RFID载波相位测距技术误差抑制方法研究及实现
发布时间：2021-12-11 23:14
随着经济社会和信息技术的快速发展,人们对基于位置服务（Location Based Service,LBS）的需求日益增长,使得室内定位技术逐渐成为人们研究的焦点。基于WIFI、蓝牙、射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）等的室内定位技术是当前主流技术。其中,基于RFID的室内定位技术以其成本低、应用场景广泛等优势,受到了众多公司和研究学者的关注。RFID测距技术作为RFID室内定位技术中的关键部分,测距精度直接影响了定位精度,因此对测距技术的研究具有重要意义。本文以此为背景,在对RFID系统组成及工作原理分析总结的基础上,深入研究了载波相位测距技术中的信道估计与相位提取技术、相位误差分析和抑制技术、多径抑制技术及整周模糊度求解等关键技术,并搭建了基于软件定义无线电（Software Defined Radio,SDR）的测试平台对所研究的测距技术进行了测试验证。本文的研究内容如下:首先,分析了基于信号强度（Receive Signal Strength Indicator,RSSI）的测距技术、基于时间信息的测距技术和基于载波相位的测距技术...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实测场景图
重庆邮电大学硕士学位论文第5章系统测试与结果分析50(a)USRPN210(b)ImpinjR420阅读器(c)圆极化天线(d)无源标签图5.1实验设备在跳频实现过程中，对于单个USRP设备来说，其Source模块集成了收发的配置和逻辑控制，其中包括跳频控制，但是如果是收发天线使用两个设备，由于开源GNURadio中的USRPSource模块并不能同时驱动收发设备以及没有多设备同步跳频功能，因此本文基于GNURadio提供的API开发了集成数据接收发送以及多设备同步跳频功能的Source模块，如图5.2所示。开始初始化设备参数设置跳频信息开启跳频控制线程是否达到跳频时间收发设备时间同步接收缓冲区满？发送信号打时间标签送入下一模块Y开启接收线程开启发送线程N设置新频率YN将数据写入缓冲区图5.2跳频信号发送与接收控制示意图
重庆邮电大学硕士学位论文第5章系统测试与结果分析515.2载波相位稳定性和可行性测试为了验证本文所提基于载波相位的RFID测距技术的可行性，通过实测对载波相位的稳定性和可行性进行了分析。首先，利用射频线直连的方式获得相位测量值，观察相位稳定性并计算射频线长，通过相位获取情况以及测量误差可以验证软无平台相位获取模块和跳频模块是否存在问题；其次，通过天线传播的空口方式采集相位，观察相位稳定性并分析相位随距离的变化趋势，可以验证相位测距的可行性。1.射频线直连测试射频线直连的实际场景如图5.3所示，收发两台软无设备直接通过射频线相连。在测试中使用的直连线长度分别为150cm、200cm、250cm、300cm与350cm，并以150cm的射频线作为校正线长，以收发两台软无设备直连150cm的射频线时获得的一段时间内载波相位的均值作为标定值。更换200cm、250cm、300cm与350cm的射频线时，通过计算获得的相位与标定相位值之间的差值，可进一步计算得到与校正线长的长度差，该长度差加上校正线长则是估计所得的射频线长。由于信号在射频线中的传播速度小于在空气中的传播速度，因此在计算的过程中需要对速度进行校正。校正的方法是通过大量的测试与分析找到准确的速度因子(VelocityFactor,VF)，光速乘以VF才是信号在射频线的真实传播速度。一般同轴线的VF值是0.67左右[52]，经过前期的测试后得到本文实测中所用射频线的VF值大约为0.704。图5.3直连测试环境
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于中国余数定理的目标距离估计算法[J]. 曹成虎,赵永波,庞晓娇,徐保庆,陈胜. 系统工程与电子技术. 2019(12)
[2]基于毫米波雷达的车辆测距系统[J]. 吴荣燎,金钻,钟停江,代皓宇. 汽车实用技术. 2019(02)
[3]空间目标激光测距技术发展现状及趋势[J]. 门涛,谌钊,徐蓉,杨永安. 激光与红外. 2018(12)
[4]K均值聚类-粒子群优化多目标定位算法[J]. 廖延娜,李梦君,张婧琪. 电子设计工程. 2018(02)
[5]基于中国余数定理的跳频信号相时延估计方法[J]. 赵培焱,欧阳鑫信,彭华峰. 电子与信息学报. 2018(03)
[6]基于RFID技术的室内定位改进算法[J]. 陆江,吴锡生. 软件导刊. 2016(06)
[7]基于TDOA的室内运动目标双曲线RFID定位方法[J]. 殷桂华,王小辉,雷毅谈. 计算机应用. 2014(S2)
[8]基于虚拟信号强度的RFID定位方法研究[J]. 李军怀,张果谋,于蕾,孙转宜. 计算机科学. 2012(04)
[9]基于无线射频识别的定位技术分析[J]. 袁子立,何遵文,胡世安. 船海工程. 2010(03)
[10]Phase-domain blind estimation of symbol duration based on Haar wavelet transform[J]. Zhenmiao Deng and Yu Liu College of Information Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,P.R.China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010(03)
博士论文
[1]认知无线电中基于多天线的信号处理技术的研究[D]. 罗俊.华中师范大学 2017
硕士论文
[1]TC-OFDM定位接收机载波环路设计及多径抑制算法研究[D]. 姜海君.北京邮电大学 2019
