专利名称：一种基于无线射频识别的地标系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线视频识别领域，特别涉及一种基于无线射频识别的地标系统。
背景技术：
无线射频识别(RFID)是一种识别、跟踪和定位物品的技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，它已经被广泛地应用于产品供应链和工业自动控制等领域。相比以往的条形码技术具有诸多优势，采用RFID技术可以实现无直接接触、无光学可视、无人工干预下的信息自动收集和处理。经过多年的发展，RFID技术已经日渐成熟，在人员、物品和车辆的定位与导航方面有着非常广泛的应用前景。以往基于RFID技术的系统，如EPC(Electronic Product Code，产品电子码)网络中，都是采用了在某些重要的商品集散地安装固定的读取器，而将RFID标签贴附在物品上的模式。这种模式广泛应用在商品物流方面，但是在诸如人员定位与车辆导航等其他应用场景中，特别是在定位精度要求相对较高的情况下，这样的模式就显得不够灵活和适用。因为采用上面的传统模式，要想使得定位精度满足系统实用性的需求，就必须增大读取器的部署密度。而相对于RFID标签来说，部署如此密集读取器的成本很高，因此，采用传统模式进行人员定位在投入成本和可行性方面都会面临较大的障碍。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术在成本、可行性上所存在的缺陷，从而提供一种成本低、可行性好，能够得到精确地理位置信息的地标系统。为了实现上述目的，本发明提供了一种基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，该系统包括地标标签、定位器；其中，所述地标标签为无线射频识别标签，该地标标签中存储有所在地的位置信息；所述定位器用于读取所在位置附近的地标标签中的信息，从而得到关于当前所在位置的信肩、ο上述技术方案中，还包括因特网接入点以及数据服务中心；所述定位器与其周围的其他定位器和所述因特网接入点建立无线自组网，通过所述无线自组网与所述因特网接入点进行通信；所述因特网接入点通过所述无线自组网接收来自所述定位器的信息，并通过因特网将该信息传输到所述的数据服务中心；所述数据服务中心用于实现对所接收到的信息的存储、查询。上述技术方案中，所述无线自组网采用最短路径路由实现信息在网络节点间的传输；其中，所述无线自组网中的各个节点上存储有从当前节点向所述因特网接入点的至少一条单向路由信息；所述单向路由信息包括当前节点的邻居节点在系统中的编号、所述邻居节点的地址、经由所述邻居节点到所述因特网接入点的最小距离以及与所述最小距离相对应的路径；
无线自组网上的各个节点根据自身所保存的至少一条单向路由信息中选择最短路径实现信息的传输。上述技术方案中，所述无线自组网中的各个节点在其自身的所述至少一条单向路由信息中的信息发生变化时，向其所有邻居节点发起一次路由更新；所述路由更新包括当前节点查询自己的单向路由信息，将所述单向路由信息中的路径中不包含某一邻居节点的最短路由信息作为路由更新消息发送给该邻居节点；收到此路由更新消息的邻居节点根据该消息与自己的所有单向路由信息进行比较，如果有冲突，则更新自身的所述单向路由信息，并继续向自己的所有邻居节点发送所述路由更新消息，否则，将不做任何处理；直至所有节点都不需要向外发出所述路由更新消息，则此次路由更新结束。上述技术方案中，所述无线自组网有新节点加入时，为该新加入的节点创建新的连接；所述创建新的连接包括所述新加入的节点周期性向外发送自身的地理位置信息，所述新加入的节点附近的其它节点接收到上述信息后，返回响应消息，该响应消息包括所述其它节点自身的地址信息和所述其它节点与所述因特网接入点间的最短距离与路径；所述新加入的节点接收到所述相应消息后，根据该响应消息建立所述的单向路由信息，并发起路由更新。上述技术方案中，所述无线自组网有节点退出时，为所要退出的节点断开连接；所述断开连接包括所述要退出的节点的邻居节点发现要退出的节点后，将自身的所述单向路由信息中与该要退出的节点相关的内容删除，然后发起路由更新。上述技术方案中，所述无线自组网采用无线广播泛洪路由实现信息在网络节点间的传输；其中，所述无线自组网中的各个节点上只存储一条单向路由信息；所述单向路由信息包括该节点的上一跳节点的地址、因特网接入点的编号、间断次数、请求序列号；所述无线自组网中的各个节点根据该单向路由信息实现信息的传输。上述技术方案中，所述无线自组网有新节点加入时，为该新加入的节点创建新的连接；所述创建新的连接包括所述因特网接入点周期性地以泛洪方式向无线自组网络内所有节点发送位置请求消息，节点在转发此请求消息的同时记录下其来时的路径，所述新加入的节点将所记录路径的逆方向作为所述单向路由信息。