- 4 CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG. - 9 CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU. - Công nghệ định vị trong môi trƣờng hẹp. - Kỹ thuật định vị trong nhà sử dụng công nghệ UHF-RFID thẻ thụ động 12 1.3. - Tình hình nghiên cứu trên Thế giới liên quan đến lĩnh vực của Đề tài. - Mục tiêu nghiên cứu của Đề tài. - Hệ thống định vị dùng công nghệ RFID thẻ thụ động. - Phƣơng trình truyền sóng trong hệ thống định vị dùng công nghệ RFID thẻ thụ động. - Các Phƣơng pháp Định vị. - Thời gian truyền tín hiệu (DOA hoặc DTOA. - 36 CHƢƠNG 3 – ĐẶC TÍNH HÓA CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG TỚI HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ DÙNG RFID THẺ THỤ ĐỘNG. - Ảnh hƣởng của đặc tính khác của môi trƣờng. - 535354 CHƢƠNG 4 – CÁC HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ RFID THẺ THỤ ĐỘNG ĐÃ TRIỂN KHAI. - 545455 4.1 Hệ thống định vị sử dụng một đầu đọc và một thẻ. - Cấu hình hệ thống. - Hiệu chỉnh hệ thống. - Phƣơng pháp định vị. - Kết quả và Khó khăn. - Hệ thống định vị sử dụng một đầu đọc và nhiều thẻ. - Hiệu chỉnh dữ liệu cho các điểm định vị. - Phƣơng pháp Định vị. - Kết quả và khó khăn. - Hệ thống định vị sử dụng ba ăng-ten và một thẻ. - 787879 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU. - 797980 4 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những kết quả đạt đƣợc trong Luận Văn là do tôi nghiên cứu và đƣợc sự hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn cùng nhóm nghiên cứu trong thời gian thực hiện. - Nếu những kết quả của tôi phát hiện đƣợc sao chép kết quả trong những Tài liệu tham chiếu khác thì hội đồng có thể hủy kết quả nghiên cứu của Luận Văn này. - Học Viên 5 CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG STT Ký hiệu Giải thích 1 RFID (Radio Frequency Identification) Sự định danh dựa vào tín hiệu sóng vô tuyến 2 RSSI(Received Signal Strength Indicator) Chỉ số độ lớn của tín hiệu nhận đƣợc 3 ID (Identification) Định danh 4 Tag Thẻ 5 Reader Đầu đọc 6 Antenna Ăng-ten 7 KNN(K-nearest neighborv) K điểm gần nhất 8 Triangulation Thuật toán tam giác 9 RF(Radio Frequency) Tần số tín hiệu sóng vô tuyến 10 Cable Cáp 11 Loss Tổn hao 12 CSDL Cở sở dữ liệu 13 NA (North American) Dải tần có tần số trung tâm 915Mhz 14 EU3 Dải tần có tần số trung tâm 868Mhz 15 Histogram Biểu đồ mối liên hệ giữa giá trị RSSI và số lần xuất hiện 16 Gain Hệ số của ăng-ten 17 WSN(Wireless Sensor Network) Mạng lƣới cảm biến không dây 18 GPS(Global Positioning System) Hệ thống định vị toàn cầu 19 RT(Reference Tag) Thẻ tham chiếu 20 TT(Target Tag) Thẻ định vị 6 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1- 1: Mối quan hệ giữa khoảng cách & tần số tín hiệu trong hệ thống RFID thẻ thụ động [1. - 12 Bảng 1- 2: Một số công nghệ định vị trong môi trƣờng diện hẹp. - 12 Bảng 1- 3: Một số nghiên cứu về Hệ thống định vị trong môi trƣờng diện hẹp đã công bố. - 15 Bảng 2- 1: Lƣợng tổn hao năng lƣợng tín hiệu do cáp và giắc kết nối. - 39 Bảng 3- 2: Kết quả thí nghiệm dùng 2 ăng – ten MT245 và ăng–ten Metal. - 41 Bảng 3- 3: Bảng tổng hợp các kết quả thu đƣợc. - 434344 Bảng 3- 4: Các kết quả khi dùng ăng–ten Metal thu tín hiệu. - 464647 Bảng 3- 5: Các kết quả khi dùng ăng–ten MT245 thu tín hiệu. - 464647 Bảng 3- 6: Kết quả thu đƣợc khi dùng Ăng–ten Metal đọc tín hiệu từ các thẻ đặt trong không khí. - 484849 Bảng 3- 7: Kết quả thu đƣợc khi dung Ăng-ten MT245 thu tín hiệu từ thẻ đặt ngoài không khí. - 