【正文】 并保證藍牙局域網(wǎng)接入點始終是這個微微網(wǎng)(piconet)的主設(shè)備，就可以獲得用戶的位置信息。　　藍牙室內(nèi)定位技術(shù)最大的優(yōu)點是設(shè)備體積小、易于集成在 PDA、PC以及手機中，因此很容易推廣普及。理論上，對于持有集成了藍牙功能移動終端設(shè)備的用戶，只要設(shè)備的藍牙功能開啟，藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)就能夠?qū)ζ溥M行位置判斷。采用該技術(shù)作室內(nèi)短距離定位時容易發(fā)現(xiàn)設(shè)備且信號傳輸不受視距的影響。藍牙技術(shù)應(yīng)用于定位，與WiFi有很多相似之處，主要應(yīng)用于小范圍定位，例如單層大廳或倉庫；其不足在于藍牙器件和設(shè)備的價格比較昂貴，而且對于復雜的空間環(huán)境，藍牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號干擾大?！猌igBee技術(shù)。ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它介于射頻識別和藍牙之間，也可以用于室內(nèi)定位。它有自己的無線電標準，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)通信以實現(xiàn)定位。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器，所以它們的通信效率非常高。ZigBee最顯著的技術(shù)特點是它的低功耗和低成本?！猆WB技術(shù)。UWB由于功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統(tǒng)復雜度低、能提供精確定位精度等優(yōu)點，在眾多無線定位技術(shù)中脫穎而出，成為未來無線定位技術(shù)的熱點。UWB是一種高速、低成本和低功耗新興無線通信技術(shù)。(UWBWG,2001)，具有很寬的頻帶范圍，～，并限制信號的發(fā)射功率在41dBm以下。由此可見，UWB聚焦在兩個領(lǐng)域的應(yīng)用上，即無線無延遲地傳播大量多媒體數(shù)據(jù)，速率要達到1OOMbit/s500Mbit/s；，用于室內(nèi)精確定位，例如戰(zhàn)場士兵的位置發(fā)現(xiàn)、工業(yè)自動化、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭/辦公自動化、機器人運動跟蹤等。UWB信號的特點說明它在定位上具有低成本、抗多徑干擾、穿透能力強的優(yōu)勢，所以可以應(yīng)用于靜止或者移動物體以及人的定位跟蹤，能提供十分精確的定位精度。　　除了以上提及的定位技術(shù)，還有基于計算機視覺[4]、光跟蹤定位、基于圖像分析、磁場以及信標定位等。此外，還有基于圖像分析的定位技術(shù)、信標定位、三角定位等。目前很多技術(shù)還處于研究試驗階段，如基于磁場壓力感應(yīng)進行定位的技術(shù)?！　〔还苁荊PS定位技術(shù)還是利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或其他定位手段進行定位都有其局限性。未來室內(nèi)定位技術(shù)的趨勢是衛(wèi)星導航技術(shù)與無線定位技術(shù)相結(jié)合，將GPS定位技術(shù)與無線定位技術(shù)有機結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)長，則既可以提供較好的精度和響應(yīng)速度，又可以覆蓋較廣的范圍，實現(xiàn)無縫的、精確的定位。由此可見，隨著定位技術(shù)的發(fā)展和定位服務(wù)需求的不斷增加，無線定位技術(shù)必須克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，滿足以下幾個條件：a)高抗干擾能力；b)高精度定位；c)低生產(chǎn)成本；d)低運營成本；e)高信息安全性；f)低能耗及低發(fā)射功率；g)小的收發(fā)器體積。常用的室內(nèi)定位技術(shù)有紅外線定位、超聲波定位、基于IEEE802. 11無線定位和射頻識別RFID 定位技術(shù)等。RFID技術(shù)由于其非基礎(chǔ)和非視距等優(yōu)點成為優(yōu)選的定位技術(shù)。