[發明專利]基于相位差測距的RFID無線定位方法

無效

• 申請號: 200710058162.0
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN101089654A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 劉開華;黃翔東;于潔瀟;王兆華;閆格
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S13/74
• 分類號: G01S13/74;G01S13/84
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

技術領域

本發明屬于無線定位領域，特別涉及利用RFID(射頻識別標簽)進行精確定位的應用領域。

背景技術

無線定位技術是通過對接收到的無線電波的一些參數進行測量，并以此為基礎，根據特定的算法以判斷出被測物體的位置。測量參數一般包括測試信號的傳輸時間、幅度、相位和到達角等，定位精度則取決于測量的方法。目前，無線通信技術的成熟和發展，帶動了新興無線業務的出現，越來越多的應用都需要自動定位服務。因此，無線定位技術的種類越來越繁多，應用也越來越廣泛。常用的無線定位技術有：

(1)基于衛星通信的全球定位系統(GPS)：GPS系統是由24顆高度為兩萬公里的衛星組成，他們以六個不同的運行軌道運行，可向全球用戶提供三維位置信息。但是GPS系統在室內或建筑物密集區其性能和可用性都表現出急劇地下降，其定位速度也相對較慢，且實行部署上也比較昂貴。

(2)蜂窩定位技術：GSM、CDMA等蜂窩網絡均支持定位技術，但非視距(NLOS)傳播、多徑效應和多址干擾等因素降低了其定位精度，且涉及用戶的隱私問題，使其推廣受到一定的限制。

(3)紅外技術：AT&T?Cambridge研究室研制的基于紅外技術的有源標簽可以用于室內物體的定位，但是它要求物體必須和紅外線閱讀器成一條直線，且定位距離太近，因而限制了其繼續發展。

(4)基于無線局域網的定位系統：在一定的區域內安裝適量的無線基站，根據這些基站獲得的待定位物體的相關信息(時間和強度)，并結合基站所組成的拓撲結構，綜合分析，從而確定物體的具體位置。這類系統可以利用現有的無線局域網設備，僅需要增加相應的信息分析服務器以完成定位信息的分析，但測量精度有待進一步提高。

(5)超聲波技術：Cricket?Location?Support?System和Active?Bat?location?system是目前成功使用的兩個系統，它們都利用了類似蝙蝠定位的原理，可以很高精度定位。但是這類系統的成本太高，無法大面積推廣。

除上述技術外，圍繞微雷達技術，WiFi和UWB技術的研究也在進行中，但同時兼顧定位精度高和系統價格低的定位方案只有RFID。

射頻識別技術RFID(Radio?Frequency?Identification)是20世紀90年代開始興起自動識別技術的一種，即通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信對目標加以識別。RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干預即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷，可工作于各種惡劣環境下，能夠廣泛應用于生產、物流、交通、運輸、醫療、防偽、跟蹤、設備和資產管理等需要收集和處理數據的應用領域。

目前RFID技術處于迅速上升的時期，該技術被業界公認為是本世紀最有前途應用技術之一。尤其是隨著射頻識別技術理論的不斷豐富和完善，單芯片電子標簽、多電子標簽識讀、無線可讀可寫、無源電子標簽的遠距離識別、適應高速移動物體的射頻識別技術與產品正在成為現實并走向應用。

最基本的RFID系統由三部分組成：

1.標簽(Tag，即射頻卡)：

由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信。

從工作頻率上來說，分為低頻、中高頻、超高頻和微波。

從識別距離上來說，分為密耦合(0~1cm)、遙耦合(0~1m)和遠距離系統(＞1m)。

從能量供應上來說，射頻標簽分為有源和無源兩種。無源射頻標簽，其自身沒有電源。因此，無源射頻標簽工作用的所有能量必須從閱讀器發出的電磁場中取得。與此相反，有源的射頻標簽包含一個電池，為微型芯片的工作提供全部或部分能量。

從工作方式上來說，分為RTF和TTF兩種方式，RTF(Reader?Talk?First)方式即閱讀器先發言方式，只有當電子標簽接收到特殊命令才發送數據。而TTF(Tag?Talk?First)方式為標簽先發言方式，一旦射頻卡進入閱讀器的能量場即主動發送自身ID號。

按照封裝方式分為只讀卡(RO)、可讀寫卡(RW)和一次寫入多次讀出卡(WORW)。

2.閱讀器：

讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標簽信息的設備。有些系統還通過閱讀器的RS232或RS485接口與外部計算機(上位機主系統)連接，進行數據交換。同時借鑒了移動通訊多種先進的技術，例如空分多址，頻分多址和碼分多址等，已經成功實現了多標簽同時識別技術，解決了系統讀取多個電子標簽的防沖突問題。

天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。