智能環(huán)境利用各種設(shè)備全面感知環(huán)境中人和物的狀態(tài),進(jìn)而提供各種精準(zhǔn)高效的智能化服務(wù)。無(wú)源感知技術(shù)利用從環(huán)境中獲取的能量支撐其計(jì)算、感知和通信,能復(fù)用已有的通信基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行感知,是構(gòu)建智能環(huán)境的關(guān)鍵支撐技術(shù)。射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification,RFID）技術(shù)已成為無(wú)源感知的一種代表技術(shù),不再僅僅是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù),而是一種不需要傳感器的通用感知技術(shù),其反向散射通信的機(jī)理也能用于位置感知、活動(dòng)感知和生命體征感知,展示了RFID在無(wú)源感知領(lǐng)域的巨大潛力。雖然基于RFID的無(wú)源感知技術(shù)研究得到了廣泛關(guān)注并取得了一些成果,但在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨諸多挑戰(zhàn):在基于RFID的位置感知方面,現(xiàn)有的高精度RFID定位系統(tǒng)一般采用合成孔徑RFID定位技術(shù),利用噪聲的空間多樣性確保定位精度,但在標(biāo)簽讀取記錄稀疏時(shí)會(huì)出現(xiàn)空間模糊問(wèn)題,而且?guī)缀鯚o(wú)法避免的孔徑位置誤差也制約了其定位性能。在基于RFID的活動(dòng)感知方面,現(xiàn)有研究多關(guān)注孤立的動(dòng)作活動(dòng),通常需要在識(shí)別前預(yù)分割出動(dòng)作活動(dòng)對(duì)應(yīng)的感知數(shù)據(jù)流,活動(dòng)識(shí)別精度受到分割準(zhǔn)確度的制約,而且難以滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。在基于RFID的生命... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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–2利用二維碼作為地標(biāo)導(dǎo)航的Kiva機(jī)器人[109]

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文第二章基于RFID的無(wú)源感知理論機(jī)理本小節(jié)利用圖2–16中的線性導(dǎo)軌簡(jiǎn)單驗(yàn)證這種融合測(cè)距的合成孔徑RFID定位方法的有效性。導(dǎo)軌上裝有一個(gè)LairdS9028PCR讀寫(xiě)器天線并于一臺(tái)Impinj420讀寫(xiě)器（共16個(gè)載波頻率從920.625MHz到924.375MHz）相連，天線的水平移動(dòng)范圍有1m，而導(dǎo)軌每10ms都會(huì)報(bào)告一次天線的位置。整個(gè)導(dǎo)軌部署一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)下方，而實(shí)驗(yàn)臺(tái)上有兩排共8個(gè)貼附有RFID標(biāo)簽的試管，標(biāo)簽和導(dǎo)軌的距離約1m。另外實(shí)驗(yàn)還利用一個(gè)金屬板增強(qiáng)多徑效應(yīng)以及一個(gè)額外的讀寫(xiě)器和數(shù)個(gè)標(biāo)簽產(chǎn)生干擾。圖2–16融合測(cè)距的合成孔徑RFID定位方法的實(shí)驗(yàn)設(shè)置Fig2–16TheexperimentequipmentforrangingbasedsyntheticapertureRFIDlocalizationmethod在導(dǎo)軌形成的1m長(zhǎng)的孔徑中取21個(gè)均勻分布孔徑點(diǎn)，幾種合成孔徑RFID位置感知方法的橫向和徑向的平均誤差（兩個(gè)方向上估算值和真實(shí)值的差）結(jié)果如表2–1所示。三種方法獲得了類似的橫向誤差但全息圖方法的徑向誤差比橫向誤差搞了一個(gè)數(shù)量級(jí)，而本章2.3.1節(jié)提出的融合測(cè)距的合成孔徑RFID定位方法在徑向上也取得了厘米級(jí)的定位精度，這個(gè)結(jié)果也符合2.3.2節(jié)給出的理論分析。表2–1融合測(cè)距的合成孔徑方法與全息圖方法Table2–1Themeanerrorofdifferentmethods方法橫向（m）徑向（m）似然值估計(jì)融合測(cè)距的方法0.0310.035基于測(cè)距Tagoram[90]0.0420.133基于全息圖MobiTagbot[91]0.0260.108基于全息圖另外，如果將合成孔徑RFID定位中的似然函數(shù)視為成像的幅度函數(shù)，可以用圖像直觀的顯示這些方法的性能。圖2–17就展示了利用同樣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，普通全息圖方法和融合測(cè)距方法的“全息圖”的差異，其中真實(shí)標(biāo)簽位置為（0.46m,0.89m）。這些全息圖的每個(gè)點(diǎn)都代表一個(gè)標(biāo)簽的可能位置，其中紅色代表其可?

