基于RFID技术的室内定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于RFID技术的室内定位系统，包括设备管理子系统、复杂事件处理子系统、实时定位子系统、行迹追溯子系统、移动服务子系统。本发明专利技术的有益效果是，利用经典信号传播模型在定位区域内构造虚拟参考标签空间，利用参考标签RSSI值和基于测距的方式计算出虚拟参考标签的RSSI值，并采用经典的对数路径损耗模型对环境变量进行估计，然后构造虚拟参考标签矩阵，通过加权平均值获得最虚拟参考标签的RSSI值，进而获得移动对象的位置；同时，还克服了现有RFID定位系统在参考标签构成的区域之外定位精度失真的问题，并且从为用户提供单一的实时定位转变到向用户提供实时定位和目标追溯等多种服务。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于射频识别
，涉及一种基于RFID技术的室内定位系统。
技术介绍
室内定位系统是一种相对于室外全球定位系统(GPS)而提出的定位系统，由于 GPS定位所需要的卫星信号非常微弱，在室内环境中，基本上不能成功定位，所以，适合于室内无线环境的定位系统将会弥补无线定位领域中的这一空缺。近些年来，由于射频识别技术(RFID)的非视距识别和RFID标签低成本等优点， RFID技术成为高精度、低成本、大规模目标室内定位的首选技术，因此，基于RFID的室内定位系统层出不穷，但现有的基于RFID技术设计的室内定位系统，在系统可靠性、定位方式、 定位精度、定位效率等关键问题上还存在着诸多问题，这些因素造成了现有基于RSSI的室内定位系统定位精度较差。此外现有室内定位系统的规模相对较小，可扩展性较差。部分室内定位系统采用部署参考标签的方法来提高使用RSSI定位的精度，但是系统性能受到参考标签密度、部署布局的影响，不适合实际的应用需求。目前基于RFID的室内定位识别技术主要有LANDMARK和SpotON。SpotON根据测量数据推导出识别距离和信号功率的关系，采用三角定位算法实现三维空间物体的定位，该系统的定位精度受环境影响较大。针对室内无线传播非视距干扰严重的特点，LANDMARK系统引入参考标签，采用最近邻居数据相关算法来提高系统的定位精度，其定位精度的提高主要依赖于参考标签的数量，但是参考标签数量的增加会引起设备之间较强的信号干扰， 因此，对于开发低成本，高精度的室内定位系统来说并不合适。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于RFID技术的室内定位系统，克服了现有RFID定位系统在位置服务单一、部署大量RFID设备相互间产生信号干扰影响定位精度等方面的不足，通过在定位区域中构建虚拟参考标签、参考标签和阅读器结合的定位网络，使得定位系统部署灵活，同时扩展了定位区域范围，提高了室内定位精度，降低了系统构建成本。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于RFID技术的室内定位系统，包括设备管理子系统、复杂事件处理子系统、实时定位子系统、行迹追溯子系统、移动服务子系统，各个子系统的功能分别是所述的设备管理子系统中的RFID设备管理用于对阅读器、参考标签、移动设备进行基本的增加、删除、修改的管理服务，并负责维护实时定位子系统中的设备信息库，还对当前设备工作状态进行实时监测，对故障设备提供告警提示；所述的复杂事件处理子系统功能包括从阅读器进行数据采集，再进行数据过滤、 事件还原、事件过滤、事件组合、事件匹配和事件分发的处理，将处理结果分成实时事件处理和非实时事件处理两类，该复杂事件处理子系统将整个系统业务逻辑紧密组织与联系在一起，复杂事件处理子系统提高了整个定位系统的数据处理效率，提高了系统的可靠性；所述的实时定位子系统是整个系统的核心，其中的设备信息库中输入有设备管理提供的各个设备工作状态信息，定位策略库中存储有多个定位算法，实时定位子系统根据复杂事件处理子系统中的实时事件处理传递来的事件流、基本数据流，根据不同的服务要求，并在定位策略库中选择合适的算法进行实时事件处理，并将计算结果信息写入行迹信息库和定位追踪，定位追踪再利用行迹分析对目标实时定位，以实现对目标的实时监控，为用户提供定位服务；定位追踪再将定位结果传入移动服务子系统中的位置依赖服务；所述的行迹追溯子系统中，一方面行迹信息库向行迹分析提供历史定位信息的查询，行迹分析将行迹信息还原为事件发生的过程；另一方面，行为规则库向行为事件处理提供相应的规则要求，行为事件处理同时利用非实时事件处理传递来的非实时事件流，根据不同的时间、空间等基本信息，行迹分析得出用户行为状态，该两方面的信息经过行迹分析，将结果输入行迹追溯中并通过GIS显示给用户；所述的移动服务子系统用于将定位结果发送到移动设备上。本专利技术的有益效果是，通过采用区域化、加权和多尺度的方法，对传统定位模型进行了重新建模，利用经典信号传播模型在定位区域内构造虚拟参考标签空间，利用参考标签RSSI值和基于测距的方式计算出虚拟参考标签的RSSI值，并采用经典的对数路径损耗模型对环境变量进行估计，然后构造虚拟参考标签矩阵，通过加权平均值获得最虚拟参考标签的RSSI值，进而获得移动对象的位置；同时，还克服了现有RFID定位系统在参考标签构成的区域之外定位精度失真的问题，并且从为用户提供单一的实时定位转变到向用户提供实时定位和目标追溯等多种服务，为在较稀疏的参考标签密度条件下进行定位提供了一种可行的方法。