[發(fā)明專利]特定環(huán)境中基于有源RFID的目標(biāo)定位方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110334009.2
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102509059A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志欽;朱曉章;楊偉;張胤;歐陽駿;聶在平
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06K7/00
• 分類號: G06K7/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

1.特定環(huán)境中基于有源RFID的目標(biāo)定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

（A）在特定環(huán)境中的被定位目標(biāo)由四部分組成：供電電源、超寬帶時域脈沖源、RFID標(biāo)簽、以及天線，在特定環(huán)境中設(shè)置RFID讀卡器，RFID讀卡器連接N個固定天線，N為大于1的自然數(shù)，N個固定天線同時與信號處理機(jī)構(gòu)連接，N個固定天線的接收范圍覆蓋整個特定環(huán)境，RFID讀卡器與信號處理機(jī)構(gòu)連接，在信號處理機(jī)構(gòu)內(nèi)建立該特定環(huán)境、以及固定天線的電磁波傳播模型；

（B）RFID讀卡器利用RFID的通信協(xié)議獲取該特定環(huán)境空間內(nèi)所存在的所有被定位目標(biāo)的RFID標(biāo)簽識別碼，并將所獲得的信息傳輸至信號處理機(jī)構(gòu)，信號處理機(jī)構(gòu)得知該特定環(huán)境空間內(nèi)被定位目標(biāo)的數(shù)量和編號；

（C）信號處理機(jī)構(gòu)通過RFID讀卡器向其中一個需要定位的被定位目標(biāo)發(fā)送定位指令；

（D）接收到定位指令的被定位目標(biāo)的超寬帶時域脈沖源通過天線發(fā)出一個超寬帶時域脈沖信號P(t)，波形采用????????????????????????????????????????????????，該波形的中心頻率為2GHz，帶寬為1.4GHz~3GHz，其中為信號中心頻率，為脈沖峰值所在時刻；

（E）P(t)經(jīng)過房間墻壁、家具等環(huán)境散射、折射后，被N個固定天線接收為R₁（t）～R_N（t），并被信號處理機(jī)構(gòu)存儲下來；

（F）信號處理機(jī)構(gòu)將接收到的N個接收信號R₁（t）～R_N（t）進(jìn)行時間反轉(zhuǎn)變換，變換后的信號分別賦給模擬環(huán)境中的各個模擬固定天線，以各個模擬的固定天線為發(fā)射端，在運(yùn)算模型內(nèi)模擬電磁波的傳播過程，并讀取運(yùn)算模型內(nèi)的空間電磁場能量分布情況，空間電磁場能量的峰值即為被定位的目標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特定環(huán)境中基于有源RFID的目標(biāo)定位方法，其特征在于：所述步驟（A）中，在信號處理機(jī)構(gòu)中建立特定空間的模擬環(huán)境時，需要將固定天線的位置與性能參數(shù)、墻體厚度、墻體的電參數(shù)、家具布局位置與家具的電參數(shù)均與真實(shí)環(huán)境相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的特定環(huán)境中基于有源RFID的目標(biāo)定位方法，其特征在于：所述的信號處理機(jī)構(gòu)包括射頻信號接收模塊和數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊，數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊為電腦或數(shù)字信號處理器DSP或現(xiàn)場可編程門陣列FPGA。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特定環(huán)境中基于有源RFID的目標(biāo)定位方法，其特征在于：所述步驟（F）包括以下步驟：

（F1）將信號處理機(jī)構(gòu)存儲下來的N個接收信號R₁（t）～R_N（t）經(jīng)過時間反轉(zhuǎn)變換，RE_n（t）=?R_n（-t），1≤n≤N；

（F2）模擬環(huán)境中的固定天線與實(shí)際環(huán)境中的固定天線一一對應(yīng)，將變換后的信號賦給模擬環(huán)境中各個模擬的固定天線；

（F3）以模擬環(huán)境中各個模擬的固定天線為發(fā)射天線，將經(jīng)過時間反轉(zhuǎn)變換的信號RE_N（t），使用時域有限差分方法FDTD或時域偽譜差分方法PSTD在模擬環(huán)境中進(jìn)行電磁波傳播過程的仿真；

（F4）回顧仿真環(huán)境中場點(diǎn)的時/空能量分布，仿真過程中對整個環(huán)境的電磁場能量進(jìn)行監(jiān)視，尋找能量最大點(diǎn)所在的時刻和空間位置，則該位置即為被定位目標(biāo)發(fā)出超寬帶時域脈沖信號P(t)時所在的位置，該位置對應(yīng)的時間即為被定位目標(biāo)發(fā)出超寬帶時域脈沖信號P(t)的時刻。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的特定環(huán)境中基于有源RFID的目標(biāo)定位方法，其特征在于：所述步驟（F4）中，仿真時間設(shè)定為全部模擬天線所發(fā)射波形均已傳播至仿真環(huán)境的邊界所需時間的2倍以上，以保證全部的多徑和多散射路徑已經(jīng)被遍歷。

6.適用于上述方法的特定環(huán)境中基于有源RFID的目標(biāo)定位系統(tǒng)，其特征在于：包括RFID讀卡器，RFID讀卡器能命令需要被定位的RFID標(biāo)簽發(fā)出電磁波信號，RFID讀卡器連接有N個固定天線，N為大于1的自然數(shù)，固定天線用于接收有源RFID發(fā)射的電磁信號，N個固定天線同時與信號處理機(jī)構(gòu)連接，還包括被定位目標(biāo)，被定位目標(biāo)包括供電電源、超寬帶時域脈沖源、RFID標(biāo)簽、以及天線，信號處理機(jī)構(gòu)內(nèi)建立特定環(huán)境的模擬空間，在該模擬空間內(nèi)固定天線、家具、墻體的位置以及其電參數(shù)均與實(shí)際情況相匹配。