BVIRE定位算法研究

沈阳理工大学 闫海姣

BVIRE定位算法研究

沈阳理工大学 闫海姣

BVIRE算法采用参考标签线性内插得到虚拟标签的方法，通过相近地图排除不可能标签，定位效果大幅度提高。

参考标签；虚拟标签；相近地图

1 NVIRE定位算法

NVIRE算法在定位区域中由参考标签构造出虚拟标签，其RSSI值由线性内插公式求得。求出定位区域中两类标签在每个读写器上的欧式距离，通过比较然后选取适合的虚拟标签，建立相近地图，然后取交集，消除不可能的位置。此外，NVIRE算法的权重因子受两个权重因子的共同影响，定位区域中的两类标签的欧式距离共同影响了一个权重因子，相近地图影响了另一个权重因子。图1是构造虚拟标签示意图[1]。

图1 4个真实参考标签插入虚拟标签示意图

NVIRE算法分为三块。首先是虚拟标签的RSSI的求解。在参考标签网格之内均匀地放置虚拟标签，通过线性内插法公式（1）求解虚拟标签的RSSI：

垂直方向上的虚拟标签的信号强度值如下式：

其次是相近地图，相近地图就是通过求交集的方式来找到待测标签的位置。具体方法是同一读写器将待定位标签和虚拟标签两者的RSSI值进行比较，并求出欧氏距离，将其和阈值比较，如果小于将虚拟标签对应的小区域标记并涂黑，否则不处理，这样就得到每个读写器的相近地图，那么所有的相近地图相交的区域就是待定位标签出现的区域。

最后是权重因子。NVIRE定位算法中有两个权重因子。W1通过定位区域中两类标签的RSSI值求得。W2与虚拟标签与待测标签的相对位置有关系。具体公式如下：

2 BVIRE定位算法

NVIRE算法在定位区域中构造出虚拟参考标签和相近地图，大大提高了定位区域的中间区域的定位精度，但是边界处的定位效果仍然不好，因此，BVIRE在边界处构造虚拟标签[2]。BVIRE定位算法的创新之处在于首先在边界处放置参考标签，其次在定位区域构造虚拟参考标签，再次构造相近地图，最后对待定位标签进行定位。

3 BVIRE定位算法的仿真分析

BVIRE系统采用了4个读写器，32个参考标签，其中16个在中间区域，另外16个在边界处，20个待测标签。读写器放置在定位区域的四角位置，中间区域的参考标签呈上下左右间隔2米的正方形布局，边界处的参考标签在定位区域的四条边上，呈2米间隔布局，虚拟标签扩展值N为5，门限值为2，路径损耗指数为2。下图2是BVIRE系统定位模型图。

图2 BVIRE系统定位模型

图3 BVIRE系统定位结果

从图3中可以大致看出BVIRE系统在定位区域的中间区域和边界处的定位效果比较好，估计值与待定位标签相距比较近。为了清晰地显示BVIRE系统在边界处的定位效果，将BVIRE系统和NVIRE系统进行对比，得到各待测定位标签误差图和不同区域的CDF曲线图[3]。

图4 各待测定位标签误差

图5 不同区域的CDF曲线

从图4可以看出BVIRE定位算法使处在边界处的编号分别为14,17,18,20的待测定位标签，定位精度大幅度提高，定位效果十分理想。从图5可以看出对于所有位于中间区域的待测定位标签，BVIRE定位算法的定位误差最大值约为0.3米，NVIRE定位算法的定位误差最大值约为0.5米。在累计概率相同的情况下，BVIRE定位算法的定位误差小于NVIRE定位算法的定位误差。对于所有位于边界处的待测定位标签，BVIRE定位算法的定位误差最大值约为1.25米，而NVIRE定位算法的定位误差最大值约为1.65米。同样在累计概率相同的情况下，BVIRE定位算法的定位误差小于NVIRE定位算法的定位误差[4]。

4 结论

对RFID系统中的定位算法进行了研究，结果表明测距定位算法定位效果更优。在测距定位算法中，BVIRE定位算法的定位误差最小。BVIRE定位算法首先通过在定位区域中部署参考标签，其次采用参考标签线性内插构造虚拟参考标签的方法，再次通过构造相近地图，最后对待定位标签进行定位，达到室内精确定位的效果。

[1]李宝山,岳康.基于有源RFID定位系统的设计与实现[D].包头:内蒙古科技大学,2015.

[2]哈卡米,徐邦振,吴哲夫.一种改进的室内物品RFID定位技术[D].浙江:浙江工业大学,2015.

[3]陈冰,刘开华,史伟光.基于RFID的虚拟标签改进算法[J].计算机工程, 2011,8(37):285-287.

[4]俱莹,刘开华,史伟光.基于RFID的边界虚拟参考标签定位算法[J].计算机工程,2011,37(6):274-276.