基于RFID的实时定位系统关键技术研究

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雅宝题库解析：
实时定位系统（RTLS）是指通过无线通信技术，在一个指定的空间（办公室、仓库等）内，实时或者接近于实时地对目标进行定位的系统，在人员监控、设备管理、物流等领域具有广泛的应用前景。射频识别技术（RFID）是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，具有很强的灵活性；其中采用扩频调制方式的微波段射频识别系统兼有扩频通信系统的多址及高抗干扰能力，因此，基于扩频调制方式RFID的实时定位系统成为实时定位系统的发展趋势。目前对RFID的研究较为深入，而对实时定位系统关键技术的研究则相对较少，因此本文针对实时定位系统中的几个关键技术进行了研究，主要包括以下内容：1.        通过对信号发射协议进行分析，建立了标签发射信号的防碰撞模型，推导出了采用扩频体制的非同步实时定位系统中吞吐率最大时，子时隙个数、占空比、伪码种类以及标签数量之间的关系式。根据所得出的关系式，可以设计出使得吞吐率最大的任意信号协议的设计。2.        研究了二维与三维实时定位系统的读写器布局策略，推导了二维实时定位系统读写器最佳布局点的计算公式；针对三维实时定位系统布局点多、多值性强的特点，将三维实时定位系统的读写器布局题目转化为以读写器坐标为变量、定位区域内标签几何精度因子（GDOP）的数学期望值最小为优化目标的多约束非线性目标规划题目，并提出了利用遗传算法进行求解。仿真结果表明，所提出的二维与三维实时定位系统中的读写器布局策略均可以有效降低区域内标签GDOP的数学期望值，从而提高了定位精度。3.        研究了多径效应对非相干延迟锁定环的影响，提出了一种基于三阶累积量的多径自适应估计方法，研究了载波相位平滑伪距技术在实时定位系统中的应用，给出了一种针对突发伪距错误及载波周跳的鲁棒算法。仿真结果表明，所提出的多径自适应估计方法可以在解扩后信噪比为-1.6dB的情况下准确估计出直达信号的路径延迟；所提出的鲁棒算法可以抑制突发伪距错误与载波周跳的影响。4.        提出了一种基于广义逆布罗伊登秩1校正公式的快速定位解算方法，分析了其在实时定位系统解算中的性能。仿真结果表明，所提出的方法与现有方法的解算结果相符合；通过结合运用所提出的方法与LU分解法，可以降低二维与三维实时定位系统的解算运算量，从而提高了定位实时性。5.        分析了相干积分原理，研究了自适应门限检测技术在实时定位系统中的应用。仿真结果表明，当残余频差为120Hz时，通过50个伪码周期的相干积分及自适应门限检测技术的应用，可以提高接收机灵敏度约17dB。6.        结合具体项目应用，给出了一种实时定位系统的设计方案与实现方法，完成了标签与读写器的硬件电路设计，对原理样机的功能实现进行了初步探索，最终给出部分实验结果，为下一步系统实现打下了基础。