[發(fā)明專利]一種基于多參考RSSI輪廓的UHF RFID相對定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811559740.3
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109640390B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史偉光;曹曉偉;王薇;趙靖;曹宇
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學;天津維思創(chuàng)通科技有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04B17/318;H04W4/80
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本發(fā)明屬于射頻識別領(lǐng)域，涉及一種基于多參考RSSI輪廓的UHF RFID相對定位方法。該方法以處理無源UHF RFID系統(tǒng)的標簽相對定位問題為目的，步驟為：獲取分立狀態(tài)下的標簽天線增益估計模型和閱讀器天線增益估計模型；構(gòu)建聯(lián)立狀態(tài)下的反向散射信號的RSSI高精度估計模型，以獲得參考RSSI輪廓集合；采用動態(tài)時間歸整算法，獲得最優(yōu)路徑消耗值集合，并對集合中各元素進行升序排列，完成無源標簽的相對位置估計。本發(fā)明的特點是，有效避免了采用標簽識讀尖峰時刻作為位置評價依據(jù)而引發(fā)的錯序現(xiàn)象，能夠滿足相對定位應(yīng)用場景中的高精度、低成本要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于射頻識別領(lǐng)域，涉及一種適于基于多參考RSSI輪廓的UHF RFID相對定位方法。

背景技術(shù)

作為一種非接觸式的自動識別技術(shù)，超高頻射頻識別(Ultra High FrequencyRadio Frequency Identification，UHF RFID)利用射頻信號實現(xiàn)標簽和閱讀器之間的信息交互，具有短時延、低成本、非視距等優(yōu)勢，近年來已被成功應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等諸多領(lǐng)域。尤其在室內(nèi)定位應(yīng)用場景，理想情況下的UHF RFID定位系統(tǒng)可以獲得分米級的定位精度，展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛯嵱脙r值。

在基于UHF RFID的定位系統(tǒng)中，目標的位置信息可以通過兩種形式予以表示：絕對位置和相對位置。長期以來，研究者們主要專注于絕對定位研究，并獲得了矚目的成果。盡管如此，大多數(shù)絕對定位系統(tǒng)難以直接應(yīng)用于相對定位場景，其原因在于：對于相對定位而言，目標的位置通常是指目標在某一維度或序列上的順序。例如圖書館場景下的借閱者或管理人員需要獲取精確的圖書相對位置(如第幾架第幾層第幾本)完成圖書位置查詢或圖書歸架、盤點等操作，機場行李分揀場景中旅客需要獲知傳送帶上的行李順序進而快速完成行李提取。如果在上述場景中采用絕對定位技術(shù)，一旦定位誤差上邊界超出相鄰標簽的平均間距，則會產(chǎn)生“錯序”現(xiàn)象，由于大部分絕對定位技術(shù)難以獲得厘米級的定位精度，上述“錯序”現(xiàn)象在標簽密集部署的應(yīng)用場景中較為嚴重。另外少數(shù)絕對定位算法可以獲得更低的定位誤差邊界，但系統(tǒng)構(gòu)建和定位算法依賴于專用硬件設(shè)施(如軟件無線電外設(shè))或密集部署的閱讀器天線等，上述條件加劇了系統(tǒng)成本、復雜度和計算量，限制了其在相對定位場景的推廣。

基于以上背景，本發(fā)明以實現(xiàn)更低計算復雜度、更低系統(tǒng)成本、更高定位精度的相對定位為目標，采用標簽反向散射的收信場強指示(Received Signal StrengthIndicator，RSSI)為定位參考依據(jù)，提出一種基于多參考RSSI輪廓的UHF RFID相對定位方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種基于多參考RSSI輪廓的UHF RFID相對定位方法。本發(fā)明首先構(gòu)建分立狀態(tài)下的基于偶極子天線的標簽天線增益估計模型和基于微帶天線的閱讀器天線增益估計模型，進而獲得聯(lián)立狀態(tài)下反向散射信號的RSSI高精度估計模型，然后以標簽部署情況及閱讀器天線運動狀態(tài)的特征為依據(jù)，獲得參考RSSI輪廓集合，最后采用動態(tài)時間規(guī)整算法，構(gòu)建最優(yōu)路徑消耗值集合，對最優(yōu)路徑消耗值集合中各元素按照升序排列，完成無源標簽的相對位置估計。

其具體步驟如下：

步驟1：以無源UHF RFID標簽、高性能UHF RFID閱讀器為基礎(chǔ)構(gòu)建無源UHF RFID定位系統(tǒng)，以提升定位系統(tǒng)的識讀性能為目標，并基于市場化普及程度，選用偶極子天線作為標簽天線，選用微帶天線作為閱讀器天線，依據(jù)經(jīng)典電磁場理論，獲取分立狀態(tài)下的標簽天線增益估計模型和閱讀器天線增益估計模型。

步驟2：以相對定位應(yīng)用場景為基礎(chǔ)，構(gòu)建I×N陣列結(jié)構(gòu)的無源標簽群的密集部署模型，I為無源標簽的行數(shù)，N為同一行中無源標簽的個數(shù)，將分立狀態(tài)下的標簽天線增益輻射模型和閱讀器天線增益輻射模型納入到同一笛卡爾坐標系，結(jié)合三維空間的坐標軸旋轉(zhuǎn)公式，獲取聯(lián)立狀態(tài)下反向散射信號的RSSI高精度估計模型。