论文摘要
当前位置感知正成为许多新型计算领域（如普适计算、移动计算等）的一个重要的特征和追求目标,而作为提供基于位置服务的核心技术之一,对室内对象的定位方法和技术的研究也随之逐渐深入。定位服务从普通的科学研究、军事服务、商业活动,直至抢险搜救等许多行业中都有着重要的应用。室内定位技术成为一个重要的研究方向,也得到了飞速发展。但是,现有的室内定位方法存在着定位误差较大、受环境影响明显、部署定位系统繁琐、维护不方便等诸多问题,这些问题促使基于RFID的室内定位方法成为研究热点。本文通过对现有定位方法和典型定位系统的分析和研究,以RSSI作为位置感知信息,引入虚拟标签概念,利用经典信号传播模型在定位区域内构造虚拟参考标签空间,进而建立了基于虚拟参考标签空间的RFID定位方法模型和定位算法。同时,从链路收包率PRR、RSSI与距离变化之间的规律入手,探索了链路收包率PRR、RSSI和定位距离之间的关系模型,为RFID定位研究和应用提供了新的思路和理论依据。论文首先介绍了实时定位系统的相关概念、技术分类和常见的几种定位方法,如TOA,TDOA, AOA和RSSI等,并比较了这几种方法的优缺点。特别地,论文介绍了经典信号传播模型中的对数正态分布模型,指出了利用RSSI定位存在的主要问题。根据室内定位系统的研究现状,论文介绍并比较了几种典型的室内定位系统,如：RADAR、LocSens、SpotON. LANDMARC和VIRE等。在对现有定位方法分析基础上,针对RSSI方法中定位误差较大、信号波动剧烈等问题,引入虚拟标签概念,利用经典信号传播模型在定位区域内构造虚拟参考标签空间,进而构建了一种在稀疏密度参考标签环境下的RFID定位方法模型VRBP （Virtual Reference 3ased Positioning）,并提出了基于此模型的定位算法VT-LANCMARC.对本文方法与经典的LANDMARC方法从多个方面进行了实验对比与分析,结果表明本文方法具有较高的定位精度,同时可以有效解决实际部署大量高密度参考标签带来的射频信号干扰问题,部署参考标签布局灵活,同时扩展了定位区域范围,克服了现有RFID定位方法在参考标签外围区域上定位精度失真的问题。接着,论文对比总结了LQI、PRR和RSSI三种衡量链路质量指标的特点。根据PRR的相关研究,提出了一种通过PRR数据转换为RSSI数据的方法。通过射频读写器与射频标签之间的大量通信实验,分析PRR在不同发射功率、距离上建立的基础数据集,并转换为RSSI值。利用收到的包数的频率直方图,进行曲线拟合并分析其正态性,对收到包数的均值、方差、分布的峰度、偏斜度等参数进行分析,通过实验研究PRR的概率分布规律,以验证理论研究结果的有效性和正确性。针对利用RSSI作为唯一特征感知来源定位存在易受环境影响的缺点,论文通过理论分析和实验研究了PRR、RSSI与距离之间的关系模型,探索了一种基于链路收包率的定位方法。最后,本论文根据VT-LANDMARC和PRR与RSSI转换关系的理论基础,设计并实现了一套基于RFID的室内定位系统。详细介绍了系统所用RFID设备规格和通信方式、定位网络结构、RFID设备管理协议,以及定位系统的设计与实现过程,并在实验室内进行了测试,结果表明本文所开的定位系统具有较好的定位精度。