专利名称：定位系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电信技术领域中的室内定位技术，具体而言，涉及一种基于射频识别技术(Radio Frequency Identification,以下简称 RFID)的定位系统。
背景技术：
智能家居行业在近两年得到了较快的发展，越来越多的智能住宅、智能小区应运 而生。消费者在选用传统的卫具、灯具同时，也开始更加注重对更加智能、更加人性化的服 务的需求。而用户识别与定位，是智能家居的智能特性得以实施的基础。在室内定位领域，已有的实现方法包括超声波返回时间差法、电波干涉定位方法、 基于Wi-Fi的定位方法，以及基于RFID技术的室内定位方法等几大类方法。其中，最后一类的基于RFID技术的室内定位方法，由于其通常具有体积小、造价 低、非接触和非视距等优点，成为室内定位的较好选择。在此类方法中，根据所采用的计算 方式不同，已有的专利及实现方法包括基于相位差测距的RFID定位方法，该方法将无源射 频标签缚在待测目标处，并通过两个以上的读写器由各自的天线发射电磁波，电磁波被射 频标签反射后又分别被各自的读写器所接收，通过测量各读写器电磁波的发射相位和接收 相位之间的相位差确定每个读写器之间的距离。但是由于工作环境中的众多电磁干扰因素 都会造成相位的偏差或者读写器无法读取信号，从而影响定位精度，所以该方法不适于准 确移动快速定位。另一种基于RFID技术的室内定位方法的技术方案如下该系统用射频标签作为 定位参考点，并按正三角形镶嵌的方式将射频标签布置于机器人运动平面。在机器人底盘， 通过单片机控制四个读写器读取射频标签中的信息，经过对射频标签的排布方式进行分 析，从而得出机器人的位置。但是由于处理过程的复杂性，以及系统对于工控机数据处理的 依赖性，所以该系统不适于在家居环境中对人体位置进行快速判定。因此，需要一种适于家居环境的定位系统，既能有效地利用上述的体积小、造价 低、非接触和非视距等优点，又能快捷有效地对人体进行识别。
发明内容
为解决上述问题至少之一，本发明提供了一种定位系统，包括数据控制模块，位 于用户的随身物中，存储有用户ID，发送读写指令到读写器，其中，所述用户ID表示所述用 户的身份；所述读写器，位于所述随身物中，根据所述读写指令通过第一射频信号发出读写 信号；一个或多个射频标签，分布于预定区域内，接收到所述读写信号的射频标签通过第二 射频信号发送其存储的标签ID到所述读写器，其中，所述标签ID表示所述射频标签的位 置；以及服务器，根据来自所述数据控制模块的新数据确认所述用户的身份和位置，其中， 所述读写器将接收到的所述标签ID发送到所述数据控制模块，所述数据控制模块将所述 用户ID和所述标签ID处理为所述新数据，并发送给所述服务器。采用射频信号使得系统 具有精度高、功耗低、非接触和非视距等优点。
在上述技术方案中，优选地，还包括数据库，存储有所述用户与所述用户ID的对应关系和所述射频标签与所述标签ID的对应关系，以及所述服务器通过从所述新数据中 提取所述用户ID和所述标签ID，并检索所述数据库来确认用户的身份和位置。在上述技术方案中，优选地，还包括供电模块，为所述读写器和所述数据控制模 块供电，并通过非接触充电方式进行充电。该方式避免了电源的更换需求，增强了定位系统 的移动性。在上述技术方案中，优选地，所述数据控制模块还包括无线发送模块，所述服务器 还包括无线接收模块，所述无线发送模块将所述新数据以无线方式发送到所述无线接收模 块。通过无线传输方式，将数据处理任务交给服务器，增强了系统的便携性和可靠性。 在上述技术方案中，优选地，所述读写器上具有第一天线，用于发射所述第一射频 信号；所述射频标签上具有第二天线，用于发射第二射频信号。在上述技术方案中，优选地，所述第一射频信号和所述第二射频信号的频率和强 度均为预设值。在上述技术方案中，优选地，所述新数据包括所述用户ID、所述标签ID和奇偶校 验位的组合。在上述技术方案中，优选地，所述读写器的数量为两个，分别位于所述随身物中的 不同位置。采用双读写器的结构，降低了定位的失误率。在上述技术方案中，优选地，所述一个或多个射频标签位于所述预定区域内的地 毯下，所述随身物包括所述用户的鞋子。通过上述技术方案，可以实现一种适于家居环境的定位系统，既能有效地利用上 述的体积小、造价低、非接触和非视距等优点，又能快捷有效地对人体进行识别。
图1是根据本发明的定位系统的框图；图2是根据本发明的一个实施例的定位系统的框图；图3是根据本发明的一个实施例的定位系统的安置于鞋子的一部分的示意图；图4是根据本发明的一个实施例的定位系统的射频标签的铺设示意图；图5是根据本发明的一个实施例的定位系统的新数据的示意图；图6是根据本发明的一个实施例的定位系统的供电模块进行非接触充电的示意 图。
