无源uhf型rfid变功率定位方法与系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及射频识别技术领域，特别是基于无源UHF (Ultra High Frequency的缩 写，即特高频无线电波）型RFID(Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别） 定位方法和系统。
【背景技术】
[0002] RFID的精确定位在物联网应用意义重大，如何最大程度地提高定位精度是当前研 宄的重点方向之一。目前，基于无源UHF型RFID的定位，主要是判断在感应区内有无 RFID。 当定位精度要求较高时，就需要采用数量较多的监测设备。事实上，监测设备对每个RFID 的感应强度是不一样的。显然，应当充分利用监测设备的各RFID感应强度的差异信息，最 大限度地提高定位精度，使各监测设备的作用得以充分发挥。
[0003] 相近专利中，专利号为CN201410333682. 8的发明专利"一种基于仿真标签的RFID 定位方法"，其采用的RFID是有源RFID。有源RFID较之于无源RFID存在以下缺陷：必须 配备电池，且需要定期更换，使用寿命短；体积大不易安装；成本高，是无源RFID的10倍以 上。
[0004] 又如专利号为CN201310703262. X的发明专利"物品定点定位管理的监测装置及 其监测方法"，其通过在物品的存放区域依次排列安装集多个识别天线为一体的监测装置 来循环扫描读卡以实现定位。该方法通过直接检测感应区内有无 RFID来定位，精度有限。 如需提高定位精度就必须安装大量监测设备，成本高，工程量大，且不易实施。
[0005] 其它诸如专利号为CN201410292719. 7的发明专利"基于无线射频识别技术的医 疗管理系统"、专利号为CN201410135829. 2的发明专利"一种基于无源RFID的物品管理系 统"、专利号为CN201420189184. 6的实用新型专利"基于RFID技术的病员定位系统"以及专 利号为CN201210263162. 5的实用新型专利"一种基于RFID的定位识别系统"，都是在特定 位置处安装读取终端，只有当RFID处于读取终端的天线感应范围内时才能获取该RFID的 信息，确定的只是某个范围区域。
【发明内容】
[0006] 本发明的发明目的是提供一种基于无源UHF型RFID精确定位方法，同时提供一种 基于无源UHF型RFID精确定位系统。
[0007] 本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种基于无源UHF型RFID变功率定位 方法，包括如下步骤：
[0008] SI)将M个RFID电子标签附着与定位对象上，安置N个RFID监测设备，要求每个 所述RFID电子标签在其活动范围内至少能被两个所述RFID监测设备感应到，并建立坐标 系确定每个RFID监测设备的位置坐标READER j (Xj，y』，Zj)，j = 1?N，N彡2。
[0009] S2)标定关系函数D (Pmin)，关系函数D (Pmin)表示RFID电子标签与RFID监测设 备间的距离D同RFID电子标签的最小感应功率Pmin间的关系。RFID电子标签的最小感应 功率即RFID监测设备刚好能感应到RFID电子标签时的发射功率。
[0010] S3)调整RFID监测设备的发射功率，获取Pminij, i = 1?M，j = 1?N，M彡1， N彡2, Pminij表示RFID监测设备j对于RFID电子标签i的最小感应功率，根据关系函数 Dj (Pmin)，确定RFID监测设备j与RFID电子标签i之间的距离Dij,如果RFID监测设备j 在其最大发射功率下仍然没有感应到RFID电子标签i，定义Du= dWEK，dWEK是大于最大感 应距离的正数。
[0011] S4)计算 RFID 电子标签的坐标RFIDi (Xpy^zi), i = 1 ?M，M 彡 1。
[0012] 所述RFID电子标签是指符合EPC Class-lGeneration-2标准的无源UHF型RFID 电子标签。
[0013] 上述S4)具体可包括如下步骤：
[0014] S4-1)计算加权因子
【主权项】
1. 一种基于无源UHF型RFID变功率定位方法，其特征在于，包括如下步骤： 51) 将M个RFID电子标签附着于定位对象上，安置N个RFID监测设备，要求每个所述 RFID电子标签在其活动范围内至少能被两个所述RFID监测设备感应到，并建立坐标系确 定每个RFID监测设备的位置坐标READER^Xj，心zp，j = 1?N，N > 2 ; 52) 标定关系函数D任min)，关系函数D任min)表示RFID电子标签与RFID监测设备间 的距离D同RFID电子标签的最小感应功率化in间的关系； 53) 调整RFID监测设备的发射功率，获取Riiinu，i = 1?M，j = 1?N，M> 1，N>2， 化iny表示RFID监测设备j对于RFID电子标签i的最小感应功率，根据关系函数D任min)， 确定RFID监测设备j与RFID电子标签i之间的距离Dy，如果RFID监测设备j在其最大 发射功率下仍然没有感应到RFID电子标签i，定义Du= d。胃，d。胃是大于最大感应距离的 正数； 54) 计算RFID电子标签的坐标RFIDi (Xi，心Zi)，i = 1?M，M > 1。
