一种rfid定位系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及定位系统技术领域，更为具体地，涉及一种RFID定位系统和方法。
【背景技术】
[0002]现在常用的无线定位技术有GPS定位、红外线定位、超声波定位、WLAN定位、UffB定位、蓝牙定位和RFID定位。而在无线定位技术中，RFID定位与其他定位方法相比有显著的优点。比如，非视距，非接触性，可以识别高速物体，以及可以对多目标同时进行识别跟踪等。
[0003]RFID射频识别系统主要包括电子标签、读写器、计算机系统三个部分，其中，电子标签部分成本低，但是读写器部分成本较高。读写器部分又包括读写器天线模块、射频模块和读写器模块这三个模块。其中后两个模块成本较高，而读写器天线模块成本较低，也容易制作。
[0004]目前在利用RFID射频识别技术进行定位时，经常用到的定位算法有TOA、TDOA,AOA以及RSSI等。但无论哪种算法都要用到多个RFID读写器，这无疑要增加定位系统的成本。
【发明内容】
[0005]本发明是为了解决现有技术中存在的上述技术问题而做出，其目的在于提供一种RFID定位系统和方法
[0006]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种RFID定位系统，包括:天线模块，所述天线模块包括至少3个天线；逻辑开关模块，与所述天线模块相连接；读写器，与所述逻辑开关模块相连接，所述读写器包括射频模块和读写模块，并且发射信号并接收从电子标签发射的信号；以及计算模块，根据从所述电子标签发射的信号确定所述电子标签的位置，其中，在定位时，所述逻辑开关模块按照预定的顺序将所述多个天线中的一个与所述读写模块连接。
[0007]此外，所述逻辑开关模块包括多路开关单元和时序逻辑单元，每一个所述天线与一个所述开关连接，所述时序逻辑单元按照预定的时序开启所述多个开关中的一个同时断开其它开关而使所述多个天线中的一个与所述读写模块连接，并且通过切换开启的开关来切换与所述读写模块连接的天线。
[0008]此外，所述射频模块包括射频处理单元、射频接收单元块和射频振荡单元。
[0009]此外，所述读写模块包括放大器单元、解码单元、纠错单元、微处理器单元、储存器单元、标准接口和时钟单元。
[0010]此外，所述天线模块包括5个天线，所述多路开关电路包括5个开关，并且所述5天线被分布在定位区域的4个角落和中心处。
[0011]在根据本发明的RFID定位系统中，多个天线共用一个读写器，因此可以降低系统的功率，节省系统的成本。同时，由于天线的成本较低可以通过增加天线的数量来提高系统的定位精度。
[0012]根据本发明的另一个方面，提供了一种RFID定位方法，所述方法包括以下步骤:逻辑开关模块按照预定的顺序使天线模块的多个天线中的一个与读写器连接；当所述多个天线中的一个与所述读写器连接时，所述读写器通过所述天线发送信号并从电子标签接收信号；计算模块通过从所述电子标签接收的信号判断所述电子标签与所述天线之间的距离；以及计算模块通过至少3个所述天线与所述电子标签之间的距离确定所述电子标签的位置。
[0013]此外，逻辑开关模块按照预定的顺序使天线模块的多个天线中的一个与读写模块连接包括:所述逻辑开关模块的时序逻辑单元按照预定的时序开启多路开关单元的多个开关中的一个同时断开其它开关而使与所述开启的开关连接的天线与所述读写模块连接，并且通过切换开启的开关来切换与所述读写模块连接的天线。
[0014]此外，当测得的所述天线与所述电子标签之间的距离的数量多于3个时，使用3个所述天线与所述电子标签之间的距离确定所述电子标签的位置，并用剩余的所述天线与所述电子标签之间的距离校准所述电子标签的位置。
[0015]此外，每个所述天线与所述读写模块连接的时间为2秒或2秒以下。
[0016]进一步地，通过在预定时间段内连续确定所述电子标签的位置来确定所述电子标签的彳丁踪。
[0017]在根据本发明的RFID定位方法中，多个天线共用一个读写器，因此可以降低系统的功率，节省系统的成本。同时，由于天线的成本较低可以通过增加天线的数量来提高系统的定位精度。
【附图说明】
