基于RFID的室內定位算法VIRE的改進

鄧照群 李興廣 陳磊

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.072

摘 要：該文針對VIRE算法邊界待定位標簽定位精度較差這一缺點，提出了一種閾值改進型的算法NBVIRE。該算法采用了一元二次回歸方程的建立來求取邊界虛擬標簽的RSSI值，降低了算法復雜度；其次對閾值選取方法進行了改進，降低了大數(shù)據(jù)對定位精度的影響；最后還提出模糊地圖的設計來尋找最有可能的定位區(qū)域。實驗仿真結果表明，改進后的NBVIRE算法相比于VIRE算法平均定位誤差由0.516 m下降到了0.267 m，并且邊界目標標簽平均定位誤差下降了48.7%～58.6%，有效地提升了定位精度。

關鍵詞：RFID 室內定位 虛擬標簽 NBVIRE算法

中圖分類號：TP301 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（c）-0072-03

射頻識別RFID（Radio Frequency Identification）技術是一種運用射頻信號進行雙向數(shù)據(jù)交換的技術，它不僅傳輸距離遠而且可以實現(xiàn)非接觸式的信息交互，用于室內定位非常適合。基于接收信號強度RSSI的RFID經(jīng)典室內定位算法有LANDMARC[1]和VIRE算法等。

1 VIRE算法介紹

VIRE算法的核心思想是引入了網(wǎng)格虛擬參考標簽從而為待測標簽提供大量的參考點，這個虛擬的網(wǎng)格參考標簽的功率值不是從讀寫器讀出來的，而是通過線性插值法計算出來的，這樣一來，就可以把該網(wǎng)格虛擬參考標簽當作參考值來使用[2-3]。因此，不僅節(jié)省了成本還提高定位精度。

如圖1所示，4個實際參考標簽均勻地布置于二維空間中，為了實現(xiàn)低成本和減小干擾，引入網(wǎng)格虛擬參考標簽，每4個實際標簽覆蓋的網(wǎng)絡再次被劃分為n×n個更小的網(wǎng)絡，由于事先場景的布置使得這4個實際參考標簽的位置坐標和RSSI值能夠輕易得到，根據(jù)這兩個已知條件就可以得到虛擬標簽的位置坐標。

3 仿真結果與分析

3.1 仿真環(huán)境

算法仿真是在matlab中進行的。實驗設置如下：設置4個讀卡器的坐標分別為（0，0）（0，8）（8，0）（8，8），即8×8 m的定位區(qū)域；該區(qū)域可以看成是一個會議室，在其中一共布置了16個實際參考標簽，讀卡器與參考標簽距離為1 m，參考標簽之間相距2 m成正方形擺放。待測標簽取10個點。待測標簽位置坐標見表1。

3.2 改進算法與經(jīng)典算法比較分析

在改進算法NBVIRE中，重要的參數(shù)如下：選取虛擬參考標簽密度參數(shù)N設置為7，門限值th設定為1.5，路徑損耗nn設置為1.5。將改進算法NBVIRE、VIRE、LANDMARC三種算法在上述條件下進行仿真測試精度。（見圖3）

根據(jù)分析仿真實驗結果可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的LANDMARC算法在沒有采用虛擬參考標簽的條件下定位精度是比較差的，而VIRE算法運用了網(wǎng)格虛擬參考標簽的概念，定位精度有了很大的提升。在前人的基礎上，文章提出的NBVIRE算法采用了改進型的邊界虛擬標簽、閾值方法的改進以及模糊地圖的算法，定位精度又向前邁進了一步，尤其針對實驗仿真中的2個邊界處目標標簽9、10的定位，NBVIRE相比較于VIRE在邊界處定位誤差下降了48.7%～57.6%，在邊界標簽的定位上有了很大的改善。

4 結語

針對經(jīng)典的LANDMARC算法定位精度較差、VIRE算法在邊界處、目標標簽定位精度不高的弊端，文章提出了NBVIRE算法，實驗結果表明，NBVIRE算法在提高了VIRE算法的定位精度的同時也使得VIRE算法邊界處定位不準這一缺陷得到了改善，下一步，筆者希望將這種室內定位算法應用到實際的復雜環(huán)境中。

參考文獻

[1] Lionel M N，Liu Yunhao，LAU Y C，et al.LANDMARC：indoor location sensing using active RFID[J].Wireness Neyworks，2004，10（6）：701-710.

[2] 俱瑩，劉開華，史偉光，等.基于RFID的邊界虛擬參考標簽定位算法[J].計算機工程，2011，37（6）：274-276.

[3] 李軍懷，張國謀，于蕾，等.面向室內環(huán)境的RFID定位方法分析與仿真[J].計算工程，2012，38（14）：266-279.

[4] 馬寧，李鵬，楊擁軍，等.基于RFID的邊界虛擬參考標簽的改進算法[J].計算機應用研究，2013，30（1）：1-3.