一种物体定位系统的制作方法

本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种物体定位系统。

背景技术：

传统的物体定位系统主要借助相控阵列天线，通过控制多个天线单元同时工作以进行空间扫描，然后根据物体的反射波特性，识别是否有物体存在以及确定物体具体位置和运动情况。然而，这种物体定位系统的作用距离在米级以上，且工作频段在超高频，价格昂贵。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种物体定位系统，可降低物体定位的成本，可实现度高，适用范围广，以及，节省能源。

本申请实施例提供了一种物体定位系统，包括天线阵列、控制单元、功率和解码单元以及矩阵开关；

上述控制单元通过上述矩阵开关与上述天线阵列相连，上述控制单元还通过上述功率和解码单元与上述矩阵开关相连；

上述天线阵列中包括多个天线单元，每个天线单元基于电感耦合的方式发送信号和接收信号，上述天线阵列的信号发射周期中包括多个时间间隔，一个时间间隔由上述多个天线单元中的一个天线单元发送射频信号；

上述控制单元，用于通过上述矩阵开关配置上述矩阵开关中各个开关所控制的天线单元，一个开关控制一个天线单元发送信号；

上述控制单元，还用于通过上述功率和解码单元配置上述功率和解码单元输出给上述天线阵列中的天线单元的射频信号；

上述控制单元，还用于根据接收目标物体反馈的响应信号的目标天线单元在上述天线阵列上的位置确定上述目标物体的位置信息，上述响应信号为上述目标物体中的电子标签接收到上述目标天线单元发送的目标射频信号后反馈的信号。

可选的，上述功率和解码单元，还用于解析上述目标天线单元接收的上述响应信号中携带的上述目标物体的属性信息，并反馈给上述控制单元。

可选的，上述控制单元，具体用于：

控制上述功率和解码单元输出第一射频信号给上述天线阵列中的第一天线单元，并基于上述矩阵开关控制上述第一天线单元发送上述第一射频信号和接收所述目标物体反馈的上述第一射频信号的响应信号；

控制上述功率和解码单元输出第二射频信号给上述天线阵列中的第二天线单元，并基于上述矩阵开关控制上述第二天线单元发送上述第二射频信号和接收上述目标物体反馈的上述第二射频信号的响应信号；

上述控制单元，还用于基于上述第一天线单元在上述天线阵列中的第一位置和上述第二天线单元在上述天线阵列中的第二位置确定上述目标物体的运动轨迹。

本申请实施例，通过控制单元和矩阵开关控制天线阵列中的各天线单元分时工作，通过接收响应信号的目标天线单元在天线阵列上的位置确定出目标物体的位置信息，采用本申请实施例，成本较低，可实现度高，适用范围广，以及，节省能源。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的物体定位系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的目标天线单元与电子标签的近场互感耦合的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的确定物体的位置信息的一应用场景示意图；

图5是本申请实施例提供的确定物体的位置信息的另一应用场景示意图；

图6是本申请实施例提供的确定物体运动轨迹的应用场景示意图；

图7是本申请实施例提供的确定物体旋转角度的应用场景示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下分别进行详细说明。

请参见图1，图1是本申请实施例提供的物体定位系统的结构示意图。如图1所示，物体定位系统包括天线阵列11、控制单元12、功率和解码单元13以及矩阵开关14；

控制单元12通过矩阵开关14与天线阵列11相连，控制单元12还通过功率和解码单元13与矩阵开关14相连。其中，控制单元可以是微控制单元(microcontrollerunit，mcu)、片上系统(systemonchip，soc)等，在此不做限制。矩阵开关包括机电式电磁继电器开关等，在此不做限制。天线阵列中的天线单元可以是电感线圈等，在此不做限制。功率和解码单元可以包括读头、读卡器、阅读器、读写器等，在此不做限制。

具体地，天线阵列11中包括多个天线单元，每个天线单元基于电感耦合的方式发送信号和接收信号，天线阵列11的信号发射周期中包括多个时间间隔，一个时间间隔由多个天线单元中的一个天线单元发送射频信号。一般而言，多个天线单元以印制电路板(printedcircuitboard，pcb)的方式布置在同一平面内以组成天线阵列11，且组成天线阵列11的各个天线单元在pcb板中的排布方式可以是规则或随机的。举例来说，参见图2，图2是本申请实施例提供的天线阵列的结构示意图。图2中的天线阵列由8×8个天线单元组成，其中每个小正方形代表一个天线单元，编号1-1至编号8-8的小正方形表示天线阵列中的64个天线单元。

控制单元12，用于通过矩阵开关14配置矩阵开关14中各个开关所控制的天线单元，其中一个开关控制一个天线单元发送信号。例如，控制单元12可通过为矩阵开关配置参数以设置矩阵开关14中各个开关与天线阵列11中各天线单元间的对应关系以及各个开关的通断。或者控制单元12通过向矩阵开关发送电信号，根据电信号中的二进制码确定矩阵开关14中某个开关的通断。例如假设矩阵开关中包括16个开关，则可基于二进制码0000～1111控制矩阵开关中开关的通断。

控制单元12，还用于通过功率和解码单元13配置功率和解码单元13输出给天线阵列11中的天线单元的射频信号。简单来说，基于天线阵列11中的天线单元可以发射射频信号，且一个时间间隔由天线阵列11中的一个天线单元发送射频信号，即天线阵列11中的各天线单元分时工作，以使得在每一短暂时间间隔内，空间中只有一个射频信号存在。

可以理解的是，控制单元12可通过为矩阵开关14配置参数以控制天线阵列11中的各天线单元分时工作的切换方式，或者控制单元12可通过发送天线单元切换指令至矩阵开关以控制各天线单元间的切换，或者控制单元通过内部定时器控制矩阵开关中各个开关的通断以控制天线单元工作。一般而言，控制单元12可配置各天线单元按从左到右，从上到下的顺序依次进行切换，比如参见图2，天线阵列中的天线单元可以按照编号1-1，编号1-2，编号1-3，编号1-4，…，编号8-7，编号8-8的顺序进行切换。或者，控制单元12可配置各天线单元按从左到右间隔一个天线单元切换，从上到下的依次进行切换，比如参见图2，天线阵列从第一行开始，以编号1-1、编号1-3、编号1-5、编号1-7的单数顺序到行尾后，再继续以编号1-2、编号1-4、编号1-6、编号1-8的偶数顺序进行切换，然后进入第二行以编号2-1、编号2-3、编号2-5、编号2-7的单数顺序到行尾后，再继续以编号2-2、编号2-4、编号2-6、编号2-8偶数顺序进行切换，以此类推，在一个信号发射周期中完成天线阵列中第1行至第8行的天线单元的切换。

控制单元12，还用于根据接收目标物体反馈的响应信号的目标天线单元在天线阵列11上的位置确定目标物体的位置信息，响应信号为目标物体中的电子标签接收到目标天线单元发送的目标射频信号后反馈的信号。功率和解码单元13，还用于解析目标天线单元接收的响应信号中携带的目标物体的属性信息，并反馈给控制单元12。本申请实施例中的天线单元基于电感耦合的方式发送信号和接收信号。即，当轮到某个天线单元工作时，该天线单元对应的电感线圈工作产生磁场，该天线单元可以通过该磁场向位于该磁场中的具有电子标签(又称为射频标签、应答器、数据载体等)的物体发送信号；该磁场可以为位于该磁场中的物体的提供电能，进而位于该磁场中的物体的电子标签可以基于该磁场提供的电能向该天线发送信号，以此完成天线单元与电子标签之间的信号发送和信号接收。参见图3，图3是本申请实施例提供的目标天线单元与电子标签的近场互感耦合的结构示意图。简单来说，近场互感耦合的工作原理是由功率和解码单元通过目标天线单元发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量、电子标签被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去，目标天线单元接收到从电子标签发送来的响应信号，并传送到功率和解码单元，经解调和解码后将包含标签标识等有效信息送至控制单元进行相关的处理。

