[發明專利]一種基于均值聚類隨機粒子群算法的RFID定位方法

有效

• 申請號: 201811615276.5
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109443367B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 肖本賢;張旭;黃俊杰;江志政
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G06N3/08
• 分類號: G06N3/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發明公開了一種基于均值聚類隨機粒子群算法的RFID定位方法，在指定室內區域擺放參考標簽，閱讀器和待定位標簽，并由閱讀器獲取參考標簽和待定位標簽的信號強度；采用閥值小波算法對參考標簽信號強度和待定位標簽信號強度進行信號處理，消除噪聲；在定位區域隨機產生初始化粒子，當成虛擬參考標簽，通過二次回歸曲線插值法獲得每個粒子的信號強度；將初始化的所有粒子進行聚類劃分，通過建立的均值聚類隨機粒子群模型計算出最優虛擬參考標簽位置，依據最優虛擬參考標簽位置估算出待定位標簽的位置。本發明可廣泛應用于各種倉儲貨運的室內定位監控系統中，具有精度高、速率快、穩定性強和成本低等特點。

技術領域

本發明涉及基于無線射頻的室內定位方法，更具體地說是一種基于均值聚類隨機粒子群算法的RFID定位方法，尤其應用于大型倉儲貨運的定位，屬于監控定位技術領域。

背景技術

隨著無線局域網技術的發展，特別是物聯網技術的興起，人們對基于位置的服務要求越來越高，比如，購物時要確定商品在商場中的位置、兒童的安全定位、機場對行李箱進行位置追蹤等。現有技術中，針對室外定位應用最多的是全球衛星定位系統；但是，室內環境往往錯綜復雜、障礙物較多、信號的阻擋作用極其明顯，且建筑物往往為多層，顯然，GPS定位技術并不能滿足室內定位的要求。

現有技術中常用的室內定位方法包括Wi-Fi定位、紅外線定位、超寬帶定位和LED可見光定位、藍牙定位等，對于定位方法的選擇一方面要考慮定位精度的要求，另一方面要考慮系統的復雜程度和所用的開支。無線射頻識別技術稱為RFID，即：Radio FrequeneyIdentification，其具有非視距傳播、抗干擾能力強、識別速度快、存儲數據量大等優點，已在室內定位中得到廣泛的應用。

目前，基于RFID技術的室內定位系統主要是使用信號強度測量的系統定位，主要包括基于距離和損耗模型的定位算法、LANDMARC算法、VIRE算法。其中，VIRE算法中的信號采集由于容易含有噪聲，對噪聲的處理不夠完備，造成定位誤差較大，同時存在多徑問題以及虛擬參考標簽定位的算法復雜性導致的冗余計算問題，都影響著定位的效率和精度。

發明內容

本發明為避免上述現有技術所存在的問題，提供一種基于均值聚類隨機粒子群算法的RFID定位方法，以滿足監控定位系統的實時和準確定位的要求，提高定位精度，降低復雜度；針對VIRE算法進行改進，避免參考標簽和虛擬參考標簽的誤差對定位精度產生的直接影響，利用改進的均值聚類粒子群算法尋找待定位標簽的最優點，提高收斂速度，使定位性能更加穩定、精度更高。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明基于均值聚類隨機粒子群算法的RFID定位方法的特點是包括以下步驟：

步驟1：在指定的室內區域中任意擺放M個參考標簽、K個閱讀器和一個待定位標簽tag，已知各個參考標簽的坐標，由閱讀器獲得待定位標簽tag和各參考標簽的RSSI信號強度，將閱讀器k在t時刻獲取的參考標簽ref的RSSI信號強度記為參考標簽信號強度RSSI_refk(t)，將閱讀器k在t時刻獲取的待定位標簽tag的RSSI信號強度記為待定位標簽信號強度RSSI_tagk(t)，其中，1≤ref≤M,1≤k≤K；

步驟2：采用閥值小波算法對所述參考標簽信號強度RSSI_refk(t)和待定位標簽信號強度RSSI_tagk(t)進行信號處理，消除噪聲；

步驟3：將指定的室內區域初始化為L個粒子，將每個粒子當成虛擬參考標簽，通過SDQRI算法中的二次回歸曲線插值法計算獲得每個粒子的RSSI信號強度；

步驟4：將L個粒子進行隨機聚類劃分，建立均值聚類隨機粒子群模型；通過均值聚類隨機粒子群算法獲得最優虛擬參考標簽位置，依據所述最優虛擬參考標簽位置估算出待定位標簽的位置。