在本文中將主要針對射頻識別技術(shù)的無線定位進行研究。射頻識別技術(shù)利用射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到識別和定位的目的。這種技術(shù)作用距離短，一般最長為幾十米。但它可以在幾毫秒內(nèi)得到厘米級定位精度的信息，且傳輸范圍很大，成本較低。同時由于其非接觸和非視距等優(yōu)點，可望成為優(yōu)選的室內(nèi)定位技術(shù)。目前，射頻識別研究的熱點和難點在于理論傳播模型的建立、用戶的安全隱私和國際標準化等問題。優(yōu)點是標識的體積比較小，造價比較低，但是作用距離近，不具有通信能力，而且不便于整合到其他系統(tǒng)之中。射頻識別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。 RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標簽）組成。RFID技術(shù)的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)主要應(yīng)用于物流和供應(yīng)管理 、生產(chǎn)制造和裝配、航空行李處理、郵件/快運包裹處理、文檔追蹤/圖書館管理、動物身份標識、運動計時、門禁控制/電子門票、道路自動收費等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的無線定位技術(shù)根據(jù)定位機制的不同, 無線定位可以分為基于距離(rangebased)的定位算法和距離無關(guān)(rangefree)的定位算法兩類。前者需要測量相鄰節(jié)點間的絕對距離或方位, 并利用節(jié)點間的實際距離來計算未知節(jié)點的位置。 后者無需測量節(jié)點的絕對距離或方位, 而是利用節(jié)點間的估計距離計算節(jié)點位置。基于測距的定位機制利用到達時間延遲TOA ( time of arrival)、信號到達時間差TDOA( time difference of arrival)、信號到達方向DOA( directional of arrival)和接收信號強度RSSI( receive signal strength)來估計距離或來波方向, 然后使用三邊測量法、三角測量法或最大似然估計法等計算未知節(jié)點位置, 如SDP 算法、MDS MAP 算法和ILS算法等。而不基于測距的定位機制無需距離或角度信息, 或無需直接測量這些信息, 僅根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連通性等信息實現(xiàn)節(jié)點的定位, 如質(zhì)心法、DVHop 法、無定形算法、APIT算法。對定位算法的性能評價指標主要有定位精度、節(jié)點密度、容錯和自適應(yīng)性、功耗和代價、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等幾個部分。RSSI利用已知發(fā)射信號強度，接收節(jié)點根據(jù)收到的信號強度，計算信號在傳播過程中的損耗，使用理論或經(jīng)驗的信號傳播模型將傳播損耗轉(zhuǎn)化為距離。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，理論上通過4個錨節(jié)點的RSSI信息就可用三邊測量法決定一個未知節(jié)點的空間位置。在實際應(yīng)用環(huán)境中，由于無線信號對于復雜環(huán)境的適應(yīng)能力較弱，這種方法的精確度不高。但是其借助的硬件設(shè)備較少，而且很多無線通信模塊都可以直接提供RSSI值。因此，基于RSSI的測距方法還是被廣泛應(yīng)用的。綜合以上因素以及結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備, 本文選用基于RSSI 測距的定位方式，結(jié)合三角形定位算法和加權(quán)質(zhì)心定位算法進行對比計算。與此同時，目前比較成熟的RFID室內(nèi)定位方案有Spot ON、3DiD pinpoint和LANDMARC。以上這三種RFID室內(nèi)定位方案都是采用射頻信號強度( RSSI) 數(shù)據(jù)作為定位依據(jù)?；赗SSI測距是一種廉價的測距技術(shù)。