第二章 文獻探討
2.3 RFID 於定位方法的研究
2.3.2 LANDMARC 系統
由於 LANDMARC 系統內的理論，是本篇論文所欲深入研究的主題，因此本節 將會對 LANDMARC 系統的實驗環境，及其演算法流程做詳盡的說明與解釋。
在說明 LANDMARC 的應用理論之前，首先要先了解，LANDMARC主要是沿襲 SpotON 系統方法中，運用相對訊號強度估算距離的方式來預測未知物件的位 置，這是目前行動定位的技術當中發展的最純熟的一種測量方式，目前行動定位 的技術可以區分為下列四種：[24][25]
(1) Signal strength ( SS )：
利用基地站的訊號強度與距離的關係進行測距來達到定位的目的，如：
SpotON、LANDMARC。
(2) Time of arrival ( TOA )：
類似GNSS [25](Global Navigation Satellite System，全球衛星導航系統) 的定位原理，以量測訊號自基地台傳播至使用者的時間進行測距並定位。
(3) Time difference of arrival ( TDOA )：
量測訊號從基地站傳播至使用者的時間差以雙曲線定位的原理進行定位。
(4) Angle of arrival ( AOA )：
量測使用者與基地站之方向並以類似角度法前方交會的方式定位。
有了如上的認知，接著我們開始簡介在 LANDMARC 系統中，所採用的實驗方 法：
一般LANDMARC系統中的實驗環境，是由
n
個 RFID 讀取器、m
個所謂的指 引標籤 (reference tags) 和u
個要追蹤的標籤 (tracking tags) 所組成。下頁的圖 2-3，就是以這樣的思維建構而成的環境，其中： n = 4、m = 16、
u = 8，表示這個實驗環境是由 4 個 RFID 讀取器、 16 個指引標籤組成，而其 底下的 8 個的追蹤標籤是我們欲實際定位的目標。
圖 2-3 LANDMARC 系統之實驗環境
一般說來，要做未知物件的定位，讀取器的數量越多越好，因為其可以互相 包含以形成廣大的有效定位涵蓋範圍 (coverage)；然而，由於 RFID 的讀取器 數量有限，且又單價太高，所以我們改以利用大量且成本較低廉的設備，如：配 置大量主動式標籤的方式，將標籤均勻的散佈在實驗環境之中，當成是可以輔助 RFID讀取器增加有效定位涵蓋範圍的指引點，以這個方法變相的讓系統內的有效 定位涵蓋範圍增大，而這個指引標籤的概念，也為 LANDMARC 系統方法中，非常 有特色的一個地方。
在各 RFID 讀取器端會收到兩組來源不同的訊號，表示如下；
定義在不同的 RFID 讀取器 (
i
∈ (1,n
)) 中，會分別收到兩組訊號強 度 ， 以 向 量 集 合 的 觀 念 表 示 ， 分 別 為→S =
和 →θ
=。
其中 ：→
S 是表示追蹤標籤，相對於讀取器所擁有的訊號強度向量。
→
θ
是表示指引標籤，相對於讀取器所擁有的訊號強度向量。針對每個要特定追蹤的標籤
p
( )，會得到 j 個 ( ) 相 對強度值E
j，這裡的
E
j = …… (2.1) 也就是說，以這個看起來類似求尤拉距離公式 (Eular Distance formula) 的方法，對於每個要追蹤的標籤p
，都求出一組其相對於環境中所有 m 個 (假設 j = m)指引標籤的相對強度集合 。
這個相對強度的集合 有著其物理意義在：當集合內的
某個
E
j 值越小的時候，表示該欲追蹤的標籤p
，可能距離某個指引標籤(編號 j)，實際距離是比較近的；那麼，如果能夠找出某幾個 Ej 值較小的指引標籤，根據這些標籤所提供的位置來對此欲追蹤的標籤位置做定位，準確率將會大大提 升，這也是 LANDMARC 方法中，最關鍵的觀念所在。
要推估追蹤標籤的位置，可以依照離追蹤物由近到遠的指引標籤的順序 (
E
j 值由小到大)，來計算在每次不同的階段，也就是依序選取 1~ k 個較小的指引 標籤，當作是實際定位時所會使用到的指引點，以此計算。而在每一次不同的階段，所欲使用到的指引點，都會有其參考權重的計算，
公式如下：
…… (2.2)
這個公式裡面的
W
i 是個很重要的值，代表的是一個「權重」(weight) 的概念；簡言之，當某個
E
j值越小的指引標籤存在時，表示該標籤的座標位置要 有越大的參考性(因為距離該追蹤物越近)，那麼其就應該擁有更高的參考權重；最後，在整體的位置估算時，參考權重越大的指引標籤所提供的位置資訊，可以 確保對追蹤物的位置預測有較大的定位精確性。
因此，如果今天依照由
E
j 值小到大的順序選了 k 個較小的指引標籤，根 據其座標位置，可以定位出該未知座標的追蹤標籤位置(X, Y)
，公式如下：…… (2.3)
整個 LANDMARC 定位方法，我們以下表 2-3 的步驟說明，簡單的表達其流 程：
表 2-3 LANDMARC 方法之流程表
步驟一： 將 事 先 決 定 好 數 量 的 RFID 讀 取 器 、 指 引 感 應 標 籤 (reference tags ， m 個 ) ， 依 照 所 欲 擺 設 的 感 測 網 路 拓 樸 (topology) 環境放置妥當，在這個預設是零干擾、零屏障的 網路環境中，準備進行環境底下對追蹤物定位的動作。
步驟二： 將一個或數個欲追蹤的物件 (通常有配帶 RFID感應標籤、或 者本身就是一張感應標籤)，置於網路環境中。
步驟三： 從各個讀取器端，去接收來自追蹤標籤與指引標籤的訊號強度 集合， →S 與→θ 。
步驟四： 以這些讀取器收集到的訊號強度，透過公式 (2.1)算出未知物 件與各指引標籤的相對訊號強度值，得到一組其與指引標籤間 的相對強度向量集合 。 。
從這個向量集合，可以找出離追蹤物件最近的指引點，並以公 式 (2.2) 依序算出相對的參考權重。
步驟五： 以離追蹤物件最近的指引點開始，以公式(2.3) ，由近到遠依 照順序，計算各階段引用不同數目指引標籤的狀況下，未知物 件的座標