探讨基于物联网的RFID室内定位系统设计

探讨基于物联网的RFID室内定位系统设计

陈梁 贾文强 白晶晶

四川长虹新网科技有限责任公司  621000

摘要：在城市化进程不断加快的背景下，室内空间呈逐渐扩大趋势，且愈发复杂。基于室内定位的前提下来说，受各种因素的影响，传统卫星应用可行性较低，故寻求一种定位准确、操作简单、成本低的室内定位系统就成为相关领域重点关注的问题。本文主要围绕基于物联网的RFID室内定位系统设计进行了探讨、分析，以供参考。

关键词：物联网；RFID；室内定位系统设计

现阶段，我国室内定位技术较多，包括WIFI定位、二维码导航、激光雷达等，均获取了明显的成效，但同时也存在应用限制，如成本高等。与上述室内定位技术相比，RFID室内定位技术则存在明显的应用优势，主要以识别迅速、成本低、可重复等为体现，同时满足了低成本及精准定位需求，推动了室内定位的进一步发展。

1、系统功能

基于室内定位系统的前提下来说，主要依靠智能室内定位机器人、RFID手持终端等系统。将仓储室内物流分拣应用作为例子，探讨、分析基于物联网的RFID室内定位系统，如下：该系统的通信经2.4G频段的NRF和室内定位机器人实现，其中NRF的功能主要以向定位机器人发送货物起点及终点坐标数据为体现，而室内定位机器人的功能主要以反馈机器人当前状态为体现[1]。在手持设备的支撑下，相关信息会清晰显示在OLED屏上。定位机器人经NRF接收任务数据后，自动对自身当前所在位置进行识别，依靠陀螺仪实现前进方向的改变。

2、硬件设计

此设计的主控系统为STM32F407ZET6单片机，旨在对整体系统运行进行控制，与51单片机等相比，STM32F407ZET6单片机的质量明显较优。基于RFID电子标签识别的前提下来说，主要依靠FM11RF08射频芯片，机器人避障功能的发挥则依靠TOF10120测距传感器。对于所规划路径存在障碍的情况，机器人会等待30秒，如若该时间结束障碍物仍然存在，系统就会以当前坐标为前提，实现路径的重新计算规划，旨在确保机器人完成任务坐标。对于机器人实时状态的采集，由6轴的MPU6050电子陀螺仪实现，能够对机器人车头朝向进行判断，将转向角度控制在精确范围内，避免机器人前进方向错误的情况发生。机器人充电采取了无线充电模式，依靠XKT601－02无线充电模块实现，调至充电模式即可完成充电。在仓储室内物流分拣中，机器人达到运输起始坐标位置，伸缩机会自动卡到位置坐标货物架上，当货物运输到坐标终点位置时，伸缩机则会自动收起[2]。

3、软件设计思路

基于RFID手持终端及上位机信息通信系统的前提下来说，主要是利用2.4G频段的NRF模块和室内定位机器人展开通信。

3.1室内定位机器人系统设计

在NRF无线通信方式及手持RFID终端等系统的前提下，实现室内定位机器人的数据通信，对于接收的任务数据系统会自动进行判断，并对当前位置进行准确的识别，利用陀螺仪对当前车头方向姿态进行掌握，从而实现坐标的准确判断。在此过程中，如若当前坐标未在任务坐标范围内，此时机器人就会控制电机转向，确保车头前进。对于路线的规划，主要是基于行走X轴、再走Y轴路线设计原则的前提下进行，进而慢慢的靠近目标坐标。对于坐标的对比，需要机器人行驶到与坐标一致的位置进行，对于机器人X、Y轴坐标和货物起点坐标呈相等的情况，提示机器人已经处于获取起点坐标位置，顶部伸缩机就会将货架底部卡住，对比当前位置及货物终点坐标后，自动对路线展开规划，将货物运输到终点坐标位置后，伸缩机则会自动收起，这也就说明货运过程顺利完成[3]。此外，获取任务完成后，机器人会自动检测当前有无新任务，如若有则会继续到新的任务点完成任务，反之没有则会返回到等待区。另外，如若机器人电压过低，那么系统就会自动重新规划路线，朝着闲置的充电坐标方向前进，以达到充电的目的。

3.2RFID手持终端系统设计

基于RFID手持终端系统的前提下来说，功能模式包含录入坐标及发送任务，而模式的切换则依靠KEY5。如若选择录入坐标模式，以场地大小为前提完成坐标的设置，之后手持终端底部放置电子RFID标签，从而就能实现坐标的自动录入。选择发送任务模式时，系统会对当前机器人有无任务安排进行判断，如若暂时没有，最经NRF无线通信发送信息，内容包括货物起点坐标及终点坐标位置。在NRF无线通信的支撑下，室内定位机器人能够将当前的位置、电量等情况实时反馈在OLED屏幕上，有利于相关工作人员对情况的监管[4]。

3.3上位机信息通信系统

在上位机信息通信系统的支撑下，相关人员能够实时掌握机器人的相关信息，包括当前位置等，也能将任务信息技术发送给机器人。该系统会对机器人的当前状态展开判断，如若空闲，此时允许经NRF无线通信发送坐标数据，机器人接收后就会自动运行。利用NRF无线通信，室内定位机器人能够于接收页面上反馈出当前位置、状态等数据，并分别填写在软件底部信息栏中。另外，软件的右侧坐标能够将场地地图绘制出来，以所反馈坐标位置为前提，将机器人当前位置显示出来

[5]。

4、系统调试

联调室内定位机器人、手持终端及上位机，可实现室内定位系统各功能的测试。例如，对于室内布局，RFID电子标签能够构造场地地图，并对运输场景展开模拟；机器人接收到NRF无线通信所发送的信息后，依靠RFID读写器能够准确读取地面电子标签信息，从而掌握当前位置，对比坐标后，能够避免终点位置抵达不准确情况的发生。上位机可经NRF模块接收到机器人的状态信息，左侧界面显示机器人电量、位置等信息，右侧界面则能对场地地图上机器人当前位置进行模拟。当机器人处于空闲状态下时，上位机经窗口发送任务坐标信息，机器人接收到后就会自动运行[6]。

5、结束语

综上，基于物联网的RFID室内定位系统具备了低成本、可靠性高、适用性强等优势，本文以小型物流仓库为例，探讨了该系统的设计，旨在进一步促进室内定位系统准确性的提高。该系统利用RFID标签，可实现室内地图的构造，利用机器人对取货场景进行了模拟，搭载读写器能够实现地面RFID标签信息的读取，从而获取坐标位置。值得注意的是，此定位系统除了适用于物流仓储室内定位外，对于无人餐厅、无人超市等室内场景的建设也存在较高的适用性，在促进室内定位智能化水平提高方面起着积极的意义。

参考文献

[1]吴永强．物联网室内定位技术原理解析［J］．中国新通信，2021,20（7）：77.

[2]叶和敏．基于ＷｉＦｉ的机器人室内定位技术研究［J］．桂林：广西

师范大学，2021（3）：567-569．

[3]陶曾杰，雷琳，李雪．基于ＷＬＡＮ和ＲＦＩＤ的室内人员定位技术

［Ｊ］．电子技术，2021，50（8）：40-41．

[4]杨鹏．RFID技术在智能物流中的应用［Ｊ］．电子制作，2021（24）：10-20．

[5]霍文慧,李敬兆.基于物联网的智慧物流监测系统[J].物联网技术,2020.10(9):19-23

[6]米永巍,李怡勇,李涛等.基于射频识别(RFID)技术的医疗设备维护管理系统设计与应用[J].医疗卫生装备,2021.34(10):27-29