基于RFID的定位系统综述

摘 要 ：RFID技术被广泛地用于电子身份识别和跟踪定位.首先,介绍RFID定位系统构成及应用场景,回顾了主流的RFID定位算法以及采用这些算法的定位系统,并对这些定位系统进行比较分析；然后,指出影响RFID系统定位精度的因素,并根据当前RFID定位技术应用领域,给出RFID定位系统的发展趋势.结论：与其它定位技术相比,RFID定位具有极强的发展潜力；虽然RFID技术是可用于从低频到微波的各个频率,但在到具体应用时,关键还是要选择一个正确的工作频率,以更好地适应不同的应用场景.

关 键 词 ：RFID；定位系统；算法；发展趋势

中图分类号：TN9文献标识码：A文章编号：10053824（2013）04000905

0引言

RFID是一种自动识别技术,可以通过无线信号识别特定目标,并读写有关数据.由于RFID技术具有非视距、非接触、成本低、技术成熟和定位精度高等优点,已经被广泛应用到物流和供应管理、生产制造和装配、港口码头集装箱管理、邮件快递、图书馆管理、医疗、道路收费以及门禁控制等各个方面[12].目前,将RFID技术应用到定位系统,并逐步提高定位系统的精度是RFID研究的一个热点.

1RFID系统组成及定位应用

1.1RFID系统组成

一般来说,RFID定位系统[3]主要组成部件有：数据处理终端（PC）、标签（tag）、天线和阅读器（reader）.其组成原理如图1所示.

RFID系统组成示意图标签：由耦合原件和芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,可以附在识别物体的表面,也可以植入体内,可以多次被阅读器写入和读出.分为有源标签、无源标签和半有源标签.

阅读器：RFID阅读器的任务是控制射频发射信号,通过射频收发器接收目标签的已编码射频信号,对标签的认证识别信息进行解码,然后将认证识别的信息连带标签上其它相关信息传输到数据处理终端以供处理.

天线：在标签和阅读器间传递射频信号.

数据处理终端（PC）：管理人员可以通过相关软件对RFID系统进行配置,并获取定位信息.

1.2RFID定位技术应用

自1987年第一个实用的RFID电子收费系统在挪威进行应用尝试后,RFID技术的应用领域不断扩展和深化.基于RFID定位的应用涉及到生产制造、交通物流、医疗监控、安全管理、质量追踪和电子商务等众多方面,下面给出了几种典型的应用场景.

1）交通物流定位.

很多国家的航空公司和码头将RFID技术应用到旅客行李和集装箱管理上,大大提高了分拣率,降低了出错率.如,新加坡某港口为了确保每个集装箱能够顺利按时地到达目的地,避免货物缺失,使用RFID技术搭建了一个集成电子数据交换系统（EDI）,该系统安装了数十万个RFID阅读器,构成一个多维网格,这样港口就可以通过每个集装箱唯一的ID精确定位到它们的位置.

2）医疗监护系统应用.

为了提高医疗怎么写作水平,节约成本和规避风险,一些医疗机构采用了基于RFID的定位系统,使用该系统可以监控传染病人,减少医护人员的数量.国外一些医院采用LANDMARC定位系统,该系统采用的频率为308 MHz,由有源标签、参考标签、阅读器以及通信设备组成.使用该系统监控传染病人,可以减少医护人员的数量,并确保能够及时响应.同时,在芝加哥,采用RFID系统定位医院的物资和人员.埃默里医院部署了2.45 GHz的有源RFID设备跟踪输液泵和高价设备,以方便资产管理,提高资产利用率.

3）供应链与物流管理.

信息的准确性和及时性是供应链及物流管理的关键,而RFID定位系统恰好能满足该需要.RFID系统能够实时地定位物品的位置,跟踪物品在整个供应链上的流动.国外已经将RFID定位系统应用到建筑工地上,这样就可以方便地掌握施工进度,确保物料的实时补给和有效管理.

4）生产制造过程控制.

现代生产方式对各个环节的协同要求越来越高,任何环节出现问题,都会导致整条生产线乃至整个生产流程瘫痪.借助RFID技术,就能够实现存货管理的自动化,零部件的位置和数量都能快速获取,因此基于RFID技术的管理系统越来越被重视.英飞凌科技为了应对复杂的生产过程和数目巨大的需要重复整理的机器设备,运用有源RFID定位技术研发了灵活集中的自动定位系统,该系统采用UHF RFID标签集成超声波传感器,用于精确定位.

5）A导航.

A的应用深入到机械加工、家电生产和微电子制造等多个行业,生产加工领域成为A应用最广泛的领域.传统的A通过预定义的路径导线或油漆条纹确定运行轨迹,当工程布局发生改变时,这种方式不再适用.为弥补这个不足,采用RFID技术作为路由引导A,其整体性能优于超声波和激光技术.

6）仓储管理.

快速准确实现采购控制、多库协同作业、仓库收发作业、先入先出、缺货报警、滞销品统计、销售统计、商品调拨和退换货是目前仓储管理的目标.调查显示,全球零售商的库存准确率只有51%.摆放位置错误是导致库存不准确的主要原因,如何有效获得准确的库存,提高仓储管理效率,降低成本是目前RFID定位技术需要解决的首要问题.

7）煤矿生产安全.

实时获取矿井作业情况以及监控地下工作人员,防止各种安全事故发生,在事故发生时能够快速准确地定位工人位置,是目前RFID定位系统应用的主要方面.2003年,瑞士贝格特矿安装了采矿安全系统.该系统在矿井几个关键位置安装了阅读器,工人配备了超高频、有源RFID标签,在阅读器读取范围内确认登记.该系统存储和显示工人数量和最后所在位置,在发生危险时救援队可以以最快速度找到他们.目前,一些RFID定位系统已用于中国煤矿,这些系统可以监控地下环境,发生危险时能够引导工人避险.