被動RFID定位技術

RFID是一種非接觸式辨識技術，利用射頻訊號讀取並傳輸儲存在RFID電子標籤中的資訊。 廣泛應用於物流追蹤、運輸、商場貨物管理、物品定位等。 根據現場具體情況，按需均勻部署輔助RFID電子標籤和讀寫器。 一般有兩種方式指示輔助RFID標籤與RFID讀寫器之間的距離。

第一種是使用RFID讀寫器，可以透過調整能量層來調節讀寫距離。 每個輔助RFID標籤在哪個能量層上被RFID讀取器讀取，該能量層資料指示輔助RFID標籤與RFID讀取器之間的距離。 能量層資料越小，輔助RFID標籤離RFID閱讀器越近； 能量層資料越大，輔助RFID標籤距離RFID讀寫器越遠。

二是根據RFID輔助標籤與RFID讀寫器之間的時延來指示輔助RFID標籤與RFID讀寫器之間的距離。RFID 讀取器在讀取RFID標籤訊息時發送訊號。 延遲時間越短，輔助RFID標籤與RFID讀寫器之間的距離越近； 延遲時間越長，輔助RFID標籤與RFID讀寫器之間的距離越遠。

RFID標籤分為主動標籤和被動標籤。 有源標籤有電源，訊號處理可以更複雜，定位精度也會高很多。 理想情況下可以涵蓋100公尺的範圍，定位誤差在5公尺左右。 主要是透過三角測量來完成，但該領域也可以利用UWB、ZigBee等節點來完成定位。 由於被動RFID標籤沒有運算能力，所有訊號處理都受到RFID讀取器接收到的反射訊號的限制，因此訊號處理演算法的選擇範圍會小很多。 而且由於RFID讀寫器的辨識範圍基本上在20公尺範圍內，所以被動標籤的定位一般較少使用。

RFID室內定位是透過已知位置的RFID讀寫器來定位標籤，可分為非測距法和測距法。 基於測距的方法是指透過各種測距技術估計目標RFID設備與每個RFID標籤之間的實際距離，然後透過幾何方法估計目標設備的位置。 常用的基於測距的定位方法包括：利用到達時間資訊定位（分為TOA、TDOA）、基於訊號強度資訊（RSSI）定位、基於訊號到達角度（Angle of Arrival，AOA）定位。 這些技術與UWB和Wi-Fi中使用的技術原理一致，但由於能量限制，RFID訊號的傳播距離很短，一般只有幾米到幾十米。

其中，非測距法是指前期收集場景訊息，然後將所獲得的目標與場景資訊進行匹配，從而對目標進行定位。 典型的實作方法有參考標籤法和指紋定位法。 參考標記法常用的演算法是質心定位法。 指紋定位方法與Wi-Fi定位、Beacon定位等技術所採用的方法基本相同。 在定位空間內佈置一些RFID讀取器。 RFID 讀取器的位置是已知的。 當目標RFID標籤進入場景時，多個RFID讀寫器可以同時讀取目標RFID標籤資訊。 這些RFID讀取器的位置與連接線形成一個多邊形，這個多邊形的質心可以視為目標RFID標籤的位置座標。 質心定位演算法實現步驟簡單、易於操作，但定位精度較低。 常用於定位精度不高且RFID硬體設備有限的場景。

基於RFID技術的定位方法的優勢在於成本低廉。 有源RFID標籤的成本通常為數十元，而被動RFID標籤的成本可達數元，且標籤尺寸較小，通常製成片狀，RFID射頻訊號穿透力強並可進行非視距通信。 RFID系統的通訊效率非常高。 與Wi-Fi和Zigbee等需要網路存取的系統相比，一個RFID讀寫器可以在1秒內完成數百個標籤的讀寫。 與ZigBee、藍牙和Wi-Fi無線定位技術相比，RFID具有更低的節點成本和更快的定位速度，但其通訊定位能力較弱，因此RFID定位特別適合簡單標記物體，但不需要大量資料通訊的情況。

但是，現有的採用RFID技術的定位系統有很多缺點是定位誤差大、系統部署複雜、易受環境影響等。 例如，基於RSSI的定位方法由於RSSI本身波動較大以及對環境幹擾的敏感度而受到限制。 很難進一步提高。 基於TOA和TDOA的定位方法對時間測量精度要求較高，但由於被動RFID系統的通訊速率較低，因此很難觀測到精確的時間。 整體而言，RFID定位技術的應用範圍較窄，定位精度較差，實用案例較少。