[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)源RFID場(chǎng)景下的目標(biāo)追蹤方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910854596.4
• 申請(qǐng)日: 2019-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110736962A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬永濤;劉涵凱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S5/02
• 分類(lèi)號(hào): G01S5/02;G06F17/15
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種無(wú)源RFID場(chǎng)景下的目標(biāo)追蹤方法，包括下列步驟：設(shè)在定位場(chǎng)景中有m個(gè)天線(xiàn)，將在一輪中的運(yùn)動(dòng)建模為均勻線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，整個(gè)軌跡通過(guò)分段線(xiàn)性曲線(xiàn)近似，得到第m個(gè)天線(xiàn)所測(cè)得的第n次讀取時(shí)目標(biāo)的速度公式；采用擬合方法來(lái)估計(jì)兩個(gè)未知參數(shù)，標(biāo)簽的速度大小和方向，采用非線(xiàn)性最小二乘法來(lái)估計(jì)第n個(gè)時(shí)間表中標(biāo)簽的瞬時(shí)速度；并使用GaussNewton方法，基于參數(shù)向量附近的目標(biāo)函數(shù)的線(xiàn)性近似：從參數(shù)向量的初始近似開(kāi)始，迭代參數(shù)向量，直到收斂到目標(biāo)函數(shù)的局部最小值。當(dāng)每輪天線(xiàn)調(diào)度結(jié)束時(shí)，獲得一組測(cè)量值，并且擬合該調(diào)度期間的標(biāo)簽速度，將標(biāo)簽的軌跡分成每一輪中的一系列均勻線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，使用遞歸方程獲得。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于RFID定位技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)利用閱讀器天線(xiàn)獲得的標(biāo)簽相位信息來(lái)對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行追蹤定位問(wèn)題。

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和智能手機(jī)的普及，基于位置的服務(wù)(Location Based Service,LBS)得到了廣泛的關(guān)注，帶動(dòng)了各種現(xiàn)代導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展。眾所周知的室外定位技術(shù)GPS由于建筑物的遮擋等原因GPS系統(tǒng)不能夠應(yīng)用于室內(nèi)定位。近年來(lái)出現(xiàn)了很多基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位技術(shù)，如WiFi定位、藍(lán)牙定位、ZigBee定位和RFID定位等。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使得RFID技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流及藥品等的定位、追蹤與回溯。在室內(nèi)定位方面，RFID相比于其他定位方法除了具有低成本、定位精度高、識(shí)別速度快和抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，還有非接觸、非視距以及可以對(duì)多目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行識(shí)別跟蹤的優(yōu)點(diǎn)，這使其逐漸成為室內(nèi)定位的首選。

RFID的無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)主要分為兩種：一種是基于非測(cè)距方法，通常不需要確定的信號(hào)傳播模型，在定位區(qū)域中預(yù)先布置大量參考標(biāo)簽，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算后篩選出位置相近的參考標(biāo)簽，用它們?nèi)ゴ_定最終定位坐標(biāo)；另一種是基于測(cè)距的方法，根據(jù)信號(hào)傳播模型確定人與多個(gè)無(wú)線(xiàn)點(diǎn)裝置之間的距離，通過(guò)幾何關(guān)系變換確定人員位置。基于測(cè)距的方法主要包括：AOA(Angle of Arrival)信號(hào)到達(dá)角度法、TOA(Time of Arrival)信號(hào)到達(dá)時(shí)間法、TDOA(Time Difference of Arrival)信號(hào)到達(dá)時(shí)間差法和RSSI(Received SignalStrength Indication)接收信號(hào)強(qiáng)度法。RSSI定位法通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度與距離建立傳播模型來(lái)估計(jì)接收的標(biāo)簽，這種方法功率低，成本低，無(wú)需額外的設(shè)備功能支持，然而信號(hào)能量信息在傳播過(guò)程中除了距離因素還受非視距、多徑等其他多種因素影響，導(dǎo)致其定位精度受限。TOA和TDOA定位法主要通過(guò)測(cè)量電磁波的傳播時(shí)間來(lái)計(jì)算距離，這種方法對(duì)于硬件設(shè)施的時(shí)鐘同步有要求或者需要精確的參考時(shí)間。AOA定位法主要通過(guò)閱讀器的天線(xiàn)陣列來(lái)測(cè)量標(biāo)簽信號(hào)的到達(dá)方向，這種方法需要功能特殊的天線(xiàn)陣列，準(zhǔn)確度受限于設(shè)備性能，成本也相對(duì)較高。

而在標(biāo)簽與閱讀器存在相對(duì)移動(dòng)的場(chǎng)景中，合成孔徑技術(shù)可以利用天線(xiàn)與目標(biāo)之間的相對(duì)移動(dòng)形成虛擬天線(xiàn)陣列，通過(guò)多個(gè)采樣相位值的相干疊加來(lái)確定目標(biāo)位置，從而具有良好的抗噪聲和多徑干擾的能力，能夠提高定位精度。并且適用于手持式設(shè)備等獨(dú)特的動(dòng)態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景，也不需要額外布置參考標(biāo)簽和費(fèi)時(shí)的校準(zhǔn)階段。同時(shí)成本相對(duì)較低，僅用商用設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)定位。傳統(tǒng)的SAR方法只能在已知軌跡的情況下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤。因此，一種無(wú)源RFID場(chǎng)景下的目標(biāo)追蹤方法，目的在于克服現(xiàn)有方法只能在已知軌跡的情況下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種無(wú)源RFID場(chǎng)景下的目標(biāo)追蹤方法，目的在于克服現(xiàn)有方法只能在已知軌跡的情況下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤的缺點(diǎn)。技術(shù)方案如下：

一種無(wú)源RFID場(chǎng)景下的目標(biāo)追蹤方法，包括下列步驟：

1)設(shè)在定位場(chǎng)景中有m個(gè)天線(xiàn)，將在一輪中的運(yùn)動(dòng)建模為均勻線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，整個(gè)軌跡通過(guò)分段線(xiàn)性曲線(xiàn)近似，m個(gè)天線(xiàn)所測(cè)得的第n次讀取時(shí)目標(biāo)的速度

其中|·|是取模符號(hào)。是向量符號(hào)。cos是余弦函數(shù)，∠是角度符號(hào)。是第n次讀取時(shí)目標(biāo)的速度；