[發(fā)明專利]一種簡單精確的射頻定位系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110192032.2
• 申請日: 2011-07-11
• 公開（公告）號: CN102393896A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖應(yīng)成
• 申請（專利權(quán)）人: 成都西谷曙光數(shù)字技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06K7/00
• 分類號: G06K7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有源電子標簽的精確定位技術(shù)

背景技術(shù)

除了復(fù)雜和實用性差的“指紋定位”技術(shù)以外，現(xiàn)有一般的射頻定位技術(shù)，都是以無線射頻信號源(電子標簽)與無線信號接收機(讀寫器)之間不存在遮擋為前提的。而在復(fù)雜環(huán)境條件下，往往存在各種各樣的障礙物，因而，要實現(xiàn)比較精確的定位，就需要安裝大量的通過網(wǎng)絡(luò)與管理計算機連接起來的讀寫器，將復(fù)雜環(huán)境劃分為許多相對無遮擋的小定位空間，或形成以閱讀器為中心的若干個大小不同的定位圈(Cell-ID定位方式)。而由于成本等各種因素的考慮，這樣做往往變得不現(xiàn)實，而且系統(tǒng)的可靠性也較低。因而，如何低成本地在復(fù)雜環(huán)境下，例如倉庫，車間，展覽會等場合對物資設(shè)備，人員等進行精確定位就變成射頻定位技術(shù)的一大難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明利用交互式有源電子標簽(i-RFID)技術(shù)，通過使用簡單具有固定位置的有源電子標簽，來代替眾多需要網(wǎng)絡(luò)連接的閱讀器的辦法，簡單有效地解決了復(fù)雜環(huán)境中移動目標精確定位的難題。

本發(fā)明利用一個或多個移動標簽，與一個或多個具有固定位置的位置標簽之間的信息交流，生成包括用于確定移動標簽位置在內(nèi)的信息。然后再通過位置標簽或移動標簽，采用遠距離傳輸?shù)姆绞?，直接通過位于定位區(qū)域中心的一個閱讀器傳給管理計算機，從而實現(xiàn)對移動標簽的定位。本發(fā)明沒有采用由移動標簽向一個或多個鄰近的閱讀器發(fā)射ID，并通過連接眾多閱讀器的網(wǎng)絡(luò)傳給管理計算機，再經(jīng)過計算機對相關(guān)信息進行計算處理后，得出移動標簽位置信息的傳統(tǒng)定位方式。從而簡單有效，且低成本地實現(xiàn)了對移動目標的精確定位。

(參見圖1)

本發(fā)明還利用一個協(xié)調(diào)器，通過在一段短的時間內(nèi)連續(xù)不間斷地，向處于周期性睡眠的位置標簽和移動標簽發(fā)射指令信號，抓住后者監(jiān)聽信號的瞬間與之建立起短暫的通信聯(lián)系，向其傳達工作指令。并通過工作指令來指揮控制后者的工作方式：包括但不限于，安排位置標簽和移動標簽之間相互通信的工作頻道，使用的發(fā)射功率和具體通信時間等。從而大大降低了在定位過程中移動標簽和位置標簽的工作占空比，延長了移動標簽和位置標簽的電池使用壽命，并提高了定位精度。同時，由于不需要使用定位閱讀器網(wǎng)絡(luò)，因而大大降低了系統(tǒng)的成本和提高了系統(tǒng)工作的可靠性。(參見圖2)

這里位置標簽和移動標簽都是以電池供電的一般有源電子標簽，采用了周期性睡眠蘇醒后監(jiān)聽信號一瞬間的工作方式。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本發(fā)明系統(tǒng)由協(xié)調(diào)器，閱讀器，移動標簽，位置標簽以及管理計算機組成。協(xié)調(diào)器和閱讀器固定安裝在每個定位區(qū)域內(nèi)能夠與所有標簽進行遠距離通信的中心位置，一般采用外接電源供電，并通過有線或無線的方式與管理計算機連接。協(xié)調(diào)器也可按照預(yù)先置入的程序離開計算機獨立工作。

每個位置標簽和移動標簽都有獨一無二的身份ID，而且還可以根據(jù)實際應(yīng)用的需要預(yù)置相應(yīng)的程序。而位置標簽則分散安裝在整個定位區(qū)域中的不同固定位置。位置標簽需要時還可攜帶自身的坐標位置信息。而移動標簽則安裝在需要定位的移動目標上，或由移動目標隨身攜帶(參見圖1)。

系統(tǒng)工作方式

移動標簽和位置標簽平常處于周期性睡眠，蘇醒后在協(xié)調(diào)信道上(F1頻道)監(jiān)聽協(xié)調(diào)器指令信號一瞬間的低功耗狀態(tài)。其監(jiān)聽方式可有多種，包括每次蘇醒后先只監(jiān)聽足以能夠確定所接收的射頻信號，是否符合期待的協(xié)調(diào)器指令信號射頻特征(DNA檢測)所需的1個或幾個比特的時間，只有在通過DNA檢測后，位置標簽和移動標簽才會延時接收整個指令信號包的方式(i-RFID)，以及每次蘇醒后都監(jiān)聽足夠長的時間，以保證能夠接收到一個完整的協(xié)調(diào)器指令信號包的方式等。

位置標簽和移動標簽的睡眠蘇醒周期可根據(jù)需要來確定，一般為1秒。在需要對移動標簽定位時，協(xié)調(diào)器將連續(xù)不間斷地在一段短時間內(nèi)(一般應(yīng)大于標簽的睡眠蘇醒周期)，在F1頻道上以廣播的方式向移動標簽和位置標簽發(fā)射工作指令信號，向其傳達具體的工作指令。

一當(dāng)接收到來自協(xié)調(diào)器的指令信息后，位置標簽和移動標簽將根據(jù)協(xié)調(diào)器指令要求的工作方式，在F2頻道上建立起短暫的相互通信聯(lián)系。即位置標簽或移動標簽按照指令要求，向鄰近的移動標簽或位置標簽發(fā)射包括自己ID在內(nèi)的信息，以產(chǎn)生包括可以用于對移動標簽進行定位在內(nèi)的信息。然后再通過位置標簽或移動標簽，直接將與移動標簽位置相關(guān)的信息，通過無線方式在F3頻道上遠距離發(fā)送給閱讀器。為了簡單起見，以后，凡是向其它標簽發(fā)射信號的標簽，無論是位置標簽還是移動標簽，都稱為發(fā)射標簽；而接收信號的標簽則稱為接收標簽。