一种定位系统的制作方法

本发明实施例涉及定位技术领域，尤其涉及一种定位系统。

背景技术：

定位是指通信系统通过特定的技术获取目标物体的地理位置信息(例如经纬度坐标)，提供给移动用户本人、通信系统或第三方定位客户端，并借助一定的电子地图信息的支持，以供目标物体的位置展示或利用。

随着数据中心日益壮大，机房设备数量增多，由于业务需求，机房相关设备变动非常频繁，为了保障日常维护工作的效率，资源管理的准确性，需要实时定位机房设备的位置。针对机房设备的定位方式，目前主要采用射频识别技术rfid(radiofrequencyidentification)进行定位。定位系统主要由电子标签和阅读器组成，它们构成了定位系统的信号发射与接收模块。现有技术方案只能实现待定位设备在二维平面上的定位，但是一个机柜可以放置十几台设备，仅知道设备的二维位置，并不能立即找到机柜中的哪一台设备。当机房设备位置变动时，尤其是设备在机柜的具体位置，无法及时更新，为此，当设备出现问题时，维护人员无法快速定位具体位置，这样就给维护工作带来了极大的不便和挑战。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种定位系统，用以解决现有基于rfid的定位技术中不能获取目标物体三维坐标信息的缺陷。

根据本发明实施例的第一个方面，提供一种定位系统，包括4个rfid阅读器、多个真实rfid参考标签、多个虚拟参考标签、待测标签模块和三维定位模块：

4个rfid阅读器构成目标三维空间xy平面上的一个矩形；

目标三维空间内包括至少一个三维矩形子空间，三维矩形子空间的至少一个面与三维空间xy平面平行，三维矩形子空间的至少一个面与三维空间xz平面平行；三维矩形子空间的各个顶点设置一个真实rfid参考标签；待定位目标物体位于三维子空间内，待定位目标物体rfid标签上设置有rfid标签；

三维矩形子空间内部设置有多个虚拟参考标签；

待测标签模块，用于基于各rfid阅读器获取待定位目标物体rfid标签的接收信号强度指示rssi值；

三维定位模块，用于基于预先获得的各真实rfid参考标签的三维坐标信息和rssi值、预先获得的各虚拟参考标签的三维坐标信息和rssi值，和待定位目标物体rfid标签的rssi值，获取待定位目标物体rfid标签三维坐标信息。

进一步，还包括：

真实参考标签模块，用于基于各rfid阅读器获取各真实rfid参考标签的rssi值。

进一步，还包括：

虚拟参考标签模块，用于基于各真实rfid参考标签的rssi值、信号传输损耗模型、各真实rfid参考标签的三维坐标信息和各虚拟参考标签的三维坐标信息，获取各虚拟参考标签的rssi值。

进一步，虚拟参考标签模块，用于：

基于各真实rfid参考标签的三维坐标信息和各rfid阅读器的三维坐标信息，计算出各真实rfid参考标签和各rfid阅读器之间的距离djm；基于各虚拟参考标签的三维坐标信息和各rfid阅读器的三维坐标信息，计算出各虚拟参考标签和各rfid阅读器之间的距离dim；其中，j为各真实rfid参考标签的编号，i为各虚拟rfid参考标签的编号，m为各rfid阅读器的编号；

基于dim、djm和各真实rfid参考标签的rssi值rjm计算各虚拟参考标签的rssi值rim。

进一步，虚拟参考标签模块，用于基于下式计算rim：

进一步，三维定位模块，用于：

基于待定位目标物体rfid标签的rssi值和各参考标签的rssi值，计算待定位目标物体rfid标签与各参考标签的关联度；基于所述关联度，获取待定位目标物体rfid标签最邻近的n个参考标签，n≥2；其中，各真实rfid参考标签和各虚拟rfid参考标签均为参考标签；

