Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Размещение антенн, RFID-меток, зон действия антенн и зон классификации ниями в области локализации

Повышение точности RFID-локализации путем комбинирования нескольких алгоритмов, обрабатывающих измерительную информацию различных видов

Дмитрий Александрович Савочкин, Юрий Борисович Гимпилевич

Аннотация


В статье рассмотрен вопрос двухмерной локализации объекта с использованием технологии радиочастотной идентификации RFID (radio frequency identification). Одной из важных проблем разработки систем RFID-позиционирования является выбор алгоритма локализации и вида измерительной информации. Обычно разработчики пытаются найти такую комбинацию алгоритма и вида измерений, которая позволяет достичь максимального значения точности локализации в каждом конкретном случае. Однако в некоторых случаях существуют некоторые комбинации алгоритмов и измерений с одинаково высокой точностью. Для упрощения проблемы выбора и дополнительного повышения точности разработан метод комбинированной локализации. Метод основан на усреднении оценок позиций, сформированных несколькими точечными и зонными алгоритмами, обрабатывающими различные измерения. В данной работе использованы три точечных и три зонных алгоритма: алгоритм ближайших kсоседей, алгоритм трилатерации, алгоритм пересечений, машина опорных векторов, искусственные нейронные сети и наивный байесов классификатор. В качестве входных данных для алгоритмов использованы измерения мощности полученного сигнала, скорости считывания и факта наличия ответа от меток. При эксперименте выявлено, что предложенный метод позволяет уменьшить среднюю ошибку на 15% и максимальную ошибку на 14% по сравнению с лучшими одиночными алгоритмами.

Ключевые слова


радиочастотная идентификация; RFID; локализация; позиционирование: данные измерений; комбинированный метод; уровень принимаемого сигнала

Полный текст:

PDF

Литература


Zhou, J.; Shi, J. RFID localization algorithms and applications—a review. J. Intell. Manuf., vol. 20, no. 6, pp. 695–707, Dec. 2009. DOI: http://doi.org/10.1007/s10845-008-0158-5.

Priyantha, N. B.; Chakraborty, A.; Balakrishnan, H. The Cricket location-support system. Proc. of MobiCom, Boston, MA, USA, 2000, pp. 32–43. DOI: http://doi.org/10.1145/345910.345917.

Vegni, A. M.; Biagi, M. An indoor localization algorithm in a small-cell LED-based lighting system. Proc. of IPIN, 13–15 Nov. 2012, Sydney, Australia. IEEE, 2012, pp. 1–7, DOI: http://doi.org/10.1109/IPIN.2012.6418887.

Suo, H.; Wan, J.; Huang, L.; Zou, C. Issues and challenges of wireless sensor networks localization in emerging applications. Proc. ICCSEE, 23–25 Mar. 2012, Hangzhou, China. IEEE, 2012, vol. 3, pp. 447–451, DOI: http://doi.org/10.1109/ICCSEE.2012.44.

Youssef, M.; Agrawala, A. The Horus WLAN location determination system. Proc. MobiSys, Seattle, WA, USA, 2005, pp. 205–218. DOI: http://doi.org/10.1145/1067170.1067193.

Banks, J.; Pachano, M.; Thompson, L.; Hanny, D. “The stage is set,” RFID Applied. Hoboken, NJ: Wiley, 2007, pp. 3–23.

Zhang, D.; Xia, F.; Yang, Z.; Yao, L.; Zhao, W. Localization technologies for indoor human tracking. Proc. FutureTech, 21–23 May 2010, Busan, Korea. IEEE, 2010, pp. 1–6. DOI: http://doi.org/10.1109/FUTURETECH.2010.5482731.

Huang, Y.; Brennan, P. V.; Seeds, A. Active RFID location system based on time-difference measurement using a linear FM chirp tag signal. Proc. PIMRC, 15–18 Sept. 2008, Cannes, France. IEEE, 2008, pp. 1–5, DOI: http://doi.org/10.1109/PIMRC.2008.4699805.

Ni, L. M.; Liu, Y.; Lau, Y. C.; Patil, A. P. LANDMARC: indoor location sensing using active RFID. Wireless Networks, vol. 10, no. 6, pp. 701–710, Nov. 2004. DOI: http://doi.org/10.1023/B:WINE.0000044029.06344.dd.

Cheng, S. H. An indoor positioning system based on active RFID in conjunction with Bayesian network. Proc. ICMLC, 10–13 Jul. 2011, Guilin, China. IEEE, 2011, pp. 386–390. DOI: http://doi.org/10.1109/ICMLC.2011.6016710.

Zhen, Z. N.; Jia, Q.-S.; Song, C.; Guan, X. An indoor localization algorithm for lighting control using RFID. Proc. Energy 2030, 17–18 Nov. 2008, Atlanta, GA, USA. IEEE, 2008, pp. 1–6. DOI: http://doi.org/10.1109/ENERGY.2008.4781041.

