摘 要

近些年来，物联网技术在全球范围内的日益火热使得各项与之相关的技术也得到了长足的发展。其中，仓储内的物体定位及追踪系统设计作为物流中的关键技术，越来越受到国内外研究人员的重视。现有的室内定位技术当中，无线射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）技术，得益于其识别速度快、识别目标数量多、非视距、非接触等诸多特点，成为了国内外研究的焦点。

本文对当下流行的室内定位算法以及室内定位技术都进行了较为详细的分析与比较。根据对各项技术的定位精度、安全性、成本以及能耗等方面的比较分析，我们选择使用无源RFID技术作为分拣传送带上包裹定位系统的设计基础。此外通过对各类室内定位算法的效率、精度等方面的比较分析，选择了采用LANDMARC算法作为系统的定位算法。此外，本文还对定位系统的总体设计做了大致的介绍，并对软件部分进行了仿真对硬件部分的原理图进行了绘制。

关键字：无源RFID；室内定位系统；LANDMARC定位算法；硬件原理图绘制

ABSTRACT

In recent years, with the growing concern of The Internet of Things on a global scale, the relative technique also had a very sufficient development. Locating objects in storage and the design of tracking system are receiving much more attention of the researchers at home and abroad as a key technology in logistics. Among the existing indoor positioning technology, RFID has become the focus of scholars at home and abroad due to the characteristics of fast recognition rate, able to identify a plenty of targets, non-line of sight, non-contact and so on.

This paper has carried on the detailed analysis and comparison of the present popular indoor localization algorithm and indoors positioning system. We choose the passive RFID technology as the design fundamental in the positioning system design of the package in the sorting conveyor belt based on the detailed analysis and comparison of the location accuracy, security, cost, energy consumption and so on among the technology. In addition, we choose LANDMARC location algorithm as the location algorithm of the system based on the detailed analysis and comparison of efficiency, accuracy and so on among all kinds of indoor localization algorithm. In addition, this paper introduces the overall design of the positioning system, and makes simulation experiment of software part，and draws the schematic of hardware part.

Key Word: Passive RFID; Indoor Positioning System; LANDMARC Location Algorithm; Hardware Schematic Drawing

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 无线射频技术（RFID）的概述 2

1.2.1 RFID技术的发展历程 2

1.2.2 RFID技术的国内外研究现状 3

第2章 室内定位算法及相关技术的分析 6

2.1 室内定位技术算法的分析与比较 6

2.1.1 TOA定位算法 6

2.1.2 TDOA定位算法 7

2.1.3 AOA定位算法 8

2.1.4 RSSI定位算法 8

2.2 室内定位技术的比较 9

2.2.1 Bluetooth技术 9

2.2.2 Wi-Fi技术 9

2.2.3 UWB技术 10

2.2.4 RFID技术 10

第3章 基于RFID技术的室内定位系统设计 11

3.1 RFID定位系统及基本框架 11

3.1.1 RFID系统构成及工作流程 11

3.1.2 RFID定位系统基本框架 13

3.2 RFID定位系统硬件设计 15

3.2.1 系统功能模块设计 15

3.2.2 系统电路设计 17

3.3 RFID定位系统软件设计 19

3.3.1 系统软件流程 19

3.3.2 防碰撞算法实现 19

3.3.3 定位算法 20

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

近些年来，随着经济全球化的影响以及科学技术的迅猛发展，物联网（Internet of things，IOT）技术在全球范围内的各行各业中都掀起了一股热潮。在全新的商品经济时代，商家与商家之间，商家与用户之间，用户与用户之间的商品货物的交换流通，产品信息的交流通信俨然已经成为我们这个“信息化”时代的重要组成部分。

而作为物联网的最基本活动的物流也已经在供应链中成为了创造竞争优势的策略因子。怎么样去提高物流中的效率越来越受许多公司的关注。由此引发的在物流活动中的基本单元——仓储系统中的相关技术的改进就变得非常重要。而室内定位技术毫无疑问是仓储系统中最为关键的一项技术。

相比较于室外定位，室内定位由于其具有非视距、内部物品干扰等复杂环境因素的影响，因而在许多方面都有着非常独特的特点。比如室内建筑物内部结构组成的不同，对信号会造成不同程度的反射、折射、散射等现象，这就会使得从射频端口发送出的信号会从许多不同的路径到达接收端，继而导致数据接收的误差，我们将这个叫做多径现象。而然即便如此，室内定位仍旧在我们实际的生产生活当中充当着无可替代的作用，例如快递在分拣传送带上的定位追踪、矿井的复杂地下环境中对于作业人员的定位以及仓储系统中货物位置的定位等等，在这些许许多多的应用中，室内定位技术都非常好的保护了人们的财产以及人身安全。因此，研究如何更好的改进和改善现有的室内定位的技术有着相当重大的意义。

当下现有的室内定位技术当中，Wi-Fi、蓝牙、UWB等技术都因为其制作成本过高或定位精度不够理想又或是保密程度过低等因素，导致其在进行世界范围内的技术推广时遭遇了许多阻碍。而基于RFID技术的定位系统得益于它的低成本、高效率、易实现、精度高等特点，在各行各业中都倍受青睐^[8]。其中无源RFID系统得益于其成本低、使用寿命长的特点无疑已经成为了当下RFID技术研究的一大热点。例如，美国零售巨头沃尔玛在最近几年就已经在他们的运营中使用RFID技术了。从2005年一月开始，公司同样要求他们前100名的供应商均采用RFID技术。许多其他大公司例如联邦快递、戴尔、宝洁公司和美国国防部同样在他们供应链系统中采用RFID技术。