[發(fā)明專利]用于確定發(fā)射器的位置的設(shè)備及對(duì)應(yīng)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780023150.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-13
• 公開（公告）號(hào): CN109073728A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬里奧·舒柯勒;拉爾斯·韋斯格伯;約翰內(nèi)斯·阿倫特;雷納·萬舒;海因里希·米洛休;弗蘭克·歐勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)
• 主分類號(hào): G01S3/16
• 分類號(hào): G01S3/16;G01S13/74
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

本發(fā)明涉及一種用于確定關(guān)于發(fā)射器(2)的位置的信息的設(shè)備(1)，包括天線設(shè)備(3)、信號(hào)處理設(shè)備(5)和數(shù)據(jù)處理設(shè)備(6)。天線設(shè)備(3)具有多個(gè)不同的方向特性(7)，其中方向特性(7)在每個(gè)情況下至少與天線設(shè)備(3)的一組空間上不同的接收靈敏度有關(guān)。天線設(shè)備(3)以不同方向特性(7)從發(fā)射器(2)接收信號(hào)，其中信號(hào)處理設(shè)備(5)處理接收到的信號(hào)并在每個(gè)情況下確定場(chǎng)強(qiáng)的振幅值。數(shù)據(jù)處理設(shè)備(6)基于已經(jīng)為接收到的相關(guān)聯(lián)信號(hào)確定的振幅值和方向特性(7)來確定關(guān)于發(fā)射器(2)的位置的信息。此外，本發(fā)明涉及對(duì)應(yīng)的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于確定關(guān)于發(fā)射器的位置的至少一條信息的設(shè)備。此外，本發(fā)明涉及用于確定關(guān)于至少一個(gè)發(fā)射器的位置的至少一條信息的方法。

背景技術(shù)

在物流和生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中，使用允許識(shí)別物體的射頻應(yīng)答器(“射頻識(shí)別”(RFID)應(yīng)答器或RFID標(biāo)簽)。這些應(yīng)答器通常是無源的并且以激勵(lì)信號(hào)的形式由射頻電磁場(chǎng)激勵(lì)。應(yīng)答器使用該信號(hào)并響應(yīng)于激勵(lì)將調(diào)制信號(hào)返回到RFID讀取器。響應(yīng)信號(hào)包括可由讀取器評(píng)估的應(yīng)答器的信息。這意味著可以經(jīng)由應(yīng)答器清楚地識(shí)別和分配物體。

除了識(shí)別物體之外，還期望對(duì)物體的定位。為此，首先，必須確立方向信息，該方向信息提供關(guān)于應(yīng)答器從其返回它的應(yīng)答的相對(duì)于讀取器位置的方向的信息。通過使用另一個(gè)讀取器，即，空間上與第一個(gè)讀取器分離的讀取器，兩者的方向信息可以用于確立物體在平面內(nèi)的位置。空間定位需要第三個(gè)讀取器。

借助于物體的這種射頻識(shí)別及其定位，可以管理和優(yōu)化不同的貨物流程。在自動(dòng)檢測(cè)移動(dòng)通過門的托盤上的物體的情況下，定位允許自動(dòng)檢測(cè)方向。例如，可以區(qū)分入口和出口。

另一個(gè)應(yīng)用是在倉(cāng)庫(kù)中找到設(shè)有RFID應(yīng)答器的存放貨物。

如在通過門時(shí)或在移動(dòng)單元中采用的現(xiàn)代系統(tǒng)通常由具有一到四個(gè)并且可能甚至更多個(gè)端子的讀取器，這些端子允許連接每個(gè)天線。使用這些天線，可以發(fā)出射頻激勵(lì)信號(hào)和接收應(yīng)答器的響應(yīng)信號(hào)。

在僅具有一個(gè)端子的讀取器中，連接由單個(gè)輻射器組成的天線。這允許僅檢測(cè)應(yīng)答器，但不能確立應(yīng)答器的方向位置。當(dāng)若干天線連接到讀取器時(shí)，通常在讀取器內(nèi)進(jìn)行天線之間的順序切換。通過天線的局部分布，可以推導(dǎo)出應(yīng)答器的位置。但是，方向信息非常不準(zhǔn)確或模糊，并且天線的分布還涉及高空間要求并因此涉及高安裝工作量。

可以利用諸如MUSIC(“多信號(hào)表征”)或ESPRIT(“經(jīng)由旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計(jì)信號(hào)參數(shù)”)的已知算法來確立方向估計(jì)。但是，為此，必須確立接收到的信號(hào)的幅度和相位。典型的RFID讀取器不提供該選項(xiàng)，因?yàn)樗鼈儍H為每個(gè)識(shí)別出的應(yīng)答器提供接收?qǐng)鰪?qiáng)的振幅的測(cè)量(“接收信號(hào)強(qiáng)度指示”(RSSI))。這意味著只有幅度可用，而無相位可用，使得無法應(yīng)用已知的算法。

[1]給出了一種用于無線網(wǎng)絡(luò)中的方向?qū)ふ业幕赗SSI的方法。通過連續(xù)地切換具有減小的波束寬度的輻射圖，可以將要找到的發(fā)射器分配給一個(gè)扇區(qū)。但是，這里，入射方向的分辨率精度僅由最窄的波束寬度給出，這分別導(dǎo)致大的天線孔徑和昂貴的波束形成網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)于分辨率精度，[2]中給出的方法也取決于波束寬度。這里，固定的主波束機(jī)械地樞轉(zhuǎn)，直到已找到具有最強(qiáng)RSSI值的方向。

[3]中示出了另一種基于RSSI的方法。這里，通過天線的空間布置獲得RSSI值與空間方向之間的分配。這里，分辨率取決于各個(gè)輻射器的波束寬度。

結(jié)合方向估計(jì)算法MUSIC的基于RSSI的方法在[4]中給出。通過搜索合適的導(dǎo)向向量，推斷出信號(hào)協(xié)方差矩陣而不測(cè)量任何相位信息。該方法的準(zhǔn)確性與各個(gè)天線的方向性密切相關(guān)。