RFID 室內尋物系統

無線射頻辨識技術(Radio Frequency Identification, RFID)的應用日漸廣泛，我 國政府及業界皆透過運用射頻辨識技術來大幅提升日常生活作業的效率，可以說 是目前討論最為熱烈、同時被視為下一波的明星產業，而射頻辨識定位服務(RFID based Location Sensing Service)就是在這個潮流之下應運而生的一個熱門主題，相 對於目前已經非常熱門的衛星定位系統(Global Position System, GPS)服務，射頻 辨識定位主要是應用於室內，大型建築物的內部，以彌補傳統衛星定位在室內定 位會有死角的狀況發生。

未來生活空間並藉由射頻辨識技術的佈建，主動追蹤空間中特定人員和物品 的位置，並將主要的資訊透過多媒體視訊的方式顯現出來，除了可以使媒體之應 用更加個人化，也可以提供各種用品的位置資訊。於射頻辨識系統中的定位方 法，就是利用射頻辨識讀取器、許多感應器(感應標籤)，建構一個有一定涵蓋範

介軟體系統加以分析，最後，以該分析資料推算出該未知追蹤目標的位置，這就 是整個定位的流程。實驗環境如下圖 2-29 所示：

本實驗引用 LANDMARC[13]觀念來實 現 室 內 定 位 裝 置 ， 不 過 ， 本 實 驗 與 LANDMARC 系 統 上 有 著 標 籤 上 的 差 異，LANDMARC系統是使用主動式感 應標籤(Active Tags)[14]，而本實驗是使 用被動式感應標籤(Passive Tags)[15]，兩 者標籤以功能角度視之，為以下列表 2-2：

表2-2 兩種感應標籤之特性

主動式感應標籤(Active Tags) 被動式感應標籤(Passive Tags)

被稱為有源標籤 被稱為無源標籤

內含電池可隨時傳送資料給讀取器 電源是感應自讀取器所發射過來的 射頻無線電波能量

使用距離較長(33公尺以上) 使用距離較短

儲存較大的記憶體空間(32KBytes) 數位資料可攜性，如悠遊卡 價格較貴，一般都用在大裝備或昂貴

的物品上

價格便宜

LANDMARC 系統在實作上，還有整體的定位演算法提出，除了使用 RFID 設備用於定位上的準確率更高之外，在產業技術的進步與生產成本降低的同時，

使該系統有更大的價值與商機應用於室內定位應用方面。本實驗環境，是由 n 個 RFID 讀取器(reader)、m 個被動標籤作為參考標籤(reference tags)和 u 個要追蹤的 標籤(tracking tags)所組成。如圖 2-30、圖 2-31，就是以這樣的思維建構而成的環 境，其中：n=4、m=64、u=6，表示這個實驗環境是由 4 個 RFID 讀取器、64 個 參考標籤組成，而其底下有 6 個的追蹤標籤是本實驗欲實際定位的目標。

圖 2-29、RFID 定位系統環境

圖2-30 本實驗環境配置圖 圖2-31 本實驗環境示意圖

一般說來，要達成未知座標物的定位，讀取器的數量越多越好，因為可互相 包含以形成廣大的有效定位涵蓋範圍(coverage)；由於 RFID 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：配置大量被動標 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)

候，表示該欲追蹤的標籤 p，可能距離某個參考標籤(編號 j)，實際距離是比較近

多可探討的空間，所以對於整體的定位效能是無法保障優劣的。

本實驗室提出新式定位機制的思維也就著眼於此，希望透過每個讀取器功率 控制的概念引入，將先前求得的參考標籤加以分群，如圖 2-32，最後再以上述公 式求權重及未知物座標點，相信可以對整體的定位效能有很大的助益，所需參考 點的參考數目也能很清楚的被呈現。

圖 2-32 四個讀取器功率控制涵蓋範圍

以上圖實驗，分別利用四個讀取器各讀取一遍，方可得每一讀取器的涵蓋範 圍，如有讀取到追蹤標籤(tracking tags)，即得知追蹤標籤之區域位置，再進行該 讀取器之功率控制求取未知物座標，如圖 2-33。

圖2-33 讀取器功率控制示意圖

依上圖2-33來證明此觀念之正確性，實作得知讀取器一與讀取器二是讀取不 到追蹤標籤，讀取器三與讀取器四所得到的參考標籤與追蹤標籤如下圖2-34：

圖2-34 實驗取得每一讀取器涵蓋範圍(功率：30dBm)

本實驗使用單一讀取器所讀到的標籤來作LANDMARC權重判定座標，非與 追蹤標籤不同一區域者將不被列為參考點，誤差將於30公分之內。