[發明專利]一種基于近鄰標簽信號差值變化的RFID室內定位方法

有效

• 申請號: 201510295969.0
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN104950285B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 李軍懷;田巨博;于蕾;王懷軍
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于無線射頻室內定位技術領域，涉及一種基于近鄰標簽信號差值變化的RFID室內定位方法。

背景技術

室內定位是指在室內環境中實現位置定位，主要采用無線通訊、基站定位、慣性定位等多種技術集成形成一套室內定位體系，從而實現人員、物體等再室內空間中的位置監控，室內定位系統不同與GPS、AGPS等室外定位系統，目前依然沒有形成一個有力的組織來制定統一的技術規范，現有的技術手段都是在各個企業各自定義的私有協議和方案下發展的，RFID(無線射頻識別技術)是其中比較常用的一種定位技術，它是一種非接觸的自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別，RFID可以在幾毫秒內得到厘米級的定位精度，且由于電磁場非視距等優點，傳輸范圍大，而且標識的體積比較小，造價低。

在眾多的RFID射頻定位研究中都包含標簽和讀寫器兩部分，由于標簽具有唯一的電子編碼，讀寫器可以接收標簽發射的無線信號，基于上述的硬件組成，目前對RFID射頻定位技術的研究主要集中在定位算法和定位方案兩個方面。主要的室內定位方法有TOA、TDOA、AOA、RSSI等。然而，這些方法在實際的應用中可能導致系統應用規模較小、可擴展性較差、定位精度不理想、易受環境影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于近鄰標簽信號差值變化的RFID室內定位方法，解決了現有RFID定位方法中存在的信號容易受環境影響的問題，提高了定位精度。

本發明所采用的技術方案是，一種基于近鄰標簽信號差值變化的RFID室內定位方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：在室內設置讀寫器和標簽；

步驟2：分別在離線狀態和在線狀態下通過步驟1中的讀寫器采集標簽的信號值；

步驟3：找出離線狀態與在線狀態信號值可能發生變化的標簽；

步驟4：排除步驟3中由于環境影響造成信號值發生變化的標簽，精確找到信號值變化的標簽；

步驟5：記錄步驟4中找到的信號值發生變化標簽的坐標，根據橢圓擬合的方法擬合出橢圓方程，具體為：

式(1)中，x和y為信號值發生變化標簽的坐標，α、β、θ、μ、ρ、ω為擬合出來的橢圓系數，m為該讀寫器找到的所有信號值變化的標簽編號；

聯立求出橢圓的疊加區域，然后求該區域的質心，質心即為目標的定位坐標。

本發明的特點還在于：

步驟1中設置標簽以等間距進行設置。

步驟1中設置讀寫器的具體方法為：將設置的標簽圍城矩形區域，至少在矩形區域的四個頂角處分別設置讀寫器。

步驟3找出離線狀態與在線狀態信號值發生變化的標簽的具體方法為：

步驟3.1：計算步驟2中離線狀態下采集到的標簽信號值的期望E_i和標準差D_i：

上式中，i表示標簽的編號，r_i，j為離線狀態下第i個標簽第j次采集到的信號值，num(r_i)代表所讀取該標簽信號值為r_i的個數，count代表所有信號值的個數；

計算步驟2中在線狀態下采集到的標簽信號值的期望R_i：

其中，S_i，j為在線狀態下第i個標簽第j次采集到的信號值；

步驟3.2：判斷R_i是否滿足公式(5)：

E_i-D_i≤R_i≤E_i+D_i (5)

如果R_i不滿足公式(5)，則說明該標簽的信號值在離線與在線狀態下不相同，發生了變化；反之沒有發生變化。

步驟4中排除由于環境影響造成信號值發生變化的標簽的具體方法為：

步驟4.1：計算離線狀態下標簽和與其鄰近的標簽信號值的差：

具體計算方法為：dif＝r_i－r _i’，r_i表示第i個標簽的信號值，r _i’表示與第i個標簽鄰近的第i’個標簽的信號值；

步驟4.2：計算步驟4.1中差值的期望E_i，i’和標準差D_i，i’；