Rfid室内定位系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种RFID室内定位系统，包括：多个电子标签、一个读卡器、数据处理模块，所述数据处理模块包括核心控制电路和无线传输模块；所述多个电子标签按照等边三角形的方式排列在定位区域内；所述读卡器设置在待测物体上，用于读取读卡器阅读范围内的电子标签的信息和接收信号强度RSSI，并向核心控制电路返回所读取的数据；所述核心控制电路用于向读卡器发送配置读卡器的指令、读卡指令，解析读卡器返回的读取数据，以及待测物体定位计算，得到定位结果；所述无线传输模块将待测物体的定位结果以无线方式发送。本实用新型提高了定位精确度、提高了定位效率、降低了成本。
【专利说明】RFID室内定位系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种定位系统，尤其是一种RFID室内定位系统。
【背景技术】
[0002]随着科技的迅猛进步和社会经济的快速发展，信息技术已经渗透到了资源管理，社会经济生活以及人民的日常活动生产中，人们对于定位服务的要求越来越高，传统的定位系统已经不能满足人们室内定位高精度的需要。
[0003]根据定位环境和要求的不同，定位技术目前分为室外定位和室内定位，其中全球卫星定位系统（GPS)在户外环境的定位中应用比较广泛，但是由于混凝土等障碍物对电磁波的阻挡，卫星信号接收受到严重干扰，GPS定位精度达不到人民的要求。目前室内定位的主要的几种技术有：红外线、超声波、蓝牙、无线射频技术等。随着射频识别（RFID)技术的兴起，人们对于RFID技术的研究和应用也越来越广泛。本文采用的是无线射频（RFID)技术的室内定位，RFID技术具有非视距，免接触，识别速度快，精确度高，安全性高，成本低等优点，被广泛的应用于生产、物流、交通、医疗、方位、跟踪和资产管理等需要收集数据和处理数据的应用领域，目前室内定位的需求量很大，其中许多需求关系到生命及财产的安全，因此准确快速的进行室内定位至关重要。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种RFID室内定位系统，具有高精度，低成本，实时性等特点。本实用新型采用的技术方案是：
[0005]一种RFID室内定位系统，包括：多个电子标签、一个读卡器、数据处理模块，所述数据处理模块包括核心控制电路和无线传输模块；
[0006]所述多个电子标签按照等边三角形的方式排列在定位区域内；
[0007]所述读卡器设置在待测物体上，用于读取读卡器阅读范围内的电子标签的信息和接收信号强度RSSI，并向核心控制电路返回所读取的数据；
[0008]所述核心控制电路用于向读卡器发送配置读卡器的指令、读卡指令，解析读卡器返回的读取数据，以及待测物体定位计算，得到定位结果；
[0009]所述无线传输模块将待测物体的定位结果以无线方式发送。
[0010]进一步地，所述RFID室内定位系统，还包括终端，用于接收待测物体的定位结果并实时显示。所述终端包括个人计算机、平板电脑或智能手机。
[0011]进一步地,所述读卡器带有方形天线。
[0012]进一步地，所述读卡器带有串行通信接口，通过串行通信接口连接所述核心控制电路。
[0013]进一步地，所述无线传输模块采用ZIGBEE模块、蓝牙模块和WIFI模块中的一种或多种。
[0014]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：[0015]1，避免了对于数据库的复杂操作：本实用新型将位置信息直接写入无源电子标签中，免去了繁杂的数据库操作和维护，简化了流程，提高了定位效率。
[0016]2，提高了定位精确度：本实用新型的无源电子标签采用了三角形的排列方式，相比传统的矩形排列方式，精确度更好。
[0017]3，大大降低了成本：本实用新型采用的是无源电子标签，价格便宜。本实用新型仅用到一个读卡器，成本大大降低。