525253 Bảng 4- 1: Bảng kết quả phân tích chất lƣợng của các CSDL thu thập. - 666667 7 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Ba khối cơ bản trong hệ thống định vị. - 10 Hình 2- 1: Nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị RFID thẻ thụ động trong môi trƣờng hẹp [14. - 19 Hình 2- 3: Hình dạng của ăng – ten Metal. - 28 Hình 2- 6: Mô hình định vị tam giác. - 38 Hình 3- 3: Ăng–ten Metal thu tín hiệu của thẻ dán trên miếng xốp + tƣờng gỗ. - 40 Hình 3- 4: Ăng–ten MT245 thu tín hiệu của thẻ dán trên miếng xốp + tƣờng gỗ. - 41 Hình 3- 5: Ăng–ten MT245 thu tín hiệu của thẻ dán trên miếng xốp nhỏ + tƣờng bê – tông. - 424243 Hình 3- 6: Ăng–ten Metal thu tín hiệu từ thẻ dán trên miếng xốp nhỏ + tƣờng bê tông. - 454546 Hình 3- 7: Ăng–ten Metal thu tín hiệu từ thẻ đặt trong không khí. - 484849 Hình 3- 8: Ăng–ten MT245 thu tín hiệu của thẻ đặt trong không khí. - 555556 Hình 4- 3: Vị trí của ăng–ten đầu đọc và vàn thí nghiệm. - 575758 Hình 4- 5: Qui trình định vị. - 606061 Hình 4- 7: So sánh Histogram giữa điểm định vị (màu đỏ) và điểm tham chiếu (màu xanh. - 616162 Hình 4- 8: Kết quả định vị khi sử dụng một thẻ trong lƣới Landmark. - 626263 Hình 4- 10: Qui trình định vị. - của các điểm định vị. - 707071 Hình 4- 14: Hình chiếu bằng của hệ thống lắp đặt theo mô hình Tam giác. - 707071 Hình 4- 15: Mô tả hệ thống đã triển khai. - 717172 Hình 4- 16: Cách đặt thẻ tham chiếu và thẻ định vị. - 747475 Hình 4- 19: Sai số(m) của các điểm định vị. - 757576 9 LỜI MỞ ĐẦU Vị trí là thông tin chính trong các ứng dụng theo dõi và định vị đối tƣợng. - Thông tin quan trọng này hỗ trợ ngƣời sử dụng khi hoạt động trong môi trƣờng không quen thuộc. - Với mục tiêu xây dựng đƣợc hệ thống định vị có giá thành hợp lý và độ ổn định cao trong môi trƣờng hẹp, công nghệ RFID với thẻ thụ động đƣợc lựa chọn khi triển khai hệ thống. - Chƣơng 1: Tình hình nghiên cứu tổng quan trên thế giới và Việt Nam. - Phần này sẽ giải thích về các công nghệ định vị và mục tiêu nghiên cứu của đề tài. - Chƣơng này phân tích cấu trúc, nguyên lý hoạt động của hệ thống định vị dùng công nghệ RFID. - đặc điểm của tín hiệu sóng điện từ truyền trong môi trƣờng hẹp và các thuật toán định vị hay đƣợc sử dụng. - Chƣơng 3: Đặc tính hóa các yếu tố ảnh hƣởng tới hệ thống. - Các yếu tố ảnh hƣởng nhƣ lớp vật liệu tiếp xúc với thẻ, độ định hƣớng của các ăng-ten và ảnh hƣởng của môi trƣờng sẽ đƣợc phân tích chi tiết. - Chƣơng 4: Các hệ thống định vị đã đƣợc triển khai. - Phần này đƣa ra và phân tích cụ thể 3 hệ thống mà luận văn đã triển khai. - Trong quá trình nghiên cứu em đã gặp phải nhiều khó khăn và đã nhận đƣợc sự giúp đỡ từ cô giáo hƣớng dẫn Lê Minh Thùy, các thành viên trong nhóm RF của phòng TTAC thuộc Viện nghiên cứu quốc tế Mica–trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, cùng sự giúp đỡ của bạn bè lớp cao học khóa 2013B và các đồng nghiệp ở phòng Nghiên Cứu & Phát Triển của công ty TNHH Phát Triển Điện Tử Bình Anh. - Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của mọi ngƣời trong suốt thời gian vừa qua! 10 CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1. - Công nghệ định vị trong môi trƣờng hẹp Nhu cầu định vị đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong những thập kỷ gần đây do nhu cầu thực tế về xác định vị trí đối tƣợng trong lĩnh vực quân sự, công nghiệp, y tế, dân sự. - Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, những công nghệ mới hỗ trợ định vị đối tƣợng