RSSI測量在硬件上是相當便宜和簡單的, 且原則上只要芯片之間能夠通信, 就能夠估測出二者之間的距離, 因此其應(yīng)用范圍十分廣泛。其中LANDMARC系統(tǒng)引入?yún)⒖紭撕瀬磔o助定位, 穩(wěn)定、受環(huán)境變化的影響較小、成本較低、定位精度較高。由于考慮了全局的參考標簽, 采用LANDMARC 算法的RFID定位技術(shù)實時性較低, 通常情況下是采取每30s實現(xiàn)一次追蹤定位的策略, 然而在追求更高定位性能的應(yīng)用中, LANDMARC算法還不能滿足實際需求。本文致力于減少LANDMARC算法無關(guān)的計算量的同時保持甚至提高定位精度, 提出一種利用對射頻信號強度調(diào)制進行定位區(qū)域的細化的策略來消除距離待定位標簽較遠的讀卡器和參考標簽對定位計算的影響。雖然本算法對于應(yīng)用環(huán)境和標簽有一定的要求, 但是對于應(yīng)用在更注重相對穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境中獲得更佳的定位性能RFID定位系統(tǒng), 本算法具有一定的優(yōu)勢。2 射頻識別技術(shù)（RFID） 射頻識別技術(shù)（RFID）及其特點Radio Frequency Identification （RFID）通稱電子標簽技術(shù)，也稱射頻識別技術(shù)，是無線電頻率識別的簡稱，即通過無線電波進行識別。它作為以綜合乃個快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術(shù)和信息標準化的基礎(chǔ)，被列為21世紀十大重要技術(shù)之一。RFID技術(shù)通過對實體對象（包括零售商品、物流單元、集裝箱、貨運包裝、生產(chǎn)零部件等）得唯一有效標識，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、零售、物流、交通等各個行業(yè)。射頻識別技術(shù)通常是以微小的無線收發(fā)器為標簽（Tag）來標志某個物體，這個物體在RFID技術(shù)中常稱為對象（Object）。標簽上攜帶一些關(guān)于這個對象的數(shù)據(jù)信息。作為標簽的無線收發(fā)器通過無線電波將這些數(shù)據(jù)發(fā)射到附近的閱讀器（Reader）。閱讀器可以對這些數(shù)據(jù)進行收集和處理，并且可以通過計算機和網(wǎng)絡(luò)傳送它們。圖21 自動識別方法綜合示意圖射頻識別技術(shù)是一種易于操控、簡單實用且特別適用于自動化控制的應(yīng)用技術(shù)，起基本原理是利用射頻信號耦合（電感或電磁耦合）或雷達反射的傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別。其特點是利用無線電波來傳送識別信息，不受空間限制，可快速地進行物體追蹤和數(shù)據(jù)交換。工作時，這種電子標簽與閱讀器的作用距離近可以小雨1cm，遠可以達到數(shù)十米甚至上百米。通過這種對對象進行非接觸式信息采集處理的方式，可實現(xiàn)對各類物體（如設(shè)備、車輛和人員）在不同狀態(tài)（高速移動或靜止）下的自動識別，從而實現(xiàn)對對象的自動化管理或控制。它存放的識別信息是數(shù)字化的，因此通過編碼技術(shù)可以方便地實現(xiàn)多種應(yīng)用。還可以容易地對多標簽、多閱讀器進行組合健忘，以完成大范圍的系統(tǒng)應(yīng)用，并構(gòu)成完善的信息系統(tǒng)。由于采用RFID電子標簽的技術(shù)可免除物體跟蹤過程中的人工干預(yù)，在節(jié)省大量人力的同時可以大大提高工作效率。 RFID的組成射頻識別是通過無線傳送的數(shù)據(jù)來檢測和識別帶有標簽的物體。因此RFID的基本硬件組成部分是標簽（Tag）、閱讀器（Reader）還有天線（Antenna）；軟件組成包括RFID系統(tǒng)軟件、中間件和應(yīng)用軟件等后臺網(wǎng)絡(luò)。圖22 RFID組成電子標簽是射頻識別系統(tǒng)中的重要部件，主要由天線和芯片兩部分組成，芯片主要由存儲器、控制器、編碼器、調(diào)制器等組成，其中電源根據(jù)標簽的發(fā)射功率選配。作為被識別物的”身份卡”，附著在標識目標對象上，是RFID的信息載體，其可以根據(jù)需要做成各種樣式，但無論做成何種樣式在其內(nèi)部都存儲著獨立且唯一的電子編碼，使得它能區(qū)分不同的被標識物。