定位系統是指在有限的區域內，如企業內部、校園、港口、倉庫等，對財產和人員進行定位和跟蹤。隨著數據業務和多媒體業務的快速增加，人們對定位與導航的需求日益增大，已成為一個新興產業并成為21世紀最熱門的研究領域之一。目前，常用的定位技術包括紅外線、超聲波、GPS、Wi－Pi等，但這些技術存在定位范圍小、抗干擾能力差、定位精度低等缺陷。本文針對這些不足，設計并實現了有源REID定位系統，該系統很好駟彌補了這些缺陷，適用于更多的場合。

1、定位技術分析

紅外線定位技術只適合于短距離傳播，且容易被熒光燈或者房間內的燈光干擾，所以該定位技術在定位范圍和定位精確上有很大的局限性。

超聲波傳播定位技術雖然距離較遠，但是受多徑效應和非視距傳播影響大，因此該定位技術對環境要求苛刻，且不適用于室內環境定位。

GPS定位技術是目前應用最為廣泛的室外定位技術，它是⒛世紀70年代初美國用于軍事目的開發的衛星導航定位系統，主要利用幾顆衛星的測量數據計算移動用戶位置，覆蓋范圍大，但是定位信號到達地面時較弱，不能穿透建筑物，因此該定位技術只適用于室外不適合室內定位。

Wi－Pi定位技術應用于小范圍的室內或室外定位，成本較低。但無論是用于室內還是室外定位，Wi － Fi收發器都只能覆蓋半徑在90 m以內的區域，而且很容易受到其他信號的干擾，從而影響其精度，定位器的能耗也較高。

在分析了現有技術不足之后，在此基礎上提出了以RFID技術為核心的定位技術。REID技術同現有定位技術相比，不但具有成本上的優勢，而且 REID定位技術對環境的要求和受到環境的影響都很小，且定位精度較高，傳輸范圍大，同時還能從定位目標中讀取有關該對象的大量信息。

2、系統構成

本文設計的有源REID定位系統由閱讀器、標簽、通信網絡和后臺服務器四個部分構成，如圖1所示。

圖1系統構成

各個閱讀器內部存儲了自身的位置信息，并能通過無線射頻的方式發送給進人該區域的標簽。標簽與閱讀器之間通過射頻通信可以測量出無線電傳輸的偽距，并據此計算出自身位置信息，然后上報至閱讀器。通信網絡則可以將閱讀器收到的信息傳輸至后臺服務器，同時后臺服務器還可以通過該網絡控制各個閱讀器。

系統安裝完成后，標簽能夠通過無線射頻方式完成自身位置的確定，并且通過通信網絡上傳到后臺服務器上。后臺服務器收集標簽信息，并提供標簽位置的網絡服務。

3、硬件結構

本系統的標簽和閱讀器具有相同的硬件結構，系統設計分為以下部分：主控制器、無線射頻收發及測距模塊、天線、供電系統。系統原理框圖如圖2所示。

圖2系統原理圖

為適應高速數據處理和網絡通信的需要，系統以Atmel公司的Atmega64為主控芯片。ATmega64單片機采用Harbard結構，具有單周期的RISC指令系統，內部具有硬件乘法電路，數據處理速度快；I／0端口可直接驅動較大電流負載；具有讀寫及地址鎖存允許控制引腳，便于擴展和使用外部接口和外部存儲空間；支持在線編程（ISP）及在線應用編程（IAP），方便現場修改和調試程序；具有支持主／從機模式的SPI串行通信接口，可以方便連接主／從機模式的串行通信單元。為了滿足通信和數據高速處理的需要，本系統采用16 MHz晶振。

無線射頻收發及測距模塊采用Nanotron公司的NanoPAN模塊。該模塊采用寬帶線性調頻擴頻（CSS）技術，并為IEEE 802．15．4a標準所采用。收發器為一款2．4 GHzISM頻段無線裝置，可靈活地提供31 25 Kb／s～2 Mb／s范圍的數據傳輸率，其點對點測距精度在1～2 m之內，可同時提供具有極佳傳輸范圍的可靠數據通信。通過采用一個MAC控制器，可降低對微處理器和軟件的要求，輕松地完成高級別系統的設計。

天線部分采用直接匹配天線的設計。由于空間限制，無線收發模塊與天線之間通過導線直接連接，設計中采用鐵氧體屏蔽和電磁屏蔽。鐵氧體屏蔽用于減少金屬對天線的影響，電磁屏蔽用于減少由天線線圈本身產生的磁場。為了在PCB板上做一個屏蔽的天線，至少要做到4層板，最上層和最下層要有非封閉的屏蔽環路。這樣的環路提供了電磁屏蔽，改善了電磁兼容性。