为n个参考标签设定各自的权重因子，基于n个参考标签各自的权重因子和各自三维坐标信息，获得待定位目标物体rfid标签的三维坐标信息。

进一步，三维定位模块，用于基于下式计算待定位目标物体rfid标签与各参考标签的关联度elq：

l为待定位目标物体rfid标签，q为参考标签的编号；elq值越小表明参考标签q越接近待定位目标物体rfid标签；

获取elq值最小的n个参考标签。

进一步，三维定位模块，用于计算n个参考标签各自的权重因子wi，其中i为n个参考标签的编号：

进一步，三维定位模块，用于基于wi和n个参考标签各自的三维坐标信息，获取待定位目标物体rfid标签的三维坐标信息(x,y,z)：

进一步，三维定位模块，用于预先获取各真实rfid参考标签和各虚拟参考标签的三维坐标信息。

本发明实施例提供定位系统，所述系统利用三维立体定位装置得到待定位目标物体的三维位置数据，实现待定位目标物体三维坐标信息的获取。本发明实施例解决了基于rfid定位的现有技术中，不能获取目标物体三维坐标信息的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明定位系统的一实施例结构示意图；

图2为本发明定位系统的另一实施例结构示意图；

图3为本发明定位系统的又一实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在定位技术领域，例如针对机房设备的定位方式，目前主要采用射频识别技术rfid(radiofrequencyidentification)进行定位。定位系统主要由电子标签和阅读器组成，它们构成了定位系统的信号发射与接收模块。现有技术方案只能实现待定位设备在二维平面上的定位，但是一个机柜可以放置十几台设备，仅知道设备的二维位置，并不能立即找到机柜中的哪一台设备。当机房设备位置变动时，尤其是设备在机柜的具体位置，无法及时更新，为此，当设备出现问题时，维护人员无法快速定位具体位置，这样就给维护工作带来了极大的不便和挑战。

如图1所示，本发明具体实施例示出一种定位系统，包括：

包括4个rfid阅读器a01、多个真实rfid参考标签a02、多个虚拟参考标签a03、待测标签模块a04和三维定位模块a05：

4个rfid阅读器a01构成目标三维空间xy平面上的一个矩形；

目标三维空间内包括至少一个三维矩形子空间，三维矩形子空间的至少一个面与三维空间xy平面平行，三维矩形子空间的至少一个面与三维空间xz平面平行；三维矩形子空间的各个顶点设置一个真实rfid参考标签a02；待定位目标物体rfid标签a08位于三维子空间内，待定位目标物体rfid标签上设置有rfid标签；

三维矩形子空间内部设置有多个虚拟参考标签a03；

待测标签模块a04，用于基于各rfid阅读器a01获取待定位目标物体rfid标签a08的接收信号强度指示rssi值；

三维定位模块a05，用于基于预先获得的各真实rfid参考标签a02的三维坐标信息和rssi值、预先获得的各虚拟参考标签a03的三维坐标信息和rssi值，和待定位目标物体rfid标签的rssi值，获取待定位目标物体rfid标签三维坐标信息。

其中，该发明具体实施例的定位系统，考虑到真实rfid标签的成本低廉，在不增加rfid阅读器的情况下，通过在切面上按需放置多组真实rfid参考标签来构建一个三维立体定位空间。在一定区域内采用rfid阅读器对待定位目标物体rfid标签进行三维定位，预先采集真实rfid参考标签与虚拟参考标签的三维位置信息与接收信号强度指示rssi值，利用定位模块计算出待定位目标物体rfid标签的三维位置信息。

预先采集空间内真实rfid参考标签与虚拟参考标签的三维位置信息和rssi值，通过定位装置，在xy平面内可以得到一个二维坐标(x,y)，同时在yz平面内可以得到一个二维坐标(y,z)，最终获取设备所在机柜的三维位置(x,y,z)。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，如图2所示，提供一种定位系统，还包括：真实参考标签模块a06，用于基于各rfid阅读器a01获取各真实rfid参考标签a02的rssi值。

在该发明具体实施例中，例如真实rfid参考标签模块中每个子空间由8个真实rfid参考标签组成一个三维矩形空间，一个二维平面有4个真实rfid参考标签，用编号k标识一个平面内的真实标签。预先采集各真实rfid参考标签在xy平面和在yz平面的三维坐标信息，并利用rfid阅读器获取真实参考标签的rssi值。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，如图3所示，提供一种定位系统，还包括：虚拟参考标签模块a07，用于基于各真实rfid参考标签a02的rssi值、信号传输损耗模型、各真实rfid参考标签a02的三维坐标信息和各虚拟参考标签a03的三维坐标信息，获取各虚拟参考标签a03的rssi值。

