本发明属于无线空间定位技术领域，尤其涉及一种基于柔性RFID无源标签的室内空间定位方法。
背景技术：
近年来,随着无线技术、移动通信技术的飞速发展,室内定位技术越来越受到人们的关注。红外线、超声波、蓝牙、激光等室内定位技术,不是系统复杂、造价昂贵，就是定位精度差强人意。而射频识别(RFID)技术以其成本低廉、非接触、非视距等优于其它技术的特点,成为了室内定位领域的优选技术,被业界公认为是本世纪最有前途的应用技术之一。另外,由于室内环境复杂多变,多径传播和环境随机噪声的干扰较大,因此高精度的定位算法在室内RFID系统的设计中就显得尤为重要。
工作在UHF频段的RFID系统室内定位方法与传统的无线定位方法一样，按照定位方式的不同，可分为三大类：基于空间划分的定位、基于场景的定位、基于测距的定位(包括时间信息定位—TOA/TDOA、到达角度定位--AOA、信号强度信息定位)。
基于空间划分的定位虽然不需要测量电磁波物理量，且较容易实施，但定位精度较低。目前主要应用于井下人员以及仓库中大型物品的位置定位。
基于测距定位中的时间定位方法要求收发双方有较为精准的时间同步，这对于RFID系统来说是很难做到的，如要提高同步时钟精度则成本会相应的增加。
本发明采用信号强度信息定位，在申请号为CN201210004597的专利中，采用多个reader，成本高，所述也只限于二维平面的定位，不能解决立体空间的定位。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，而提供一种基于柔性RFID无源标签的室内空间定位方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于柔性RFID无源标签的室内空间定位方法，包括设置在待定位物体上的无源标签和超声波传感器、定位服务器、与无源标签适配的阅读器及天线，所述无源标签为柔性RFID无源标签，阅读器通过天线感应到待定位无源标签并获得其信号强度，定位服务器通过无线网络与阅读器和超声波传感器无线连接，采取如下步骤：
S1、将阅读器与定位服务器连接；
S2、将阅读器的天线进行编号，安装在所需要定位的室内空间的顶部，所述天线的个数为3个，阅读器依次读取每个天线的接收的信号强度指示(RSSI)，所述三个天线的RSSI构成一组定位坐标点P(RSSIi,RSSIj,RSSIk)；
S3、把所述定位空间分成若干不同高度的定位平面，建立各个高度平面上的参考标签坐标数据库；
S4、把超声波传感器安装在待定位物体上，所述超声波传感器把收集到的信号传输给定位服务器，通过待定位物体上的超声波传感器测定待定位物体在当前空间的高度h；
S5、采集该高度平面参考标签坐标及信号强度样本建立数据库。如a点的位置坐标A(xi，yj)，i＝1～M,j＝1～N，M、N≥2及3个天线到每个参考标签的信号强度值R(RSSI1ijh,RSSI2ijh,RSSI3ijh)，则该平面内的参考标签a点可由A或R唯一确定，a点的参考标签坐标及信号强度信息记为a(A,R)(后面可通过数据库查询R得到A)。该平面所有参考标签坐标及信号强度信息记为hDatabase(h,a[M*N])，其中a[M*N]表示一个参考平面采集M*N个点；
S6、调整高度h，使h＝h+Δh,Δh>0，重复S4至S5,直到Q个高度平面h>H采集完毕；
S7、最后形成该空间内的所有参考标签坐标及信号强度数据库，记为dbase[Q].使用预先建立起来的dbase[Q]通过数据库查询即可进行对待测物的坐标匹配定位。
进一步改进，安装在所需要定位的室内空间的顶部的3个天线呈三角形非对称分布；进一步改进，定位服务器通过蓝牙或WiFi与阅读器和超声波传感器连接。
进一步改进，超声波传感器获得待测物的高度h后通过蓝牙或zigbee方式传递给定位服务器。
本发明提供的一种基于柔性RFID无源标签的室内空间定位方法，带有超声波传感器及RFID标签的待测物进入该空间后，在空间内移动时，先通过超声波获取待测物高度，再通过定位服务器读取该标签到各天线的信号强度，然后再通过检索参考标签定位数据库即可给出待定位物体的位置坐标具有定位精度高、维护成本低、已实施的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例，一种基于柔性RFID无源标签的室内空间定位方法，包括设置在待定位物体上的无源标签和超声波传感器、定位服务器、与无源标签适配的阅读器及天线，所述无源标签为柔性RFID无源标签，阅读器通过天线感应到待定位无源标签并获得其信号强度，定位服务器通过无线网络与阅读器和超声波传感器无线连接，所述无线网络可为蓝牙或WiFi，采取如下步骤：
S1、将阅读器与定位服务器连接；
S2、将阅读器的天线进行编号，安装在所需要定位的室内空间的顶部，所述天线的个数为3个，呈三角形非对称分布，阅读器依次读取每个天线的接收的信号强度指示(RSSI)，所述三个天线的RSSI构成一组定位坐标点P(RSSIi,RSSIj,RSSIk)；
S3、把所述定位空间分成若干不同高度的定位平面，建立各个高度平面上的参考标签坐标数据库；
S4、把超声波传感器安装在待定位物体上，所述超声波传感器把收集到的信号传输给定位服务器，通过待定位物体上的超声波传感器测定待定位物体在当前空间的高度h；超声波传感器获得待测物的高度h后通过蓝牙或zigbee方式传递给定位服务器；
S5、采集该高度平面参考标签坐标及信号强度样本建立数据库。如a点的位置坐标A(xi，yj)，i＝1～M,j＝1～N，M、N≥2及3个天线到每个参考标签的信号强度值R(RSSI1ijh,RSSI2ijh,RSSI3ijh)，则该平面内的参考标签a点可由A或R唯一确定，a点的参考标签坐标及信号强度信息记为a(A,R)(后面可通过数据库查询R得到A)。该平面所有参考标签坐标及信号强度信息记为hDatabase(h,a[M*N])，其中a[M*N]表示一个参考平面采集M*N个点；
S6、调整高度h，使h＝h+Δh,Δh>0，重复S4至S5,直到Q个高度平面(h+Q*Δh)>H采集完毕；
S7、最后形成该空间内的所有参考标签坐标及信号强度数据库，记为dbase[Q].使用预先建立起来的dbase[Q]通过数据库查询即可进行对待测物的坐标匹配定位。
当待测标签进入所述室内空间内时，通过超声波传感器获得待测物体的高度h，通过无线(不限于wifi/bluetooth/zigbee)方式把待测物体的高度数据传递给定位终端，然后阅读器将读取到各天线RSSI给定位终端，定位终端即可根据关系函数D(i,j,h)确定其具体坐标，从而实现空间定位。
本发明基于无源UHF型RFID的定位不仅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电子标签的具体空间位置，从而精确定位人或物。
由以上的具体实施方式可以看出，本发明提供的一种基于柔性RFID无源标签的室内空间定位方法具有定位精度高、维护成本低、已实施的优点。