面向物联网应用的高精度无源RFID定位方法研究

In the Internet of Things (IOT) applications, the position system based on passive RFID technology has currently been a research hotspot for indoor wireless position technique as it has a lot of advantages. However, it is very difficult to actualize high-precision positioning with the limitation of low-cost, low-power and narrow bandwidth of passive RFID. Whether positioning readers or positioning tags, it has great theory and practical significance to find out low-cost and high-precision fast positioning technique. This project will carry a deep study on two aspects in passive RFID: positioning tags using readers, and positioning readers using tags. In the method of positioning tags using readers, we will emphasize on solving the problems of low-precision (especially for non-customized tags) and low-speed in RFID position systems. In the method of positioning reader using tags, more study work will focus on the relation between system positioning accuracy and the amount of tags read by reader, and method to promote positoning precision will be proposed.

在物联网应用中，基于无源射频识别技术的定位系统由于具有诸多优点而成为当前室内无线定位技术的研究热点。然而受到无源系统的低成本、低功耗和带宽窄的限制，要想实现精确定位难度较大。无论对标签的定位还是对读写器的定位，研究出低成本、高精度的快速定位方法都具有极其重要的理论和现实意义。本项目将对无源射频识别定位中读写器对标签的定位和标签对读写器的定位进行深入研究。在读写器对标签的定位方法研究中，重点解决当前的射频识别定位系统中定位精度差（特别是对非定制标签）和定位速度慢这两方面的问题；在标签对读写器的定位方法研究中，重点研究读写器读取到的标签数量与系统定位精度的关系，并提出提高定位精度的改进方法。

随着无线技术、移动器件的快速发展，人们对物联网系统中位置信息的感知和定位服务有了越来越多的需求，很多实际应用，如财产管理、供应链管理、室内导航以及紧急服务等方面都需要精确的位置信息。因此，研究高精度的定位系统能满足很多应用需求，同时对物联网的发展具有极大的推动作用。本项目主要研究基于无源射频识别系统的室内定位系统。本项目的研究内容主要包括无源射频识别定位系统基础架构的搭建、读写器定位系统、多标签识别方法等内容。. 在无源射频识别定位系统基础架构的搭建方面，本项目完成了对电子标签和读写器的原型开发，攻克了天线高增益、高转换效率、超低功耗电路、芯片面积优化、线性限压、自动阻抗匹配等与标签相关的关键技术；解决了射频发射功率控制、射频接收自动增益控制、射频收发隔离、基带预失真、射频前端载波抑制、滤波和直流抑制、帧检测与同步等与读写器相关的关键技术。. 在读写器定位系统中，完成了定位精度与标签数量关系的理论分析，在理论分析与实验结果的基础上提出了权值法、均值-均值法、均值-权值法等三种提高系统定位精度的方法，实验结果表明，提出的三种算法的定位精度明显高于传统的算法。在提出的三种算法中，均值-权值法具有最高的定位精度。.在多标签识别方法中，项目组提出了两种算法，依次为带有短帧回复机制的区域抑制算法（ACSR）、捕获环境下的收集型分裂树算法（CCT）。ACSR算法的主要特点是标签的数据传输量少，而CCT算法的主要特点是可应用于捕获环境。这两种算法的研究成果都已发表在了SCI期刊上。. 除了上面的研究成果，项目组还于2013年作为主要起草人制定了射频识别国家标准1项，该标准中突破了数据编码、防碰撞算法等一系列关键技术。项目组申请的1项专利于2014年获得了湖南省专利发明一等奖。