一种低计算量的SARRFID定位方法与流程

本发明属于rfid定位技术领域。

背景技术：

随着移动互联网和智能手机的普及，基于位置的服务(locationbasedservice,lbs)得到了广泛的关注，带动了各种现代导航定位技术的发展。众所周知的室外定位技术gps由于建筑物的遮挡等原因gps系统不能够应用于室内定位。近年来出现了很多基于无线网络的室内定位技术，如wifi定位、蓝牙定位、zigbee定位和rfid定位等。而物联网技术的飞速发展使得rfid技术开始广泛应用于生产、物流及药品等的定位、追踪与回溯。在室内定位方面，rfid相比于其他定位方法除了具有低成本、定位精度高、识别速度快和抗干扰强等特点，还有非接触、非视距以及可以对多目标同时进行识别跟踪的优点，这使其逐渐成为室内定位的首选。

rfid的无线定位技术主要分为两种：一种是基于非测距方法，通常不需要确定的信号传播模型，在定位区域中预先布置大量参考标签，经过某种运算后筛选出位置相近的参考标签，用它们去确定最终定位坐标；另一种是基于测距的方法，根据信号传播模型确定人与多个无线点装置之间的距离，通过几何关系变换确定人员位置。基于测距的方法主要包括：aoa(angleofarrival)信号到达角度法、toa(timeofarrival)信号到达时间法、tdoa(timedifferenceofarrival)信号到达时间差法和rssi(receivedsignalstrengthindication)接收信号强度法。rssi定位法通过信号强度与距离建立传播模型来估计接收的标签，这种方法功率低，成本低，无需额外的设备功能支持，然而信号能量信息在传播过程中除了距离因素还受非视距、多径等其他多种因素影响，导致其定位精度受限。toa和tdoa定位法主要通过测量电磁波的传播时间来计算距离，这种方法对于硬件设施的时钟同步有要求或者需要精确的参考时间。aoa定位法主要通过阅读器的天线阵列来测量标签信号的到达方向，这种方法需要功能特殊的天线阵列，准确度受限于设备性能，成本也相对较高。

而在标签与阅读器存在相对移动的场景中，合成孔径技术可以利用天线与目标之间的相对移动形成虚拟天线阵列，通过多个采样相位值的相干叠加来确定目标位置，从而具有良好的抗噪声和多径干扰的能力，能够提高定位精度。并且适用于手持式设备等独特的动态应用场景，也不需要额外布置参考标签和费时的校准阶段。同时成本相对较低，仅用商用设备就可以实现定位。传统的sar方法只能在已知轨迹的情况下对目标进行追踪。因此，一种无源rfid场景下的目标追踪方法，目的在于克服现有方法只能在已知轨迹的情况下对目标进行追踪的缺点。

技术实现要素：

本发明涉及一种低计算量的sarrfid定位方法，目的在于克服现有方法只能在已知轨迹的情况下对目标进行追踪的缺点。技术方案如下：

一种低计算量的sarrfid定位方法，包括：给定测量的相位θm,n，找到一组源自天线am,n的弧，其中的像素点称为候选网格；设天线位于原点，遍历读取区域内的每个网格x，计算从原点发射并在x处反向散射的相位θ，并将网格散列到相位表，设天线的坐标am,n以及其测量的相位θm,n，使用λm,n和θm,n从哈希表中获得一组候选网格，相位在[θm,n-σ,θm,n+σ]内的所有网格都应该被取出，其中，哈希表是基于天线位于原点而天线位于am,n的假设而建立的，相当于用am,n的向量转换选定的网格。

附图说明

图1为定位场景图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种低计算量的sarrfid定位方法做进一步的描述。

步骤如下：

1)sarrfid定位算法通常具有很大的计算量，从而降低了方法的应用能力。对于三维空间的定位而言，问题将更加严重。假设待定位区域的阅读区大致被认为是一个大小为w×l×h的长方体，等于是划分为h个平面，每个平面的大小为w×l。与2d场景相比，3d场景所需的计算量增加了数千倍。通过观察定位结果热度图，我们发现大多数像素在全息图中具有低psnr值(蓝色)。如果忽略这些像素，可以显著减少计算时间。实际上，给定测量的相位θm,n，我们可以找到一组源自天线am,n的弧，其中的像素点称为候选网格。显然，初始位置肯定不会位于非候选网格中。这启发了我们找到一种快速找出这些候选网格的方法，并忽略其他网格以节省计算。我们使用哈希表实现这个想法。

假设天线位于原点，我们遍历读取区域内的每个网格x，计算从原点发射并在x处反向散射的相位θ，并将网格散列到相位表。在应用时，输入天线的坐标am,n以及其测量的相位θm,n。使用λm,n和θm,n可以从哈希表中获得一组候选网格，即cm,n＝{x|h(x,0)＝θm,n}。然而，由于热噪声，测量的相位以σ弧度的标准偏差振动。为了容忍振动，计算出的相位在[θm,n-σ,θm,n+σ]内的所有网格都应该被取出并，即cm,n＝{x||h(x,0)-θm,n|≤σ}。哈希表是基于天线位于原点而天线位于am,n的假设而建立的。它相当于用am,n的向量转换选定的网格。

理论上，初始位置必须位于这些候选集的共同交叉网格内。但是，由于多径效应，它们之间可能根本不存在共同的交叉点。因此，应该产生包括至少三个候选集的所有候选网格。通过这种方法，可以实现低计算量的sarrfid定位。