[0018]4、定位结果实时显示：本实用新型通过无线传输的方式将定位结果实时传输并在各智能终端显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图I为RFID室内定位系统框图。
[0020]图2为RFID室内定位无源电子标签铺设方式。
[0021]图3为RFID室内定位流程图。
[0022]图4为RFID室内定位效果图。
[0023]图5为终端显示界面。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0025]如图I、图2所示，一种RFID室内定位系统，包括：多个电子标签（即RFID标签)、读卡器、终端、数据处理模块，所述数据处理模块包括核心控制电路和无线传输模块；
[0026]所述多个电子标签按照等边三角形的方式排列在定位区域内；图I中的电子标签为无源电子标签，EPC G2标签，G2标签分为4个区：保留区，EPC区，TID区和User区。EPC区可读可写，在其中的EPC区写入电子标签位置信息，如楼房号，楼层号，房间号，标签坐标
坐寸ο
[0027]所述读卡器设置在待测物体上，用于读取读卡器阅读范围内的电子标签的信息和RSSI (接收信号强度)，并向核心控制电路返回所读取的数据。读卡器工作在连续读卡状态下，接收到读卡指令进行读卡之后响应返回相应的数据包。本例中的读卡器可采用深圳市捷通科技有限公司的型号为JT-907R500的读卡器。此读卡器工作频率为902~928MHz，采用RS232串行通信接口，也可以采用I2C、SPI等通信接口，外接一个方形天线。该读卡器的输出功率可调，最大输出功率为28dBm，读取距离最大可达10M。可以读取电子标签的接收信号强度RSSI。
[0028]所述核心控制电路用于向读卡器发送配置读卡器的指令、读卡指令，解析读卡器返回的读取数据，以及待测物体定位计算，得到定位结果。核心控制电路主要由ARM芯片或DSP芯片构成，其主要作用有：
[0029](I).完成读卡器寄存器的配置，如读卡器功率，读卡周期，天线的选择，读取参数，写入参数等。
[0030](2).向读卡器发送读卡指令。
[0031](3).接收回传数据并解析，解析数据中所包含的读卡器阅读范围内所有的电子标签的位置坐标信息和RSSI。[0032]⑷.待测物体定位计算，得到定位结果。
[0033](5).将定位结果通过无线传输模块进行发送。
[0034]所述无线传输模块将待测物体的定位结果以无线方式发送，无线传输模块的选择：当终端为个人计算机时可以选用ZIGBEE模块，蓝牙模块或者WIFI模块等；当终端为平板电脑，智能手机时可以选择蓝牙模块或者WIFI模块。
[0035]所述终端用于接收待测物体的定位结果并通过图表等形式实时显示出来。终端可采用个人计算机、平板电脑或智能手机等。图5为终端显示界面的一个实际例子。界面左侧依次显示了待测物体所在的楼号，楼层，房间号以及具体的坐标位置。右侧为所在房间的平面图，在房间内建立坐标系，划分出若干坐标区域，并将待测物体所在相应区域以阴影显
/Jn ο
[0036]本实用新型的定位过程如图3所示。
[0037]步骤3Ol，开始。
[0038]步骤302，利用EPC区可读可写的性质，将电子标签所在位置信息按照一定的规则写入电子标签的EPC区，写入规则为依次为楼房号，楼层号，房间号，电子标签所在位置的坐标等，如在C座6楼20、1室，坐标为（50，50)，则写入时为：00030006020100500050o
[0039]步骤303，无源电子标签的铺设，本实施例电子标签按照图2的方式，将无源电子标签按照等边三角形方式进行铺设，等边三角形的边长为50CM。
[0040]步骤304，核心控制电路发送指令配置读卡器的参数，使其工作在连续读取电子标签状态下；配置读卡器，主要包括：
[0041]读卡器工作频率的设置，本实施例中用到的频率为915. 25MHz。
[0042]读卡器工作功率的设置，本实施例中配置输出功率为28dBm。