電子標簽根據(jù)不同的分類方法，可以分為許多種類。按工作頻率的不同可分為低頻、高頻、超高頻；按供電形式可以分為有源標簽、無源標簽、半無源標簽；按調(diào)制方式不同可以分為主動式、被動式、半被動式。圖23 RFID電子標簽（Reader）閱讀器是RFID系統(tǒng)的關(guān)鍵終端，它通過天線向電子標簽發(fā)送射頻調(diào)制信號，同時通過天線接收從電子標簽返回的載有信息的射頻調(diào)制信號，經(jīng)處理后傳給中間件或應(yīng)用系統(tǒng)。典型的閱讀器終端由天線模塊、射頻模塊、控制塊模、I/O接口等組成。射頻模塊負責接收射頻信號和發(fā)送包含數(shù)據(jù)的射頻信號；控制模塊可通過控制本振來調(diào)整射頻模塊發(fā)射和接收頻率，對發(fā)送數(shù)據(jù)進行編碼調(diào)制，對接收進行數(shù)據(jù)解碼、校驗，并通過數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標準格式通過I/O接口發(fā)送給應(yīng)用系統(tǒng)；應(yīng)用系統(tǒng)通過向閱讀器發(fā)出讀取命令，作為響應(yīng)，閱讀器控制模塊通過一系列動作，調(diào)整射頻模塊參數(shù)，通過天線模塊使閱讀器和電子標簽之間建立通信，完成信息交互。根據(jù)不同的應(yīng)用，各種閱讀器在結(jié)構(gòu)和形式上也是千差萬別。大致可分類如下：固定式閱讀器、工業(yè)閱讀器、便攜式閱讀器以及大量特殊結(jié)構(gòu)的閱讀器。圖24 閱讀器的原理組成閱讀器一般完成如下功能：1）閱讀器與電子標簽之間的通信，在規(guī)定技術(shù)條件下，閱讀器與電子標簽之間可以進行雙向通信；2）閱讀器與計算機之間可以通過標準接口進行通信（如，RS232/RS45RJ45 、WLAN802。11），并提供閱讀器識別碼、讀出電子標簽襯里時間及該標簽的信息；3）能夠同時識別多個電子標簽，具備防沖撞功能；4）適用于固定和移動標簽的識讀；5）能夠校驗讀寫過程中的錯誤；6）對于有源系統(tǒng)，閱讀器可以標識電池相關(guān)信息；7）能有效控制電子標簽，并具備一定的安全防護措施。 天線（Antenna）天線在標簽和閱讀器之間傳遞射頻信號。 后臺網(wǎng)絡(luò)后臺網(wǎng)絡(luò)是整個RFID系統(tǒng)的控制和管理中心，它由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、信息數(shù)據(jù)中心以及用于管理和控制的應(yīng)用系統(tǒng)組成，其可以通過API函數(shù)接口與RFID讀寫器建立連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和功能調(diào)用。 RFID的分類（1）按工作頻率分為：①低頻（LF，頻率范圍為30～300kHz）：工作頻率低于135kHz，最常用的是125kHz；②高頻（HF，頻率范圍為3～30kHz）：工作頻率為13。56MHz177。7kHz；③特高頻（UHF，頻率范圍為300MHz～3GH在）：工作頻率為433MHz，866～960MHz和2。5GHz；④超高頻（SHF，頻率范圍3～30GHz）：工作頻率為5。8GHz和24GHz，但目前24GHz基本沒有采用。其中，后3個頻段為ISM（Industrial Scientific Medical）頻段。ISM頻段是為工業(yè)、科學和醫(yī)療應(yīng)用而保留的頻率范圍，不同的國家可能會有不同的規(guī)定。UHF和SHF都在微波頻率范圍內(nèi)，微波頻率范圍為300MHz～300GHz。在RFID技術(shù)的術(shù)語中，又是稱無線電頻率的LF喝HF為RFID低頻段，UFH和SHF為RFID的高頻段。RFID技術(shù)涉及無線電的低頻、高頻、特高頻和超高頻頻段。在無線電技術(shù)中，這些頻段的技術(shù)實現(xiàn)差異很大，因此可以說，RFID技術(shù)的空中接口覆蓋了無線技術(shù)的全頻段。（2）按供電形式分類依據(jù)射頻標簽工作所需能量的供給方式，可以將RFID系統(tǒng)分為：有源、無源和半有源系統(tǒng)?！坝性础笔侵竷?nèi)置有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限、提及較大、成本高，且不適合在惡劣環(huán)境下工作；“無源”指內(nèi)無電池，它利用波束供電