无源超高频RFID室内定位关键技术研究

Passive UHF RFID tags have the advantages of small size, easy deployment, low price, without power supply, long operation distance etc. At present, the research of UHF RFID is mainly focused on its software and hardware development. Research on the acquisition of a tag's position is still in a starting period. It is a challenging task to get the accurate position of passive UHF RFID tag in conditions of multipath effect and NLOS environment. On the basis of previous study on context awareness position information, our research group will carry out some innovative work below. Firstly, we will establish an indoor channel scenario for passive UHF RFID localization and study the indoor channel model of passive UHF RFID. Secondly, we will analyze the position error under the condition of multipath and NLOS environment and study the Cramer-Rao bound for localization performance in a certain scenario. Thirdly, in order to alleviate the effect of the multipath and NLOS environment on position accuracy, we will develop convex optimization and multidimensional scaling method for the passive tag localization and study the localization algorithm performance. The research results will help to achieve independent intellectual property rights of the UHF RFID channel model in a certain scenario. It lays a foundation for theoretically analyzing limits of tag localization performance. The proposed localization optimization algorithms will increase the tag position accuracy in multipath and NLOS environment.

无源超高频射频识别（RFID）标签具有体积小、部署简单、价格低廉、无需供电、读取距离较远等优势。目前对超高频RFID的研究主要集中于软硬件开发和信息的获取，对标签位置信息的研究尚处于起步阶段。在多径和非视距信道条件下，无源超高频射频识别标签位置信息的准确获取是一个具有挑战性的课题。在前期关于情景感知位置信息的研究基础上，课题组将开展如下创新研究：一是建立无源超高频RFID室内定位特定信道场景，研究无源超高频RFID室内信道模型；二是分析多径及非视距条件下的定位误差，并研究特定场景下定位性能的克拉美罗界；三是为降低多径及非视距环境对定位性能的影响，将凸优化及多维标度方法引入到无源标签定位中，进行定位算法性能的研究。课题研究成果将形成自主知识产权的特定场景下无源超高频RFID信道模型，为理论分析标签定位性能限奠定了基础。所研究的优化算法，能够提升多径及非视距条件下的标签定位精度。

无源超高频射频识别（RFID）属于物联网信息采集的重要设备，也是物联网的关键技术之一。由于无源标签具有体积小、部署容易、价格低、无需自带电池而且具有一定的读写距离等优势，因此未来标签会广泛的部署于各类物品之上，甚至是人的身体上。在非理想信道条件下，无源标签定位问题一直以来是一个很有挑战性的课题。在课题组前期良好的研究基础上，在国家自然科学青年基金的资助下，我们开展了如下研究工作：一是建立了无源超高频RFID室内定位特定信道场景，研究了无源超高频RFID室内信道模型；二是分析了多径及非视距条件下的定位误差，并研究了特定场景下定位性能的克拉美罗界；三是为降低多径及非视距环境对定位性能的影响，将凸优化及多维标度方法引入到无源标签定位中，进行定位算法性能的研究。另外，课题组还研究了相位法参数的获取，并测距的方法；课题组还研究了天线设计技术。课题研究的优化算法，能够提升多径及非视距条件下的标签定位精度。课题成果也已经发表在多篇SCI检索的论文中，已经初步形成自主知识产权的标签定位理论，为后续继续研究各种场景下的标签定位性能限奠定了基础。