RSSI值,通过相关的定位计算公式来进行定位的一种方法。

  无线信号的接收信号强度和信号传输距离的关系可以用式(3)来表示,其中RSSI是接收信号强度,d是收发节点之间的距离,n是信号传播因子,EAF是环境因子。

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  由式(1)中可以看出,射频参数A和n的值决定了接收信号强度和信号传输距离的关系。A和n用于描述通信操作环境。射频参数A被定义为dbm,表示距发射机1 m时接收到信号平均能量的绝对值,如平均接收能量是-10 dbm,那么参数A就被定义为10.射频参数n指出了信号能量随着到收发器距离增加而衰减的速率,其数值的大小取决于无线信号传播的环境。通过大量的比较和验证,得到实际应用场合环境因子EAF的大概值为13.5,A取45,n取3.5.依据式(1)可得到待定位标签到读写器的直线距离,r表示读写器与待定位标签之间的距离,即r=d.3个读写器的位置已知,分别是p1(x1,y1),p2(x2,y2),p3(x3,y3)。则待定位标签的坐标计算如式(2)所示:

  

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三边定位的示意图如图4和图5.

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图4 三边定位的理想情况

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图5 三边定位的实际情况

  实验中将3个读写器放在坐标为(2,2),(2,4),(4,4)的位置上,分别依次对9个待定位标签进行定位实验。9个待定位标签放在4 mx4 m的正方形区域内,相邻的待定位标签相互之间相隔2 m,具体布置如图6所示。

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  图6 定位实验中读写器与标签放置的位置

  分别对每个标签到读写器的RSSI值测试20次,并记录其数据,通过上述圆周定位算法对得到的RSSI值进行处理,得到各个待定位标签的坐标值,实验结果如图7所示。