[0018]通过参考以下【具体实施方式】及权利要求书的内容并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中:
[0019]图1是根据本发明的RFID定位系统原理框图；
[0020]图2是根据本发明的逻辑多路开关电路框图；
[0021]图3是根据本发明读写器的射频模块和读写模块结构框图；
[0022]图4是通过三个天线测距来定位原理图；
[0023]图5是本定位系统所能定位的区域:
[0024]图6是根据本发明的RFID定位方法的流程图。
[0025]在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0026]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0027]根据本发明的一个方面，提供了一种RFID定位系统。以下将参照附图来对根据本发明RFID定位系统进行详细描述。
[0028]图1是根据本发明的RFID定位系统原理框图。如图1所示，根据本发明的RFID定位系统统包括:天线模块1、逻辑开关模块2、读写器3和计算模块4。天线模块I包括至少3个天线，在附图中示出了天线模块I包括5个天线11-15，但本发明不限于此。逻辑开关模块2与天线模块I相连接，用于控制天线11-15中的一个与读写器3连接。读写器3与逻辑开关模块2相连接，读写器3包括射频模块31和读写模块32，并且读写器3发射信号并接收从电子标签(即RFID电子标签，未示出)发射的信号。计算模块4，计算模块4根据从电子标签发射的信号确定电子标签的位置，其中，在定位时，逻辑开关模块2按照预定的顺序将多个天线11-15中的一个与读写模块连接从而构成一个读写器。
[0029]如图4所示，在对电子标签进行定位时，通过测量天线与电子标签之间的距离来对电子标签进行定位。例如，可以通过到达时间信息定位算法来测量电子标签到各个天线的距离。但本发明不限于此，还可以通过其它方法确定电子标签与天线之间的距离。
[0030]如图4所示，测量得到电子标签与天线11的距离为R1，与天线12的距离为R2、与天线13的距离为R3。则可以由以天线11为中心以Rl为半径的圆、以天线12为中心以R2为半径的圆，以及以天线13为中心以R3为半径的圆的交点即是电子标签所在的位置。尽管图4所示为平面图，但该方法同样可以用于3维空间中的电子标签的定位。因此，根据本发明的RFID定位方法同样也能用于3维空间中的电子标签的定位。
[0031]RFID标签可分为两种:有源电子标签，标签的工作电源完全由内部电池供给，同时标签电池的能量供应转换为电子标签与读写器通信所需的射频能量。无源电子标签没有内装电池，在读写器的读出范围之内时，电子标签从凭借在读写器发出的射频电磁场中产生的感应电流获得的能量发出带有存储在芯片上的信息的信号。对同一个天线而言，有源电子标签的距离比无源电子标签的最大测量距离远，然而，无论是测量有源电子标签还是无源电子标签，每个天线所能测得的最大距离是一定的。因此，当需要定位的区域较大时，通过增加天线数量来扩大定位系统的覆盖面积。例如，如图5所示，采用5个天线对指定区域中的电子标签进行定位。
[0032]在根据本发明的RFID定位系统中，通过逻辑开关模块2来控制天线模块I中的一个与读写器连接，并且通过该天线发射信号。此时，如果电子标签处于该天线的电大测量距离之内，则读写器会接收到电子标签的发出的信号，从而通过该信号确定天线与电子标签之间的距离。通过逻辑开关模块2的控制，天线模块I的各个天线依次与读写器连接而组成一个测量电子标签的距离的系统。例如，如图5所示，采用5个最大测量距离为10m的天线分别布置在定位区域的四个角落和中心处，至少可以定位连长为89m的正方形区域(即图5中同时落在至少三个天线的测量范围内的区域)。
[0033]具体地，如图2所示，逻辑开关模块2包括时序逻辑单元21和多路开关单元22。多路开关单元包括5个开关kl-k5，开关kl-k5分别与天线11-15连接。显然，当系统包括5个天线时，多路开关单元22应当包括至少5个单元分别控制各个天线。时序逻辑单元21通过控制开关kl-k5的开/关状态来控制接入测量系统的天线。每次只将一个天线接入测量系统中。具体地，时序逻辑单元21控制开关kl-k5中的一个处于开启状态，其它的开关处于关闭状