附图说明图1本专利技术的室内定位系统的整体结构模型图；图2本专利技术的室内定位系统的定位网络构建图；图3是本专利技术的室内定位系统的通信协议时序图；图4是本专利技术的室内定位系统的定位应用实验基本配置示意图；图5是本专利技术室内定位系统实施例的中心区域定位误差分析曲线；图6是本专利技术室内定位系统实施例的外围区域定位误差分析曲线。图中，1.追踪服务器，2.定位单元，3.定位服务器，4.数据采集客户端，5.定位蜂窝，6.阅读器，7.参考标签。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术的基于RFID的室内定位系统的功能模型是，包括设备管理子系统、复杂事件处理子系统、实时定位子系统、行迹追溯子系统、移动服务子系统，各个子系统的功能分别是2. 1)设备管理子系统中的RFID设备管理用于对阅读器、参考标签、移动设备进行基本的增加、删除、修改的管理服务，并负责维护实时定位子系统中的设备信息库，还对当前设备工作状态进行实时监测，对故障设备提供告警提示；2. 2)复杂事件处理子系统主要功能包括从阅读器进行数据采集，再进行数据过滤、事件还原、事件过滤、事件组合、事件匹配和事件分发的处理，将处理结果分成实时事件处理和非实时事件处理两类，该复杂事件处理子系统将整个系统业务逻辑紧密组织与联系在一起，复杂事件处理子系统提高了整个定位系统的数据处理效率，提高了系统的可靠性；2. 3)实时定位子系统是整个系统的核心，其中的设备信息库中输入有设备管理提供的各个设备工作状态信息，定位策略库中存储有多个定位算法，实时定位子系统根据复杂事件处理子系统中的实时事件处理传递来的事件流、基本数据流，根据不同的服务要求， 并在定位策略库中选择合适的算法进行实时事件处理(定位解算)，并将计算结果(如定位事件数据、事件索引等)信息写入行迹信息库和定位追踪，定位追踪再利用行迹分析对目标实时定位，以实现对目标的实时监控，为用户提供定位服务；定位追踪再将定位结果传入移动服务子系统中的位置依赖服务。2.4)行迹追溯子系统中，一方面行迹信息库向行迹分析提供历史定位信息的查询，行迹分析将行迹信息还原为事件发生的过程；另一方面，行为规则库向行为事件处理提供相应的规则要求，行为事件处理同时利用非实时事件处理传递来的非实时事件流，根据不同的时间、空间等基本信息，行迹分析得出用户行为状态，该两方面的信息经过行迹分析，将结果输入行迹追溯中并通过GIS显示给用户。行迹分析过程中还利用了基于序列模式的数据挖掘算法，对海量时空数据进行分析，建立起移动目标轨迹的移动规律。2. 5)移动服务子系统用于将定位结果发送到移动设备上。此外，针对不同的应用，后续开发中可能会需要不本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于ＲＦＩＤ技术的室内定位系统，其特征在于：包括设备管理子系统、复杂事件处理子系统、实时定位子系统、行迹追溯子系统、移动服务子系统，各个子系统的功能分别是：所述的设备管理子系统中的ＲＦＩＤ设备管理用于对阅读器、参考标签、移动设备进行分析，将结果输入行迹追溯中并通过ＧＩＳ显示给用户；所述的移动服务子系统用于将定位结果发送到移动设备上。息的查询，行迹分析将行迹信息还原为事件发生的过程；另一方面，行为规则库向行为事件处理提供相应的规则要求，行为事件处理同时利用非实时事件处理传递来的非实时事件流，根据不同的时间、空间等基本信息，行迹分析得出用户行为状态，该两方面的信息经过行迹计算结果信息写入行迹信息库和定位追踪，定位追踪再利用行迹分析对目标实时定位，以实现对目标的实时监控，为用户提供定位服务；定位追踪再将定位结果传入移动服务子系统中的位置依赖服务；所述的行迹追溯子系统中，一方面行迹信息库向行迹分析提供历史定位信的设备信息库中输入有设备管理提供的各个设备工作状态信息，定位策略库中存储有多个定位算法，实时定位子系统根据复杂事件处理子系统中的实时事件处理传递来的事件流、基本数据流，根据不同的服务要求，并在定位策略库中选择合适的算法进行实时事件处理，并将和事件分发的处理，将处理结果分成实时事件处理和非实时事件处理两类，该复杂事件处理子系统将整个系统业务逻辑紧密组织与联系在一起，复杂事件处理子系统提高了整个定位系统的数据处理效率，提高了系统的可靠性；所述的实时定位子系统是整个系统的核心，其中基本的增加、删除、修改的管理服务，并负责维护实时定位子系统中的设备信息库，还对当前设备工作状态进行实时监测，对故障设备提供告警提示；所述的复杂事件处理子系统功能包括从阅读器进行数据采集，再进行数据过滤、事件还原、事件过滤、事件组合、事件匹配...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李军怀，王峰，李雪松，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87