上述技术方案中，所述的定位器包括两种工作模式网络模式与本地模式；在所述的网络模式下，所述定位器会将自身的位置信息通过所述无线自组网向外发送，使得用户能够通过因特网向所述数据服务中心查询该定位器的当前位置；在所述的本地模式下， 所述定位器不向外发送自身的位置信息，也不加入所述无线自组网。上述技术方案中，所述定位器包括总控电路、射频识别模块、无线通信模块和信息输出模块；其中，所述射频识别模块负责将其工作区域内的地标标签中的地理位置信息读取出来； 所述的无线通信模块通过无线通讯协议与周围的其他定位器形成无线自组网，并通过所述无线自组网将自己的位置信息向外发布，该模块在所述网络模式下开启，在所述本地模式下关闭；所述的信息输出模块负责将所述射频识别模块获取到的位置信息实时反馈给用户。上述技术方案中，所述地标标签包括有存储器、电源产生电路、射频接口以及微控制器；在所述微控制器的控制下，所述射频接口从所述存储器读取地理信息并以无线方式传输出去，所述电源产生电路为地标标签中的所有部件提供电能。本发明的优点在于1、带有定位器的用户可以实时获得本地的精确地理位置信息；2、通过定位器之间建立的无线自组网络可以将带有定位器的用户的位置信息传输到网络上，方便其他用户对其进行远程定位与导航。
图1为本发明的基于射频识别技术的地标系统在一个实施例中的结构图；图2为在地标标签的一个实施例中所采用的地名/地址信息的格式；图3为地标标签在一个实施例中的结构图；图4为定位器在一个实施例中的结构图；图5为在一个实施例中所实现的无线自组网络的结构图；图6为图5所示的无线自组网络在新加入节点G后的结构图；图7为图6所示的无线自组网络中的节点D退出后的结构图；图8为使用无线广播泛洪路由方式的消息传递路径示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明加以说明。图1给出了本发明的基于射频识别技术的地标系统在一个实施例中的结构图，从该图中可以看出，本发明的地标系统包括地标标签、定位器、因特网接入点以及数据服务中心；其中，所述的地标标签被安装到所要标识的相应地点，它通过无线电信号与附近的定位器进行通信；所述定位器与其他定位器或所述因特网接入点进行通信；所述因特网接入点通过因特网与所述数据服务中心进行通信。下面对地标系统中的上述各个组成部件做详细说明。地标标签是指存储有所在地位置信息的RFID标签，地标标签按照标签内所存储的信息的差异分为道路地标和标志物地标，这两种地标都按照标准格式存储有所在地的地理位置信息。但两者不同的是，标志物地标中的信息包括两个部分绝对位置部分和地名/ 地址部分。所述绝对位置部分所存储的是对所在位置利用地理经纬度的方式表示的绝对的位置信息；而所述的地名/地址部分则存储了所在地的地名/地址信息。在本实施例中，所述地名/地址信息采用标准GB/T 23705-2009中关于城市地名/地址的编码方法，并进行了简单扩展，参见图2，在原有的19位信息(第1-3位表示国家级名称代码，第4-5位表示省级名称代码，第6-7位表示市级名称代码，第8-9位表示县级名称代码，第10-12位表示乡级名称代码，第13-16位表示街巷或小区名代码，第17-19位表示门(楼)址或标志物名代码)的基础上增加了用于表示房间号代码的5位信息，使之精度从楼址提升至具体的房间地址一级。而道路地标中仅包含绝对位置部分，这也是考虑到车辆导航定位应用的特殊性和为了提高车辆对地标的读取速率而做的特殊设计。
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图3中给出了一个实施例中的地标标签的硬件结构，从该图中可以看出，地标标签在硬件上包括有存储器、电源产生电路、射频接口以及微控制器；在微控制器的控制下， 射频接口从存储器读取地理信息并以无线方式传输出去，所述电源产生电路为所有的部件提供电能。地标标签的硬件结构不限于图3中所示出的内容，在其他实施例中，地标标签的结构也可以有一定的变换，只要其能满足之前所提到的功能即可。定位器用于读取所在位置附近的地标标签中的信息，与其周围的其他定位器和因特网接入点建立无线自组网，并与该无线自组网中的其它定位器或因特网接入点进行通
