热门资讯 | 行业知识| 经典案例 | 政策手册
随着社会的发展，定位技术越来越受到人们的关注。 现有的定位技术如GPS定位、红外定位等，在精度、成本、可行性等方面都存在一定的局限性，特别是在局部定位被一些遮挡物遮挡的情况下。 射频识别（RFID）定位技术以其非接触、高灵敏度、低成本等优势成为这些场合的重要技术选择，并受到越来越多的关注。
在多标签定位系统中，不可避免地会出现多个标签同时与读写器通信形成信号冲突的情况。 目前RFID多标签防冲突算法有很多种：多址技术、ALOHA防冲突算法、二进制防冲突算法等。多地址防冲突算法是以降低系统复杂度和增强成本，存在难以克服的缺陷； ALOHA防碰撞算法有时会导致读者做出错误的判断，形成同时出现碰撞概率较高的问题； 简单的二进制防碰撞算法有时不能达到很好的防碰撞效果。 本文采用了一种基于序列号到单播号码的排序算法。 该算法能够克服上述误判问题，且易于实现、效率高、软件编译简单、不受标签数量限制。 是一种稳定、可靠、实用的算法。 强大的防碰撞算法。 RFID定位算法包括：LANDMARC、基于信号到达角（AOA）的定位方法等，这里采用的是圆形定位算法。 该方法简单可靠，易于在线实现，具有一定的定位精度。
1 系统结构设计
该系统主要由读写器和有源标签组成。 读写器与标签之间的射频信号通过空间耦合实现非接触式信息传输，读写器通过与标签的无线通信获得接收信号硬度指标（RSSI）值，该值是标签位置估计的重要参数。标记要定位。 单片机PIC16F877A控制CC2500射频收发模块的数据发送和接收。 读写器网络节点可通过RS232接口与上位机连接。 系统结构框图如图1所示。
图1 系统结构框图
读写器和标签控制模块均采用Microchip公司的8位高性能、低功耗微控制器PIC16F877A作为主控芯片。 它在其架构上采用了斯坦福总线结构，数据总线和命令总线分离，方便所有命令实现单字节、单周期，有利于提高CPU执行指令的速率。 另外，片内数据存储空间比较大，充足的存储空间可以方便通信协议栈的设计和实现。 内部看门狗定时器提高了程序执行的稳定性； 低功耗睡眠模式大大提高了系统的帧率。 具有驱动能力强、外围电路简单、功耗低等特点。 因此，它适合用作RFID阅读器的控制器。
射频收发器采用CC2500作为控制芯片。 CC2500集成了高度可配置的调制解调器，数据传输速率高达500 kbps，大大增强了数据传输的性能。 得到很大的改善。 MCU通过SPI接口向CC2500发送操作命令，配置其调制方式、工作频率等参数，并通过指令将其配置为接收、发送、空闲或休眠。 CC2500的SO和SI引脚分别是数据传输的输出和输入信号线，CSN是片选信号引脚，SCLK是时钟信号引脚。 当它接收到一个数据或发送一个数据时，会通过引脚GD00和GD02输出相应的状态脉冲，MCU据此判断CC2500的状态，从而决定下一步对CC2500的控制。 单片机PIC16F877A与CC2500收发模块的连接如图2所示。
2 多标签识别防碰撞算法设计
定位系统涉及多个标签与读写器之间的实时通信，需要解决多标签识别信号冲突的问题。 基于序列号对扩频操作的排序算法具有实现容易、响应速度快、执行效率高的特点，是一种时分复用方法。 采用微控制器PIC16F877A通过SPI接口控制CC2500数据的扩频，将标签用作应答器。 基于序号的扩频数运算排序算法的实现过程如下：
在竞争期，首先利用标签序号乘以竞争期扩展数得到的余数来确定标签在竞争数据帧中的传输扩展； 然后用标签序号乘以竞争周期扩展数标签的商确定竞争帧中相应符号的发送位，然后填充竞争周期中发送的竞争数据帧的相应符号发送位数据为“1”； 最后，通过填充的竞争数据帧来确定标签在整个数据发送周期中的发送顺序（即标签的发送顺序=其发送位中“1”的总数和其发送的数量）。位），从而使不同序列号的标签分配不同的发送时序。 本设计中使用了9个待定位标签，利用上述算法对标签进行识别和排序。 具体流程如图3所示（这里的应答器指的是标签应答器）。