为了方便理解，如何基于本申请实施例提供的物体定位系统实现物体定位，下面将结合图4至图7对本申请实施例提供的物体定位系统的工作原理进行简单说明。参见图4，图4是本申请实施例提供的确定物体的位置信息的一应用场景示意图。图4中包括物体1和内嵌于物体1中的电子标签1，天线阵列中的各天线单元分时工作，即以轮询的方式发送射频信号，当目标天线单元3-3发送的射频信号被物体1中的电子标签1接收，且物体1中的电子标签1返回一个响应信号给目标天线单元3-3时，响应信号中携带电子标签1的标识信息，目标天线单元3-3将响应信号传送到功率和解码单元，功率和解码单元可识别响应信号中的电子标签1的标识信息，功率和解码单元将识别得到的电子标签1的标识信息发送给控制单元，由于是当前是目标天线单元3-3在工作，控制单元根据电子标签1的标识信息，以及，目标天线的位置信息，可确定目标天线单元3-3所在的位置为确定物体1中的电子标签1的所在的位置。不难理解的是，由于物体1中只包含1个电子标签，因此，可将物体1所在的位置信息确定为电子标签1所在的位置信息，即物体1的位置信息为天线单元3-3所在的位置。

可选的，当物体中的电子标签存在多个的情况下，可根据接收到这多个电子标签反馈的响应信号的一个或多个天线单元确定物体的位置。由于天线阵列中包括的多个天线单元采用分时工作，且天线单元的切换速度远远大于物体的移动速度，因此，当一个物体中包括n个电子标签时(n为大于1的整数)，在同一个信号发射周期内可识别到n个电子标签中每个电子标签与对应的一个天线单元之间的近场通信，可以理解的是，n个电子标签中每个电子标签的标签标识不同，其中一个标签标识用于唯一标记一个电子标签。通过确定n个电子标签对应的n个天线单元在天线阵列中的n个位置，可得到n个电子标签中每个电子标签的位置信息，进而根据n个电子标签的位置信息确定出n个电子标签所在物体的位置信息，为方便描述，本申请实施例以一个物体中内嵌2个电子标签为例进行说明。具体地，可将物体内嵌的2个电子标签中的任一电子标签的位置信息确定为物体的位置信息，或者，可将物体内嵌的2个电子标签对应的2个位置信息的中点位置作为物体所在的位置信息，具体根据实际应用场景确定，在此不做限制。例如，参见图5，图5是本申请实施例提供的确定物体的位置信息的另一应用场景示意图。图5中包括物体2和内嵌于物体2中的电子标签2和电子标签3。天线阵列中的各天线单元分时工作，即以轮询的方式发送射频信号，在同一信号发射周期内，当目标天线单元4-6发送的射频信号被物体2中的电子标签2接收，且返回一个响应信号给目标天线单元4-6时，可确定物体2中的电子标签2的位置信息为天线单元4-6所在的位置。当目标天线单元5-7发送的射频信号被物体2中的电子标签3接收，且返回一个响应信号给目标天线单元5-7时，可确定物体2中的电子标签3的位置信息为天线单元5-7所在的位置。不难理解的是，由于物体2中包含2个电子标签，因此可将物体2的位置信息确定为电子标签2或电子标签3所在的位置信息，即物体2的位置信息可确定为天线单元4-6所在的位置或天线单元5-7所在的位置，或者将电子标签2和电子标签3连线的中点的位置确定为物体的位置信息，假设中点的位置为天线单元5-7所在的位置，因此物体2的位置信息可确定为天线单元5-7所在的位置。

可选的，控制单元12具体用于控制功率和解码单元13输出第一射频信号给天线阵列11中的第一天线单元，并基于矩阵开关14控制第一天线单元发送第一射频信号和接收目标物体反馈的第一射频信号的响应信号；控制单元，还用于控制功率和解码单元13输出第二射频信号给天线阵列11中的第二天线单元，并基于矩阵开关14控制第二天线单元发送第二射频信号和接收目标物体反馈的第二射频信号的响应信号；控制单元，还用于基于第一天线单元在天线阵列中的第一位置和第二天线单元在天线阵列中的第二位置确定目标物体的运动轨迹。在一些可行的实施方式中，天线阵列中各天线单元始终以分时轮询的方式一直工作，如果物体是可移动(可平移和/或可旋转)的，则在不同的信号发射周期或不同的时间节点，物体的位置和/或旋转角度和/或摆放姿态可能会发生改变。为方便描述，这里以物体平移为例进行说明，通过确定物体在不同时间节点的位置信息，可得到物体的运动轨迹。举例来说，参见图6，图6是本申请实施例提供的确定物体运动轨迹的应用场景示意图。图中包括前一信号发射周期的物体1和电子标签1，当前信号发射周期的物体1和电子标签1。假设在前一信号发射周期，目标天线单元3-3发送的射频信号被物体1中的电子标签1接收，且返回一个响应信号给目标天线单元3-3时，可确定物体1在前一信号发射周期的位置信息为天线单元3-3所在的位置，假设在当前信号发射周期，目标天线单元4-4发送的射频信号被物体1中的电子标签1接收，且返回一个响应信号给目标天线单元4-4时，可确定物体1在当前信号发射周期的位置信息为天线单元4-4所在的位置，通过确定物体1在连续两个信号发射周期内的位置信息或连续多个信号发射周期内的位置信息，进而可得到物体1的运动轨迹，这里，物体1的运动轨迹为从天线单元3-3运动至天线单元4-4。

可选的，在一些可行的实施方式中，天线阵列中各天线单元始终以分时轮询的方式一直工作，如果物体是可移动(可平移和/或可旋转)的，则在不同的信号发射周期或不同的时间节点，物体的位置和/或旋转角度和/或摆放姿态可能会发生改变。为方便描述，这里以物体旋转为例进行说明，通过确定物体内嵌的各电子标签在不同信号发射周期内的位置信息，可得到物体的旋转角度。为方便描述，这里以目标物体中内嵌两个电子标签为例进行说明，参见图7，图7是本申请实施例提供的确定物体旋转角度的应用场景示意图。图中包括前一信号发射周期的物体2、以及内嵌于物体2中的电子标签2和电子标签3，以及当前信号发射周期的物体2、以及内嵌于物体2中的电子标签2和电子标签3。图7中的物体2只进行了旋转，没有进行平移。在前一信号发射周期中，物体2中的电子标签2的位置信息为天线单元4-6所在的位置，电子标签3的位置信息为天线单元5-7所在的位置。在当前信号发射周期，物体2中的电子标签2的位置信息为天线单元4-7所在的位置，电子标签3的位置信息为天线单元5-6所在的位置。如图所示，可得到当前信号发射周期中电子标签2和电子标签3相较于前一信号发射周期进行了顺时针旋转，且旋转角度为α。由于电子标签2和电子标签3内嵌于物体2中且在物体2中的位置是不变的，因此，可确定物体2也进行了顺时针旋转，且旋转角度为α。

可选的，在一些可行的实施方式中，天线阵列中各天线单元始终以分时轮询的方式一直工作，如果物体是可移动(可平移和/或可旋转)的，则在不同的信号发射周期或不同的时间节点，物体的位置和/或角度可能会发生改变。也就是说，物体的平移和旋转也可以同时进行，只要确定物体内嵌的各电子标签在连续的时间节点中的各个位置，即可得到物体的运动轨迹，也可以得到物体在平移过程中的旋转角度，具体根据实际应用场景确定，在此不做限制。

可选的，功率和解码单元还用于解析目标天线单元接收的响应信号中携带的目标物体的属性信息，并反馈给控制单元。其中，目标物体的属性信息包括物体的颜色、尺寸、形状、内嵌在目标物体中的电子标签的标签标识以及电子标签在物体中的嵌入位置等，在此不做限制。

不难理解的是，在实际应用场景中，本申请中的物体定位系统可应用于点读笔检测平台中对点读笔位置的确定、推钮检测平台中对可移动的推钮位置的确定等，具体根据实际应用场景确定，在此不做限制。

以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。