超高频射频识别定位方法及装置与流程

本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种超高频射频识别定位方法及装置。

背景技术：

目前，对安防的需求和应之而生的安防产业始终伴随着人类文明的发展。二十世纪六十年代闭路监控系统(Closed Circuit Television，简称CCTV)在纽约城市安保中的应用标志着现代安防产业的诞生。自那时以来，随着科技的发展和日益严峻的社会安全风险，很多技术被应用于安防产业并衍生出一系列安防设备。传统上，一个完整的安防系统包含三个部分：监测模块、风险评估模块和响应模块。尽管智能技术的普及已经模糊了三者的界限，但毋庸置疑，监测模块仍然是整个系统的最前端。监测设备的灵敏度和收集信息的能力决定了整个安防设备的精度和健壮性。

三种常用的安防检测设备：闭路监控系统、运动探测器与射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)设备。现有的射频识别定位方法是通过读取电子标签中记录的位置信息实现对定位目标的定位。现有的射频识别定位方法不能满足现代安防产业对检测效率、检测准确度的需求。

鉴于此，如何对定位目标进行高效率、高准确度的超高频射频识别定位成为目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决上述的技术问题，本发明提供一种超高频射频识别定位方法及装置，可以实现对定位目标的高效率、高准确度的识别定位。

第一方面，本发明提供一种超高频射频识别定位方法，包括：

利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，进而实现对所述定位目标的定位；

其中，所述超高频射频识别系统，包括：定位目标上的标签列和在同一直线间隔设置的至少三个超高频射频识别设备；任意相邻的两个超高频射频识别设备间隔预设第一距离，所述标签列包括：间隔预设第二距离的两个电子标签。

可选地，所述预设第二距离大于零且小于λ/4，λ为所述超高频射频识别设备发送的载波的波长。

可选地，所述利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，包括：

获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角；

根据所述到达角、所述标签列的位置和所述超高频射频识别设备天线位置间的几何关系，对所述标签列位置进行二维定位。

可选地，所述获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角，包括：

获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收的所述标签列中的两个电子标签分别返回的两个回波信号的到达相位偏移值；

根据所述两个回波信号的到达相位偏移值、所述超高频射频识别设备发送的载波的波长和所述预设第二距离，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角。

可选地，所述根据所述两个回波信号的到达相位偏移值、所述超高频射频识别设备发送的载波的波长和所述预设第二距离，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角，包括：

根据所述两个回波信号的到达相位偏移值和所述超高频射频识别设备发送的载波的波长λ和所述预设第二距离d，通过第一公式，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角θ；

其中，所述第一公式为：

第二方面，本发明提供一种超高频射频识别定位系统，包括：

定位模块，用于利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，进而实现对所述定位目标的定位；

其中，所述超高频射频识别系统，包括：定位目标上的标签列和在同一直线间隔设置的至少三个超高频射频识别设备；任意相邻的两个超高频射频识别设备间隔预设第一距离，所述标签列包括：间隔预设第二距离的两个电子标签。

可选地，所述预设第二距离大于零且小于λ/4，λ为所述超高频射频识别设备发送的载波的波长。

可选地，所述定位模块，包括：

第一获取单元，用于获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角；

定位单元，用于根据所述到达角、所述标签列的位置和所述超高频射频识别设备天线位置间的几何关系，对所述标签列位置进行二维定位。

可选地，所述第一获取单元，包括：

第二获取单元，用于获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收的所述标签列中的两个电子标签分别返回的两个回波信号的到达相位偏移值；

第三获取单元，用于根据所述两个回波信号的到达相位偏移值、所述超高频射频识别设备发送的载波的波长和所述预设第二距离，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角。

可选地，所述第三获取单元，具体用于

根据所述两个回波信号的到达相位偏移值和所述超高频射频识别设备发送的载波的波长λ和所述预设第二距离d，通过第一公式，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角θ；

其中，所述第一公式为：

由上述技术方案可知，本发明的超高频射频识别定位方法及装置，通过利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，进而实现对所述定位目标的定位，可以实现对定位目标的高效率、高准确度的识别定位。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的超高频射频识别定位方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的基于被动标签列的到达角定位算法的基本模型的示意图；

图3为本发明实施例提供的基于被动标签列的到达角定位算法中到达角、标签列位置和天线位置间的几何关系示意图；

图4为对本发明实施例所述方法进行验证和评估实验的天线摆放位置示意图；

图5为本发明一实施例提供的超高频射频识别定位装置的结构示意图。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的超高频射频识别定位方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的超高频射频识别定位方法如下所述。

101、利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，进而实现对所述定位目标的定位。

其中，所述超高频射频识别系统，包括：定位目标上的标签列和在同一直线间隔设置的至少三个超高频射频识别设备；任意相邻的两个超高频射频识别设备间隔预设第一距离，所述标签列包括：间隔预设第二距离的两个电子标签。

在具体应用中，所述超高频射频识别设备为超高频射频识别RFID读写器。

在具体应用中，所述预设第二距离d大于零且小于λ/4，λ为所述超高频射频识别设备发送的载波的波长。

在具体应用中，所述步骤101，可以包括图中未示出的步骤101a和101b：

101a、获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角。

具体地，所述步骤101a可以包括图中未示出的步骤S1和S2：

S1、获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收的所述标签列中的两个电子标签分别返回的两个回波信号的到达相位偏移值。

