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。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)覆蓋的范圍內取一些關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?？梢钥闯鲞@個過程是個學習積累經(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：結合具體的應用環(huán)境在Rayleigh衰減模型、Rician分布模型等中選取一個或者設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，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，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，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，但需要制作室內信號傳播模型，若改變室內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技術不適用于低成本的室內定位系統(tǒng)。