Saha, S.; Chaudhuri, K.; Sanghi, D.; Bhagwat, P. Location determination of a mobile device using IEEE 802.11b access point signals. Proc. WCNC, 16–20 Mar. 2003, New Orleans, LA, USA. IEEE, 2003, vol. 3, pp. 1987–1992. DOI: http://doi.org/10.1109/WCNC.2003.1200692.

Kotsiantis, S. B. Supervised machine learning: a review of classification techniques. Proc. of Conf. on Emerging Artificial Intelligence Applications in Computer Engineering, vol. 160, Amsterdam, Netherlands: IOS Press, 2007, pp. 3–24, URL: http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1566770.1566773.

Brchan, J. L.; Zhao, L.; Wu, J.; Williams, R. E.; Pérez, L. C. A real-time RFID localization experiment using propagation models. Proc. IEEE RFID, 3–5 Apr. 2012, Orlando, FL, USA. IEEE, 2012, pp. 141–148. DOI: http://doi.org/10.1109/RFID.2012.6193042.

Shirehjini, A. A. N.; Yassine, A.; Shirmohammadi, S. An RFID-based position and orientation measurement system for mobile objects in intelligent environments. IEEE Trans. Instrum., Meas., vol. 61, no. 6, pp. 1664–1675, Jun. 2012. DOI: http://doi.org/10.1109/TIM.2011.2181912.

Ni, L. M.; Zhang, D.; Souryal, M. R. RFID-based localization and tracking technologies. IEEE Wireless Commun., vol. 18, no. 2, pp. 45–51, Apr. 2011. DOI: http://doi.org/10.1109/MWC.2011.5751295.

Subramanian, S. P.; Sommer, J.; Schmitt, S.; Rosenstiel, W. RIL—reliable RFID based indoor localization for pedestrians. Proc. SoftCOM, 25–27 Sept. 2008, Split, Croatia. IEEE, 2008, pp. 218–222, DOI: http://doi.org/10.1109/SOFTCOM.2008.4669483.

Laaraiedh, M.; Yu, L.; Avrillon, S.; Uguen, B. Comparison of hybrid localization schemes using RSSI, TOA, and TDOA. Proc. European Wireless, 27–29 Apr. 2011, Vienna, Austria. IEEE, 2011, pp. 1–5, URL: http://ieeexplore.ieee.org/document/5898074/.

Macii, D.; Colombo, A.; Pivato, P.; Fontanelli, D. A data fusion technique for wireless ranging performance improvement. IEEE Trans. Instrum., Meas., vol. 62, no. 1, pp. 27–37, Jan. 2013. DOI: http://doi.org/10.1109/TIM.2012.2209918.

Savochkin, D. A. Combinational RFID-based localization using different algorithms and measurements. Proc. MIKON, 16–18 Jul. 2014, Gdansk, Poland. IEEE, 2014, pp. 563–566. DOI: http://doi.org/10.1109/MIKON.2014.6899958.

Liu, H.; Darabi, H.; Banerjee, P.; Liu, J. Survey of wireless indoor positioning techniques and systems. IEEE T SYST MAN CY C, vol. 37, no. 6, pp. 1067–1080, Nov. 2007. DOI: http://doi.org/10.1109/TSMCC.2007.905750.

Gimpilevich, Y. B.; Savochkin, D. A. RFID indoor positioning system based on read rate measurement information. Proc. ICATT, 16–20 Sept. 2013, Odessa, Ukraine. IEEE, 2013, pp. 546–548. DOI: http://doi.org/10.1109/ICATT.2013.6650842.

Khedo, K. K.; Sathan, D.; Elaheebocus, R.; Subramanian, R. K.; Rughooputh, S. D. Overlapping zone partitioning localisation technique for RFID. Int. J. of UbiComp, vol. 1, no. 2, pp. 20–32, Apr. 2010. DOI: http://doi.org/10.5121/iju.2010.1202.

Caceres, M.; Sottile, F.; Spirito, M. A. WLAN-based real time vehicle locating system. Proc. VTC Spring, 26–29 Apr. 2009, Barcelona, Spain. IEEE, 2009, pp. 1–5, DOI: http://doi.org/10.1109/VETECS.2009.5073916.

Mitchell, T. M. “Naive Bayes classifier,” Machine Learning. McGraw-Hill SEM, 1997, pp. 177–180.

Liu, C.-L.; Hao, H.; Sako, H. Confidence transformation for combining classifiers. Pattern Anal. Applic., vol. 7, no. 1, pp. 2–17, Apr. 2004. DOI: http://doi.org/10.1007/s10044-003-0199-5.

Гимпилевич, Юрий Борисович; Савочкин, Дмитрий Александрович. Имитационное моделирование измерительной информации, получаемой от RFID-меток в системах пространственной локализации объектов. Известия вузов. Радиоэлектроника, Т. 59, № 7, С. 26–36, 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.20535/S0021347016070037.




DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017050053

Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2017
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта