專利名稱：一種基于rfid技術(shù)的無源電子標(biāo)簽二維定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動識別技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于RFID技術(shù)的無源電子標(biāo)簽二維定位方法。
背景技術(shù)：
工作在UHF頻段的RFID系統(tǒng)室內(nèi)定位方法與傳統(tǒng)的無線定位方法一樣，按照定位方式的不同，可分為三大類基于空間劃分的定位(即鄰近算法定位)、基于場景的定位、基于測距的定位(包括時間信息定位一TOA以及TD0A、到達(dá)角度定位一A0A、信號強度信息定位一RSSI)。基于空間劃分的定位雖然不需要測量電磁波物理量，且較容易實施，但定位精度較低。目前主要應(yīng)用于井下人員以及倉庫中大型物品的位置定位。基于場景的定位，實施比較困難，需要訓(xùn)練、數(shù)據(jù)收集、經(jīng)驗積累，且一旦環(huán)境發(fā)生變化，則需要重新訓(xùn)練。主要應(yīng)用于零售商店對購買者的位置信息采集及商品管理。基于測距定位中的時間定位方法(TOA、TD0A)要求收發(fā)雙方有較為精準(zhǔn)的時間同步，這對于RFID系統(tǒng)來說是很難做到的。且要提高其定位精度，收發(fā)雙方必須存在一條視距傳播路徑，而室內(nèi)定位基本上不存在這樣的條件，故其并不適用。基于信號到達(dá)方向角的定位方法原理很簡單，但也要求發(fā)射端和接收端的無線傳播為視距傳播。非視距傳播將會給系統(tǒng)定位帶來不可預(yù)知的誤差，且其需要智能天線，價格昂貴。其中LANDMARC室內(nèi)定位算法是一種經(jīng)典的基于有源RFID的室內(nèi)定位算法，也是目前基于RFID的信號強度(RSSI)定位算法研究相對較為優(yōu)秀的系統(tǒng)。其設(shè)計理念是采用在定位環(huán)境中設(shè)置額外的固定參考標(biāo)簽，也稱輔助標(biāo)簽。這些參考標(biāo)簽在該定位系統(tǒng)中作為參考點使用，通過參考點的信號強度值與待定位標(biāo)簽的信號強度值之間的比較，計算出待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)。相關(guān)原理也比較簡單，由于閱讀器獲取到的相鄰標(biāo)簽的RSSI值也是相近的，所以LANDMARC算法通過比較閱讀器接收到的待定位標(biāo)簽與參考標(biāo)簽信號強度值的大小來求出離待定位標(biāo)簽距離最近的幾個參考標(biāo)簽，然后根據(jù)這幾個最鄰近參考標(biāo)簽的坐標(biāo)，并結(jié)合它們的權(quán)重，用經(jīng)驗公式計算出待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)。但是研究中存在一些主要的問題，其中包括以下幾點1. LANDMARC系統(tǒng)采用的電子標(biāo)簽是有源電子標(biāo)簽，有源電子標(biāo)簽的體積較大，電池壽命有限。其有效識別距離隨著電池能量的消耗逐漸減小，導(dǎo)致其在室內(nèi)定位系統(tǒng)實際應(yīng)用中工作不穩(wěn)定，且存在很多不利因素。2. LANDMARC算法需要得到各個閱讀器讀取的各個標(biāo)簽的信號強度信息，然后計算信號強度的歐幾里德距離，并由計算得出的歐幾里德距離確定K個最近鄰的參考標(biāo)簽。但在現(xiàn)有LANDMARC系統(tǒng)中最近數(shù)目K的選擇是通過大量實驗得出的固定值，而實驗證明，不同位置的待定位標(biāo)簽對應(yīng)的K值差距很大，在LANDMARC系統(tǒng)中采用固定K值的方法會帶來很大誤差。3.在現(xiàn)有最近鄰居室內(nèi)定位算法中，當(dāng)選擇最近鄰居時，最近鄰居數(shù)據(jù)相關(guān)算法會計算所有的參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽之間的歐幾里德距離。然后比較差值E的大小，選擇 E較小的參考標(biāo)簽作為待定位標(biāo)簽的最近鄰居，這將會導(dǎo)致許多不必要的計算，對系統(tǒng)的實時定位造成影響。這種影響在讀寫器識別距離較遠(yuǎn)、覆蓋范圍較大、參考標(biāo)簽放置密集的環(huán)境中尤為突出。4.在LARDNMARC系統(tǒng)應(yīng)用中，由于閱讀器只支持離散的能量級功率控制，在系統(tǒng)中很多參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽在閱讀器那端體現(xiàn)的能量級是一樣的。例如

