【正文】 ，并不十分可靠，而且定位器的能耗較高。目前，它應(yīng)用于小范圍的室內(nèi)定位，成本較低。這是一種短距離低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù)，在室內(nèi)安裝適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)，把網(wǎng)絡(luò)配置成基于多用戶的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接模式，并保證藍(lán)牙局域網(wǎng)接入點(diǎn)始終是這個(gè)微微網(wǎng)(piconet)的主設(shè)備，就可以獲得用戶的位置信息。藍(lán)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(cāng)庫(kù)；其不足在于藍(lán)牙器件和設(shè)備的價(jià)格比較昂貴，而且對(duì)于復(fù)雜的空間環(huán)境，藍(lán)牙系統(tǒng)的穩(wěn)定性稍差，受噪聲信號(hào)干擾大。這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們的通信效率非常高。UWB是一種高速、低成本和低功耗新興無(wú)線通信技術(shù)。　　除了以上提及的定位技術(shù)，還有基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)[4]、光跟蹤定位、基于圖像分析、磁場(chǎng)以及信標(biāo)定位等。未來(lái)室內(nèi)定位技術(shù)的趨勢(shì)是衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)與無(wú)線定位技術(shù)相結(jié)合，將GPS定位技術(shù)與無(wú)線定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)長(zhǎng)，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(shí)現(xiàn)無(wú)縫的、精確的定位。在本文中將主要針對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)的無(wú)線定位進(jìn)行研究。同時(shí)由于其非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，可望成為優(yōu)選的室內(nèi)定位技術(shù)。是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。系統(tǒng)由一個(gè)詢問(wèn)器（或閱讀器）和很多應(yīng)答器（或標(biāo)簽）組成。前者需要測(cè)量相鄰節(jié)點(diǎn)間的絕對(duì)距離或方位, 并利用節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離來(lái)計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的位置。對(duì)定位算法的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有定位精度、節(jié)點(diǎn)密度、容錯(cuò)和自適應(yīng)性、功耗和代價(jià)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等幾個(gè)部分。但是其借助的硬件設(shè)備較少，而且很多無(wú)線通信模塊都可以直接提供RSSI值。以上這三種RFID室內(nèi)定位方案都是采用射頻信號(hào)強(qiáng)度( RSSI) 數(shù)據(jù)作為定位依據(jù)。由于考慮了全局的參考標(biāo)簽, 采用LANDMARC 算法的RFID定位技術(shù)實(shí)時(shí)性較低, 通常情況下是采取每30s實(shí)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(shí)際需求。它作為以綜合乃個(gè)快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的高新技術(shù)和信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)，被列為21世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。作為標(biāo)簽的無(wú)線收發(fā)器通過(guò)無(wú)線電波將這些數(shù)據(jù)發(fā)射到附近的閱讀器（Reader）。工作時(shí)，這種電子標(biāo)簽與閱讀器的作用距離近可以小雨1cm，遠(yuǎn)可以達(dá)到數(shù)十米甚至上百米。由于采用RFID電子標(biāo)簽的技術(shù)可免除物體跟蹤過(guò)程中的人工干預(yù)，在節(jié)省大量人力的同時(shí)可以大大提高工作效率。作為被識(shí)別物的”身份卡”，附著在標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)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(wú)論做成何種樣式在其內(nèi)部都存儲(chǔ)著獨(dú)立且唯一的電子編碼，使得它能區(qū)分不同的被標(biāo)識(shí)物。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。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(biāo)簽之間的通信，在規(guī)定技術(shù)條件下，閱讀器與電子標(biāo)簽之間可以進(jìn)行雙向通信；2）閱讀器與計(jì)算機(jī)之間可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信（如，RS232/RS45RJ45 、WLAN802。 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。8GHz和24GHz，但目前24GHz基本沒(méi)有采用。