基于RFID的情境感知關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、情境感知服務旨在對普適環(huán)境中的情境參數(shù)自適應地進行感知、獲取、處理和反饋，使計算設備感測情境，適應情境，提供最靈活的計算服務，實現(xiàn)一種人與計算機、環(huán)境的自然交互。其中，準確實時地獲取位置及身份信息是情境感知服務系統(tǒng)的基礎(chǔ)和保障。而采用不同的信息獲取技術(shù)將直接影響整個系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及相關(guān)功能實現(xiàn)。目前，在眾多無線技術(shù)中，只有RFID技術(shù)能夠在對用戶及實體進行身份識別的基礎(chǔ)上，同時兼顧位置信息獲取，因此是情境感知服務系統(tǒng)對“情境”信息獲取的

2、首選技術(shù)。
　　 在RFID識別過程中，當多個標簽同時對閱讀器應答時，會發(fā)生多標簽沖突，這將會造成能量及帶寬的巨大浪費，并導致識別時間大大增加。因此，有效的防沖突算法是保證RFID系統(tǒng)高效識別的關(guān)鍵。而在位置信息獲取方面，鑒于RFID技術(shù)的應用領(lǐng)域非常廣泛，不同的應用環(huán)境，尤其是需要自主定位、移動定位及實時追蹤等特殊應用場合，對系統(tǒng)成本、定位精度、定位時間的要求均會有所不同，因此，針對不同應用背景構(gòu)建相應的RFID定位方案是一項

3、十分復雜的研究課題。
　　 本文針對情境感知服務系統(tǒng)中情境信息獲取的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)-RFID防沖突算法及定位算法進行了深入研究，主要創(chuàng)新點如下：
　　 突破已有基于時分多址防沖突算法的瓶頸，將智能天線概念引入RFID系統(tǒng)中。通過對均勻線陣和平面陣列輸入矢量及波束形成原理進行深入分析，給出了適用于RFID系統(tǒng)的數(shù)字多波束形成算法。在此基礎(chǔ)之上，提出了一種基于均勻線陣的標簽防沖突算法。該算法充分考慮標簽的空間分布特性，將空間劃

4、分成多個波束方向，使處于不同波束內(nèi)的標簽可以被分配相同的時隙和頻率而彼此不會發(fā)生沖突，并提出二次波束形成策略，以有效解決波束間重疊區(qū)域的閱讀器沖突問題。同時，不同波束可采用不同的內(nèi)部防沖突算法，以靈活適應實際情況需求。理論和仿真實驗表明，該算法實現(xiàn)了對大量密集分布標簽的快速準確識別，大幅提高了識別效率并顯著減少了系統(tǒng)通信量。此外，還將平面陣列應用于RFID系統(tǒng)中，對三維空間下的多標簽問題提出了解決方案，實現(xiàn)了真正意義上的空分多址的防沖突

5、概念。
　　 針對現(xiàn)有RFID定位系統(tǒng)中大面積鋪設閱讀器造成成本昂貴的問題，提出大范圍鋪設無源標簽網(wǎng)絡對持有閱讀器的待定目標進行實時定位的思想，最大限度的降低系統(tǒng)成本。根據(jù)無源標簽信號穩(wěn)定性不高的特點，提出了一種基于接近策略的RFID多跳鄰域定位算法。該算法僅通過判斷標簽是否在閱讀器的識別范圍內(nèi)進行定位，避免了增加額外設備，在減低閱讀器成本的同時保證系統(tǒng)具有魯棒性。文中對影響算法性能的主要因素從理論上進行了詳細分析，并通過仿真實

6、驗及實際測試對系統(tǒng)構(gòu)建及參數(shù)選擇進行了深入研究。研究表明，該定位系統(tǒng)在靜止條件或移動環(huán)境下均具有較高的定位精度，且不易受環(huán)境、障礙物等因素的干擾。
　　 將多普勒頻移這一物理量引入RFID定位算法中，對移動閱讀器接收信號特性進行了詳細分析，給出了由閱讀器同標簽之間相對移動所引起的多普勒頻移隨時間的變化特性。根據(jù)參數(shù)設定不同，將該頻移劃分成不同形式，并針對每種形式提出了相應的頻移估計方法，以滿足移動RFID系統(tǒng)復雜度低、計算量小及