[發(fā)明專利]一種基于相位特征的移動(dòng)機(jī)器人RFID定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810384983.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN108414972B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶波;吳海兵;尹周平;張博文;洪超;陳勃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02;G06K7/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發(fā)明屬于無線定位領(lǐng)域，并具體公開了一種基于相位特征的移動(dòng)機(jī)器人RFID定位方法，包括如下步驟：S1RFID讀寫器在移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，與目標(biāo)物上安裝的RFID標(biāo)簽形成射頻回路，RFID讀寫器測(cè)量RFID射頻回路的相位信息和信號(hào)波長信息；S2將周期非連續(xù)的相位信息轉(zhuǎn)化為連續(xù)非周期的相位信息，并獲取RFID讀寫器天線的位置信息；S3構(gòu)建解纏相位?位置模型，將信號(hào)波長信息、連續(xù)非周期的相位信息以及天線的位置信息代入解纏相位?位置模型中，計(jì)算獲得RFID標(biāo)簽相對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的位置信息，以此實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的定位。本發(fā)明具有定位精度高、抗干擾能力強(qiáng)、計(jì)算量小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線定位領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于相位特征的移動(dòng)機(jī)器人RFID定位方法。

背景技術(shù)

RFID(Radio Frequency Identification)，即射頻識(shí)別技術(shù)，是一種構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)，無源超高頻RFID憑借其唯一ID、低成本、長距離、不需要電池等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于倉儲(chǔ)管理等。基于RFID的定位技術(shù)可以極大的提高物品管理的效率，近十年來，基于RFID的室內(nèi)定位系統(tǒng)和方法不斷被提出。其中，信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)和相位是RFID定位中最主要的兩種射頻信息。

由于多徑效應(yīng)等環(huán)境干擾的存在，信號(hào)強(qiáng)度的衰減以及天線和標(biāo)簽的距離的映射關(guān)系并不可靠，并且信號(hào)強(qiáng)度的距離分辨率較為粗糙，所以基于信號(hào)強(qiáng)度的方法多會(huì)采用參考標(biāo)簽，需要提前在環(huán)境中布置好參考標(biāo)簽系統(tǒng)，并標(biāo)定參考標(biāo)簽的位置信息，系統(tǒng)即為復(fù)雜。

相位信息本質(zhì)是一種信號(hào)傳播時(shí)延信息，對(duì)距離的敏感度較高，達(dá)2°/mm。基于達(dá)到角度(AOA)和基于合成孔徑(SAR)是兩種最主要的相位式定位方法，其中，AOA方法利用天線陣列之間的相位差信息計(jì)算標(biāo)簽與天線之間的角度，多個(gè)天線陣列可通過計(jì)算各個(gè)方向角度的交點(diǎn)得到標(biāo)簽位置，AOA方法需要天線之間的距離小于半波長，但是方向性天線本身尺寸較大，該要求往往難以滿足；而SAR方法利用移動(dòng)的天線構(gòu)成對(duì)標(biāo)簽的合成孔徑觀測(cè)，該方法可以從各個(gè)方向?qū)?biāo)簽進(jìn)行觀測(cè)，環(huán)境干擾對(duì)定位的影響得以降低，定位精度較高，由于該類方法一般是基于相位-距離周期性數(shù)學(xué)模型，標(biāo)簽位置解算過程往往具有較大的計(jì)算負(fù)荷，實(shí)時(shí)性受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于相位特征的移動(dòng)機(jī)器人RFID定位方法，其利用攜帶RFID讀寫器的移動(dòng)機(jī)器人解算安裝有RFID標(biāo)簽的目標(biāo)物相對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的位置信息，具有定位精度高、抗干擾能力強(qiáng)、計(jì)算量小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于相位特征的移動(dòng)機(jī)器人RFID定位方法，該方法包括如下步驟：

S1設(shè)置于移動(dòng)機(jī)器人上的RFID讀寫器在移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，與目標(biāo)物上安裝的RFID標(biāo)簽形成射頻回路，RFID讀寫器持續(xù)測(cè)量RFID射頻回路的相位信息和信號(hào)波長信息，該相位信息為周期非連續(xù)信息；

S2將周期非連續(xù)的相位信息轉(zhuǎn)化為連續(xù)非周期的相位信息，并獲取RFID讀寫器天線的位置信息；

S3構(gòu)建解纏相位-位置模型，將所述的信號(hào)波長信息、連續(xù)非周期的相位信息以及RFID讀寫器天線的位置信息代入解纏相位-位置模型中，計(jì)算獲得RFID標(biāo)簽相對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的位置信息，以此實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的定位。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟S2中利用相位解纏算法將周期非連續(xù)相位信息轉(zhuǎn)化為連續(xù)非周期的相位信息具體為：令γ⁽¹⁾＝θ⁽¹⁾，并開始如下循環(huán)，直到將所有周期非連續(xù)相位信息轉(zhuǎn)化為連續(xù)非周期相位信息：

當(dāng)θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)＞Ψ時(shí)，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))-2π；