RFID無線定位方法
     工作在UHF頻段的RFID系統(tǒng)可以借鑒比較成熟的無線定位方法。與傳統(tǒng)的無線定位方法一樣，按照定位方式的不同，RFID無線定位方法可分為三大類：時間信息定位（TOA和TDOA）、信號強度信息定位（RSSI）和到達角度定位（AOA）。

1.利用到達時間信息的定位方法
   在這種定位方法中，閱讀器利用測量標簽發(fā)射的無線電波的到達時間來進行定位。按照定位原理的不同，它可以分為到達時間定位（TOA）和到達時間差定位（TDOA）。
1）到達定位（TOA）
     由于已知電磁波在自由空間的傳播速度 c（3×l08m/s），若閱讀器測得電磁波從標簽到閱讀器的傳播時間為Δtl、Δt2、Δt3，則標簽到各閱讀器的距離即為 Ri=cΔti（i=1、2、3）。而且系統(tǒng)已知閱讀器的位置坐標（xi，yi），則根據(jù)幾何原理，標簽一定位于以閱讀器 i 所在位置為圓心，Ri 為半徑的圓周上，如圖 7-23 所示，即標簽位置（x0，y0）與閱讀器位置（xi，yi）之間滿足如下關(guān)系：
聯(lián)立方程式就可以求出標簽的位置坐標（x0，y0）。
2）到達時間差定位（TDOA）
閱讀器Reader1、Reader2與標簽之間的距離差可以通過測量得出，即通過測出從兩個閱讀器同時發(fā)出的信號到達目標標簽的時間差t21來確定。R21=ct21。其中，c為電磁波在空中的傳播速度。根據(jù)幾何原理，在已知閱讀器和標簽之間的距離差時，標簽必定位于以兩閱讀器Reader1和Reader2為焦點、與兩個焦點的距離差恒為R21的雙曲線對上。當(dāng)同時知道閱讀器Reader1、Reader3與標簽的距離差R31=ct31時，可以得到另一組以兩閱讀器Reader1和Reader3為焦點、與該兩個焦點距離差為R31的雙曲線對，如圖7-20所示，兩組雙曲線的交點代表對標簽位置的估計。
在TDOA中，標簽坐標（x0，y0）和閱讀器坐標（xi，yi）（i=1、2、3）求解該方程組即得到標簽的位置坐標。

2.利用到達場強信息的定位方法
    根據(jù)電磁波傳播理論，考慮標簽到閱讀器的上行鏈路，如果標簽在自由空間中以額定功率輻射電磁波，則根據(jù)Friis傳輸理論，空間任一點的接收功率或場強（功率正比于場強的平方）僅與距離有關(guān)。自由空間傳播模型為式中，Pt 表示標簽的發(fā)射功率；Pri表示第 i 個閱讀器接收到的功率；λ表示電磁波的波長；Gt、Gri分別表示標簽及第 i 個閱讀器天線的增益；Di是標簽到第 i 個閱讀器的距離。在實際系統(tǒng)中，由于 Pt、λ、Gt、Gri都是已知的，可以測量得到，因此可以根據(jù)式（7-16）計算出標簽到閱讀器距離Di。
三個閱讀器Reader1、Reader2、Reader3的位置坐標均已知，通過測量標簽到達閱讀器的電波功率可以由式（7-16）計算出三個閱讀器到標簽的距離D1、D2、D3。這樣標簽的位置就在分別以三個閱讀器為圓心，以D1、D2、D3為半徑的圓的交點處。
根據(jù)到達場強信息定位的方法有兩種：經(jīng)驗定位和信號傳播模型定位。
1）經(jīng)驗定位
采用經(jīng)驗定位時，物體定位的全過全過程分為兩個階段。
      第一個階段是離線狀態(tài)階段，即數(shù)據(jù)收集階段。在系統(tǒng)覆蓋的范圍內(nèi)取一些關(guān)鍵的位置作為參考點Pn（n是參考點的總數(shù)），然后把移動終端擺在這些位置確定的參考點上，系統(tǒng)中的三個閱讀器分別接受移動終端發(fā)來的信號強度s1、s2、s3，三個閱讀器接收的信號強度和移動終端當(dāng)前所在的參考點的位置信息一并發(fā)往后臺數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫為參考點建立這樣的數(shù)據(jù)記錄（s1，s2，s3，Pn），n從1取到N。可以看出這個過程是個學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗的過程，參考點的數(shù)目和位置的選取會直接影響到物體定位的精度。
