基于有源RFID智能社區(qū)中人員定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介

基于有源RFID智能社區(qū)中人員定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、研究背景世界范圍內(nèi)在室外定位技術(shù)中，包括美國(guó)的ＧＰＳ全球定位技術(shù)Ｗ、歐盟的伽利略球定位技術(shù)、中國(guó)的北斗全球定位技術(shù)、俄羅斯的格林納斯全球定位技術(shù)，他們已廣泛應(yīng)用在全球的軍用、民用的領(lǐng)域Ｗ。其中ＧＰＳ全球定位技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的、最具影響力的。ＧＰＳ是通訊衛(wèi)星和終端接收設(shè)備相互交互信息，對(duì)目標(biāo)物體實(shí)現(xiàn)經(jīng)巧度定位。但是在室內(nèi)定位方面，因?yàn)槭覂?nèi)障礙物較多，并且存在非視距效應(yīng)和多路徑效應(yīng)，信號(hào)很容易被外界因素干擾?；谑覂?nèi)環(huán)境的復(fù)雜性，ＧＰＳ不能對(duì)物體實(shí)施準(zhǔn)確的經(jīng)韓度的定位計(jì)算，定位產(chǎn)生的誤差較大，甚至不能夠?qū)δ繕?biāo)物體跟蹤定位Ｗ。為克服ＧＰＳ這些缺點(diǎn)無線射頻識(shí)別定位技術(shù)成為室內(nèi)定位技術(shù)的熱口技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)稱RFID，是從２０世紀(jì)９０年代興起的一種無線自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其物理原理是通過電磁場(chǎng)藉合或磁場(chǎng)稱合者來發(fā)射電磁波來進(jìn)行信息的傳遞，并通傳遞的信息來識(shí)別物體ＰＬ因此，RHD讀寫器讀取標(biāo)簽時(shí)無需接觸Ｗ。RF瓜具有便利應(yīng)用、小體積、長(zhǎng)壽命、大容量、無機(jī)械磨損、無需可見光源、可重復(fù)使用、強(qiáng)抗污染能力和強(qiáng)耐久性等特點(diǎn)。RFID標(biāo)簽可處在惡劣環(huán)境下工作，讀取距離可Ｗ根據(jù)情況調(diào)整，能夠采用防碰撞算法來支持多個(gè)目標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別。射頻識(shí)別技術(shù)利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)Ｗ達(dá)到識(shí)別和定位的目的。這種技術(shù)成本低、傳輸范圍大，同時(shí)有非接觸和非視距的優(yōu)點(diǎn)，可望成為化選的室內(nèi)定位技術(shù)。據(jù)調(diào)查，全球采用RFID實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的企業(yè)越來越多，業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，RFID實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)在未來十年間將會(huì)呈現(xiàn)持續(xù)、快速的發(fā)展勢(shì)頭。實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)的特點(diǎn)就是在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間提供準(zhǔn)確的信息，從而提高效率，提供更好的服務(wù)。實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療部口對(duì)病人的實(shí)時(shí)定位、企業(yè)對(duì)資產(chǎn)的管理與追逐、智能樓宇的人員追蹤定位等領(lǐng)域。當(dāng)前對(duì)ＲＦ瓜定位技術(shù)的研究主要集中在兩個(gè)方面，即定位算法和定位方案。比較流行的定位算法主要有Ｓ角定位法、位置指紋算法、空間鄰近法。不同算法其定位精度、算法復(fù)雜度及對(duì)硬件的要求等都會(huì)有很大差別，因此在實(shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)的時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際的環(huán)境和需求選擇合適的算法，或者對(duì)算法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)Ｐ１。目前許多高校和企業(yè)都在研巧ＲＦＩＤ定位，提出了不少優(yōu)秀的定位方案。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來在國(guó)外RFID發(fā)展勢(shì)頭良好，RFID的標(biāo)準(zhǔn)制定、天線技術(shù)、中間件、安全與隱私、防碰撞等方面王作己經(jīng)廣泛的展開，并形成了較成熟的應(yīng)用Ｗ。在標(biāo)準(zhǔn)制定方面，目前國(guó)際上沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有五大標(biāo)準(zhǔn)１Ｗ，其中，EPCGlobal是由北美UCC（產(chǎn)品統(tǒng)一編碼姐織）和歐洲EAN（產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)姐織）共同成立，美國(guó)的沃爾瑪連鎖集團(tuán)、英國(guó)Tesco等１００多家流通企業(yè)都是EPC的成員，并且舊Ｍ、微軟、Auto－IDlab等公司都在進(jìn)行技術(shù)研究支持。