[發(fā)明專利]一種無線實時定位系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010160090.2
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN102238536A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設計）人: 張革軍;呂豐訓
• 申請（專利權）人: 北京烽火聯(lián)拓科技有限公司
• 主分類號: H04W12/02
• 分類號: H04W12/02;H04W64/00
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務所 11303
• 代理人: 岳亞

技術領域

本發(fā)明涉及定位技術領域，尤其涉及一種無線實時定位系統(tǒng)和方法。

背景技術

實時定位系統(tǒng)(Real?Time?Location?System，RTLS)是指通過無線通信技術，在一個指定的空間(辦公樓、場地、城區(qū)、全球)內，實時、或者接近于實時的對目標定位的系統(tǒng)。目標的位置信息是通過測量無線電波的物理特性得到。

無線實時定位系統(tǒng)是一種基于測距技術的定位系統(tǒng)，可分為通過接收定位數(shù)據(jù)(received?signal?strength?indicator，RSSI)定位，通過到達時間(timeof?arrival，TOA)或者到達時間差(time?difference?on?arrival，TDOA)定位，通過到達角度(angle?of?arrival，AOA)定位等幾種技術方案。其基本原理是標簽按照一定規(guī)律向讀寫器發(fā)送無線信號，3個以上讀寫器收到該信號后，根據(jù)其無線信號的強度、到達時間或到達角度，計算該標簽的位置信息。

由于RTLS技術具有廣闊的應用前景，如港口集裝箱定位、醫(yī)院醫(yī)療設備管理、生產(chǎn)過程管理，亦可用于人員的定位，如煤礦井下人員定位、主題公園兒童保護、醫(yī)院醫(yī)生/病人定位等重要領域，美國在上世紀九十年代就開始了這方面的研究，并制定了國家標準，該標準已經(jīng)成為了國際標準。從目前已經(jīng)實施的RTLS系統(tǒng)的實際應用效果看，RTLS降低了生產(chǎn)成本、管理成本，提高了管理水平和工作效率，在現(xiàn)代物流、生產(chǎn)過程控制、安全防范方面發(fā)揮了重要的作用。

一個典型的實時定位系統(tǒng)包括標簽、讀寫器、無線接入點(可選)、定位引擎和應用系統(tǒng)組成。標簽通過單向的無線通訊通道，將標簽的ID和狀態(tài)等數(shù)據(jù)發(fā)送不同的讀寫器；讀寫器通過不同的組網(wǎng)方式將數(shù)據(jù)匯總到定位引擎；定位引擎根據(jù)不同讀寫器收到的標簽的定位數(shù)據(jù)，計算標簽的定位信息；應用系統(tǒng)通過定位引擎提供的API訪問獲取標簽的ID信息、狀態(tài)信息和位置信息。

在典型的定位應用系統(tǒng)中，標簽定時將其ID和狀態(tài)信息發(fā)送給讀寫器，在發(fā)送標簽ID和狀態(tài)信息時，讀寫器與標簽之間是單向通訊。標簽按照一定的規(guī)律、或根據(jù)讀寫器的要求，發(fā)送其ID信息以及標簽狀態(tài)信息，這些信息被讀寫器收到后，按照定位算法，計算其位置信息。標簽的無線信息有可能被竊聽和假冒，存在用一個仿冒的標簽代替真正標簽的安全隱患。

而且在進行定位時，可以使用的定位數(shù)據(jù)只有標簽通過無線信道發(fā)送給讀寫器的數(shù)據(jù)。讀寫器接收到的定位數(shù)據(jù)除了與標簽之間的距離有關外，還受設備差異和安裝位置的不同(包括安裝高度，是否有遮擋等)的影響在這種典型架構中，這些影響因素會直接影響定位精度。

最后，無論是在室內還是室外定位中，多徑效應都會在很大程度上影響定位的精度，在之前的定位系統(tǒng)中，無法有效的解決多徑效應對定位精度的影響。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提出一種無線實時定位系統(tǒng)和方法，能夠實現(xiàn)標簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)通信安全，提高標簽容量和定位的精確度。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種無線實時定位系統(tǒng)，包括標簽、讀寫器和定位引擎，所述讀寫器包括三個射頻模塊和三個天線，所述標簽與所述讀寫器通過所述三個射頻模塊和三個天線建立三個信道，讀寫器與定位引擎連接。

一種無線實時定位方法，標簽與讀寫器之間通過三重認證實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全并完成定位計算。

進一步包括以下步驟：

A、標簽處于與不少于1個讀寫器的第一射頻模塊連通的第一信道，將包括標簽ID、標簽狀態(tài)信息和標簽身份認證信息的第一標簽數(shù)據(jù)通過第一信道發(fā)送給所有讀寫器的第一射頻模塊；

B、所有讀寫器的第一射頻模塊各自計算接收到的第一標簽數(shù)據(jù)信號的第一定位數(shù)據(jù)R1，從所有讀寫器中選擇一個讀寫器，標簽切換到與所述讀寫器的第二射頻模塊連通的第二信道，進入接收狀態(tài)；

C、所述讀寫器的第一射頻模塊收到第一標簽數(shù)據(jù)，將第一標簽數(shù)據(jù)傳遞給讀寫器的第二射頻模塊，并將標簽ID、標簽狀態(tài)信息和第一定位數(shù)據(jù)R1發(fā)送給定位引擎；

D、所述讀寫器的第二射頻模塊收到第一標簽數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生包括標簽ID和標簽身份認證信息的第二標簽數(shù)據(jù)，并通過第二信道發(fā)送給標簽；

E、標簽接收到第二標簽數(shù)據(jù)，計算接收到的第二標簽數(shù)據(jù)信號的第二定位數(shù)據(jù)R2；

F、標簽切換到與所述讀寫器的第三射頻模塊連通的第三信道，標簽產(chǎn)生包括標簽ID、標簽狀態(tài)信息、第二定位數(shù)據(jù)R2和標簽身份認證信息的第三標簽數(shù)據(jù)，通過第三信道發(fā)送給所述讀寫器的第三射頻模塊；