      第二階段是數(shù)據(jù)處理階段，即實時的物體定位過程。當(dāng)移動終端處在某個位置時，系統(tǒng)中的三個閱讀器將測得 RF 信號強度（s1，s2，s3）和當(dāng)前時間 t 作為時間戳一起送往數(shù)據(jù)庫，這個時間戳用于對移動的物體進行實時的追蹤。數(shù)據(jù)庫將送來的（s1，s2，s3）依次與每條記（S1，S2，S3，Pn）做R=sqrt[（S1-s1）×（S1-s1）+（S2-s2）×（S2-s2）+（S3-s3）×（S3-s3）]，找出R值最小的k條記錄，則k位置的均值就是估算出來的物體位置。
2）信號傳播模型定位
    信號傳播模型定位的目的是減少定位對經(jīng)驗數(shù)據(jù)的依賴。其定位過程是：結(jié)合具體的應(yīng)用環(huán)境在Rayleigh衰減模型、Rician分布模型等中選取一個或者設(shè)計一個新的信號傳播模型，利用合適的信號傳播模型為參考位置計算出理論上的信號強度。實時的定位過程與經(jīng)驗定位相似，不同之處是R值是由接收信號強度和按傳播模型計算得到的強度來計算的。雖然其信號傳播的定位精度不如經(jīng)驗定位，但是不需要經(jīng)驗定位在離線階段做的大量測量工作。3.利用到達角信息的定位方法
到達角（Angle of Arrival，AOA）定位方法是指每一個閱讀器都安裝天線天線陣列，閱讀器通過陣列天線測出從標簽到2個以上閱讀器的傳輸路徑的到達方向（電波的入射角）來獲得位置信息。通常標簽處于天線陣元的遠區(qū)場，因此可近似地將標簽的來電磁波波前看做平面波，則間隔位置為 d的相鄰陣元所接收到的來自同一標簽的到達角為θ的相位差φ為式中，λ表示空中傳播的無線信號的波長。根據(jù)式（7-17）測量不同陣元接收信號的相差φ，可得到來波信號的到達角θ。根據(jù)兩個閱讀器接收到同一個標簽信號的到達角信息，可以利用幾何知識計算出標簽的位置，閱讀器 Reader1、Reader2 測得的無線電波的到達角為α1、α2 ，標簽位于分別經(jīng)過閱讀器 Reader1、Reader2 且以 tan（α1）、tan（α2）為斜率的直線交點處。
AOA定位方法
RFID定位常用的定位方法TOA、TDOA和AOA的工作原理，其定位精度、受環(huán)境影響情況和使用條件的比較如下。
（1）TOA定位方法的定位精度高，但標簽和閱讀器在時間上要保持精確同步；此外，在室內(nèi)，由于阻擋物較多，所以閱讀器有可能收不到標簽發(fā)出的信號；室內(nèi)用戶之間的距離較短，而且存在較嚴重的反射、衍射和繞射等非直線傳播情況，加上同一用戶信號的各條多徑分量時間上相當(dāng)接近，因此，精確定位更困難。
（2）TDOA定位方法的定位精度高，但要求所有參與定位的閱讀器之間必須完全時間同步；此外，在室內(nèi)，由于阻擋物較多，所以閱讀器有可能收不到標簽發(fā)出的信號；室內(nèi)存在著較為嚴重的多徑和噪聲，以及參考時鐘的精確性，都將會使距離估計的效果變差。
（3）基于場強定位方法的定位精度不高，但系統(tǒng)容易搭建，在定位要求不高的情況下無須修改標簽和閱讀器的硬件配置；在室內(nèi)，由于阻擋物的存在，所以接收信號的強度受到較大影響；經(jīng)驗法所需時間成本高，前期需要一個較長的經(jīng)驗積累的階段，后期需要搜索數(shù)據(jù)庫，若改變室內(nèi)布局則需重新積累；信號傳播模型法雖然不需要做大量測量工作，但需要制作室內(nèi)信號傳播模型，若改變室內(nèi)布局則需重新建模型。
（4）AOA定位方法為了高精確地測量無線信號的到達角度，其閱讀器必須安裝昂貴的接收天線陣列，因此所需成本較高；在室內(nèi)非視距（NLOS）情況下，由于周圍的物體或墻體的阻擋，會使AOA定位出現(xiàn)很大的定位誤差，所以AOA技術(shù)不適用于低成本的室內(nèi)定位系統(tǒng)。