而AIM、UID、ISO則歐美國(guó)家和曰本為主；ＩＰ－Ｘ的成員由亞洲、非洲、大洋洲等國(guó)家為主。相比之下，EPCGlobal由于實(shí)力較強(qiáng)RFID在美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家都有了廣泛的應(yīng)用。其中涉及流水線生產(chǎn)交通運(yùn)輸、醫(yī)療管迪氣防偽防盜、人員跟蹤伽氣物流等領(lǐng)熱基于ＲＦＩＤ實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)（ＲＴＬＳ）是ＲＦ阻的一個(gè)重要應(yīng)用方向，目前已經(jīng)取得了成功的研究成果。民ＴＬＳ使用無線遙感技術(shù)為用戶提供無線服務(wù)，主要應(yīng)用于已經(jīng)具備無線連接特性的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的物體進(jìn)行實(shí)時(shí)定位跟蹤。例如，在運(yùn)輸過程中對(duì)貨物的跟蹤。目前己經(jīng)有很多RFID實(shí)時(shí)定位的成功案例。例如：2008年美國(guó)裝甲車制造商N(yùn)avistarDefense使用400個(gè)可重復(fù)使用的２.4ＧＨｚ有源RF瓜棟簽、五個(gè)無線定位傳感器和１３個(gè)定位接入點(diǎn)搭建了一個(gè)實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)，跟蹤裝甲車的生產(chǎn)過程該系統(tǒng)使得NAVISTAR公司能在任何時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的判斷裝甲車所處的加工加工階段，并能獲知每個(gè)加工過程的時(shí)間從而改進(jìn)生產(chǎn)流程。此外，由于無需人工記錄車輛的相關(guān)信息。公司節(jié)約了約４萬美元。國(guó)外很多醫(yī)院也采用了RF瓜定位技術(shù)。RFID可應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的定位及防盜。波±頓BrighamandWomen醫(yī)院在2008年安裝實(shí)施了民adainse的實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，總共在8000多個(gè)醫(yī)療設(shè)施貼上了RF瓜標(biāo)簽，通過標(biāo)簽醫(yī)務(wù)人員可跟蹤它們的位置，使用電腦就可知道某個(gè)設(shè)備在哪個(gè)房間，極大的提高了病人護(hù)理服務(wù)的質(zhì)量和效率，加快了病人流的處理。而且醫(yī)院也可Ｗ根據(jù)收集到的歷史數(shù)據(jù)判斷出設(shè)備的使用頻率，從而能夠做出設(shè)備購買和租借的決策。國(guó)外一些醫(yī)院還將RFID定位技術(shù)推廣到了專業(yè)護(hù)理和病人識(shí)別中。雖然到目前為止，全球市場(chǎng)上的RTLS系統(tǒng)為數(shù)不多，但是隨著RTLS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，Ｗ及其性能改良和便捷化設(shè)計(jì)，具預(yù)測(cè)到2016年，民TRLS的應(yīng)用量將會(huì)有很幅度的上升，銷售額估計(jì)會(huì)突破２７化美元。其必然會(huì)有新的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則Ｗ及新的配套設(shè)備。我國(guó)在RFID技術(shù)與應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化研究工作上有一定的基礎(chǔ)。2005年10月，信息產(chǎn)業(yè)部科技司批準(zhǔn)成立了＂電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)工作姐＂，工作組的總體目標(biāo)是建立一套基本完備的、能為我國(guó)RFID產(chǎn)業(yè)提供支撐的RFID標(biāo)準(zhǔn)體系。目前工作組己從多個(gè)方面開展了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究制訂工作，已公布的RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有《GB18937-2003全國(guó)產(chǎn)品與服務(wù)統(tǒng)一標(biāo)識(shí)代碼編制規(guī)則》、《TB/T3070-2002鐵路機(jī)車車輛自動(dòng)識(shí)別設(shè)備技術(shù)條件》、《GB/T20563-2006動(dòng)物射頻識(shí)別代碼結(jié)構(gòu)》、《集成電路卡模塊技術(shù)規(guī)范》、《建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用技術(shù)》等應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，依據(jù)ISO／圧C15693系列標(biāo)準(zhǔn)己經(jīng)完成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的起早工作，參照ISO／圧C18000系列標(biāo)準(zhǔn)制訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的工作正在進(jìn)行中，此外，我國(guó)在食品安全追溯方面正在研究相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括：食品安全追溯方法及一般原則、食品安全追溯系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范、食品安全追溯系統(tǒng)管理與維護(hù)規(guī)范。