在RFID技術(shù)的術(shù)語(yǔ)中，又是稱無(wú)線電頻率的LF喝HF為RFID低頻段，UFH和SHF為RFID的高頻段。“有源”是指內(nèi)置有電池提供電源，其作用距離較遠(yuǎn)，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(wú)源”指內(nèi)無(wú)電池，它利用波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源為內(nèi)部電路供電，其作用距離相對(duì)有源較短，但壽命長(zhǎng)且工作環(huán)境要求不高。而主動(dòng)方式的標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)僅穿過(guò)障礙物一次，因此主動(dòng)方式工作的標(biāo)簽主要用于有障礙物的應(yīng)用中，距離更遠(yuǎn)（可達(dá)100m）。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)源標(biāo)簽一般是TTF方式，TTF系統(tǒng)通信協(xié)議比較簡(jiǎn)單，防沖撞能力更強(qiáng)，速度更快。標(biāo)簽和閱讀器之間可以實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換，標(biāo)簽存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息采用對(duì)載波的負(fù)載調(diào)制方式想閱讀器傳送，閱讀器給標(biāo)簽的命令和數(shù)據(jù)通常采用載波間隙、脈沖位置調(diào)制、編碼調(diào)制等方法實(shí)現(xiàn)傳送。在大多數(shù)無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)中，耦合可以利用電磁波（反向散射），也可以利用磁（感應(yīng)），所用的方法取決于應(yīng)用需求，如成本的高低、尺寸的大小、適度速度、讀取范圍和精確度等。②電磁反向散射耦合。3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的定位系統(tǒng)和算法無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被譽(yù)為21世紀(jì)最有影響力的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的10大技術(shù)之一，傳感器節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多數(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一，在目標(biāo)監(jiān)測(cè)與跟蹤、基于位置信息的路由等，節(jié)點(diǎn)的位置信息也是不可缺少的。通過(guò)部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)至目標(biāo)區(qū)域，WSN 將改變我們與客觀世界的交互方式。另一方面，了解傳感器節(jié)點(diǎn)位置信息還可以提高路由效率，為網(wǎng)絡(luò)提供命名空間，想部署者報(bào)告網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡一集網(wǎng)絡(luò)拖布的自配置。由傳感器、感知對(duì)象和觀測(cè)者組成了傳感器網(wǎng)絡(luò)的三要素，目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀測(cè)。用戶通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)WSN 進(jìn)行配置和管理，發(fā)布檢測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。目前，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)和算法的分類有以下幾種：（1）絕對(duì)定位與相對(duì)定位。經(jīng)緯度就是物理位置，而某個(gè)節(jié)點(diǎn)在建筑物得123號(hào)房間就是符號(hào)位置。集中計(jì)算是指把所需信息傳送到某個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，并在哪里進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定位計(jì)算的方式；分布式計(jì)算是指一來(lái)節(jié)點(diǎn)間的信息交換和協(xié)調(diào)，由節(jié)點(diǎn)自行計(jì)算的定位方式。而固定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)是一類裝備了GPS或其他定位裝置的不可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。但是，每種系統(tǒng)和算法都用來(lái)解決不同的問(wèn)題或支持不通過(guò)的應(yīng)用，他們?cè)谟糜诙ㄎ坏奈锢憩F(xiàn)象、網(wǎng)絡(luò)組成、能量需求、基礎(chǔ)設(shè)施和時(shí)空的復(fù)雜性等許多方面有所不同。例如，定位精度為20%表示定位誤差相當(dāng)于節(jié)點(diǎn)無(wú)線射程的20%。另外，給定一定數(shù)量的基礎(chǔ)設(shè)施或在一段時(shí)間內(nèi)，一種技術(shù)可以定位多少目標(biāo)也是一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。人工部署的方式不僅受網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境的限制，還嚴(yán)重制約了網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的可擴(kuò)展性。在 WSN 中，節(jié)點(diǎn)密度增大不僅意味著網(wǎng)絡(luò)部署費(fèi)用的增加，而且會(huì)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)間的通信沖突問(wèn)題帶來(lái)有限帶寬的阻塞。