[發明專利]一種基于RFID成像的多人軌跡追蹤方法

在審

• 申請號: 201910189133.0
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109918959A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 劉向陽
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G06K7/10
• 分類號: G06K7/10;G06K17/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

1.一種基于RFID成像的多人軌跡追蹤方法方法，系統TagSee包括一套RFID標簽和RFID讀寫器，標簽和讀寫器都是COTS商品，其特征在于：

首先在Z軸上點P_z處建立一個平行于X-Y軸的圖像平面，將圖像平面劃分為體素，使得沿著X軸部署的每個標簽之間距離p_x體素，沿著Y軸部署每個標簽之間的距離p_y體素，并且最左下方體素和最右上方體素的坐標分別是(0，0)和(Max_x,Max_y)，然后，根據變化的衰減x和M×N權重矩陣W來寫入，其中M＝鏈路數，N＝圖像平面中的體素數量，指定每個鏈接對在每個不同體素處衰減中觀察到的變化的貢獻是y_rss＝Wx+n，其中n對應于衰減和測量噪聲；

通過在RF鏈路的兩個節點之間采用菲涅耳區的概念來模擬權重矩陣，并使用以網絡中不同RF節點的位置為中心的虛擬橢球來確定覆蓋監視區域的圖像平面中的不同體素的權重；橢圓體確定每個相應鏈路的LOS路徑，并且如果體素與鏈路的LOS路徑相交相比于不屬于LOS的體素將被賦予更多權重；針對所有鏈路獲得的RSS差值重建圖像，將最小二乘解計算x_LS＝P×y_rss，其中P＝(W^TW)^-1W^T；

估計路徑損耗的變化：TX-Tag-RX鏈路的正向和反向信道都是對稱的，每個標簽和讀取器天線對之間存在一組假想的對稱橢球，圖像平面切割每個TX-Tag-RX鏈路之間的菲涅耳區域；權重被分配給圖像平面的每個體素，基于它們是否落入TX-Tag-RX鏈接的假想橢球內部，給定對應于每個標簽k的TX-Tag-RX鏈路的自由空間路徑損耗指數的值為4，在校準階段，初始值為β_k,init＝4+Φ_k,init；監視模式階段緩沖區B_mon的每次新更新，新的β_k,new＝4+Φ_k,new，根據天線a(y_rss,k)讀取的標簽k的RSS變化，在路徑損耗指數中寫出這種變化是

由于RFID讀寫器使用多個頻率，使用這些頻率的平均值并選擇λ＝λ_avg，TagSee為圖像平面上的每個體素分配權重為如果d_kj,1+d_kj,2＜d+Θ，則w_kj＝0；其中d是讀寫器和標簽對于鏈路k的距離，d_kj,1是從像素j的中心到標簽的距離和d_kj,2是從對應于鏈路k的像素j的中心到與讀寫器天線的距離，Θ是描述橢圓體寬度的參數；使用通用方程計算鏈路中間任意點的第一菲涅耳區半徑，將Θ寫為其中Θ₀是一個環境和RFID基礎設施相關參數，調整這些參數以實現合理的成像結果；

最后，TagSee采用正則化技術，通過確定每個體素的衰減值為來重建圖像，其中D_X和D_Y分別是沿X和Y方向的微分算子，以適應沿這些軸的RSS值衰減影響的擴散，控制著RSS衰減對圖像的相鄰像素的影響的空間相關性，基于指數空間衰減模型通過近似獲得C_x，其中D_p是距離方陣，包含每對沿虛擬圖像平面的像素之間的距離，σ_x是由于人體運動引起的先驗方差，σ_N是像素值中的噪聲的先驗方差；

TagSee沿Z軸建立多個圖像平面，然后取相應重建圖像的平均值，調整這些圖像平面的位置以獲得最佳效果。

2.根據權利要求1所述的基于RFID成像的多人軌跡追蹤方法方法，其特征在于：

將線性系統x＝P×y_rss建模為深度神經網絡，其中y_rss對應于第一層的輸入，x對應于最后一層的輸出，并且圖像重建矩陣P對應輸入和輸出之間的所有層的組合；基于DNN的成像系統，圖像重建矩陣捕獲人體障礙物對RFID通道中引入的衰減的線性以及與之相關的非線性影響；DNN的前兩層為整流線性層，接下來兩層為tanh層，最后兩層為sigmoid形層；整流線性層的輸出始終為非負實數，tanh層的輸出保持在-1和1之間，sigmoid層的輸出始終保持在0和1之間。