圖1中的T3和 T5在進(jìn)行估計的時候，相對于閱讀器R2的能量級是相同的，但T5的實際位置距離待定位標(biāo)簽卻很遠(yuǎn)，這將造成系統(tǒng)定位精度的嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于RFID技術(shù)的無源電子標(biāo)簽二維定位方法，該方法采用接收信號強度的定位方式，在LANDMARC定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過采用無源RFID參考標(biāo)簽，利用改進(jìn)的最近鄰居參考標(biāo)簽獲取方法來實現(xiàn)目標(biāo)標(biāo)簽定位。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述一種基于RFID技術(shù)的無源電子標(biāo)簽二維定位方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 在定位平面中布置m個RFID閱讀器和η個無源參考標(biāo)簽，其中m個RFID 閱讀器的最大工作范圍疊加后能夠覆蓋整個定位平面，η個無源參考標(biāo)簽均勻分布在整個定位平面內(nèi)，并記錄每個無源參考標(biāo)簽在定位坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；將每個閱讀器的能量級分為U級，U為正整數(shù)，其中1級表示RFID閱讀器探測范圍最小的能量級；對每個無源參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽定義一個IXU大小的標(biāo)識向量，標(biāo)識向量中各元素初始值為0 ；步驟2 每個RFID閱讀器從第1級能量級起逐級對所有無源參考標(biāo)簽進(jìn)行探測， 若第i個無源參考標(biāo)簽被第j個RFID閱讀器在其第h級能量級第一次探測到后，第j個 RFID閱讀器不再對第i個無源參考標(biāo)簽進(jìn)行探測，并將第i個無源參考標(biāo)簽的標(biāo)識向量中第h個元素的元素值置為1，其中i = 1，2，Λ，η，j = 1，2，A，m，h = 1,2, Λ，U，從而得到無源參考標(biāo)簽的標(biāo)識矩陣R
權(quán)利要求
1. 一種基于RFID技術(shù)的無源電子標(biāo)簽二維定位方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1 在定位平面中布置m個RFID閱讀器和η個無源參考標(biāo)簽，其中m個RFID閱讀器的最大工作范圍疊加后能夠覆蓋整個定位平面，η個無源參考標(biāo)簽均勻分布在整個定位平面內(nèi)，并記錄每個無源參考標(biāo)簽在定位坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)；將每個閱讀器的能量級分為U級，U為正整數(shù)，其中1級表示RFID閱讀器探測范圍最小的能量級；對每個無源參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽定義一個IXU大小的標(biāo)識向量，標(biāo)識向量中各元素初始值為0 ；步驟2 每個RFID閱讀器從第1級能量級起逐級對所有無源參考標(biāo)簽進(jìn)行探測，若第i 個無源參考標(biāo)簽被第j個RFID閱讀器在其第h級能量級第一次探測到后，第j個RFID閱讀器不再對第i個無源參考標(biāo)簽進(jìn)行探測，并將第i個無源參考標(biāo)簽的標(biāo)識向量中第h個元素的元素值置為1，其中i = 1，2，Λ，η，j = 1，2，A，m，h = 1,2, Λ，U，從而得到無源參考標(biāo)簽的標(biāo)識矩陣R
全文摘要
本發(fā)明提出了一種基于RFID技術(shù)的無源電子標(biāo)簽二維定位方法，首先布置RFID閱讀器和無源參考標(biāo)簽，并設(shè)置閱讀器的能量級和標(biāo)簽的標(biāo)識向量，其次RFID閱讀器對無源參考標(biāo)簽進(jìn)行探測，建立無源參考標(biāo)簽的標(biāo)識矩陣R，再用RFID閱讀器對待定位標(biāo)簽進(jìn)行探測，建立待定位標(biāo)簽的標(biāo)識矩陣O，最后確定最近鄰居標(biāo)簽，并以最近鄰居標(biāo)簽的坐標(biāo)均值作為待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)。本發(fā)明采用無源RFID電子標(biāo)簽作為參考標(biāo)簽，解決了現(xiàn)有技術(shù)中有源標(biāo)簽體積大、壽命有限的問題，極大地提高了定位系統(tǒng)的壽命。使用能夠調(diào)節(jié)能量層的閱讀器，通過調(diào)節(jié)能量層來調(diào)節(jié)讀寫距離，從而判讀無源RFID電子標(biāo)簽與閱讀器的距離。
文檔編號G06K7/00GK102542230SQ20121000459
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月7日
發(fā)明者張維, 李文濤, 王力, 王嘉, 解志鋒 申請人:西北工業(yè)大學(xué)