nhƣ RFID, camera, wifi, WSN với các ứng dụng định vị trong môi trƣờng hẹp (trong các tòa nhà, sân bay, kho chứa đồ). - Các ứng dụng định vị trong môi trƣờng hẹp nhƣ giám sát, dẫn đƣờng cho ngƣời phiếm thị, ngƣời cao tuổi, trẻ nhỏ, ngƣời bệnh hay ngƣời sử dụng ở trong môi trƣờng không quen thuộc. - Phạm vi ứng dụng ngày càng mở rộng và yêu cầu định vị ngày càng cao đòi hỏi phải xây dựng đƣợc hệ thống định vị hoạt động hiệu quả trong môi trƣờng hẹp. - Một hệ thống định vị bao gồm 3 khối cơ bản: khối cảm biến, khối xử lý dữ liệu và khối hiển thị: Hình 1-1: Ba khối cơ bản trong hệ thống định vị Một số công nghệ định vị sử dụng trong môi trƣờng hẹp nhƣ: tín hiệu GPS, sử dụng camera hoặc dựa vào tín hiệu sóng điện từ-RF (sử dụng Wifi, mạng cảm biến không dây, công nghệ RFID). - Mỗi công nghệ phát triển các khối chức năng khác nhau nên có các ƣu điểm và hạn chế riêng. - Nên phải dựa vào mục đích và yêu cầu cụ thể của ngƣời dùng mới lựa chọn đƣợc công nghệ định vị và cách xây dựng hệ thống định vị phù hợp. - Phân loại theo khối cảm biến (quyết định đến công nghệ định vị) thì hệ thống định vị trong môi trƣờng hẹp có thể chia ra thành các kiểu dƣới đây: 11 - Hệ thống định vị toàn cầu-GPS (Globle Positioning System) là hệ thống định vị sử dụng tín hiệu GPS. - Hệ thống định vị này có khả năng định vị, giám sát đƣợc đối tƣợng trong vùng không gian mở với chất lƣợng tốt. - Còn trong môi trƣờng hẹp, tín hiệu truyền trong môi trƣờng bị giới hạn và thay đổi hƣớng liên tục nên tín hiệu GPS sẽ bị suy hao nhiều. - Mặt khác, các thiết bị GPS thƣờng có giá thành cao nên gây nhiều trở ngại, khó khăn về mặt tài chính khi xây dựng, lắp đặt hệ thống cho các ứng dụng triển khai với phạm vi lớn. - Hệ thống định vị sử dụng camera là hệ thống lắp đặt các camera để theo dõi, giám sát và định vị đối tƣợng. - Hệ thống có thể biết đƣợc chính xác vị trí của đối tƣợng trong phạm vi giám sát. - Tuy nhiên, trong các trƣờng hợp cần bảo mật các thông tin cá nhân hoặc có những vùng không thuộc thị trƣờng quan sát của camera thì việc sử dụng camera chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu. - Hệ thống định vị sử dụng wifi là hệ thống dùng mạng wifi để thu thập tín hiệu. - Hệ thống này dễ dàng sử dụng và triển khai trong thực tế. - Nhƣng chất lƣợng định vị chƣa tốt đặc biệt khi đối tƣợng ở gần những vị trí đặc biệt nhƣ cửa ra vào, cửa sổ. - Hệ thống định vị dùng mạng cảm biến không dây WSN để thu thập thông tin từ các nút cảm biến. - Khi hệ thống triển khai trên phạm vi rộng, số lƣợng nút cảm biến nhiều làm tăng chi phí lắp đặt. - Hệ thống định vị sử dụng công nghệ sóng điện từ (RFID) là hệ thống sử dụng sóng điện từ truyền từ đầu đọc để thu thập thông tin từ thẻ RFID. - Dựa vào loại thẻ sử dụng trong hệ thống là thụ động hay tích cực mà có các hệ thống định vị tích cực và thụ động. - Ở tần số từ 2.4Ghz trở lên thì thƣờng sử dụng thẻ tích cực, hệ thống có nguyên lý hoạt động giống nhƣ các mạng cảm biến không dây WSN. - Còn ở dải tần UHF (860Mhz980Mhz) trở xuống, thẻ RFID thụ động hay đƣợc sử dụng trong ứng dụng không cần khoảng cách truyền sóng lớn. - Bảng dƣới đây chỉ ra mối liên hệ tƣơng đối giữa khoảng cách thu đƣợc tín hiệu trong hệ thống định vị dùng công nghệ RFID thụ động [1]. - 12 Bảng 1- 1: Mối quan hệ giữa khoảng cách & tần số tín hiệu trong hệ thống RFID thẻ thụ động [1] Tần số 135KHz 13.56MHz 900MHz 2.45GHz 5.8GHz Khoảng cách phát hiện
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt