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(shí)間信息定位（TOA和TDOA）、信號(hào)強(qiáng)度信息定位（RSSI）和到達(dá)角度定位（AOA）。

1.利用到達(dá)時(shí)間信息的定位方法
   在這種定位方法中，閱讀器利用測(cè)量標(biāo)簽發(fā)射的無線電波的到達(dá)時(shí)間來進(jìn)行定位。按照定位原理的不同，它可以分為到達(dá)時(shí)間定位（TOA）和到達(dá)時(shí)間差定位（TDOA）。
1）到達(dá)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(cè)得電磁波從標(biāo)簽到閱讀器的傳播時(shí)間為Δtl、Δt2、Δt3，則標(biāo)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(biāo)（xi，yi），則根據(jù)幾何原理，標(biāo)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(biāo)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(biāo)簽的位置坐標(biāo)（x0，y0）。
2）到達(dá)時(shí)間差定位（TDOA）
閱讀器Reader1、Reader2與標(biāo)簽之間的距離差可以通過測(cè)量得出，即通過測(cè)出從兩個(gè)閱讀器同時(shí)發(fā)出的信號(hào)到達(dá)目標(biāo)標(biāo)簽的時(shí)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(biāo)簽之間的距離差時(shí)，標(biāo)簽必定位于以兩閱讀器Reader1和Reader2為焦點(diǎn)、與兩個(gè)焦點(diǎn)的距離差恒為R21的雙曲線對(duì)上。當(dāng)同時(shí)知道閱讀器Reader1、Reader3與標(biāo)簽的距離差R31=ct31時(shí)，可以得到另一組以兩閱讀器Reader1和Reader3為焦點(diǎn)、與該兩個(gè)焦點(diǎn)距離差為R31的雙曲線對(duì)，如圖7-20所示，兩組雙曲線的交點(diǎn)代表對(duì)標(biāo)簽位置的估計(jì)。
在TDOA中，標(biāo)簽坐標(biāo)（x0，y0）和閱讀器坐標(biāo)（xi，yi）（i=1、2、3）求解該方程組即得到標(biāo)簽的位置坐標(biāo)。

2.利用到達(dá)場(chǎng)強(qiáng)信息的定位方法
    根據(jù)電磁波傳播理論，考慮標(biāo)簽到閱讀器的上行鏈路，如果標(biāo)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(diǎn)的接收功率或場(chǎng)強(qiáng)（功率正比于場(chǎng)強(qiáng)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(biāo)簽的發(fā)射功率；Pri表示第 i 個(gè)閱讀器接收到的功率；λ表示電磁波的波長(zhǎng)；Gt、Gri分別表示標(biāo)簽及第 i 個(gè)閱讀器天線的增益；Di是標(biāo)簽到第 i 個(gè)閱讀器的距離。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于 Pt、λ、Gt、Gri都是已知的，可以測(cè)量得到，因此可以根據(jù)式（7-16）計(jì)算出標(biāo)簽到閱讀器距離Di。
三個(gè)閱讀器Reader1、Reader2、Reader3的位置坐標(biāo)均已知，通過測(cè)量標(biāo)簽到達(dá)閱讀器的電波功率可以由式（7-16）計(jì)算出三個(gè)閱讀器到標(biāo)簽的距離D1、D2、D3。這樣標(biāo)簽的位置就在分別以三個(gè)閱讀器為圓心，以D1、D2、D3為半徑的圓的交點(diǎn)處。
根據(jù)到達(dá)場(chǎng)強(qiáng)信息定位的方法有兩種：經(jīng)驗(yàn)定位和信號(hào)傳播模型定位。
1）經(jīng)驗(yàn)定位
采用經(jīng)驗(yàn)定位時(shí)，物體定位的全過全過程分為兩個(gè)階段。
      第一個(gè)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(diǎn)Pn（n是參考點(diǎn)的總數(shù)），然后把移動(dòng)終端擺在這些位置確定的參考點(diǎn)上，系統(tǒng)中的三個(gè)閱讀器分別接受移動(dòng)終端發(fā)來的信號(hào)強(qiáng)度s1、s2、s3，三個(gè)閱讀器接收的信號(hào)強(qiáng)度和移動(dòng)終端當(dāng)前所在的參考點(diǎn)的位置信息一并發(fā)往后臺(tái)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫為參考點(diǎn)建立這樣的數(shù)據(jù)記錄（s1，s2，s3，Pn），n從1取到N?？梢钥闯鲞@個(gè)過程是個(gè)學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)的過程，參考點(diǎn)的數(shù)目和位置的選取會(huì)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(shí)時(shí)的物體定位過程。當(dāng)移動(dòng)終端處在某個(gè)位置時(shí)，系統(tǒng)中的三個(gè)閱讀器將測(cè)得 RF 信號(hào)強(qiáng)度（s1，s2，s3）和當(dāng)前時(shí)間 t 作為時(shí)間戳一起送往數(shù)據(jù)庫，這個(gè)時(shí)間戳用于對(duì)移動(dòng)的物體進(jìn)行實(shí)時(shí)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(hào)傳播模型定位
    信號(hào)傳播模型定位的目的是減少定位對(duì)經(jīng)驗(yàn)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(gè)或者設(shè)計(jì)一個(gè)新的信號(hào)傳播模型，利用合適的信號(hào)傳播模型為參考位置計(jì)算出理論上的信號(hào)強(qiáng)度。實(shí)時(shí)的定位過程與經(jīng)驗(yàn)定位相似，不同之處是R值是由接收信號(hào)強(qiáng)度和按傳播模型計(jì)算得到的強(qiáng)度來計(jì)算的。雖然其信號(hào)傳播的定位精度不如經(jīng)驗(yàn)定位，但是不需要經(jīng)驗(yàn)定位在離線階段做的大量測(cè)量工作。3.利用到達(dá)角信息的定位方法
到達(dá)角（Angle of Arrival，AOA）定位方法是指每一個(gè)閱讀器都安裝天線天線陣列，閱讀器通過陣列天線測(cè)出從標(biāo)簽到2個(gè)以上閱讀器的傳輸路徑的到達(dá)方向（電波的入射角）來獲得位置信息。通常標(biāo)簽處于天線陣元的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)，因此可近似地將標(biāo)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(biāo)簽的到達(dá)角為θ的相位差φ為式中，λ表示空中傳播的無線信號(hào)的波長(zhǎng)。根據(jù)式（7-17）測(cè)量不同陣元接收信號(hào)的相差φ，可得到來波信號(hào)的到達(dá)角θ。根據(jù)兩個(gè)閱讀器接收到同一個(gè)標(biāo)簽信號(hào)的到達(dá)角信息，可以利用幾何知識(shí)計(jì)算出標(biāo)簽的位置，閱讀器 Reader1、Reader2 測(cè)得的無線電波的到達(dá)角為α1、α2 ，標(biāo)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(diǎn)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(biāo)簽和閱讀器在時(shí)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(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)；室內(nèi)用戶之間的距離較短，而且存在較嚴(yán)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(hào)的各條多徑分量時(shí)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(shí)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(biāo)簽發(fā)出的信號(hào)；室內(nèi)存在著較為嚴(yán)重的多徑和噪聲，以及參考時(shí)鐘的精確性，都將會(huì)使距離估計(jì)的效果變差。
（3）基于場(chǎng)強(qiáng)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(biāo)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(hào)的強(qiáng)度受到較大影響；經(jīng)驗(yàn)法所需時(shí)間成本高，前期需要一個(gè)較長(zhǎng)的經(jīng)驗(yàn)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(hào)傳播模型法雖然不需要做大量測(cè)量工作，但需要制作室內(nèi)信號(hào)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(cè)量無線信號(hào)的到達(dá)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(huì)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)。