上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文第三章基于RFID的位置感知一次迭代結(jié)束后，本文根據(jù)公式（3–18）在所有剩余粒子中用增強(qiáng)型稀疏信號(hào)重建方法估算標(biāo)簽位置。這種基于粒子濾波的稀疏信號(hào)重建方法的前兩次迭代如圖3–6所示。D[l]中灰色的網(wǎng)格代表了每次迭代中被選中的粒子，而白色的指被“退休”的。D[l]中的每個(gè)網(wǎng)格都對(duì)應(yīng)了矩陣A′[l]中的一列。隨著迭代的進(jìn)行，被選中的粒子越來(lái)越少。s[l]代表了從開(kāi)始到第l次迭代所有“接收的”信號(hào)，即當(dāng)前所有的孔徑點(diǎn)，而A′[l]中的每一行都對(duì)應(yīng)了一個(gè)孔徑點(diǎn)。r[l]中的灰色網(wǎng)格指第l次迭代時(shí)剩余粒子的反射系數(shù)，而其余白色網(wǎng)格意味著其對(duì)應(yīng)的反射系數(shù)為零。每次迭代中，通過(guò)求解s[l]=A′[l]r[l]+n[l]更新r[l]。隨著迭代的進(jìn)行，系統(tǒng)獲得來(lái)自新孔徑點(diǎn)的相位信息，A′[l]的行數(shù)增加而它的列數(shù)以及r[l]中灰色的網(wǎng)格逐漸減少。圖3–6PRTS中的粒子濾波示意圖Fig3–6ParticleFiltersinPRTS整體上看，本文提出的PRTS的流程如圖3–7所示，其外層的迭代（圖中白色部分）中嵌套了一個(gè)內(nèi)層迭代（圖中淺藍(lán)色部分）。外層迭代是一個(gè)粒子濾波過(guò)程，利用重采樣和更新兩個(gè)階段來(lái)同時(shí)減少粒子數(shù)目和計(jì)算負(fù)載，對(duì)應(yīng)圖3–6。外層迭代的關(guān)鍵在于更新權(quán)重和反射系數(shù)r[l]，而更新過(guò)程就是內(nèi)層迭代，利用之前討論的基于OMP的稀疏信號(hào)重建的方法。首先基于相位校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)（f和p(θ)），利用上節(jié)討論的增強(qiáng)型稀疏重建方法校準(zhǔn)讀寫(xiě)器相位偏移φr和理論信號(hào)相位φprop，然后更新矩陣A′[l]中的元素。在其第j次迭代中，選擇矩陣A′[l]的新的一列擴(kuò)展成一個(gè)子空間并形成新的矩陣A′[l]Tj。接下來(lái)在這個(gè)子空間中求解新的子問(wèn)題s[l]=A′[l]Tjr[l]Tj+n[l]Tj。3.4帶有孔徑位置誤差補(bǔ)償?shù)暮铣煽讖絉FID定位在AGV定位導(dǎo)航等應(yīng)用場(chǎng)


本文編號(hào)：2998172