基于RFID的室內(nèi)定位追蹤技術(shù)研究

何 芳

廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510520

時(shí)代的發(fā)展帶動(dòng)了科技的發(fā)展，當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有了更好的發(fā)展，智能手機(jī)也已經(jīng)獲得了越來越廣闊的市場，實(shí)現(xiàn)了一定程度的人群覆蓋，從而使各種相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)有了不同程度的發(fā)展。除了被大眾熟知的GPS定位技術(shù)，近幾年還出現(xiàn)了越來越多地立足于無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的室內(nèi)定位技術(shù)，如藍(lán)牙定位、Wi-Fi定位、RFID定位和Zig Bee定位等技術(shù)。筆者就RFID定位技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，并針對(duì)其在生產(chǎn)生活中被廣泛使用的情況進(jìn)行了必要的解讀，然后對(duì)其具有的使用優(yōu)點(diǎn)和市場優(yōu)勢進(jìn)行了說明。

1 RFID系統(tǒng)概述

1.1 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency Identification）即無線射頻識(shí)別技術(shù)，是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，工作人員不需要與被跟蹤的人或物進(jìn)行直接接觸。這項(xiàng)跟蹤技術(shù)能夠通過射頻將RFID信號(hào)追蹤標(biāo)簽附著在目標(biāo)任務(wù)或者貨品表面，使用讀寫器完成對(duì)應(yīng)的射頻交換任務(wù)，用以達(dá)到定位或追蹤目標(biāo)人物的目的。RFID最早被應(yīng)用于第二次世界大戰(zhàn)，各方空軍用其識(shí)別敵我身份，之后隨著時(shí)間的推移與時(shí)代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)步，具有更高實(shí)用價(jià)值和性價(jià)比的RFID定位技術(shù)開始被應(yīng)用于人們的生活和生產(chǎn)領(lǐng)域[1]。

基于社會(huì)發(fā)展對(duì)位置服務(wù)的具體要求變高，現(xiàn)在的室內(nèi)追蹤定位技術(shù)獲得了越來越廣泛的關(guān)注，同時(shí)更多的室內(nèi)定位技術(shù)手段和操作系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。和其他類型的定位技術(shù)相比，RFID定位技術(shù)具有更高的性價(jià)比，且其維修所需費(fèi)用更低。除此之外，RFID定位技術(shù)還具有更強(qiáng)大的信號(hào)抗干擾能力，能夠有效避免信息泄露現(xiàn)象發(fā)生，從而受到管理行業(yè)、物流行業(yè)、安全領(lǐng)域和生產(chǎn)領(lǐng)域的喜愛。

在這樣的發(fā)展?fàn)顩r下，RFID定位追蹤技術(shù)取得了更加長足的發(fā)展。由于市場的不斷擴(kuò)展，各項(xiàng)研究資金的不斷注入，社會(huì)服務(wù)需求的提高，該技術(shù)的發(fā)展空間將會(huì)越來越廣闊，發(fā)展速度也會(huì)越來越快，在此社會(huì)背景下，RFID定位追蹤技術(shù)各方面的功能也會(huì)越來越完善。

1.2 RFID系統(tǒng)工作原理

一般情況下，RFID定位系統(tǒng)是由天線、電子標(biāo)簽、RFID閱讀器以及后臺(tái)數(shù)據(jù)處理技術(shù)核心結(jié)合而成的。

電子標(biāo)簽一般由芯片和耦合原件構(gòu)成，任一標(biāo)簽都具有屬于其自身的唯一電子編碼，同時(shí)將附著在目標(biāo)物體上的系統(tǒng)標(biāo)識(shí)作為定位追蹤的對(duì)象。在這樣的情況下，電子標(biāo)簽在正式進(jìn)入RFID閱讀器的實(shí)際掃描范圍后，能夠使用天線和其進(jìn)行相應(yīng)的射頻信號(hào)交換。

RFID閱讀器同時(shí)又叫作掃描器和讀寫器，屬于RFID系統(tǒng)全體結(jié)構(gòu)中的重要組成部件之一，其負(fù)責(zé)讀取相關(guān)信息并進(jìn)行標(biāo)簽信息的寫入作業(yè)。閱讀器根據(jù)使用方式可以分為固定式和手持式，并不需要進(jìn)行接觸就能夠有效地讀取出各個(gè)識(shí)別標(biāo)簽中的具體信息。

天線系統(tǒng)的主要職責(zé)就是在RFID閱讀器和電子標(biāo)簽之間進(jìn)行射頻信號(hào)的傳遞，用以完善標(biāo)簽信息的傳遞交換。

系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)處理中心主要負(fù)責(zé)將管理信息的標(biāo)簽相關(guān)信息進(jìn)行保存，從而對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)做出必要的處理，取得對(duì)應(yīng)的處理結(jié)果。

2 基于RFID的室內(nèi)定位追蹤技術(shù)

