1. 研究目的与意义
近年来，随着物联网技术，智慧城市等系统的发展，人们更加依赖于精确的基于位置的服务。
在过去的几十年中，室内设备的定位技术已经得到了广泛的研究，主要是在复杂工业环境中多种大型设备的定位以及无线网络中各种机器人的定位。
虽然卫星定位系统在室外的定位精度已经达到了厘米级的精度，并且在日常生活中已经广泛应用于汽车导航，人员导航，路径规划，地形勘测等应用中，并成为了人们日常出行和科学研究中必不可少的部分，但由于建筑物的阻挡，以及信号的穿透能力较弱，其信号强度在室内环境中达不到可以使用的门限，所以难以达到室内高精度定位的需求。
2. 课题关键问题和重难点
1. 本次课题需要使用c#编程语言编写上位机，对c#语言了解甚少，掌握c#编程语言使用，编写基于c#语言的上位机软件，通过控制读卡器读取rfid标签的id序列号，rssi值。
2. 本次课题设计需要用到uhf超高频读写器，需要掌握uhf读写器的使用方法，掌握uhf与天线的通信协议，读写器与射频标签的工作原理以及分类，掌握串口通信，掌握一定的定位算法等。
3.本次课题为基于rfid的室内定位系统设计，标签之间无法消除的干扰，复杂的室内环境是定位精度提高的阻碍。选择何种优质定位算法从而提高系统定位精度是关键问题和难点。要求通过算法定位该标签的位置，并显示在上位机软件上。通过定位算法实现对位置的预测，并分析定位的精度，使其平均定位精度达到80%以上。要对算法进行合适的选取与比较，从而选择合适的算法。
3. 国内外研究现状（文献综述）
近年来随着社会的不断发展与科技水平的日益提高，基于位置信息的服务已成为人们工作生活中不可或缺的一部分。rfid（radio frequency identification），即射频识别技术，是一种基于射频信号完成对特定目标的自动识别并获取相关信息的非接触式系统[1]。rfid 技术凭借其自身体积小，价格低廉，非接触、非视距等优点被广泛应用于室内定位领域。
rfid的最早应用源于二战期间飞机识别需要，英国空军为了识别敌我飞机，发明了敌我识别（identification friend orfoe）技术，通过飞机的旋转来改变反射信号，从而表明自己的身份，这是最早使用反向调制技术的实例。60年代进行商用阶段，出现了防盗的电子商品监控系统（electronics articlesurveillance)，此时的应用比较简单，只存储一个 bit 的信息，表明产品的有与无。到了 70 年代，随着半导体技术的发展和硬件制造成本的下降，rfid 的应用随之普及，出现了美国的列车识别的工业标准 aara-918，美国fairchild公司的无源微波编码应答器以及rca 公司的“摩托车电子执照”， 由于成本高，这一阶段主要用于标识需要保护的昂贵资产。随着集成电路技术的发展，rfid 标签的开发成本大大降低，出现了无源 rfid 标签，rfid 技术得到广泛应用，集中体现在交通领域[9]。v-com/v-tag 是 philip 公司开发的，利用埋在地下的天线实现对车辆的跟踪。amtech 将 rfid 技术应用于高速公路自动收费上。90 年代以后，rfid技术得到了长足的发展，技术日趋成熟，出现了众多 rfid 芯片生产商，标签越来越低，性能日益完善，为在规模商业应用奠定基础。
随着 rfid 技术的日益成熟，国内外的研究机构与学者在室内定位技术的系统构建、信号采集、算法优化等方面进行了深入研究。根据物理介质和实际情况不同，常见的rfid室内定位方法主要包括toa（timeof arrival）,tdoa（time difference 0f arrival）,aoa （angleof arrival）,rssi（received signal strength indication）的定位方法。
4. 研究方案
| 四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）设计及论证（不少于900字） 1.实物成果的规格与数量或性能指标要求： （1）编写基于C#语言的上位机软件，通过控制读卡器读取RFID标签的ID序列号，RSSI值； （2）通过算法定位该标签的位置，并显示在上位机软件上； （3）通过定位算法实现对位置的预测，并分析定位的精度，使其平均定位精度达到80%以上。 2.系统整体框架设计： 整个系统主要由三个部分组成，即读卡器、标签、上位机。当系统工作时 ，每个读卡器分别采集各个参考标签和待定位标签的 RSS值并存储，然后通过定位算法计算出待定位标签的位置并在终端软件上实时显示出来，如图1所示。
图1 RFID系统组成框图
3.软件设计： 完成目标定位的阶段，它主要完成目标定位的阶段，完成带定位的标签与系统中的样本数据对比，并选出样本中关联度最高的参考节点估计与目的标签的实际距离，从而进一步推算出带定位的坐标吗，流程图如图2所示。本课题选取合适的插值方法替代传统定位方法中虚拟参考标签由于线性插值计算出的信号强度值不准确的问题。在生成模糊地图的过程中，用动态阈值法筛选参考标签。在提出的动态阈值的方法筛选最邻近参考标签中阈值的初始值设置根据所获得标签之间信号强度值的差距来计算，使得不同的待定位标签按不同的初始阈值筛选标签，减少标签筛选过程中的迭代次数，来提高定位效率，以更短的时间捕获最终的参考标签；最后对待定位标签的坐标计算中，删除传统VIRE定位方法中使用的两个权重因子，以减少复杂室内环境对最坐标计算过程的影响，采用质心算法计算坐标，通过对标签排列组合降低位置误差算出初始坐标，采用泰勒级数展开法进行迭代，进一步减小误差。最终达到提高标签精度的同时减少标签所需捕捉时间的研究结果
图2软件设计流程图
4.系统方案简要描述：数字处理与射频信号发送接收是读卡器的核心，阅读器可以将数据信息写入 电子标签里。电子标签中含有天线，用于和读卡器之间实现射频通信。标签中含有内置的存储芯片，可以保存与物品有关的的数据信息。上位机通过使用中间件和读写器通信，负责发送指令，处理阅读器所获得的数据内容。 5.方案难点及解决方法：选择何种优质定位算法从而提高系统定位精度是关键问题和难点。要求通过算法定位该标签的位置，并显示在上位机软件上。通过定位算法实现对位置的预测，并分析定位的精度，使其平均定位精度达到80% 以上。要对算法进行合适的选取与比较，从而选择合适的算法，这需要去了解一些常见基本的算法，经过反复测试优化，使得定位精度符合要求。
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5. 工作计划
五、工作计划（不少于300字）
第1周：接受任务书，领会课题含义，理解有关内容，阅读老师给的资料，在网上再搜索一些相关的文章，对课题设计进行初步规划，整理资料，确定所用的模板，原理。
第2周：翻译相关英文文献。
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