通常，定位系統(tǒng)和算法都需要比較理想的無(wú)線通信環(huán)境和可靠的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備。功耗是對(duì) WSN 的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)影響最大的因素之一。時(shí)間代價(jià)包括一個(gè)系統(tǒng)的安裝時(shí)間、配置時(shí)間、定位所需時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的優(yōu)化，有大量的研究工作需要完成。 基于距離的定位算法及定位技術(shù)（1）TOA(Time of Arrival)到達(dá)時(shí)間（TOA）技術(shù)通過(guò)測(cè)量信號(hào)傳播時(shí)間來(lái)測(cè)量距離。TOA定位只需要收發(fā)節(jié)點(diǎn)的同步，對(duì)帶寬的消耗小,適用于窄帶系統(tǒng)的定位。（2）TDOA(Time Difference of Arrival)時(shí)間差（TDOA）是最為流行的一種定位方法， 在GSM和CDMA中應(yīng)用廣泛。但由于功率控制造成離服務(wù)基站近的移動(dòng)臺(tái)發(fā)射功率小，使得相鄰基站接受到的功率非常小，造成比較大的測(cè)量誤差，即相鄰基站接受到的功率非常小，造成比較大的測(cè)量誤差。通過(guò)計(jì)算信號(hào)到達(dá)任意兩個(gè)接收端各自的入射角度，以及從接收端引出的兩條射線的交點(diǎn)，可以得到發(fā)射點(diǎn)的位置。其基本思想是從一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始遞增，通過(guò)限制遞增的方向來(lái)解決僅有2個(gè)參考點(diǎn)引起的多解問(wèn)題。質(zhì)心為多邊形的幾何中心，是多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)的平均值。該算法的基本思想是將待定位節(jié)點(diǎn)到參考節(jié)點(diǎn)之間的距離用網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的平均每跳距離和節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)乘積來(lái)表示，使用三角定位來(lái)獲得節(jié)點(diǎn)的位置信息。DVHop算法雖然待定位節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)的參考節(jié)點(diǎn)數(shù)量不多，但是，采用上述方法可以獲得通信范圍外多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的估計(jì)距離，利用更大量的信息獲得該節(jié)點(diǎn)的位置。當(dāng)位置節(jié)點(diǎn)獲得與三個(gè)或更多參考節(jié)點(diǎn)的距離后，使用三角測(cè)量定位。首先，采用與DVHop算法類似的方法確定節(jié)點(diǎn)與每個(gè)參考節(jié)點(diǎn)之間的跳數(shù)，即節(jié)點(diǎn)到參考節(jié)點(diǎn)的梯度跳數(shù)，稱為梯度值。（5）APIT 算法APIT(Approximate Point In Triangulat ion Test)算法原理是近似三角形內(nèi)點(diǎn)測(cè)試法。Cricket 系統(tǒng)是MIT開(kāi)發(fā)的最早的松散耦合定位系統(tǒng)。Cricket的系統(tǒng)只支持位置信息獲取，并不能做追蹤以及導(dǎo)航，而且因?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)作為信標(biāo)需要不斷廣播無(wú)線信號(hào)和超聲波信號(hào)，會(huì)大大的增加網(wǎng)絡(luò)整體能耗，降低節(jié)點(diǎn)的工作壽命。但這種部署策略限制了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，代價(jià)較大，無(wú)法應(yīng)用于不適合布線的環(huán)境。Active Badge 定位系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是，因?yàn)槭褂昧思t外通信，所以功耗極低，同時(shí)也可以做到很小的體積。4 基于測(cè)距的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位方法對(duì)定位算法的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有定位精度、節(jié)點(diǎn)密度、容錯(cuò)和自適應(yīng)性、功耗和代價(jià)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等幾個(gè)部分。通常可用下面的對(duì)數(shù)常態(tài)分布模型來(lái)計(jì)算距離： ()在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，理論上通過(guò)三個(gè)參考標(biāo)簽的RSSI信息就可以用三遍測(cè)量法決定一個(gè)未知節(jié)點(diǎn)的位置。加權(quán)質(zhì)心定位算法是一種基于Euclidean定位計(jì)算的方法。常用的傳播路徑損耗模型有：自由空間傳播模型（free space propagation model）、對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型（logdistance path loss model）、Hata 模型（Hata model）、對(duì)數(shù)常態(tài)分布模型（logdistance distribution）等。