fn °在图4中给出了定位器在一个实施例中的结构图，所述定位器包括总控电路、射频识别模块、无线通信模块和信息输出模块；其中，射频识别模块还包括存储器、控制单元、 射频单元以及天线。所述的射频识别模块是一个类似RFID阅读器功能的模块，负责将其工作区域内的地标标签中的地理位置信息读取出来，并立即更新到存储器中。所述的无线通信模块的功能是通过无线通讯协议与周围的其他定位器形成无线自组网，并通过无线自组网将自己的位置信息向外发布。所述的信息输出模块包括视频输出与音频输出两部分，主要负责将射频识别模块获取到的位置信息以视频或音频的方式实时反馈给用户。图4所示结构的定位器可以有两种工作模式网络模式和本地模式。在网络模式中无线通信模块的状态为开启的，定位器会不断的将自身位置信息通过无线自组网络向外发送，这种情况下被授权用户可以通过因特网查询到此定位器的当前位置；而本地模式则对应于无线通讯模块关闭的状态，定位器只实时获取地标内的位置信息，但不向外发送，也不加入无线自组网。该实施例中的定位器的基本工作流程为1、射频识别模块不断监测其工作区域中的地标信息，当检测到有地标标签出现时，在射频识别模块中的控制单元的控制下，通过射频单元与天线对该地标标签发送激活信号，从而获取此地标标签存储的位置信息，并更新至存储部件中；2、存储部件的信息更新触发信息输出模块，信息输出模块将存储部件中更新后的位置信息再次反馈给用户；3、如果无线通信模块处于开启状态(即在前述的网络模式下)，则会根据路由策略和通讯方式将位置信息连同节点ID等信息发送出去。定位器的结构并不局限于图4中所示的实施例，在其他实施例中，在能够满足前述功能的基础上，定位器的结构也可以有一定的变化。关于定位器如何创建无线自组网将在下文中有专门的说明。因特网接入点是介于由定位器所组成的无线自组网与因特网之间的桥梁。它负责接收来自定位器的信息，并将其转发至因特网中的数据服务中心。在一个实施例中，因特网接入点包括微控模块、无线通信模块、存储模块和一个以太网接口模块；在微控模块的控制下，无线通信模块将从定位器接收到的无线信息通过以太网接口模块传输到因特网上，进而发送给远程的数据服务中心。在一个无线自组网中，因特网接入点的数目至少有一个，具体的数量以及安装位置根据实际需要确定。数据服务中心主要包括数据库服务器和Web服务器等部分。数据库服务器负责对来自定位器的数据信息进行包括预处理、存储、更新、索引和查询优化等操作，而Web服务器负责响应授权用户的查找定位请求，并为其提供人机交互界面。以上是对本发明的地标系统中各个部件的功能说明，下面就前文中没有详细说明的无线自组网络做进一步说明。前面提到，定位器通过自身的无线通信模块与周围的其他定位器及因特网接入点形成无线自组网络，并通过这个无线自组网络不断地将自己的位置信息向因特网接入点发送，并最终发送至因特网上的数据服务中心。由此可见，无线自组网络对于地标信息的远程读取有着十分重要的作用。在该无线自组网络中，信息的传输方向基本是单向的，即该网络中的节点(即定位器)都要将自己的信息发往就近的因特网接入点，而因特网接入点并不需要向网络中的节点发送数据信息。针对数据信息单向传输的这一特点，需要有对应的路由方法，在下面的实施例中给出了适用于本发明的无线自组网络的两种路由方法。方法1 最短路径路由最短路径路由的方法主要针对网络规模较小且网络拓扑相对稳定的情况。在该方法中，在所述的无线自组网络中的每个定位器节点都要维护一个路由表，路由表中的每行与该节点的各个邻居节点一一对应，其中的邻居节点是指与本节点距离为1的节点。路由表的格式如表1所示。
权利要求
1.一种基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，该系统包括地标标签、定位器；其中，所述地标标签为无线射频识别标签，该地标标签中存储有所在地的位置信息；所述定位器用于读取所在位置附近的地标标签中的信息，从而得到关于当前所在位置的信息。
2.根据权利要求1所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，还包括因特网接入点以及数据服务中心；所述定位器与其周围的其他定位器和所述因特网接入点建立无线自组网，通过所述无线自组网与所述因特网接入点进行通信；所述因特网接入点通过所述无线自组网接收来自所述定位器的信息，并通过因特网将该信息传输到所述的数据服务中心；所述数据服务中心用于实现对所接收到的信息的存储、查询。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述无线自组网采用最短路径路由实现信息在网络节点间的传输；其中，所述无线自组网中的各个节点上存储有从当前节点向所述因特网接入点的至少一条单向路由信息；所述单向路由信息包括当前节点的邻居节点在系统中的编号、所述邻居节点的地址、经由所述邻居节点到所述因特网接入点的最小距离以及与所述最小距离相对应的路径；无线自组网上的各个节点根据自身所保存的至少一条单向路由信息中选择最短路径实现信息的传输。