在集裝箱方面，相關(guān)的RFID標(biāo)準(zhǔn)已通過ISO／TC104標(biāo)準(zhǔn)化工作組討論，該標(biāo)準(zhǔn)由中集集團(tuán)起草。目前ISO的集裝箱方面的民RFID標(biāo)準(zhǔn)有ISO10374、ISO18185、ISOn363。由中國(guó)提出的十進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)編碼也引起了世界的關(guān)注。我國(guó)的RFID技術(shù)的研究上發(fā)展迅速。在標(biāo)簽、中間件RF瓜應(yīng)用等方面均有了廣泛、深入的研巧，并且射頻識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用己經(jīng)列入國(guó)家863計(jì)劃的重大項(xiàng)目。目前我國(guó)的典型、著名的RFID應(yīng)用是中國(guó)鐵路車號(hào)遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。其實(shí)，RF瓜應(yīng)用己經(jīng)深度到了我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，許多城市己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了公交射頻卡作為預(yù)付費(fèi)電子車票應(yīng)用，付費(fèi)電子卡等；我國(guó)已經(jīng)在第二代身份證中植入了RF瓜忘片。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，RF瓜在我國(guó)居民社區(qū)管理、物流、零售業(yè)、醫(yī)巧管理等領(lǐng)域全面開始應(yīng)用。當(dāng)前，在RFID實(shí)時(shí)定位領(lǐng)域的引用，國(guó)內(nèi)研究的較少，但是其發(fā)展前景非?？捎^。我國(guó)己經(jīng)出現(xiàn)了一批從事RFID定位開發(fā)的企業(yè)，并自主研發(fā)出了RFID定位產(chǎn)品。比如一批優(yōu)秀的企業(yè)，其開發(fā)的產(chǎn)品也被國(guó)外的企業(yè)應(yīng)用。值得我們關(guān)注的是，我國(guó)是全球最大的RFID應(yīng)用的潛在市場(chǎng)，但是目前面臨的問題是沒有掌握核如的RFID技術(shù)和產(chǎn)品。這使得國(guó)外的關(guān)于RFID的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)占領(lǐng)了我國(guó)的市場(chǎng)，我國(guó)要積極開展RF瓜的相關(guān)研究。目前RFID國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍未形成，這給我國(guó)制定自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RFID標(biāo)準(zhǔn)體系提供了良好契機(jī)。為了避免國(guó)外占領(lǐng)我國(guó)RFID的技術(shù)和產(chǎn)品市場(chǎng)，我國(guó)應(yīng)根據(jù)我國(guó)RF瓜產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，緊跟RFID國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，盡快得到國(guó)際上獲得廣泛認(rèn)可的最新標(biāo)準(zhǔn)瓜T（等效采用）或者M(jìn)OD非等效采用）。Ｗ至于能夠在RF國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的起草階段就參與或者跟進(jìn)，將國(guó)際上最新的標(biāo)準(zhǔn)化理念和技術(shù)指標(biāo)本±化。三、研究的意義近年來，隨著科技的進(jìn)步Ｗ及城市規(guī)模的迅速發(fā)展，居民社區(qū)的數(shù)量不斷上升，過去那覆蓋范圍和存儲(chǔ)量小。適合低速、近距離識(shí)別，如物品識(shí)別、容器識(shí)別、工具識(shí)別、電子鎖閉防盜等。（２）中高頻段電子標(biāo)簽中高頻段電子標(biāo)簽的工作頻率一般為3MHZ－30MHZ。典型工作頻率為；１3.56MHZ。該頻段的電子標(biāo)簽，從射頻識(shí)別應(yīng)用角度來說，因其工作原理與低頻標(biāo)簽完全相同，即采用電感藉合方式工作，所宜將其歸為低頻標(biāo)簽類中。另一方面，根據(jù)無線電頻率的一般劃分，其工作頻段又稱為島頻，所Ｗ也常將其稱為高頻標(biāo)簽。高頻電子標(biāo)簽一般也采用被動(dòng)式方式，其工作能量同低頻標(biāo)簽一樣，也是通過電感、電磯藉合方式從讀寫器藉合線圈的轄射近場(chǎng)中獲得。