下述對(duì)數(shù)常態(tài)分布模型將更加合理，式（）可用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)收到信標(biāo)信息時(shí)的路徑損耗 （）其中是經(jīng)過(guò)距離后的路徑損耗；是平均值為0的高斯分布隨機(jī)變數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)差范圍為4～10；的范圍是2～5；取。單位為dBd。n=N。R4] 。 %信號(hào)源頻率A=R++10*n*log10(d0*F)+x。圖42 MATLAB中基于RSSI值測(cè)距算法M文件根據(jù)RSSI值與待測(cè)距離之間關(guān)系可以看出影響測(cè)量精度的系數(shù)分別有平均值為0的高斯分布隨機(jī)變數(shù)，路徑衰減因子，發(fā)射功率和天線增益。當(dāng)傳輸距離較近的時(shí)候， RSSI 值衰減得較快； 當(dāng)傳輸距離越遠(yuǎn)，衰減得越慢,接收強(qiáng)度對(duì)傳輸距離的變化表現(xiàn)不明顯。同樣的取邊和邊，可以得到另外兩個(gè)近似位置和。這為傳感區(qū)域邊界附近節(jié)點(diǎn)的精確定位建立了基礎(chǔ)，克服了一些定位方法造成的邊界附近節(jié)點(diǎn)內(nèi)陷的問(wèn)題。而當(dāng)距離大于80m時(shí)，由于式（）中的影響，由RSSI波動(dòng)造成的絕對(duì)距離誤差將會(huì)很大。在保證參與定位計(jì)算的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)大于三個(gè)的情況下，將距離大于80m（視應(yīng)用環(huán)境而定）的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)去除，以免造成定位誤差擴(kuò)大。我們通過(guò)式（）和式（）中的加權(quán)因子來(lái)體現(xiàn)這種約束力 （） （）其中，、為未知節(jié)點(diǎn)獲得的到三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的近似距離（圖44），、是利用改進(jìn)Euclidean 定位方法計(jì)算出的三個(gè)未知節(jié)點(diǎn)的近似位置。function A=A(x,y)d1=4。(x0)^2+(y0)^21639。x39。%設(shè)B=（0,0），C=（0,4）,D=(4,4)d1=4。x2=4。L1=abs(d4d1)/d4。,x2,y)else fprintf(39。x=[4 4 4]。X=x1/x2。fprintf(39。(x0)^2+(y0)^21639。(x4)^2+(y4)^21639。y39。圖411 4根天線確定空間待測(cè)點(diǎn)5基于非測(cè)距的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定位方法 LANDMARC現(xiàn)有RFID定位絕大多數(shù)都是基于信號(hào)強(qiáng)度的定位技術(shù)。所以LANDMARC方法通過(guò)比較閱讀器接收到的待定位標(biāo)簽與參考標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度值的大小來(lái)找出離待定位標(biāo)簽距離最近的幾個(gè)參考標(biāo)簽，然后根據(jù)這幾個(gè)參考標(biāo)簽的坐標(biāo)，并結(jié)合它們的權(quán)重用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出待定位標(biāo)簽的位置。但LANDMARC也依然存在一些問(wèn)題。LANDMARC是借助參考標(biāo)簽（或稱為輔助標(biāo)簽）定位，這些參考標(biāo)簽在該定位系統(tǒng)中被視為參考點(diǎn)。1）定義待定位標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度矢量為，其中表示待定位標(biāo)簽在閱讀器上的值。2）選取最小的個(gè)參考標(biāo)簽作為最鄰近標(biāo)簽。圖51 室內(nèi)環(huán)境模擬 LANDMARC 算法改進(jìn)假設(shè)有個(gè)PFID閱讀器，個(gè)參考標(biāo)簽，個(gè)待定位標(biāo)簽。以該方法計(jì)算該集合中的每一個(gè)最鄰近參考標(biāo)簽的坐標(biāo)，得到個(gè)坐標(biāo)值。VIRE方法的核心思想就是在不增加額外參考標(biāo)簽的情況下，通過(guò)去掉那些不可能的位置來(lái)得到待定位物體的更精確的位置。VIRE中還引入了近似圖(proximity map)的概念，近似圖覆蓋整個(gè)定位區(qū)域，并且也被劃分為很多小區(qū)域(小方格)，其中每個(gè)區(qū)域的中心對(duì)應(yīng)著一個(gè)虛擬參考標(biāo)簽。在VIRE中，當(dāng),閾值取1的時(shí)候有較高的精度。建立以下幾個(gè)集合：①參考標(biāo)簽ID集合：ID={i1，i2，i3，cm}，d={d1，d2，d3，Sn}；、（5）根據(jù)LANDMARK算法中提及的算法計(jì)算中間變量Ej，并按照計(jì)算結(jié)果將Ej從小到大的順序排列建立新的集合E，每個(gè)元素E都對(duì)應(yīng)一個(gè)參考標(biāo)簽坐標(biāo)位置；（6）選取集合E中相對(duì)較小的幾個(gè)參考標(biāo)簽進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得出待測(cè)標(biāo)簽位置坐標(biāo)。 Td1 Td2 Td3 Td4 Td5 Td6 Td7 Td8 Td9 Td10 Td11 Td12 Td13 Td14 Td15] S=[Sa Sb Sc Sd]。D=sqrt((T(1,4)S(1))^2+(T(2,4)S(2))^2+(T(3,4)S(3))^2+(T(4,4)S(4))^2)。H=sqrt((T(1,8)S(1))^2+(T(2,8)S(2))^2+(T(3,8)S(3))^2+(T(4,8)S(4))^2)。L=sqrt((T(1,12)S(1))^2+(T(2,12)S(2))^2+(T(3,12)S(3))^2+(T(4,12)S(4))^2)。a=[TIx T2x T3x T4x T5x T6x T7x T8x T9x T10x T11x T12x T13x T14x T15