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系統識別號 U0002-2206200923080900
中文論文名稱 以主動式RFID架構為基礎實作室內定位系統
英文論文名稱 An Implementation of Position System in Indoor Environment Based on Active RFID
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 陳勇錫
研究生英文姓名 Yong-Si Chen
學號 696410181
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2009-06-01
論文頁數 93頁
口試委員 指導教授-趙榮耀
委員-趙榮耀
委員-施國琛
委員-許輝煌
中文關鍵字 無線辨識  室內定位系統 
英文關鍵字 Active RFID  Indoor Position system 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 本論文提出一個主動式RFID的室內定位系統,並針對建制方式、環境障礙、低成本與定位精準度進行考量。在定位系統的建置上,利用均勻的佈點方式建立出重疊的訊號涵蓋區域,達到最初步的定位,再搭配訊號強度值的比例以及行進方向與重疊區域的關連性,使其除了定位更精準外,也可滿足最佳的涵蓋範圍和經濟效應。在系統中,使用者可以根據各自的環境變因調整訊號強度的門檻值,並可在虛擬的2D平面地圖上編輯參考標籤的座標與名稱,使其方便對照於真實環境的標籤佈置情形。最後系統會根據使用者手持讀取器裝置所偵測到的數據,將使用者位置呈現在虛擬2D平面地圖上。
英文摘要 The sensing positioning based on the signal strength in the indoor environment is the acknowledged and feasible method at present. It needs neither the complex hardware, nor the operation amount of high complexity. The consumptive cost is knockdown, and it is suitable to fit in to our living space. Although the noise in the environment or the multi-path effect in indoor would affect the stability of signal strength, but the sensing positioning based on the signal strength may avoid the interference of signal and forecast the location easily when signal strength is instable. In this paper, we propose an indoor-positioning system which based on the signal strength. The system integrates two phase work: Analysis of overlapping sensing area(Level 1) and Analysis of the direction movement and signal comparison(Level 2). The work of Level 1 is to search the overlapping areas, and identify the name to each overlapping area. Through the direction movement and comparison of signal strength, Level 2 would use the output of Level 1 to evaluate the positioning subtlety.
論文目次 第一章 緒論 1
1.1. 研究背景與動機 1
1.2. 論文組織與架構 3
第二章 基礎介紹與相關研究探討 4
2.1. 定位系統介紹 4
2.1.1. RFID源起 5
2.1.2. RFID技術原理 7
2.1.3. RFID之國內外相關研究 10
2.2. RFID在定位方面的相關研究 15
2.2.1. 常見的定位方法 15
2.2.2. SponON系統 19
2.2.3. LANDMARK系統 20
2.2.4. VIRE系統 23
2.2.5. 評估主動式與被動式之RFID效能 25
2.2.6. 以隨適的Radio map輔助訊號強度進行定位 26
2.3. RFID定位系統在環境上的建制 28
2.3.1. RFID定位系統的建置考量 30
2.3.2. 影響RFID系統的障礙分析 30
第三章 研究方法與系統架構分析 33
3.1. 主動式RFID室內定位系統研究方法 33
3.2. 定位演算法 37
3.2.1. 感測重疊區域分析 41
3.2.2. 行進方向與訊號比較分析 48
3.2.3. 以數學方法計算估計最大誤差值 52
第四章 系統實作與實驗結果 55
4.1. 開發工具與平台 55
4.1.1. Borland c++ Builder 6.0 55
4.1.2. RFID硬體規格 60
4.2. 系統簡介 63
4.2.1. 程式系統架構 63
4.3. 實驗結果與分析 72
4.3.1. 定位誤差之實驗分析 72
第五章 結論與未來展望 77
5.1. 結論 77
5.2. 未來展望 78
參考文獻 79
附錄 英文論文 83

圖目錄
圖 1、主動式與被動式RFID裝置圖 6
圖 2、RFID運作概略圖 7
圖 3、MOBSPRAY WEBSITE的互動式網頁[6] 11
圖 4、RFID CHEF[16].以及SMART TOOL BOX[17]介面示意圖 13
圖 5、結合RFID提供行動感知服務與配藥記錄示意圖[12] 14
圖 6、國立故宮博物院動線示導覽介面[5] 15
圖 7、TIME OF ARRIVAL示意圖 15
圖 8、TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL示意圖 16
圖 9、ANGLE OF ARRIVAL示意圖 17
圖 10、訊號強度與距離關係圖 18
圖 11、SPOTON環境實驗圖 20
圖 12、LANDMARK定位系統之定位環境圖 21
圖 13、VIRE系統的虛擬參考標籤示意圖 23
圖 14、VIRE與LANDMARK系統在三種室內環境的效能比較圖 25
圖 15、相對環境障礙對訊號強度之衰弱係數圖 26
圖 16、LEMT與其他方法的定位效能比較圖 27
圖 17、定位系統建置類型示意圖 28
圖 18、定位系統在環境上的建置考量示意圖 30
圖 19、室內定位系統架構圖 33
圖 20、訊號強度對距離的敏感特性示意圖 35
圖 21、各感應標籤之訊號強度示意圖 36
圖 22、定位演算法架構圖 38
圖 23、定位系統流程圖 39
圖 24、前置處理架構圖 40
圖 25、感測重疊區域分析(LEVEL 1)示意圖 42
圖 26、同一個位置上的訊號強度值示意圖 43
圖 27、定位環示意圖 44
圖 28、定位環在現實狀況的示意圖 44
圖 29、訊號區間值之定義示意圖 45
圖 30、與感應標籤同一個定位平面示意圖 46
圖 31、將定位平面提高示意圖 47
圖 32、感應標籤地上與懸吊之差別示意圖 48
圖 33、對重疊區域再分割示意圖 49
圖 34、行進方向與訊號比較分析示意圖(A)相鄰邊判斷(B)訊號大小判斷 51
圖 35、最大誤差分析圖 52
圖 36、BORLAND C++ BUILDER 6.0軟體介面示意圖 56
圖 37、元件選取區示意圖 57
圖 38、專案導覽區示意圖 57
圖 39、元件編輯區示意圖 58
圖 40、系統設計區示意圖 59
圖 41、程式撰寫區示意圖 59
圖 42、標準CF 卡規格之RFID讀取器 60
圖 43、RFID卡片式標籤示意圖 62
圖 44、XTIVE UTILITY V2.70程式主畫面 64
圖 45、室內定位系統主畫面 66
圖 46、2D虛擬地圖之定位顯示示意圖 66
圖 47、感應標籤資料庫示意圖 68
圖 48、感應標籤偵測列表示意圖 69
圖 49、感應標籤訊號處理介面示意圖 70
圖 50、設定感應標籤頻率介面示意圖 71
圖 51、定位環境建置示意圖 72
圖 52、重疊感應區域之示意圖 73
圖 53、三角形區域在感應標籤間隔2M底下之定位誤差示意圖 75
圖 54、正方形區域在感應標籤間隔2M底下之定位誤差示意圖 75
圖 55、菱形區域在感應標籤間隔2M底下之定位誤差示意圖 75

表目錄
表格 1、主動式與被動式標籤比較表 7
表格 2、RFID在各頻率之相對特性比較表 8
表格 3、各定位方法使用在RFID定位統的分析表 18
表格 4、重疊區域分析之判斷式 45
表格 5、CF卡讀取器之規格性能說明 61
表格 6、主動式RFID卡片式標籤規格性能說明 62
表格 7、重疊區域觸發機率之對照表 74


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論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2012-07-01公開。
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