1.1 目的及意义

进入21世纪以来，无线通信技术、软件、移动通信、互联网等技术获得迅猛发展。与此同时，借助于高速处理芯片和快速算法，数据的处理能力得到显著提高，这一切为定位服务奠定了不可动摇的基础。并且，近年来数据业务和多媒体业务快速增加，人们对定位系统的需求也日渐增高^[1]。

在室外环境下,获取位置信息的主要手段是全球定位系统GPS^[2]。但在室内环境下,由于GPS的卫星信号不能穿过建筑物,并且室内环境比较复杂,所以还没有非常完善的室内定位技术。但对室内定位系统的市场需求却曰益增加。在仓储和物流领域,现代化的对象标识技术,例如射频识别RIFD,已逐渐取代传统的二维码,用于标识货物的ID。而这也为我们在获取货物ID的同时,得知其位置信息提供了可能。实时的获取每件货物的ID和位置,将为盘点、发货以及物流跟踪带来极大的便利。在资产管理中,实时的获取重要设备资产的位置信息,可以使人们快速的找到关键设备资产,避免因遗忘而产生的丢失和重复购买问题。同时，在智能制造行业，移动操作/加工机器人的使用日益频繁，而RFID定位技术恰好可以作为移动机器人大范围移动的技术使用^[3]。

RFID全称为Radio Frequency Identification,凭借非接触式等优点,无线射频自动识别和数据采集技术从20世纪90年代开始被重视。RFID的基本原理是利用空间电磁感应或者是电磁传播来进行通信，以达到自动识别被标识对象的目的。考虑到RFID良好的抗干扰能力和比较精确地定位精度^[4]，加上其低成本、不需要操作人员干预等优势，RFID定位技术成为时下众多科研机构研究室内定位的一个热点和重点^[5]。

1.2 国内外研究现状

目前国内外很多学者对RFID定位问题展开了研究,许多无线定位方法也被用于RFID标签定位。这些研究主要包括:

1、Hightower等提出的SpotON系统^[6]是对于RIFD标签定位研究的早期代表。该系统使用3个或以上的读写器作为基站,记录每个读写器读到的标签的信号强度,通过三角测距的方法,计算出标签的位置。接着,Hightower等又设计了基于Ad-hoc的SpotON定位系统^[7],将Ad-hoc网络引入SpotON定位方法中。

2、Landmark^[8]是近年来比较热门的RFID定位系统。其主要思想是引入了参考标签。在室内布置若干个固定位置的读写器和大量的固定位置的参考标签,通过不同读写器读到的参考标签和目标标签的信号强度,从而计算出目标标签的位置。此后,还有不少学者对Landmark系统进行了大量研究,并提出了很多改进的方案。例如,Jin等人在Landmark系统中引入了邻居节点的概念,使得定位的效率提高^[9]。香港科技大学的赵戈洋等^[10]提出了基于虚拟参考标签的VIRE (Vitual reference elimination)算法,通过线性插值方式结合实际参考标签的位置信息和信号强度估计虚拟参考标签的位置信息及信号强度,实现室内传输环境的细粒度化。

3、基于信号强度(RSS)对标签进行定位的研究。Saab^[11]等测量标签的信号强度,并利用卡尔曼滤波来计算标签的位置。Alippi等^[12]提出一种对无源标签进行定位的方法,安装在固定位置的读写器天线通过旋转对环境中的标签进行扫描,获得标签所在的角度范围,并同时获得标签的信号强度,然后结合不同天线的扫描结果,利用贝叶斯网络计算标签的位置。Tsai^[13]提出一种利用双频段RFID对病人进行追踪定位的技术,读写器用433MHz的信号激活标签,而标答釆用915MHz的应答信号,同时Tsai等还提出了一种对定位区域进行图形着色的理论,可以有效的减小环境干扰带来的误差。

4、基于到达时间法(TOA)对标签进行定位的研究。Xu等人利用到达时间法对人员的运动轨迹进行跟踪^[14]。Wang等人将L-MUSIC方法应用于到达时间法对标签进行定位^[15]。但由于室内定位的场景通常不是很大,标签到读写器的距离也较近,以电磁波空气中的传播速度,进行这样的短距离测距需要很高的时间精度，同时读写器和标签之间也要进行精确的同步，而RFID自身较低的通信速率,使得精确的时间戳(Timestamp)的加入较为困难。