淺談RFID定位算法及應用
近幾年來RFID技術發展迅猛,其應用方面以及領域也越來越廣泛。也隨著物聯網行業的飛速發展,也不斷的推動者RFID技術層面上的革新。RFID技術在各行各業也得到廣泛應用,如博物館采用RFID技術進行室內定位以及無人講解。說到定位,第一想到的是GPS定位,但由于GPS信號無法傳統建筑、手機信號在室內不太穩定,所以成熟且可行性室內定位技術目前主要有RFID技術、WIFI技術以及ZigBee技術,而后兩種技術不能實現無人講解的功能,所以一些博物館使用RFID技術進行室內定位和無人講解。
一.RFID定位與GPS定位的區別
RFID卡片定位與GPS定位是兩種不同類型的定位方式。RFID定位是需要通過無線電天線頻繁向特定目標發送信號進行定位,在天線基站密集的環境下,其區域定位無與倫比的精確度。但是,RFID定位嚴重依賴地面通信網絡基站,就是現在的地面蜂窩移動通信網絡(公網)。在沒有(公網),無天線基站支持的情況下,RFID的作用范圍非常有限,甚至無法使用。GPS衛星定位系統是由太空上24顆衛星組成的全球衛星定位系統,其對地面基站的依賴性很低,室外情況下,地面基站一般用來改善定位精度,沒有地面基站照樣可以實現定位服務,只是精度沒有那么高。室內則需要利用無線局域網或地面基站來輔助實行定位服務。
GPS定位首先要求被定位的東西身上有GPS接收器。RFID則要求被定位的東西身上有RFID標簽。
二、RFID定位算法
RFID定位原理類似于GPS定位,RFID標簽在接收到多個讀寫器信號后,根據每個讀寫器的信號值計算出所在坐標。
下圖中,A1-F8為一塊場地,將其劃分為A1-F8的24個子區域,每個區域有一個地理坐標。圖中的筆記本代表攜帶RFID標簽的設備,場地的4個角落里放著4個RFID讀寫器,分別標注為AP1-AP4。RFID標簽在B3區域收到4個AP的信號值強度為(-40,-61,-79,-73)。根據信號值的強度最終可以反推出其所處的區域。
步驟1
把一塊場地劃分為若干個區域,每個區域都有對應的地理坐標。
步驟2
使用一種名為“KWNN”的算法,算出所有子區域接收到的四個AP的信號值。
步驟3
當攜帶RFID標簽收到4個AP的信號值后,根據KWNN算法,對照各個區域的AP信號值,最終測算出自己所在的地理坐標及位置區域。
三.應用領域
應用1:監獄
監獄為了加強對犯人的管理,尤其是實時監控犯人所在的位置,可使用RFID手環。該手環套在犯人的手上,一旦取下來就會自動報警。通過RFID定位,監獄管理人員可以在一個視頻(監獄GIS)內觀看所有犯人的分布情況,而傳統的視頻監視器無法做到讓所有犯人集中在一個畫面。一旦攜帶RFID手環的犯人接近監獄邊緣,系統就會自動報警,獄警可根據RFID定位系統,快速找到犯人,防止其越獄;此外,如果犯人長時間處于非移動狀態,系統會提示獄方,查看該犯人是生病異常,還是強制開啟手環準備越獄。當犯人試圖化妝、隱蔽、強行通過監獄門口時,讀寫器讀取到非法進入該區域的腕式標簽信號,向后臺中央控制室發出報警提示,同時攝像機主動拍攝現場情況。中央控制室通過對講器對該區域實時喊話。
應用2:博物館
有些博物館設計結構異形,觀眾容易迷路或者很難找到希望參觀的區域。通過GIS建模及RFID導航,觀眾攜帶集成RFID芯片的PDA設備就可以在博物館內導航,可快速查找到某件展品的位置及路線。
應用3:地下礦場
由于RFID的信號穿透力強,抗干擾能力強,適用于各種復雜的場所,所以它也被用于礦場管理。在采礦業,由于地下環境復雜,容易出現塌方,一旦塌方后,礦方需要一段時間才知道有哪些人下了礦,但是對于下礦工人所處的位置并不清楚,所以一旦發生礦難,救援效率底下,因為不清楚地下曠工所在位置。使用RFID系統后,可以對地下曠工進行定位,萬一發生災難,可以有目的的進行快速救援。
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