基于RFID的实时定位中间件研究与开发

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全球定位系统(Glnhal Positioning system)(简称GPS)在室外大范围定位应用普遍,但在室内等卫星信号微弱的环境中难以达到满意的定位精度,而基于射频识别(Radio Frequency Identification)(简称RFID)的室内定位技术实现了与全球卫星定位系统定位的互补,因此,基于RFID的室内定位应用也逐渐开展起来。在实际应用中发现缺乏底层硬件设备与上层定位服务应用系统间连接桥梁,而基于RFID实时定位中间件可以解决上述连接问题,所以对定位中间件的研究和实现显得尤为重要。基于RFID的实时定位中间件是处于RFID硬件定位设备和RFID应用系统之间的一类软件,它的功能主要包括:接入不同的RFID定位硬件设备以屏蔽其接口异构性、管理RFID硬件设备和标签信息、分析处理RFID事件和推送位置信息到上层应用系统等。本文对基于RFID的实时定位中间件做了深入的研究。通过比较现有RFID中间件和实时定位引擎,设计了基于RFID实时定位中间件的架构,定义了读写器接入管理、数据处理、事件引擎、服务推送管理和安全控制等模块,描述了各个模块之间的关系并分析了核心模块的功能。结合实际应用环境研究了影响定位性能的因素,并综合这些因素提出了定位中间件性能指标评价体系。最终实现了定位中间件跨网络、硬件和操作系统的部署和应用。本文结合基于RFID的上海世博会特许商品旗舰店团购中心定位需求研究了室内定位算法,在中间件中实现了多种定位算法,使用户可以根据需求配置定位算法;结合机器学习和数据挖掘理论改进了指纹识别定位算法,并设计了基于分类的集中式定位算法,对其做了算法复杂度和误差分析;解决了室内环境中物体不同定位需求的问题,即对位置信息精度要求低的需求,仅给出物体所在的区域,而对于人员的定位则计算其具体坐标。最后,结合RFID定位中间件中RFID设施管理的特殊需求,研究了定位中间件中的设施管理,实现了根据系统运行参数监控定位设施的功能。本文首先综述了国内外定位原理、定位技术、定位算法以及定位引擎研究成果,分析和比较了各公司的定位引擎和国际通用的定位规范;其次,总结了基于RFID实时定位中间件的需求和挑战,并在此基础上定义了RFID定位中间件的架构,分析了模块之间的关系;结合未来商店定位需求改进了指纹识别算法,设计了基于分类的集中式定位算法;同时研究了RFID定位中间件中的设施管理;最后,描划了RFID定位中间件的整体设计及实现。
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