在该发明具体实施例中，虚拟参考标签模块在真实rfid标签组成的子区域中按需加入虚拟参考标签，预先采集虚拟参考标签在xy平面和在yz平面的坐标信息，利用真实rfid参考标签的rssi值、信号传输损耗模型和虚拟参考标签的三维坐标信息，计算出虚拟参考标签的rssi值。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种定位系统，虚拟参考标签模块，用于：

基于各真实rfid参考标签的三维坐标信息和各rfid阅读器的三维坐标信息，计算出各真实rfid参考标签和各rfid阅读器之间的距离djm；基于各虚拟参考标签的三维坐标信息和各rfid阅读器的三维坐标信息，计算出各虚拟参考标签和各rfid阅读器之间的距离dim；其中，j为各真实rfid参考标签的编号，i为各虚拟rfid参考标签的编号，m为各rfid阅读器的编号；

基于dim、djm和各真实rfid参考标签的rssi值rjm计算各虚拟参考标签的rssi值rim。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种定位系统，虚拟参考标签模块，用于基于下式计算rim：

在xy平面，4个rfid阅读器分别检测到xy平面上的真实rfid参考标签的信号强度为rjm。由上述公式可以得到子区域中虚拟参考标签对应的信号强度rim。由于有4个rfid阅读器，rjm和rim按大小进行排序，会有4组参考标签rssi值。那么，也可以得到在yz平面上的参考标签的4组rssi值。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种定位系统，三维定位模块，用于：

基于待定位目标物体rfid标签的rssi值和各参考标签的rssi值，计算待定位目标物体rfid标签与各参考标签的关联度；基于所述关联度，获取待定位目标物体rfid标签最邻近的n个参考标签，n≥2；其中，各真实rfid参考标签和各虚拟rfid参考标签均为参考标签；

为n个参考标签设定各自的权重因子，基于n个参考标签各自的权重因子和各自三维坐标信息，获得待定位目标物体rfid标签的三维坐标信息。

三维定位模块将预先获取的真实rfid参考标签和虚拟参考标签rssi值和在xy平面和yz平面的位置坐标，以及待测标签的rssi值作为输入参数，通过该模块计算出待定位物体rfid标签的在xy平面和yz平面的位置坐标，得到待定位物体rfid标签的三维坐标。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种定位系统，三维定位模块，用于基于下式计算待定位目标物体rfid标签与各参考标签的关联度elq：

l为待定位目标物体rfid标签，q为参考标签的编号；elq值越小表明参考标签q越接近待定位目标物体rfid标签；

获取elq值最小的n个参考标签。

本发明实施例中，设置一个关联度e，用来表示待定位目标物体rfid标签l和参考标签q在每个rfid阅读器上的欧几里得距离。关联度e表示标签之间的位置关系，如果关联度e越小，说明参考标签越接近待定标签的距离，反之如果e越大，则参考标签越远离待定位目标物体rfid标签。

对于某一个待定位目标物体rfid标签l，利用上式计算它与所有参考标签的关联度。例如选择8个最小的e值，那么与之对应的8个参考标签也相继被选出，这8个邻近参考标签构成一个立体结构，形成一个模糊地图，4个rfid阅读器会形成4个模糊地图。将4个模糊地图进行匹配，找到相同的点，确定最终的模糊地图，最邻近参考标签也可以被选出。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种定位系统，三维定位模块，用于计算n个参考标签各自的权重因子wi，其中i为n个参考标签的编号：

e值越小对应的权重因子数值越大，反之，e值越大则对应的权重因子数值越小。

在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种定位系统，用于基于wi和n个参考标签各自的三维坐标信息，获取待定位目标物体rfid标签的三维坐标信息(x,y,z)：

在本发明上述任一具体实施例的基础上，提供一种定位系统，三维定位模块，用于预先获取各真实rfid参考标签和各虚拟参考标签的三维坐标信息。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。