4.根据权利要3所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述无线自组网中的各个节点在其自身的所述至少一条单向路由信息中的信息发生变化时，向其所有邻居节点发起一次路由更新；所述路由更新包括当前节点查询自己的单向路由信息，将所述单向路由信息中的路径中不包含某一邻居节点的最短路由信息作为路由更新消息发送给该邻居节点；收到此路由更新消息的邻居节点根据该消息与自己的所有单向路由信息进行比较，如果有冲突，则更新自身的所述单向路由信息，并继续向自己的所有邻居节点发送所述路由更新消息，否则，将不做任何处理； 直至所有节点都不需要向外发出所述路由更新消息，则此次路由更新结束。
5.根据权利要求4所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述无线自组网有新节点加入时，为该新加入的节点创建新的连接；所述创建新的连接包括所述新加入的节点周期性向外发送自身的地理位置信息，所述新加入的节点附近的其它节点接收到上述信息后，返回响应消息，该响应消息包括所述其它节点自身的地址信息和所述其它节点与所述因特网接入点间的最短距离与路径；所述新加入的节点接收到所述相应消息后，根据该响应消息建立所述的单向路由信息，并发起路由更新。
6.根据权利要求4所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述无线自组网有节点退出时，为所要退出的节点断开连接；所述断开连接包括所述要退出的节点的邻居节点发现要退出的节点后，将自身的所述单向路由信息中与该要退出的节点相关的内容删除，然后发起路由更新。
7.根据权利要求1所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述无线自组网采用无线广播泛洪路由实现信息在网络节点间的传输；其中，所述无线自组网中的各个节点上只存储一条单向路由信息；所述单向路由信息包括该节点的上一跳节点的地址、因特网接入点的编号、间断次数、请求序列号；所述无线自组网中的各个节点根据该单向路由信息实现信息的传输。
8.根据权利要求7所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述无线自组网有新节点加入时，为该新加入的节点创建新的连接；所述创建新的连接包括所述因特网接入点周期性地以泛洪方式向无线自组网络内所有节点发送位置请求消息，节点在转发此请求消息的同时记录下其来时的路径，所述新加入的节点将所记录路径的逆方向作为所述单向路由信息。
9.根据权利要求1所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述的定位器包括两种工作模式网络模式与本地模式；在所述的网络模式下，所述定位器会将自身的位置信息通过所述无线自组网向外发送，使得用户能够通过因特网向所述数据服务中心查询该定位器的当前位置；在所述的本地模式下，所述定位器不向外发送自身的位置信息，也不加入所述无线自组网。
10.根据权利要求9所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述定位器包括总控电路、射频识别模块、无线通信模块和信息输出模块；其中，所述射频识别模块负责将其工作区域内的地标标签中的地理位置信息读取出来；所述的无线通信模块通过无线通讯协议与周围的其他定位器形成无线自组网，并通过所述无线自组网将自己的位置信息向外发布，该模块在所述网络模式下开启，在所述本地模式下关闭；所述的信息输出模块负责将所述射频识别模块获取到的位置信息实时反馈给用户。
11.根据权利要求1所述的基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，所述地标标签包括有存储器、电源产生电路、射频接口以及微控制器；在所述微控制器的控制下，所述射频接口从所述存储器读取地理信息并以无线方式传输出去，所述电源产生电路为地标标签中的所有部件提供电能。
全文摘要
本发明提供一种基于无线射频识别的地标系统，其特征在于，该系统包括地标标签、定位器；其中，地标标签为无线射频识别标签，该地标标签中存储有所在地的位置信息；所述定位器用于读取所在位置附近的地标标签中的信息，从而得到关于当前所在位置的信息。通过本发明，带有定位器的用户可以实时获得本地的精确地理位置信息；通过定位器之间建立的无线自组网络可以将带有定位器的用户的位置信息传输到网络上，方便其他用户对其进行远程定位与导航。
文档编号H04W40/20GK102457934SQ20101053549
公开日2012年5月16日 申请日期2010年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者何力, 周斌, 张建锋, 方滨兴, 杨树强, 樊华, 殷丽华, 谭霜, 贾焰, 陈娟, 韩伟红 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学, 北京合天智汇信息技术有限公司, 北京哈工大计算机网络与信息安全技术研究中心