基于RFID的室内定位技术研究

发布时间：2017-08-19 02:07

  本文关键词：基于RFID的室内定位技术研究

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【摘要】：位置信息在越来越多的应用领域显示出巨大作用。射频识别(RFID)技术作为一种非接触式的自动识别技术,在资产管理、人员追踪、仓储物流等领域取得了广泛的应用。研究如何使用RFID系统对目标进行定位,同时获取对象的位置信息与ID信息,具有非常好的研究价值和市场应用前景。由于室内环境的复杂多变,多路径传播和环境噪声的干扰较大,因此,RFID定位方法的研究非常重要。目前对于RFID定位的研究,主要是依据读写器获得的标签信号的强度(RSS),辅以参考标签对目标标签进行定位。本文以仓储管理中的定位问题为背景,研究基于载波相位的RFID定位技术。首先针对基于载波相位的RFID定位中的相位测量、相位稳定性、多径抑制等关键问题进行研究；接着提出基于相位变化的定位方法；提出基于到达角度法(AOA)的RFID定位方法,统计误差的分布规律并在此基础上提出一种结合AOA与RSS的定位方法。主要研究内容包括以下几个方面：1)对室内无线传播环境下的RFID定位测量参数的实际测量和分析。从不同参数的位置敏感性、抗干扰能力及测量的实现方式等方面进行比对分析。提出将零中频正交相位计算法应用于RFID标签信号相位的测量,使得相位的测量更易于实现。设计并实现了一套相位测量原型机对标签信号相位进行实测验证。从标签反射、读写器电路和空间传播三个方面对RFID信号的相位稳定性进行分析。最后针对多径传播问题,提出一种基于增益波瓣图的误差抑制方法。2)首次提出基于相位变化的RFID标签定位方法。首先实测并分析标签及标签附着货物对周围标签相位产生的影响,在此基础上提出一种基于相位变化的定位方法。基于商用射频芯片成功设计并制作了具有定位功能的无源UHFRFID读写器。最后,针对仓储管理中的货物入库环节,进行基于相位变化的入库货物定位实验。3)提出将到达角度法(AOA)应用于无源UHF RFID标签定位。通过到达相位差(PDOA)检测AOA,然后基于多天线对的AOA对标签进行定位。该方法具有不需要参考标签、对标签位置变化敏感、不受天线的方向影响等优点。4)通过典型仓储环境下的定位实验,分析误差的来源及环境因素对误差的影响,并统计误差的分布规律。基于对误差的分析和实验统计,提出了一种结合信号强度(RSS)的二次定位方法。实验表明,该方法能够抑制多路径效应的影响,有效提高定位精度.最后,针对仓储管理中的货物盘点环节,在此基础上提出一种巡检式盘点定位方法并进行实验验证。
【关键词】：射频识别 超高频 室内定位 读写器 电子标签 到达角度法 相位差 相位变化 仓储定位
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP391.44
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 主要符号清单16-17
• 第1章. 绪论17-27
• 1.1 背景和研究意义17-25
• 1.1.1. 室内无线定位技术的研究意义17-18
• 1.1.2. 室内无线定位技术的分类及特点18-21
• 1.1.3. RFID定位技术的研究意义21-22
• 1.1.4. RFID定位技术的研究现状22-25
• 1.2 论文的主要思路和内容25-27
• 第2章. RFID定位技术的相关概念及原理27-39
• 2.1 RFID技术概述27-31
• 2.1.1. RFID技术的发展历史27-28
• 2.1.2. RFID的系统组成和工作方式28-30
• 2.1.3. RFID技术标准30-31
• 2.2 RFID定位技术的分类及基本原理31-39
• 2.2.1. RFID定位技术的分类31-32
• 2.2.2. RFID定位技术的基本原理32-39
• 第3章. 基于载波相位的无源UHFRFID定位关键问题研究39-57
• 3.1 引言39-40
• 3.2 室内无线传播环境及定位测量参数40-42
• 3.2.1. 室内无线传播的特点40
• 3.2.2. RFID室内定位的测量参数40-42
• 3.3 标签反射信号的相位测量方法42-49
• 3.3.1. 系统链路分析与相位测量42-45
• 3.3.2. RFID相位测量系统原型机45-48
• 3.3.3. 相位测量结果验证48-49
• 3.4 无源UHF RFID的相位稳定性分析49-53
• 3.4.1. 标签反射相位稳定性分析49-50
• 3.4.2. 读写器电路相位稳定性分析50-52
• 3.4.3. 空间传播相位稳定性分析52-53
• 3.5 多径传播的误差抑制53-54
• 3.6 本章小结54-57
• 第4章. 基于相位变化的入库定位技术研究57-79
• 4.1 引言57
• 4.2 基于相位变化的RFID定位原理57-67
• 4.2.1. 相位影响分析57-62
• 4.2.2. 定位算法流程62-67
• 4.3 场景分析和系统设计67-70
• 4.3.1. 应用分析67-68
• 4.3.2. 场景布置和设备选型68-70
• 4.4 可定位无源UHF RFID读写器的设计和实现70-76
• 4.4.1. 读写器原理和电路70-73
• 4.4.2. 读写器实物及其设置73-76
• 4.5 基于相位变化的入库定位实验76-78
• 4.6 本章小结78-79
• 第5章. 基于AOA与RSS的盘点定位技术研究79-121
• 5.1 引言79
• 5.2 基于AOA的RFID定位技术79-92
• 5.2.1. 基于SD-PDOA的AOA检测79-89
• 5.2.2. 基于AOA的RFID标签定位89-92
• 5.3 仓储定位实验92-101
• 5.3.1. 场景布置和天线安装位置92-94
• 5.3.2. 实验结果94-97
• 5.3.3. 误差分析97-101
• 5.4 误差的分布规律101-109
• 5.4.1. 重复性实验102-103
• 5.4.2. 误差分布规律统计103-108
• 5.4.3. 分析与讨论108-109
• 5.5 结合AOA与RSS的RFID定位技术109-114
• 5.5.1. 定位结果的可信度109
• 5.5.2. 结合RSS的二次定位方法109-111
• 5.5.3. 实验结果与讨论111-114
• 5.6 应用于仓储中的巡检式盘点定位系统114-119
• 5.6.1. 应用分析114-115
• 5.6.2. 盘点定位方案115-117
• 5.6.3. 实验验证117-119
• 5.7 本章小结119-121
• 第6章. 总结与展望121-124
• 6.1 总结121-122
• 6.2 研究展望122-124
• 参考文献124-133
• 作者简历133-134
• 攻读博士学位期间主要研究成果134

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李俊;基于RFID的室内定位系统的研究和设计[D];电子科技大学;2009年

2 黄玮;“北斗一号”系统定位误差的测试与分析[D];大连海事大学;2012年

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本文编号：698030