[發明專利]一種適于定向輻射場景的無源UHF RFID定位精度的評價方法

有效

• 申請號: 201710319412.5
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107144814B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 史偉光;許信光;郭陽;趙靖;曹宇
• 申請（專利權）人: 天津工業大學;天津市北洋榮科智能科技有限責任公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于移動通信技術領域，涉及一種適于定向輻射場景的無源UHF RFID(Ultra High Frequency Radio Frequency Identification，超高頻射頻識別)定位精度評價方法。步驟為：依據偶極子天線和微帶天線的增益特性，以及標簽和閱讀器的擺放位置，分別以天線質心為原點建立其在空間直角坐標系下的增益模型；將標簽和閱讀器放入同一直角坐標系中，根據弗里斯傳輸公式得到閱讀器收信功率；圍繞系統中各閱讀器接收功率構建觀測向量，利用收信功率似然函數建立費歇爾信息矩陣，從而得到無偏估計條件下的標簽定位誤差的克拉美羅下界，并以此來反映和評價定位精度。本發明很大程度上克服了標簽漏讀問題，能夠滿足用戶對無源超高頻UHF RFID定位系統的定位精度精確評價的要求。

技術領域

本發明屬于移動無線通信技術領域，涉及一種適于定向輻射場景的無源UHF RFID定位精度的評價方法。

背景技術

近年來，超高頻射頻識別技術(Ultra High Frequency Radio FrequencyIdentification，UHF RFID)已經應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等諸多領域。UHF RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。憑借傳輸范圍大、成本低、非接觸等優勢，UHF RFID定位系統已經成為室內定位的優選技術，理想狀況下的定位精度可達厘米級。典型的無源UHF RFID定位系統主要利用電子標簽的唯一標識特性，依據讀寫器與安裝在物體上的標簽之間射頻通信的收信強度等來測量物品的空間位置，主要應用于全球定位系統難以奏效的室內定位領域。

現有無源UHF RFID定位系統通常工作于定向輻射場景，其定向輻射特征體現在某一個或某幾個特定方向上閱讀器發射及接收電磁波特別強，而在其他的方向上發射及接收電磁波則為零或極小。采用定向輻射場景能夠有效增加輻射功率的有效利用率，對于提升無源 UHF RFID定位系統的標簽定位精度具有重要意義。

目前，研究人員已經將無偏估計狀態下的克拉美羅下界作為全球定位系統和蜂窩定位系統的定位精度評價手段，其意義在于定位坐標的無偏估計量方差不得小于克拉美羅下界，只能無限制的逼近克拉美羅下界，所得克拉美羅下界越小，表明定位坐標方差下限越底，標簽定位精度越高。盡管如此，針對無源UHF RFID定位系統的定向輻射場景，求解其無偏估計狀態下的克拉美羅下界，并以此精確評價無源 UHF RFID定位系統的定位精度，相關研究尚處于起步階段，國內外未見成熟的技術報道。

發明內容

本發明的目的是，提供一種適于定向輻射場景的無源UHF RFID 定位精度的評價方法。本發明通過構建基于微帶天線和偶極子天線的 RFID系統的定向輻射場景，實現閱讀器獲得的標簽收信功率的高精度估計，以系統中多閱讀器的收信功率為基礎構建觀測向量，依據似然函數計算費歇爾信息矩陣及其逆矩陣，進而獲得定位標簽無偏估計狀態下的克拉美羅下界，并以此克拉美羅下界精確評價定向輻射場景下的無源UHF RFID定位系統的定位精度。

其具體步驟如下：

步驟1：以無源標簽天線選用偶極子天線和閱讀器天線選用傳統微帶天線為建模條件，建立適于無源UHF RFID定位的定向輻射場景；

步驟2：選取空間直角坐標系，確立無源標簽天線的分立輻射增益模型：在上述分立輻射增益模型中，標簽天線垂直于XO_TY面，天線的質心處于原點O_T上，O_T與空間中一點A構成射線矢量θ_T為Z軸到射線矢量的到角，φ_T為射線矢量在XO_TY面上投影后X軸到該投影的到角；