[0043]读卡器天线的设置，本实施例中用到O号物理天线，不使能逻辑天线。
[0044]读卡器盘点周期设置，设置驻留时间为2000ms。
[0045]盘点操作，读参数配置等，如读取的内存地址，读操作偏移量，读取字节数，访问密码等。
[0046]步骤305，核心控制电路向读卡器发送读卡指令0X10，其中0X10为本实施例中读卡指令。读卡器读取阅读范围内所有的电子标签的信息和RSSI (接收信号强度)，并向核心控制电路返回所读取的数据。
[0047]步骤306，核心控制电路接收返回数据，根据读卡器返回数据包格式解析数据，得到阅读范围内所有的电子标签的位置坐标信息和RSSI。
[0048]步骤307，核心控制电路利用对数距离损耗模型，根据接收到的RSSI值计算得到读卡器与阅读范围内各个电子标签之间相应的距离；具体如下：
[0049]对数距离损耗模型，是一种用来预测信号在室内或者稠密人群环境下沿着某特定路径下随距离增加平均衰减程度的传播模型。公式如下：
[0050]Pl (d) =Pl (d0) +IOnlg (d/d0) +X。
[0051]其中，d为电子标签到读卡器之间的实际距离，单位为m ；d0为参考距离，单位为m，通常取值为Im ；n为路径损耗指数，表示路径损失随距离增加而增大的快慢，与周围的环境有关，本实施例中取值为I. 5 ;X。是均值为0，标准差为σ的高斯分布随机变量，本实施例中取值为11. 8 ；PL(d0)表示参考距离为Cltl时的路径损耗，PJd)表示经过距离d后的路径损耗。
[0052]电子标签的接收信号强度RSSI为：
[0053]RSSI=Pt-PL(d)
[0054]其中，Pt表示读卡器的功率,为已知量。
[0055]综合以上公式可得电子标签到读卡器之间的实际距离d。
[0056]步骤308，判断读卡器阅读范围内电子标签的数目t，假设Du表示的是在阅读范围r内读取到的所有的电子标签的集合。所读取到的电子标签的坐标为（xt，yt)，需要计算的待测物体坐标为（cx，cy)0 (读卡器设置在待测物体上，读卡器的位置坐标也就是待测物体的位置坐标）
[0057]若读卡器阅读范围内没有电子标签，核心控制电路继续发送读卡指令，读卡器继续读卡。
[0058]步骤309，若读卡器阅读范围内标签数目为：1≤t≤2，则用加权求平均值的方法求待测物体的位置，其中RSSI表示接收信号强度，加权系数为Wt=I/ I RSSII，则
[0059]
【权利要求】
1.一种RFID室内定位系统，其特征在于，包括：多个电子标签、一个读卡器、数据处理模块，所述数据处理模块包括核心控制电路和无线传输模块； 所述多个电子标签按照等边三角形的方式排列在定位区域内； 所述读卡器设置在待测物体上，用于读取读卡器阅读范围内的电子标签的信息和接收信号强度RSSI，并向核心控制电路返回所读取的数据； 所述核心控制电路用于向读卡器发送配置读卡器的指令、读卡指令，解析读卡器返回的读取数据，以及待测物体定位计算，得到定位结果； 所述无线传输模块将待测物体的定位结果以无线方式发送。
2.如权利要求1所述的RFID室内定位系统，其特征在于：还包括终端，用于接收待测物体的定位结果并实时显示。
3.如权利要求2所述的RFID室内定位系统，其特征在于：所述终端包括个人计算机、平板电脑或智能手机。
4.如权利要求1或2所述的RFID室内定位系统，其特征在于：所述读卡器带有方形天线。
5.如权利要求1或2所述的RFID室内定位系统，其特征在于：所述读卡器带有串行通信接口，通过串行通信接口连接所述核心控制电路。
6.如权利要求1或2所述的RFID室内定位系统，其特征在于：所述无线传输模块采用ZIGBEE模块、蓝牙模块和WIFI模块中的一种或多种。
【文档编号】G01S5/02GK203376473SQ201320438818
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月22日 优先权日:2013年7月22日
【发明者】西梁, 张雷 申请人:江苏物联网研究发展中心