[發(fā)明專利]RFID標(biāo)識(shí)的定位系統(tǒng)及定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210533138.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102967849A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王利軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王利軍
• 主分類號(hào): G01S5/06
• 分類號(hào): G01S5/06;G06K19/067
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種定位系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種RFID標(biāo)識(shí)的定位系統(tǒng)及定位方法。

背景技術(shù)

目前，通用的方法是利用現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)跟蹤和定位特定場(chǎng)合的RF標(biāo)識(shí)。接收機(jī)通過(guò)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，識(shí)別手持設(shè)備的信息和跟蹤、定位該設(shè)備。

一般的識(shí)別定位系統(tǒng)通常利用信號(hào)的幅度來(lái)判斷發(fā)射機(jī)的位置。通常這種系統(tǒng)可以給出米量級(jí)的測(cè)量精度，在不需要很高精度的情況下這種系統(tǒng)就可以工作，然而，這種測(cè)量精度限制了需要精確、實(shí)時(shí)的實(shí)際應(yīng)用。比如基于計(jì)算機(jī)控制的虛擬空間的跟蹤，在游戲應(yīng)用中的操縱控制器，遠(yuǎn)程圖像手術(shù)中的探頭位置的控制，都需要很高的定位精度和實(shí)時(shí)性。在這種情況下，目前的定位系統(tǒng)無(wú)法達(dá)成要求。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種RFID標(biāo)識(shí)的定位系統(tǒng)及定位方法，其通過(guò)利用RF信號(hào)傳輸?shù)讲煌邮仗炀€的時(shí)間差來(lái)快速，精確的定位校正，實(shí)現(xiàn)了精確的實(shí)時(shí)跟蹤和定位的目的。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種RFID標(biāo)識(shí)的定位系統(tǒng)，至少包括：

接收天線網(wǎng)絡(luò)，至少包括4個(gè)接收天線，可設(shè)置在需要監(jiān)控區(qū)域的預(yù)定位置或任何位置，用以接收收發(fā)機(jī)/RFID發(fā)射的射頻信號(hào)；

一個(gè)或多個(gè)收發(fā)機(jī)無(wú)線移動(dòng)或靜止的收發(fā)機(jī)/RFID，在檢測(cè)到中心收發(fā)站的呼叫信號(hào)后，發(fā)射包括自身信息的射頻信號(hào)；以及

中心收發(fā)站，定時(shí)發(fā)射呼叫信號(hào)，并在檢測(cè)到有收發(fā)機(jī)/RFID在監(jiān)控區(qū)域后，根據(jù)該射頻信號(hào)包含的信息以及其傳輸?shù)讲煌炀€的時(shí)間差進(jìn)行計(jì)算和校正，給出該收發(fā)機(jī)/RFID的三維位置信息。

進(jìn)一步地，當(dāng)接收天線的位置為任意擺放時(shí)，需要一個(gè)已知尺寸的發(fā)射模具來(lái)校正接收天線的三維空間位置。

進(jìn)一步地，該收發(fā)機(jī)/RFID先后放置于在該發(fā)射模具的不同點(diǎn)發(fā)射射頻信號(hào)，該中心收發(fā)站對(duì)不同點(diǎn)發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的時(shí)間差信息以進(jìn)行位置校正。

進(jìn)一步地，對(duì)于包含四個(gè)接收天線的定位系統(tǒng)，需要最少4個(gè)已知位置參考點(diǎn)。

進(jìn)一步地，該中心收發(fā)站包括收發(fā)雙工器、射頻低噪聲放大器、射頻功率放大器、BPSK調(diào)制器、帶通濾波器、模擬信號(hào)數(shù)字化電路、開(kāi)關(guān)電路、參考晶體振蕩器、RF射頻信號(hào)產(chǎn)生器、0°/90°移相器以及FPGA/數(shù)字信號(hào)處理器，該收發(fā)雙工器和開(kāi)關(guān)電路由該FPGA/數(shù)字信號(hào)處理器控制其工作狀態(tài)，當(dāng)該中心收發(fā)站在呼叫時(shí)，該收發(fā)雙工器處于發(fā)射位置，反之則處于接收位置，該開(kāi)關(guān)電路則在其中3條接收天線之間切換，用以和另一條接收天線的相位進(jìn)行比較，接收到的信號(hào)通過(guò)BPSK調(diào)制器進(jìn)行下變頻調(diào)制，得到的中頻信號(hào)送至該模擬信號(hào)數(shù)字化電路進(jìn)行數(shù)字化，最后把數(shù)字化的信號(hào)送至該FPGA/數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)處理，并結(jié)合相應(yīng)的算法，得到所需的RFID標(biāo)識(shí)的位置信息，送至后續(xù)處理。

進(jìn)一步地，該些接收天線設(shè)置于收發(fā)機(jī)/RFID的周圍。

為達(dá)到上述及其他目的，本發(fā)明還提供一種RFID標(biāo)識(shí)的定位方法，包括如下步驟：

中心收發(fā)站定時(shí)發(fā)射呼叫信號(hào)；

收發(fā)機(jī)/RFID標(biāo)識(shí)在檢測(cè)到中心收發(fā)站的呼叫信號(hào)后，發(fā)射包括自身信息的射頻信號(hào)；

接收天線與該中心收發(fā)站接收RFID發(fā)射的射頻信號(hào)；以及

該中心收發(fā)站根據(jù)該射頻信號(hào)包含的用戶信息以及其傳輸?shù)讲煌炀€的時(shí)間差進(jìn)行計(jì)算和校正，給出用戶的三維位置信息。

進(jìn)一步地，當(dāng)接收天線的位置為任意擺放時(shí)，采用一個(gè)已知尺寸的發(fā)射模具來(lái)校正接收天線的三維空間位置。

進(jìn)一步地，將收發(fā)機(jī)/RFID先后放置于在該發(fā)射模具的不同點(diǎn)發(fā)射射頻信號(hào)，該中心收發(fā)站對(duì)不同點(diǎn)發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的時(shí)間差信息以進(jìn)行位置校正。

進(jìn)一步地，該收發(fā)機(jī)/RFID標(biāo)識(shí)的位置可以通過(guò)如下方程組，用LM算法進(jìn)行計(jì)算而得到：