[2]基于WLAN信道状态信息的角度/距离联合单站定位算法研究[D]. 张千坤.重庆邮电大学 2018
[3]多径环境下的TDOA定位算法研究[D]. 赖琴.华中科技大学 2015
[4]多径环境下无源超高频RFID定位算法研究[D]. 刘熙.天津大学 2014
[5]GPS载波相位定位技术的研究[D]. 陈石磊.西安电子科技大学 2008
本文编号：3535573
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
实测场景图
重庆邮电大学硕士学位论文第5章系统测试与结果分析50(a)USRPN210(b)ImpinjR420阅读器(c)圆极化天线(d)无源标签图5.1实验设备在跳频实现过程中，对于单个USRP设备来说，其Source模块集成了收发的配置和逻辑控制，其中包括跳频控制，但是如果是收发天线使用两个设备，由于开源GNURadio中的USRPSource模块并不能同时驱动收发设备以及没有多设备同步跳频功能，因此本文基于GNURadio提供的API开发了集成数据接收发送以及多设备同步跳频功能的Source模块，如图5.2所示。开始初始化设备参数设置跳频信息开启跳频控制线程是否达到跳频时间收发设备时间同步接收缓冲区满？发送信号打时间标签送入下一模块Y开启接收线程开启发送线程N设置新频率YN将数据写入缓冲区图5.2跳频信号发送与接收控制示意图
重庆邮电大学硕士学位论文第5章系统测试与结果分析515.2载波相位稳定性和可行性测试为了验证本文所提基于载波相位的RFID测距技术的可行性，通过实测对载波相位的稳定性和可行性进行了分析。首先，利用射频线直连的方式获得相位测量值，观察相位稳定性并计算射频线长，通过相位获取情况以及测量误差可以验证软无平台相位获取模块和跳频模块是否存在问题；其次，通过天线传播的空口方式采集相位，观察相位稳定性并分析相位随距离的变化趋势，可以验证相位测距的可行性。1.射频线直连测试射频线直连的实际场景如图5.3所示，收发两台软无设备直接通过射频线相连。在测试中使用的直连线长度分别为150cm、200cm、250cm、300cm与350cm，并以150cm的射频线作为校正线长，以收发两台软无设备直连150cm的射频线时获得的一段时间内载波相位的均值作为标定值。更换200cm、250cm、300cm与350cm的射频线时，通过计算获得的相位与标定相位值之间的差值，可进一步计算得到与校正线长的长度差，该长度差加上校正线长则是估计所得的射频线长。由于信号在射频线中的传播速度小于在空气中的传播速度，因此在计算的过程中需要对速度进行校正。校正的方法是通过大量的测试与分析找到准确的速度因子(VelocityFactor,VF)，光速乘以VF才是信号在射频线的真实传播速度。一般同轴线的VF值是0.67左右[52]，经过前期的测试后得到本文实测中所用射频线的VF值大约为0.704。图5.3直连测试环境
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于中国余数定理的目标距离估计算法[J]. 曹成虎,赵永波,庞晓娇,徐保庆,陈胜. 系统工程与电子技术. 2019(12)
[2]基于毫米波雷达的车辆测距系统[J]. 吴荣燎,金钻,钟停江,代皓宇. 汽车实用技术. 2019(02)
[3]空间目标激光测距技术发展现状及趋势[J]. 门涛,谌钊,徐蓉,杨永安. 激光与红外. 2018(12)
[4]K均值聚类-粒子群优化多目标定位算法[J]. 廖延娜,李梦君,张婧琪. 电子设计工程. 2018(02)
[5]基于中国余数定理的跳频信号相时延估计方法[J]. 赵培焱,欧阳鑫信,彭华峰. 电子与信息学报. 2018(03)
[6]基于RFID技术的室内定位改进算法[J]. 陆江,吴锡生. 软件导刊. 2016(06)
[7]基于TDOA的室内运动目标双曲线RFID定位方法[J]. 殷桂华,王小辉,雷毅谈. 计算机应用. 2014(S2)
[8]基于虚拟信号强度的RFID定位方法研究[J]. 李军怀,张果谋,于蕾,孙转宜. 计算机科学. 2012(04)
[9]基于无线射频识别的定位技术分析[J]. 袁子立,何遵文,胡世安. 船海工程. 2010(03)
[10]Phase-domain blind estimation of symbol duration based on Haar wavelet transform[J]. Zhenmiao Deng and Yu Liu College of Information Science and Technology,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,P.R.China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010(03)
博士论文
[1]认知无线电中基于多天线的信号处理技术的研究[D]. 罗俊.华中师范大学 2017
硕士论文
[1]TC-OFDM定位接收机载波环路设计及多径抑制算法研究[D]. 姜海君.北京邮电大学 2019
[2]基于WLAN信道状态信息的角度/距离联合单站定位算法研究[D]. 张千坤.重庆邮电大学 2018
[3]多径环境下的TDOA定位算法研究[D]. 赖琴.华中科技大学 2015
[4]多径环境下无源超高频RFID定位算法研究[D]. 刘熙.天津大学 2014
[5]GPS载波相位定位技术的研究[D]. 陈石磊.西安电子科技大学 2008
本文编号：3535573
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3535573.html
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