2.1 無線定位信號(hào)強(qiáng)度

一般情況下，無線電在空中進(jìn)行傳播時(shí)會(huì)隨著距離的變化而產(chǎn)生信號(hào)衰減的情況。將這種情況和信號(hào)衰減理論進(jìn)行有效結(jié)合，在接收系統(tǒng)執(zhí)行接收信號(hào)作業(yè)時(shí)，需要充分利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)信號(hào)的傳播強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)的比對(duì)，同時(shí)還能夠以此作為依據(jù)對(duì)空中傳播的無線電信號(hào)進(jìn)行重新構(gòu)建，然后根據(jù)接收機(jī)預(yù)測接收機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的實(shí)際距離。在一些特殊的環(huán)境中，信號(hào)接收機(jī)和信號(hào)發(fā)射機(jī)之間的距離不夠通透，信號(hào)傳遞經(jīng)常會(huì)受到各種外界因素的干擾，從而使最終的接受結(jié)果和發(fā)出內(nèi)容有所出入[2]。

信號(hào)接收機(jī)的接受形式主要包含繞射、散射、透射以及反射電磁波，以上這些都會(huì)使信號(hào)的接收路徑發(fā)生多種變化，因此即使在一樣的情況下都會(huì)有不同相位、強(qiáng)度的電磁波數(shù)值受到一定程度的影響。在這樣的情況下，無線定位儀器具有的信號(hào)強(qiáng)度顯得更加重要，能夠在一定程度上決定其在日后階段的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和進(jìn)步空間，只有更好地迎合社會(huì)需求才能夠保證其信號(hào)發(fā)展強(qiáng)度取得更加優(yōu)異的成績。

2.2 LANDMARC系統(tǒng)分析

可以認(rèn)為LANDMARC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)即RFID定位追蹤技術(shù)，如果不引進(jìn)額外的閱讀器，要想降低在其系統(tǒng)運(yùn)行方面的投資成本，就需要對(duì)參考標(biāo)簽進(jìn)行借鑒，進(jìn)而提高儀器的定位精準(zhǔn)度。在進(jìn)行系統(tǒng)測量工作時(shí)，LANDMARC系統(tǒng)需要進(jìn)一步明確信號(hào)接收機(jī)內(nèi)部的信號(hào)強(qiáng)度，因?yàn)镽FID系統(tǒng)在目前階段并不能直接滿足這樣的測試工作要求，所以需要使用“臨近算法”來獲取間接的能量等級(jí)與實(shí)際信號(hào)的強(qiáng)度，從而更好地對(duì)兩者之間存在的關(guān)系展開分析。

在上述過程中，LANDMARC系統(tǒng)具有以下三個(gè)方面的使用優(yōu)勢：（1）能夠使用參考標(biāo)簽來替換閱讀器，使室內(nèi)定位工作能夠更加便捷，從而達(dá)到降低投資成本的最終目的；（2）保證待定標(biāo)簽和參考標(biāo)簽附近的環(huán)境大致相同，從而有效地避免大量的外部環(huán)境因素對(duì)測試結(jié)果造成比較大的影響；（3）使用附近的環(huán)境能夠保證室內(nèi)定位信息具有更高的準(zhǔn)確性，并且其具有更強(qiáng)的應(yīng)用效果[3]。

LANDMARC系統(tǒng)具有更強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值和使用優(yōu)勢，能夠在日益激烈的競爭環(huán)境中取得優(yōu)勢地位，從而使其獲得更加龐大的用戶市場，獲取更加廣闊的發(fā)展空間。

3 RFID系統(tǒng)應(yīng)用的研究發(fā)展方向

就目前階段而言，社會(huì)的各方面發(fā)展都離不開信息化，而最新應(yīng)用RFID定位追蹤技術(shù)研發(fā)出的一款新型產(chǎn)品還具備很多的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了大部分的發(fā)展目標(biāo)。例如，將定位系統(tǒng)編輯進(jìn)智能機(jī)器人的計(jì)算機(jī)程序中，使其自動(dòng)帶領(lǐng)目標(biāo)人群前往對(duì)應(yīng)的指定區(qū)域，同時(shí)在其講解過程中帶有文字、視頻以及音頻內(nèi)容等方面的介紹，進(jìn)一步提高了觀眾群體的參觀熱情，為大眾提供了統(tǒng)一形式的講解服務(wù)；通過對(duì)應(yīng)的信息自行指定參觀路線，更好地滿足了參觀群眾的實(shí)際需求，同時(shí)還能夠滿足不同參觀群體的個(gè)性化參觀需求。在硬件設(shè)備方面，還能夠?qū)χv解機(jī)器人進(jìn)行以下部分的組合：RFID綜合控制模塊、機(jī)器人控制運(yùn)動(dòng)模塊以及單片機(jī)模塊。機(jī)器人的全部運(yùn)行系統(tǒng)都由具有更高性能的操控核心板塊來完成各個(gè)工作模式的指揮指令。

隨著時(shí)代的發(fā)展和文明的進(jìn)步，社會(huì)對(duì)定位追蹤服務(wù)的要求會(huì)越來越高，但是也要注意在實(shí)際使用過程中注重信息資源的保密性，為技術(shù)的受眾群體提供更完善的安全保護(hù)，確保人們的個(gè)人信息得到更加有效的保護(hù)，從而使RFID定位追蹤技術(shù)能夠得到大眾更多的信任，使其日后的發(fā)展空間更加廣闊。

4 結(jié)束語

綜上所述，文章對(duì)RFID定位追蹤技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，闡述了其系統(tǒng)的工作原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)無線定位功能的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行了講解，詳盡地分析了LANDMARC系統(tǒng)，并在最后預(yù)測了RFID技術(shù)未來的發(fā)展方向，旨在為相關(guān)企業(yè)或者研究者提供理論方向的借鑒。