随着物联网的兴起,射频识别技术(Radio Frequency IDentification,RFID)凭其可标记的无源感知特点,已在各行各业得到广泛应用,如仓储管理、物流追踪、安全门禁等。相比雷达、WiFi等无源感知技术,RFID技术能够有效区分感知信号来源,更适合感知对象共存的应用。但是RFID技术的缺点也不可忽略,RFID标签信号易受环境干扰,尤其对于单个标签而言,这在很大程度上限制了RFID的感知能力。为解决单标签感知能力有限的问题,本文针对如何利用标签阵列扩展RFID系统感知能力的问题展开研究,旨在提高RFID感知系统的精确性和鲁棒性,为RFID技术服务更多的应用场景提供可能性。以空间方位感知为切入点,本文主要完成了以下两个方面的探索:第一,研究了基于RFID标签阵列定位的间接式空间方位感知机制。针对三维方位的估算问题,提出了一种基于到达角轮廓的静态方位感知方法;基于该方法实现了一种基于RFID标签阵列的货物堆放三维重建机制,并在真实环境中验证了该方法的性能。通过探索标签的相位变化和到达角变化之间的关系,本文构建了一个基于到达角轮廓的模型以判断标签之间的相对位置关系,并设计了二维移动扫描方案以重建三维环境下贴有标签阵列货物的堆叠情况。实验结果表明,原型系统的平均底面识别精度约92.5%,摆放角度估计误差约4.08度。第二,研究了基于RFID标签阵列追踪的直接式空间方位感知机制。针对复合方位的追踪问题,提出了一种基于刚体运动的动态方位感知方法;基于该方法实现了一种基于RFID标签阵列的新型人机交互机制,并在真实环境中验证了该方法的性能。通过探索标签阵列的信号变化与刚体运动之间的关系,本文设计了刚体运动分解模型以追踪贴有标签阵列设备的连续运动,包括平移和旋转。实验结果表明,原型系统的平均位移追踪精度为0.6厘米,角度追踪精度为1.9度。