嵌入式无线射频识别室内定位系统实现概要

1、嵌入式無線射頻識別室內定位系統實現,論文作者：侯安桑、楊昇儒 (南台科技大學電子工程研究所),嵌入式系統創意成果與人才培育學術研討會,內容,1. 使用時機 2. 相關研究 3. 定位方法 4. 系統設計 5. 需求規格完成度 6. 成果可應用性 7. 技術方案優越性 8. 測試完整性 結論,使用時機,GPS可用於位置定位與回報，卻無法用於室內環境定位。有鑑於此，本研究計畫提出以主動式無線射頻識別（Radio Frequency Identification, RFID）系統，作室內人員或物品的定位。此定位系統具有網際網路連線功能，使用者可透過網際網路查看定位的結果。,相關研究-1,目前RFID

2、 定位主要採用LANDARC（Location Identification based on DynamicActive RFID Calibration）與衍生的方法1-6,圖1. LANDARC定位構想,相關研究-2,此計劃所提二維定位方法祇需使用四個主動式參考標籤及兩個遠距 RFID 讀卡機。在此架構下，使用者可用任何一台電腦，輸入伺服端IP位址，便能查看伺服端資料庫所記錄的RFID相關定位資料及影像檔。 此計劃構想克服了GPS定位的盲點，具有實用的價值。,定位方法(一維定位)-1,圖2. 一維定位規劃圖,定位方法(一維定位)-2,定位方法(一維定位)-3,定位方法(一維定位)-4,定

3、位方法(一維定位)-5,實際定位的步驟,定位方法(二維定位)-1,圖3. 二維定位的示意圖,定位方法(二維定位)-2,系統設計-1,伺服端(Server)執行RFID定位程序，同時開啟Socket通訊埠，等待接收來自客戶端的一維定位數據。然後再將(8)式的結果顯示在螢幕上。 客戶(Client)端使用嵌入式系統(XSCALE 270)周邊介面連接裝置如隨身碟、觸控面板、RFID讀取器、IP分享器；當嵌入式系統啟動時自動執行指定的Shell檔，以便執行整體系統的功能。,系統設計-2,圖4. RFID系統架構圖,系統設計-3,圖6. 伺服端程式設計流程圖,系統設計-4,圖7. 客戶端程式設計流程圖

4、,需求規格完成度-1,本系統須達到需求規格書所之所有功能: 1. RFID定位整體系統(RFID Positioning System, RPS),需求規格完成度-2,2. 影像偵測系統(Imaging Detections System, IDS)。,需求規格完成度-3,需求規格完成度-4,3.PHP網頁系統 (PHP Web System, PWS),成果可應用性,本專案主要實現室內環境定位，目前的 GPS 在室外環境可以有效的定位但是室內環境無法定位，而此專案構想是克服 GPS 定位的盲點，具有實用的價值。 1. 門禁系統 : 員工進出地點的管制。 2. 物料處理 : 工廠的物料清點及補

5、貨。 3. 醫療應用 : 醫院病人的進出管制。 4. 防盜應用 : 貴重物品的防盜管理。,技術方案優越性,測試完整性-1,整體系統功能在室內實驗室進行，因空間限制，定位的距離實驗(X,Y)座標為(2 m , 2 m)、(5 m , 2 m)及(6 m , 2 m)三組。每一個參考標籤讀取 10 筆 RSSI 值做變異數在計算距離參數，定位標籤讀取 5 筆 RSSI 值變異數處裡將 RSSI 值代入求得一維估算距離。將伺服端與客戶端得到的一維距離數據後做換算求得二維距離座標。,測試完整性-2,從圖8觀察定位座標變化從時間1至30，(X, Y)座標變化浮動大，根據電波本身的特性，知道電子標籤在固定

6、位置不動，但RSSI值會有飄移的現象產生。因此我們測量電子標籤與Reader的距離為2、4、6、8公尺做RSSI漂移測量如圖9所示。,測試完整性-3,圖8(a). 座標(2 m, 2 m),圖8(b). 座標(3 m, 2 m),測試完整性-4,圖8(c) 座標(6 m, 2 m),圖 9. RSSI漂移現象,測試完整性-5,由圖9 觀察RSSI值了解，漂移現象會在1至60時間上有較大的跳動幅度，到60以後幅度縮小。根據此實驗結果，我們在求得定位數據時，需增加讀取參考標籤RSSI值的次數，以求更精準之定位數據。圖10 所示為取樣50筆資料做距離參數並計算二維座標，定位結果發現準確性與穩定性有明顯的差別，證明此解決方法有效。,測試完整性-6,圖10(a). 座標(4 m, 2 m),圖10(b). 座標(6 m, 3 m),測試完整性-7,圖10(c). 座標(7 m, 4 m),測試完整性-8,圖11. 執行畫面(一),測試完整性-9,圖12. 執行畫面(二),