[發(fā)明專利]一種基于雙標簽陣列相位差的RFID室內(nèi)定位算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810966075.3
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109246612B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 譚洪舟;陳熙衡;曾衍瀚;王嘉奇;方魏;談磊
• 申請（專利權）人: 佛山市順德區(qū)中山大學研究院;廣東順德中山大學卡內(nèi)基梅隆大學國際聯(lián)合研究院;中山大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/33;H04W4/80;H04W64/00;G01S5/06
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發(fā)明公開了一種基于雙標簽陣列相位差的RFID室內(nèi)定位算法，包括以下幾個步驟：采用雙標簽組成陣列的方式在同一頻率下獲取相位差；對相位數(shù)據(jù)進行處理，消除相位模糊；通過相位信息與距離的關系計算標簽陣列到多根天線的距離差，獲取多條雙曲線進行雙曲線定位；考慮雙標簽陣列的偏轉角，通過構建目標函數(shù)將定位問題轉化為多維函數(shù)的優(yōu)化問題，采用遺傳算法得到最終的定位結果。得到的結果誤差小，定位精度高，定位效果好。

技術領域

本發(fā)明涉及室內(nèi)定位技術，特別地，涉及一種基于雙標簽陣列相位差的RFID室內(nèi)定位算法。

背景技術

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別技術。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便?；赗FID技術的傳統(tǒng)的室內(nèi)定位算法可分為兩大類:基于測距的定位算法和與距離無關的定位算法。目前，已經(jīng)有不少研究者將目光轉向基于相位差的定位方式，而較為常見的方法就是采用FD-PDOA的方式，獲取標簽的在不同頻率下的相位差，轉換為距離并采用最小二乘法來進行位置估計?，F(xiàn)有FD-PDOA都是采用單標簽的方式獲取相位差，其誤差較大，定位精度低，定位效果不好。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種誤差小，定位精度高，定位效果好的基于雙標簽陣列相位差的RFID室內(nèi)定位算法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于雙標簽陣列相位差的RFID室內(nèi)定位算法，包括以下幾個步驟：

S1:采用雙標簽陣列獲取相位差；

S2:消除相位模糊；

S3:根據(jù)相位信息與距離的關系，計算標簽陣列到多根天線的距離差，獲取多條雙曲線實現(xiàn)；

S4:基于雙標簽陣列可能存在的偏轉角問題，構建目標函數(shù)并采用遺傳算法找到最優(yōu)解從而實現(xiàn)定位。

優(yōu)選地，所述步驟S1中基于雙標簽陣列的相位差獲取方式，即閱讀器對兩個相近的標簽組成的標簽陣列目標發(fā)送相同頻率的載波，通過將兩個標簽分別反射回來的載波信號的相位信息進行相減獲取相位差并計算出標簽到天線的距離差，獲取的距離差更精確。

優(yōu)選地，所述步驟S2中相位模糊的消除根據(jù)三角約束進行消除，進而得到較為準確的距離差。

優(yōu)選地，所述步驟S3中構建雙曲線具體為首先構建某個真實天線對應的虛擬天線，并讓虛擬天線VA產(chǎn)生同樣的偏移，使其到待測點標簽的距離等于輔助標簽T2到真實天線的距離，待測標簽T1到真實物理A和虛擬天線VA的距離差等于標簽陣列到真實天線A的距離差：

因此，可以根據(jù)距離差為每個物理天線構建雙曲線，

虛擬天線VA的坐標滿足(x_VA,y_VA)＝(x_A-Dcosθ,y_A-Dsinθ)，則VA和A連線的中點的坐標滿足：

對坐標系逆時針旋轉角度θ，則在原坐標系上的點(x,y)映射到新坐標系上為(x',y')＝(xcosθ+ysinθ,-xsinθ+ycosθ)，讓虛擬天線VA和真實物理天線A作為雙曲線的焦點，中心點為VA和A連線的中點(x_o,y_o)，在旋轉坐標系中的雙曲線方程：

根據(jù)點在原坐標和旋轉坐標系的映射關系，得到雙曲線方程在原坐標中的表示形式：

其中：