標(biāo)簽與讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，標(biāo)簽必須位于讀寫器天線福射的近場(chǎng)區(qū)內(nèi)。中高頻標(biāo)簽的閱讀距離一般情況下也小于１米（最大讀取距離為1.5米）。該頻率的優(yōu)點(diǎn)是；與低頻類似，省電、廉價(jià)；相比而言可Ｗ有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率；缺點(diǎn)是：閱讀距離?。嚎勺龀煽ㄆb，典型的應(yīng)用包括；電子車票、電子身份證等。（３）超高頻與微波標(biāo)簽超高頻與微波頻段的電子標(biāo)簽，簡(jiǎn)稱為微波電子標(biāo)簽，其典墊王作頻率為：433.92MHZ,862(902)-927MHZ,2.45GHZ,5.SGHZ。微波電子標(biāo)簽可分為主動(dòng)式標(biāo)簽與被動(dòng)式標(biāo)簽兩類。工作時(shí)，電子標(biāo)簽位于讀寫器天線福射場(chǎng)的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)內(nèi)，標(biāo)簽與讀寫器之間的藉合方式為電磁藉合方式。讀寫器天線箱射場(chǎng)為被動(dòng)式標(biāo)簽提供射頻能量，將被動(dòng)式標(biāo)簽喚醒。讀寫器天線一般均為定向天線，只有在讀器天線定向波束范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽可被讀／寫。主動(dòng)式標(biāo)簽一般采用紐扣電池供電，具有較遠(yuǎn)的閱讀跟窩。該頻率的優(yōu)點(diǎn)是：工作距離遠(yuǎn)，有源標(biāo)簽的識(shí)別范圍達(dá)數(shù)百米，通訊速率高；缺點(diǎn)是：穿透能力弱。七、RFID技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀射頻識(shí)別技術(shù)和很多技術(shù)相同，最巧應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著技術(shù)的普及和成本的降低開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理、防偽等眾多領(lǐng)域。下列舉幾個(gè)射頻識(shí)別技術(shù)主要的應(yīng)用場(chǎng)景。（１）在商業(yè)供應(yīng)鏈的應(yīng)用供應(yīng)鏈?zhǔn)侵笍脑牧系阶罱K用戶的所有實(shí)物的移動(dòng)過程。包括供貨商選擇、采購、產(chǎn)品計(jì)劃、材料加王、巧單處理、存貨管理、包裝、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)與客戶服務(wù)。雖然條形碼在供應(yīng)鏈中應(yīng)用了很長(zhǎng)時(shí)間，隨著需求的不斷増加人們發(fā)現(xiàn)條形碼技術(shù)本身的恃點(diǎn)限制了供應(yīng)鏈效率的提高。與條形碼相比，RFID可動(dòng)態(tài)地識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽，識(shí)別距離較大，信息存儲(chǔ)量大。由于這些優(yōu)勢(shì)，在供應(yīng)鏈管理上，無論哪個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用RFID都可提供更高的技術(shù)支持，獲得更佳的管理效果。供應(yīng)鏈上的成員可及時(shí)獲得其他成員和各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)上的運(yùn)巧信息，送樣可提高業(yè)務(wù)運(yùn)行的自動(dòng)化程度，大幅降低差錯(cuò)率，提高供應(yīng)鏈的透明度和管理效率。(2）交通管理RFID在交通管理上的應(yīng)用有高速公路自動(dòng)收費(fèi)、公交車報(bào)站、車速測(cè)量等。高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是RFID技術(shù)最成功的應(yīng)用之一。RFID標(biāo)簽?zāi)軌蜃詣?dòng)識(shí)別到車輛進(jìn)入收費(fèi)站口，無需人員之間的交涉，安裝于車輛上的某種專用設(shè)備和設(shè)置在收費(fèi)車道或路側(cè)的裝置之間進(jìn)行通信和信息交換，并在此過程中自動(dòng)完成收費(fèi)操作。車輛250公里的時(shí)速下，收費(fèi)裝備可用少于0.5毫秒識(shí)別到，并且正確率達(dá)99.95％。現(xiàn)在我國(guó)很多高速公路都安裝了此系統(tǒng)，明顯地提高了車輛通過率，緩解了公路瓶頸。（３）安全、防偽方面的應(yīng)用傳統(tǒng)的防偽技術(shù)不具備唯一性和獨(dú)占性，易復(fù)制，起不到真正防偽的作用。ＲＦ瓜的唯一標(biāo)示功能弓Ｉ起了防偽界的廣泛關(guān)注。目前RFID在防偽應(yīng)用上取得了很多突破。RFID防偽已經(jīng)應(yīng)用于證件、票務(wù)、產(chǎn)品包裝等多個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)二代身份證己經(jīng)使用了此類防偽技術(shù)，國(guó)際上護(hù)照封面或證件內(nèi)也己經(jīng)嵌入了RFID標(biāo)簽。對(duì)于票務(wù)防偽，RFID口票己經(jīng)可做成紙質(zhì)、ＰＶＣ卡、鑰匙扣等多種形式，檢票人員無需手工檢查口票，對(duì)于火車站、演唱會(huì)、體育賽事等人流多的地方，R