学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于RFID网络的室内定位系统的设计与研究

作　者: 曹阳
导　师: 于秋则
学　校: 上海交通大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 室内定位射频识别接收信号强度 LANDMARC算法
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 230次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

以全球定位系统（Global Positioning System, GPS）为代表的卫星导航系统已经在民用领域得到了广泛使用，极大地方便了人们的日常生活。而随着地理位置服务（Location Based Service, LBS）等新兴产业的兴起，人们对定位的需求已从户外发展到室内。复杂的室内环境带来了更多的噪声干扰、多径效应，并且时刻处在变化之中，单纯依靠卫星导航系统无法满足定位精度、时间与稳定性的要求，因此研究适合室内应用需求的定位系统具有重要的意义。采用各类无线技术实现室内定位是当前研究的主流方案，特别是射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）技术具有成本低、寿命长、通信速率高、覆盖范围广、部署方便等优良特性，因而成为极有潜力的室内定位手段。本设计采用TI公司的MSP430低功耗处理器与CC1101/CC2500射频芯片，设计实现了适合室内定位系统的RFID标签与读卡器。同时对经典的LANDMARC算法进行改进，包括分析连接质量以排除无效数据；对数据滤波以消除干扰；增加位置预测以利用历史数据辅助定位计算；结合质心算法以解决有效信息较少时的位置计算问题等。本文通过大量的实验分析了室内外环境对接收信号强度的影响以及不同RFID频段之间的性能区别。最后对实际部署的系统进行测试，结果表明本设计达到了较好的定位精度与稳定性，同时在定位时间、成本以及功耗等方面具有更好的实用价值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
图录  9-11
表录  11-12
第一章绪论  12-19
  1.1 课题研究背景  12-15
    1.1.1 定位技术的发展与室内定位的需求  12-13
    1.1.2 物联网产业的兴起与射频识别技术的普及  13-15
  1.2 课题研究现状  15-17
  1.3 课题研究内容  17-18
  1.4 论文的组织结构与章节安排  18-19
第二章室内定位系统的原理概述  19-37
  2.1 室内定位的主要性能指标  19-20
  2.2 室内无线信道模型  20-25
    2.2.1 经验模型  22-24
    2.2.2 确定性模型  24-25
  2.3 典型室内定位系统介绍  25-30
    2.3.1 Wi-Fi 室内定位  25-26
    2.3.2 蓝牙室内定位  26
    2.3.3 红外线室内定位  26-27
    2.3.4 RFID 室内定位  27
    2.3.5 ZigBee 室内定位  27-29
    2.3.6 超带宽室内定位  29
    2.3.7 超声波室内定位  29-30
  2.4 基本室内定位原理分析  30-36
    2.4.1 基于 RSSI 测量的定位  31
    2.4.2 基于 TOA 测量的定位  31-33
    2.4.3 基于 TDOA 测量的定位  33-34
    2.4.4 基于 AOA 测量的定位  34
    2.4.5 质心算法  34-35
    2.4.6 DV-Hop 算法  35-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章 RFID 室内定位系统的硬件设计  37-48
  3.1 RFID 室内定位系统的硬件方案与选型  37-41
    3.1.1 RFID 室内定位系统的硬件组成  37-38
    3.1.2 有源标签与无源标签的比较  38-39
    3.1.3 RFID 工作频段的选择  39-40
    3.1.4 系统主要器件的选型方案  40-41
  3.2 RFID 标签电路设计  41-43
  3.3 RFID 读卡器电路设计  43-46
  3.4 RFID 调试板电路设计  46-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章 RFID 室内定位系统的软件设计  48-63
  4.1 RFID 标签的软件设计  48-51
    4.1.1 RFID 通信的数据格式  48-49
    4.1.2 标签软件层次结构  49-50
    4.1.3 标签软件运行过程  50-51
  4.2 RFID 读卡器的软件设计  51-55
    4.2.1 读卡器软件层次结构  52
    4.2.2 读卡器软件运行过程  52-53
    4.2.3 应用层传输协议的设计  53-55
  4.3 串行配置接口协议的设计  55-58
    4.3.1 串行配置接口协议的结构  55-56
    4.3.2 串行配置接口协议的时序设计  56-58
    4.3.3 串行配置接口协议的数据帧设计  58
  4.4 无线路由器 OpenWrt 的移植与开发  58-62
    4.4.1 OpenWrt 系统的移植  59-60
    4.4.2 路由器服务程序的设计与实现  60-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章室内定位算法的设计与实验测试  63-74
  5.1 室内定位算法的设计  63-67
    5.1.1 LANDMARC 算法的分析  63-65
    5.1.2 LANDMARC 算法的改进  65-67
  5.2 室内外环境对接收信号强度 RSSI 的影响  67-69
    5.2.1 室外环境测试  67-68
    5.2.2 室内环境测试  68-69
    5.2.3 测试结果分析  69
  5.3 定位系统的实验测试与分析  69-73
    5.3.1 实验场景说明  69-70
    5.3.2 读卡器数量对定位精度的影响  70-71
    5.3.3 标签发射功率对定位精度的影响  71-72
    5.3.4 标签与读卡器的电气特性参数  72-73
  5.4 本章小结  73-74
第六章结束语  74-76
  6.1 主要工作总结  74-75
  6.2 后续研究工作  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  80-82

基于RFID网络的室内定位系统的设计与研究

内容摘要

全文目录

相似论文