图3倒数第二行是9个标签的发送时序。 发送时序为A0、A4、A8、A1、A5、A2、A6、A3、A7。 这样就可以保证这9个标签被读写器读取而不会发生冲突。 识别，这种多标签防冲突冲突是多标签定位系统正常工作的前提。
图3 基于序号的扩数运算排序算法
3 定位算法设计
本系统采用的定位算法为循环定位法。 循环定位法是利用读写器接收标签信号获取RSSI值并利用相关定位估计公式进行定位的一种方式。
无线信号的接收信号硬度与信号传输距离的关系可以用公式（3）表示，其中RSSI为接收信号硬度，d为发射与接收节点之间的距离，n为信号传播因子，EAF 为环境因素。
从式（1）可以看出，射频参数A和n的取值决定了接收信号的硬度与信号传输距离的关系。 A和n用于描述通信运行环境。 射频参数A定义为dbm，表示距离发射机1 m处接收信号的平均能量的绝对值。 如果平均接收能量为-10dbm，则参数A定义为10。射频参数n强调信号能量随着与收发器距离的减小而衰减的速度，其值取决于所处环境哪些无线信号传播。 通过大量的比较和验证，实际应用中环境因子EAF的近似值为13.5，A为45，n为3.5。 根据式（1）可求出待定位标签到读写器的直线距离，r代表读写器与待定位标签之间的距离，r=d。 3 个阅读器的位置已知，分别是 p1(x1, y1)、p2(x2, y2)、p3(x3, y3)。 那么待定位标签的坐标估计如式（2）所示：
三边定位示意图如图4、图5所示。
图4 三边定位的理想情况
图5 三边定位实际情况
实验中，将三个阅读器放置在坐标(2, 2)、(2, 4)、(4, 4)的位置，依次对待定位的9个标签进行定位实验。 9个待定位标签放置在4mx4m的正方形区域内，相邻待定位标签彼此间隔2m。 具体布局如图6所示。
图6 定位实验中读写器和标签的位置
测试每个标签到读写器的RSSI值20次，并记录数据，将得到的RSSI值通过上述循环定位算法进行处理，得到每个待定位标签的坐标值。 实验结果如图7所示。
图7 定位实验结果
图7中，圆圈代表标签的理论位置，星点代表标签的定位位置。 每个标签定位实验进行20次。 从图中可以看出，每个区域的20个星点都被一个圆圈包围，说明定位位置与理论位置相比存在定位误差。 计算9个标签点的20次定位测试结果的均方误差网站定位程序设计，均方误差范围为0.236~0.541。
4。结论
介绍了一种基于低功耗单片机PIC16F877A和收发器CC2500的RFID本地定位系统的设计方法，并介绍了硬件模块系统的设计方法； 解决了多个标签识别的防冲突问题； 采用循环定位算法对待定位标签进行本地定位。 实验表明，该设计方法和算法能够在多标签状态下实现一定精度的实时定位，验证了该局部定位方法的可行性。
行业火热招商
加入我们
● 直接添加陌陌账号数据采集和人工识别：aidc-china，可直接在平台留言；
● 欢迎邮件投稿（新闻、应用案例等）：aidcchina@163.com；
● 致电我们：010-59475864；
● 在线QQ咨询：3086959411；
● 加入Momo交换群，进行数据收集和人工识别。 入群方式：添加群主微信“Wlwy-2016”，并附上您的行业背景、公司名称等基本信息。
● 平台将定期举办各类线上线下活动，旨在建立一个基于物联网技术的各行业交流平台，通过您的参与和需求提交网站定位程序设计，更好地为您服务。 欢迎您积极参与。
发表评论