S2、根据所述两个回波信号的到达相位偏移值、所述超高频射频识别设备发送的载波的波长和所述预设第二距离，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角。

进一步地，所述步骤S2可以具体包括：

根据所述两个回波信号的到达相位偏移值和所述超高频射频识别设备发送的载波的波长λ和所述预设第二距离d，通过第一公式，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角θ；

其中，所述第一公式为：

101b、根据所述到达角、所述标签列的位置和所述超高频射频识别设备天线位置间的几何关系，对所述标签列位置进行二维定位。

具体地，上述公式(1)的推导过程如下所述：

参见图2，图2示出了基于被动标签列的到达角定位算法的基本模型，该基本模型中包括：所述超高频射频识别系统中的任意一超高频射频识别设备的天线C和所述标签列(即间隔预设第二距离的两个电子标签A和B)，令电子标签A的坐标为(0，0)，电子标签B的坐标为(d，0)，天线C的坐标为(x，h)，则电子标签A和B与天线C的距离之差为：

由于d远小于天线C到电子标签A/B的距离，对公式(2)的右侧做无穷小量代换可得：

考虑到每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达相位偏移与距离间的线性关系可得：

其中，为超高频射频识别设备通过天线C接收的电子标签A和B分别返回的两个回波信号的到达相位偏移值；

令根据公式(3)和(4)经过变换可得到：

由于标签列为定位目标位置引入了一个新的自由度(标签列的方向)，因此上述步骤101b需要三个或更多天线才能够实现对标签列位置的二维定位。标签列的二维坐标可根据得到的到达角根据简单几何关系算出，图3为到达角、标签列位置和天线位置间的几何关系示意图。

需说明的是，所述预设第二距离d的选取过程如下：

一方面，公式(5)中的取值范围为[-1,1]，而的取值范围为[0,2π)，因此公式(5)对任意均成立当且仅当d<λ/4。在具体应用中，对于超高频射频识别设备，载波的波长约为32cm，因此d应当小于8cm。另一方面，下述的误差分析表明定位的随机误差反比于电子标签间隔d，因此d应当尽可能大来减小随机误差。因此，在本实施例中的d值应优选为8cm。

为了验证和评估基于被动标签列的到达角算法，本实施例使用信号为IPJ-REV-R420-GX21M的超高频射频识别读写器进行试验，选用天线型号为E911011PCR，其方向性增益为11dBic，波束宽度为40°，天线摆放方式参看图4。A1和A2为天线，b和b’为天线的周线。标签列被放置于矩形D1D2D3D4内，标签列间的线间隔为0.5m。实验结果显示最大定位偏差为0.43m，最小定位偏差为0.07m。此结果满足理论预期，本实施例所述方法的检测结果准确度较高。

本实施例的超高频射频识别定位方法，通过利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，进而实现对所述定位目标的定位，可以实现对定位目标的高效率、高准确度的识别定位。

图5示出了本发明一实施例提供的超高频射频识别定位装置的结构示意图，如图5所示，本实施例的超高频射频识别定位装置，包括：定位模块51；

所述定位模块51，用于利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，进而实现对所述定位目标的定位；

其中，所述超高频射频识别系统，包括：定位目标上的标签列和在同一直线间隔设置的至少三个超高频射频识别设备；任意相邻的两个超高频射频识别设备间隔预设第一距离，所述标签列包括：间隔预设第二距离的两个电子标签。

在具体应用中，所述预设第二距离大于零且小于λ4，λ为所述超高频射频识别设备发送的载波的波长。

在具体应用中，所述定位模块，可以包括图中未示出的：第一获取单元和定位单元；其中：

所述第一获取单元，用于获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角；

所述定位单元，用于根据所述到达角、所述标签列的位置和所述超高频射频识别设备天线位置间的几何关系，对所述标签列位置进行二维定位。

具体地，所述第一获取单元，可以包括图中未示出的：第二获取单元和第三获取单元；其中：

所述第二获取单元，用于获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收的所述标签列中的两个电子标签分别返回的两个回波信号的到达相位偏移值；

所述第三获取单元，用于根据所述两个回波信号的到达相位偏移值、所述超高频射频识别设备发送的载波的波长和所述预设第二距离，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角。

进一步地，所述第三获取单元，可具体用于

根据所述两个回波信号的到达相位偏移值和所述超高频射频识别设备发送的载波的波长λ和所述预设第二距离d，通过第一公式，获取每一超高频射频识别设备通过其天线接收所述标签列返回的回波信号的到达角θ；

其中，所述第一公式为：

本实施例的超高频射频识别定位装置，通过定位模块利用基于被动标签列的到达角定位算法，对超高频射频识别系统中定位目标上的标签列位置进行定位，进而实现对所述定位目标的定位。由此，可以实现对定位目标的高效率、高准确度的识别定位。

本实施例的超高频射频识别定位装置，可以用于执行前述图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。