具体实施例方式下面将参考附图来详细描述根据本发明的实施例。为了更好地理解本发明，首先对一些常用的术语进行解释射频识别(RFID)技术是一种近距离、低功耗、高数据速率的无线通信技术。它利 用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到识别和定位的目的。该技术可以在几毫 秒内得到厘米级精度的定位信息，且传输范围很大，成本较低。RFID系统工作原理最基本的RFID系统由电子标签、读写器和在标签与读写器之 间传递射频信号的微型天线。当标签置于读卡器所发出的固定频率的电磁场附近时，就获得了能量并上电复位后，原本处于“休眠状态”的标签被激活并将含有自身种类识别码标 志、制造商标志等信息代码经微型天线发射出去，供读写器处理识别。非接触充电技术利用基于线圈的电磁感应，通过线圈进行能量耦合实现能量的 传递。非接触充电系统工作时输入端将交流市电经全桥整流电路变换成直流电，或用24V 直流电端直接为系统供电。经过电源管理模块后输出的直流电通过2M有源晶振逆变转换 成高频交流电供给初级绕组。通过2个电感线圈耦合能量，次级线圈输出的电流经接受整 流电路变化成直流电为电池充电。由于无线充电不受插座和线缆束缚的特点，大大增加了 便携设备的移动性和可用性，提供了更方便，更人性化的使用。图1是根据本发明的定位系统的框图。 如图1所示，本发明提供一种定位系统，包括数据控制模块102，位于用户的随身 物中，存储有用户ID，发送读写指令到读写器104，其中，所述用户ID表示所述用户的身份； 所述读写器104，位于所述随身物中，根据所述读写指令通过第一射频信号发出读写信号； 一个或多个射频标签106，分布于预定区域内，接收到所述读写信号的射频标签106通过第 二射频信号发送其存储的标签ID到所述读写器104，其中，所述标签ID表示所述射频标签 106的位置；以及服务器108，根据来自所述数据控制模块102的新数据确认所述用户的身 份和位置，其中，所述读写器104将接收到的所述标签ID发送到所述数据控制模块102，所 述数据控制模块102将所述用户ID和所述标签ID处理为所述新数据，并发送给所述服务 器108。采用射频信号使得系统具有精度高、功耗低、非接触和非视距等优点。在上述技术方案中，还包括数据库，存储有所述用户与所述用户ID的对应关系 和所述射频标签106与所述标签ID的对应关系，以及所述服务器108通过从所述新数据中 提取所述用户ID和所述标签ID，并检索所述数据库来确认用户的身份和位置。在上述技术方案中，还包括供电模块，为所述读写器104和所述数据控制模块 102供电，并通过非接触充电方式进行充电。该方式避免了电源的更换需求，增强了定位系 统的移动性。在上述技术方案中，所述数据控制模块102还包括无线发送模块，所述服务器108 还包括无线接收模块，所述无线发送模块将所述新数据以无线方式发送到所述无线接收模 块。通过无线传输方式，将数据处理任务交给服务器，增强了系统的便携性和可靠性。在上述技术方案中，所述读写器104上具有第一天线，用于发射所述第一射频信 号；所述射频标签106上具有第二天线，用于发射第二射频信号。在上述技术方案中，所述第一射频信号和所述第二射频信号的频率和强度均为预 设值。在上述技术方案中，所述新数据包括所述用户ID、所述标签ID和奇偶校验位的组
I=I O在上述技术方案中，所述读写器104的数量为两个，分别位于所述随身物中的不 同位置。采用双读写器的结构，降低了定位的失误率。在上述技术方案中，所述一个或多个射频标签位于所述预定区域内的地毯下，所 述随身物包括所述用户的鞋子。图2至6是根据本发明的一个实施例的定位系统的示意图。如图2所示，定位系统包括数据控制模块102，读写器104 (自带天线)，射频标签106，无线发送模块202，无线接收模块204和供电模块208。如图3所示，其中数据控制模 块102、读写器104 (包括第一读写器104A和第二读写器104B)和无线发送模块202位于用 户的鞋子上。而射频标签106分布于室内的地毯下。如图4所示，将射频标签106按图中 划分的区块挨个放置，这样可以实现非常精准的定位。对此，可以根据现实中对精确度的需 要，调整射频标签106的铺设密度，以满足用户的需求。在实际应用中，当读写器104处于四张射频标签106的中心时，可能由于数据的冲 突导致无法读取数据。为此，本实施例中采用了双读写器模式。而当所需的定位精度要求 不高时，可以降低射频标签106的铺设密度，也就减少了冲突的可能性。
本实施例选用的读写器104为短距离RFID读写器，最大读写距离为4_6厘米，读 写器104所带天线长40毫米，宽32毫米。第一读写器104A和第二读写器104B分别放置 在鞋子的前部和中部，从而形成两个独立的读写区域，可以同时进行双通道读取数据，增加 了系统的可靠性。数据控制模块102包括单片机，稳压模块以及相应的外围电路。系统启动后，单片 机向读写器104发出读写指令，控制读写器104发出射频信号。当用户在屋内地毯上行走， 射频标签106就会进入读写器104的阅读范围，受其激发，射频标签106会发出它所携带的 标签ID并由读写器104将数据返回给单片机。如图5所示，单片机会对标签ID 504进行 预处理，在标签ID 504前添加用户ID 502，形成的新数据由用户ID 502、标签ID 504、奇偶 校验位506三部分组成。其中，用户ID 502与用户一一对应，标签ID 504与位置坐标一一 对应。