2. 根据权利要求1所述的基于无源UHF型RFID变功率定位方法，其特征在于，所述 RFID电子标签是指符合EPC Class-lGeneration-2标准的无源UHF型RFID电子标签。
3. 根据权利要求1所述的基于无源UHF型RFID变功率定位方法，其特征在于，步骤S4) 包括如下步骤： S4-1)计算加权因子q。. 当D。二d 0V邸时，q u= 0 ; ① 当D。声d〇v邸时，
② S4-2)计算 RFIDi(Xi，yi，Zi) 当Du=0时， RFIDi (X。y。Zi) = READERj (xj，yj，zj)，i = 1 ?M，j = 1 ?N，M > 1，N > 2 ;⑨ 当 d〇vEK> D u〉0 时，
④
4. 根据权利要求1所述的基于无源UHF型RFID变功率定位方法，其特征在于，步骤S2) 中标定关系函数D任min)为在确定N个RFID监测设备的位置后，对每个RFID监测设备分 别标定关系函数，得到关系函数Dj(Pmin)，j = 1?N，N > 2，Dj(Pmin)表示RFID电子标签 与RFID监测设备j间的距离Dj同RFID电子标签的最小感应功率化in间的关系。
5. 根据权利要求4所述的基于无源UHF型RFID变功率定位方法，其特征在于，关系函 数Dj.任min)通过如下步骤确定；将RFID电子标签从贴近RFID监测设备j处逐渐向远离 RFID监测设备j的方向移动，每移动步距d测定一次化in,直至RFID监测设备j在最大发 射功率下也不能感应到RFID电子标签，记录D与化in的对应关系。
6. 根据权利要求1所述的基于无源UHF型RFID变功率定位方法，其特征在于，步骤S3
中所述化inu经连续多次测量，剔除最大和最小值后取其余各值的平均值得到。
7. -种基于无源UHF型RFID变功率定位系统，其特征在于，包括用于附着于定位对象 上的M个RFID电子标签、N个发射功率可调的RFID监测设备、通信网络和定位算法管理装 置，所述定位算法管理装置通过所述通信网络与所述RFID监测设备通信； 所述RFID监测设备将其感应范围内的1?M个RFID电子标签的信息发送到所述定位 算法管理装置W确定需定位的RFID电子标签的个数，N个所述RFID监测设备分别对第1? M个所述RFID电子标签测量Pminu，i = l?M，j = l?N，M>l，N>2，化inu表示RFID 监测设备j对于RFID电子标签i的最小感应功率，若RFID监测设备j在其最大发射功率 下仍然无法感应到RFID电子标签i，则将该Pminy标记为P WEK，所述RFID监测设备将测量 的Pminy发送到所述定位算法管理装置，所述定位算法管理装置根据预设的用于表示RFID 电子标签与RFID监测设备j间的距离Dj同RFID电子标签的最小感应功率Pmin间的关系 的关系函数D^Pmin)得到与Pminy对应的D U，Du表示RFID监测设备j与RFID电子标签 i之间的距离，定义Dj.(P。胃）=Du=d。胃，cUcc是大于最大感应距离的正数，并通过公式① 或②计算加权因子Qij，再通过公式⑨或④计算RFID电子标签的坐标RFIDi (Xi，y,，Zi); 当D。二d ov邸时，q u= 0 ; ①
READER^Xj，心zp为RFID监测设备j的位置坐标。
8. 根据权利要求7所述的基于无源UHF型RFID变功率定位系统，其特征在于，所述 RFID电子标签是指符合EPC Class-lGeneration-2标准的无源UHF型RFID电子标签。
9. 根据权利要求7所述的基于无源UHF型RFID变功率定位系统，其特征在于，所述的 通信网络是指W网线、光缆、红外线、藍牙、WiFi或Zigbee方式传送数据的网络。
10. 根据权利要求7所述的基于无源UHF型RFID变功率定位系统，其特征在于，所述的 定位算法管理装置是指安装有完成上述算法的软件的通用计算机、手持终端、掌上电脑或 其他专用计算机装置。
【专利摘要】一种基于无源UHF型RFID变功率定位方法，包括如下步骤：S1)建立坐标系确定每个RFID监测设备的位置坐标READERj(xj，yj，zj)，j＝1～N，N≥2；S2)标定关系函数D(Pmin)，关系函数D(Pmin)表示RFID电子标签与RFID监测设备间的距离D同RFID电子标签的最小感应功率Pmin间的关系；S3)调整RFID监测设备的发射功率，获取Pminij，i＝1～M，j＝1～N，M≥1，N≥2，根据关系函数D(Pmin)，确定RFID监测设备j与RFID电子标签i之间的距离Dij；S4)计算RFID电子标签的坐标RFIDi(xi，yi，zi)，i＝1～M，M≥1。本发明基于无源UHF型RFID的定位不再只能判断感应区内是否存在RFID电子标签，还可通过各RFID监测设备对各RFID电子标签感应强度的不同，确定RFID电子标签的具体坐标，从而精确定位人或物。
【IPC分类】G01S1-02
【公开号】CN104597427
【申请号】CN201510006719
【发明人】杨振野, 姚济明, 梁鹏鸿, 吴达义, 魏文国, 蔡君
【申请人】广东技术师范学院
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月5日