无线射频标签定位方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种无线射频标签定位方法和系统，其中，上述方法包括：S1，读写器通过n个天线采集标签相位，n大于或等于4；S2，计算相邻天线采集到的相位值的差值，根据相位的差值计算标签到相邻天线中每个天线距离的差值；S3，以距离的差值的绝对值作为实轴长度，以距离的差值相对应的相邻天线中两个天线的位置为焦点生成双曲线；S4，对双曲线中存在相同焦点的双曲线求交点，交点集合求交集，根据交集中包含的交点确定标签的位置。通过本发明的技术方案，能够不依赖锚节点信息和信号指纹信息对标签进行定位，并且能够提高定位的精确度。
【专利说明】无线射频标签定位方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及射频识别【技术领域】，具体而言，涉及一种无线射频标签定位方法和一种无线射频标签定位系统。
【背景技术】
[0002]无线射频识别即RFID (Radio Frequency IDentification)技术，又称电子标签，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频(125Khz?134.2Khz)、高频(13.56Mhz)、超高频(UHF)等技术。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码(光学识别技术的一种)不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。相对于低频、高频,超高频RFID应用更加广泛。被动(passive)的超高频标签不需要电源供电，从阅读器发出的电磁信号中获取能量并反向散射(backscatter)信号回去。因为不需要供电模块以及无需复杂计算，被动标签造价非常低廉。因此，被动标签可以大量嵌入到物体来进行物流管理、资产监测等。
[0003]标签的无线定位(wireless localization)是丰富多样的基于位置的服务的基础。比如，在仓库内进行物品自动清点整理时，机器人需要知道每样物品所处的位置以及详细信息。在2.4GHz频段的室内定位系统中，有很多成熟的定位算法，如基于信号强度(RSS)指纹的定位、到达角估测(Arrival of Angle)等。然而，由于在被动无线射频识别系统中(passive RFID system)信号衰减太快、易受干扰等原因，这些方法并不能直接被应用过来。LANDMARC是无线射频识别定位领域的代表作之一。它在场景中部署大量的位置已知的标签(锚节点)，根据目标节点信号强度以及锚节点信号强度的关系来推测目标节点位置。在被动无线射频识别系统中，LANDMARC能够达到I?2米左右的精度。
[0004]但是基于信号强度进行指纹定位的方法需要获取信号指纹信息，而LANDMARC算法又需要依赖锚节点信息，且I至2米的精度也难以满足精确定位的需求。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，如何进行无线射频标签定位而无需依赖信号指纹信息或者锚节点信息，并且能够提高定位精度。
[0006]为此目的，本发明提出了一种无线射频标签定位方法，包括:S1，RFID读写器通过η个天线采集标签的相位值，其中η大于或等于4 ;S2,计算所述η个天线中相邻天线采集到的相位值的差值，得到η-1个相位值的差值，根据所述相位的差值计算所述标签到所述相邻天线中每个天线距离的差值，得到η-1个距离的差值；S3，以所述距离的差值的绝对值作为实轴长度，以所述距离的差值相对应的相邻天线中两个天线的位置为焦点生成双曲线，得到η-1个双曲线；S4，对所述η-1个双曲线中存在相同焦点的双曲线求交点，得到n_2个交点集合，对所述η-2个交点集合求交集，根据交集中包含的交点确定所述标签的位置。[0007]优选地，所述步骤S2包括:所述η个天线中第i个天线采集到的相位值为Θ i，Θ i e [0,2 31), i 属于 n，则有
【权利要求】
1.一种无线射频标签定位方法，其特征在于，包括: SI，RFID读写器通过η个天线采集标签的相位值，其中η大于或等于4 ； S2，计算所述η个天线中相邻天线采集到的相位值的差值，得到η-1个相位值的差值，根据所述相位的差值计算所述标签到所述相邻天线中每个天线距离的差值，得到η-1个距离的差值； S3，以所述距离的差值的绝对值作为实轴长度，以所述距离的差值相对应的相邻天线中两个天线的位置为焦点生成双曲线，得到η-1个双曲线； S4,对所述η-1个双曲线中存在相同焦点的双曲线求交点,得到η-2个交点集合,对所述η-2个交点集合求交集，根据交集中包含的交点确定所述标签的位置。
2.根据权利要求1所述无线射频标签定位方法，其特征在于，所述步骤S2包括: 所述η个天线中第i个天线采集到的相位值为Qi, Θ j e [O, 2 π )，i属于η,则有
3.根据权利要求2所述无线射频标签定位方法，其特征在于，所述步骤S2还包括: 所述标签到所述第i+Ι个天线的距离为di+1，所述标签到所述第i+Ι个天线和所述第i个天线的距离的差值为Λ Cli，则有
4.根据权利要求3所述无线射频标签定位方法，其特征在于，所述步骤S3包括: 以Λ Cli在k’ = O的情况下对应的绝对值作为实轴长度，以第i个天线和第i+Ι个天线的位置作为焦点生成双曲线的一个分支，以Adi在k’ = I的情况下对应的绝对值作为实轴长度，以第i个天线和第i+Ι个天线的位置作为焦点生成双曲线的另一个分支。
5.根据权利要求4所述无线射频标签定位方法，其特征在于，所述步骤S4包括:对以第i个天线和第i+ι个天线的位置为焦点的双曲线两个分支，与以第i+ι个天线和第i+2个天线的位置为焦点的双曲线的两个分支求交点，得到交点集合Ri,求集合R1至Rn的交集R’，根据R’中包含的交点确定所述标签的位置。
6.根据权利要求5所述无线射频标签定位方法，其特征在于，还包括:在η为4的情况下，得到交点集合R1和R2，若R1与R2的交集R’为空集，则有
7.根据权利要求1至6中所述无线射频标签定位方法，其特征在于，所述η个天线设置于一条直线上，且相邻天线之间的距离相等。
8.根据权利要求1至6中所述无线射频标签定位方法，其特征在于，在所述步骤SI之前还包括: S0，计算所述η个 天线的定位区域，将所述标签设置在所述定位区域中。
9.一种无线射频标签定位系统，其特征在于，包括: RFID读写器，通过η个天线采集标签的相位值，其中η大于或等于4 ； 计算单元，用于计算所述η个天线中相邻天线采集到的相位值的差值，得到η-1个相位值的差值，根据所述相位的差值计算所述标签到所述相邻天线中每个天线距离的差值，得到η-1个距离的差值； 图像处理单元，用于以所述距离的差值的绝对值作为实轴长度，以所述距离的差值相对应的相邻天线中两个天线的位置为作为焦点生成双曲线，得到η-1个双曲线； 位置确定单元，用于对所述η-1个双曲线中存在相同焦点的双曲线求交点，得到η-2个交点集合，对所述η-2个交点集合求交集，根据交集中所包含的交点确定所述标签的位置。
【文档编号】G01S5/12GK103954929SQ201410217037
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】刘天赐, 刘云浩 申请人:清华大学