然后单片机启动无线发送模块202，将新数据按格式通过射频信号发送至远处的 无线接收模块204。无线接收模块204收到新数据后，通过串口将新数据传给服务器108。 检测到有新数据，服务器108会从新数据中分别取出用户ID数据和标签ID，并检索事先存 储在数据库206中的用于ID与用户、标签ID与位置坐标的对应信息，从而实现精确快速的 人员区分与定位。供电模块208，为整个系统提供电能。如图6所示，当用户将鞋子放置在鞋架上时， 接收端602与鞋架下方的发射端604通过线圈进行能量耦合实现能量的传递，从而实现对 供电模块208进行充电。供电模块208所采用的电池为可充电电池，可提供4. 7伏电压， 1200毫安电流，长40毫米，宽20毫米，高5毫米，便于携带，且寿命长达2-3年，大大减少了 电池更换次数，提供了更加方便，可靠的服务。通过上述技术方案，可以实现一种适于家居环境的定位系统，既能有效地利用上 述的体积小、造价低、非接触和非视距等优点，又能快捷有效地对人体进行识别。在实际应 用中，采用双读写器结构可以降低定位的失误率，射频标签的铺设则可以根据对定位精度 的需要进行调整，无线发送模块和无线接收模块的使用则大大增加了系统的便携性和可靠 性，使其可以与手机、PDA等通信设备结合使用，而采用非接触充电技术为系统充电很大程 度增加了系统的可用性，综上所述，该定位系统可很好地适应现代社会职能家居的需求。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种定位系统，其特征在于，包括数据控制模块，位于用户的随身物中，存储有用户ID，发送读写指令到读写器，其中，所述用户ID表示所述用户的身份；所述读写器，位于所述随身物中，根据所述读写指令通过第一射频信号发出读写信号；一个或多个射频标签，分布于预定区域内，接收到所述读写信号的射频标签通过第二射频信号发送其存储的标签ID到所述读写器，其中，所述标签ID表示所述射频标签的位置；以及服务器，根据来自所述数据控制模块的新数据确认所述用户的身份和位置，其中，所述读写器将接收到的所述标签ID发送到所述数据控制模块，所述数据控制模块将所述用户ID和所述标签ID处理为所述新数据，并发送给所述服务器。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，还包括数据库，存储有所述用户与所述用户ID的对应关系和所述射频标签与所述标签ID的 对应关系，以及所述服务器通过从所述新数据中提取所述用户ID和所述标签ID，并检索所 述数据库来确认用户的身份和位置。
3.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，还包括供电模块，为所述读写器和所述数据控制模块供电，并通过非接触充电方式进行充电。
4.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述数据控制模块还包括无线发送 模块，所述服务器还包括无线接收模块，所述无线发送模块将所述新数据以无线方式发送 到所述无线接收模块。
5.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述读写器上具有第一天线，用于发 射所述第一射频信号；所述射频标签上具有第二天线，用于发射所述第二射频信号。
6.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述第一射频信号和所述第二射频 信号的频率和强度均为预设值。
7.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述新数据包括所述用户ID、所述标 签ID和奇偶校验位的组合。
8.根据权利要求1所述的定位系统，其特征在于，所述读写器的数量为两个，分别位于 所述随身物中的不同位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的定位系统，其特征在于，所述一个或多个射频标 签位于所述预定区域内的地毯下，所述随身物包括所述用户的鞋子。
全文摘要
本发明提供了一种定位系统，包括数据控制模块，位于用户的随身物中，存储有用户ID，发送读写指令到读写器，其中，用户ID表示用户的身份；读写器，位于随身物中，根据读写指令通过第一射频信号发出读写信号；一个或多个射频标签，分布于预定区域内，接收到读写信号的射频标签通过第二射频信号发送其存储的标签ID到读写器，其中，标签ID表示射频标签的位置；以及服务器，根据来自数据控制模块的新数据确认用户的身份和位置，其中，读写器将接收到的标签ID发送到数据控制模块，数据控制模块将用户ID和标签ID处理为新数据，并发送给服务器。通过上述技术方案，可以实现一种针对家居环境的快捷有效的定位系统。
文档编号G01S13/74GK101858974SQ20101019812
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者史元春, 喻纯, 马尚 申请人:清华大学