[發(fā)明專利]一種基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010107277.6
• 申請(qǐng)日: 2010-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN101782652A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海和為科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S13/74
• 分類號(hào): G01S13/74;G06K17/00;G06N3/02
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)(RFID，Radio?Frequency?Identification的縮寫)是利用無線電波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和讀寫。跟其他的識(shí)別技術(shù)相比，例如條形碼和聲音識(shí)別，使用RFID技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要人工干預(yù)。RFID讀取器會(huì)自動(dòng)獲取RFID標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)并傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行進(jìn)一步應(yīng)用。在過去十年間，RFID技術(shù)取得了高速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于超市，物流，管理等領(lǐng)域，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一。

RFID定位是利用RFID技術(shù)來實(shí)時(shí)跟蹤目標(biāo)對(duì)象的位置。獲得目標(biāo)的實(shí)時(shí)信息在很多領(lǐng)域具有重大意義。例如醫(yī)院在急救時(shí)需要及時(shí)知道醫(yī)療人員和設(shè)備的位置，幼教老師在外出時(shí)必須準(zhǔn)確掌握孩子的活動(dòng)范圍。在室外，GPS定位技術(shù)(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))已成功應(yīng)用于汽車導(dǎo)航。在室內(nèi)，各種定位新技術(shù)正不斷得到關(guān)注，例如紅外線，超聲波，RFID和UWB(Ultra?Wideband，超寬帶)。跟其他室內(nèi)定位技術(shù)相比，RFID定位具有成本低，環(huán)境要求低的優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

RFID標(biāo)簽的不同影響了定位方式。無源標(biāo)簽價(jià)格低廉，但只能從讀卡器發(fā)出的電磁場(chǎng)獲得能量，因此通信距離短且可靠性弱。當(dāng)需要定位一個(gè)大區(qū)域，基于無源標(biāo)簽的定位系統(tǒng)往往需要讓標(biāo)簽或者讀卡器的天線以某種方式覆蓋整個(gè)區(qū)域，實(shí)施難度較高。而使用有源標(biāo)簽是RFID定位的主流技術(shù)。有源標(biāo)簽包含電池，通信距離長，可靠性強(qiáng)。通過將有源標(biāo)簽和目標(biāo)進(jìn)行綁定，可對(duì)大區(qū)域進(jìn)行定位分析。

在一個(gè)典型的有源RFID定位系統(tǒng)中，RFID標(biāo)簽發(fā)射無線信號(hào)，RFID讀卡器接收標(biāo)簽的信號(hào)并傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行定位分析。定位算法可根據(jù)不同的信號(hào)屬性，常用的包括RSSI(Radio?Signal?Strength?Information，信號(hào)強(qiáng)度)和TDOA(Time?Difference?of?Arrival，到達(dá)時(shí)間差)。基于TDOA的定位將信號(hào)傳播時(shí)間轉(zhuǎn)化為距離，不受環(huán)境條件影響，精度高。但需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行精確的同步，對(duì)硬件的要求非常高，相應(yīng)成本也高。基于RSSI的定位利用信號(hào)強(qiáng)度隨距離衰減的屬性來測(cè)量。信號(hào)強(qiáng)度的特點(diǎn)是很容易從各種設(shè)備獲得，對(duì)讀卡器的要求比較低，但容易受環(huán)境影響。例如不同的濕度或墻壁反射情況會(huì)導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度以不同的方式衰減。因此不同環(huán)境，甚至同一環(huán)境的不同時(shí)段，都需要差別對(duì)待。發(fā)明一種基于RSSI且能有效適應(yīng)各種環(huán)境的定位技術(shù)是一個(gè)挑戰(zhàn)。

發(fā)明專利(專利號(hào)ZL?200501224623.1)提出了一種利用短距離天線矩陣的定位方法。天線排列成矩陣平面，當(dāng)跟目標(biāo)綁定的無源RFID標(biāo)簽靠近某天線單元時(shí)，該天線就能識(shí)別。該方案需要鋪設(shè)大量的天線，在室內(nèi)面積大的情況下實(shí)施成本大。

發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?00910027885.9)公布了一種基于信號(hào)強(qiáng)度的RFID定位方法。室內(nèi)布置若干主動(dòng)式的RFID參考標(biāo)簽，并采集其信號(hào)強(qiáng)度和實(shí)際位置信息。利用基于線形插值的虛擬定位算法，參考點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度特征用來計(jì)算出整個(gè)監(jiān)控區(qū)域中虛擬參考點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度。目標(biāo)標(biāo)簽的實(shí)際信號(hào)強(qiáng)度和虛擬參考點(diǎn)進(jìn)行比較，從而獲得目標(biāo)的位置信息。該定位方法能達(dá)到高精度，然而虛擬定位算法對(duì)不同環(huán)境無法動(dòng)態(tài)調(diào)整。因此無法知道虛擬定位算法如何適用于不同的室內(nèi)環(huán)境。

發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?00910051180.5)公開了一種用正三角標(biāo)簽網(wǎng)來對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行定位的方法。機(jī)器人的底部安裝了四個(gè)有正方形天線的RFID讀卡器，四個(gè)天線拼成大正方形。地面鋪設(shè)了按正三角形鑲嵌的RFID無源標(biāo)簽網(wǎng)，其中三角形邊長恰好為大正方形的邊長。通過分析標(biāo)簽點(diǎn)相對(duì)天線組成的大正方形的不同位形計(jì)算機(jī)器人的位置。有局限性，不適用于人員維護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種成本低、精度高、適應(yīng)性高的基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：