[發明專利]一種基于泛化多維標度的RFID標簽定位方法

有效

• 申請號: 201911159101.2
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110888109B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 馬永濤;田成龍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G06K7/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種基于泛化多維標度的大規模RFID標簽定位方法包括數據預處理階段、地圖碎片生成階段和地圖碎片裝配階段。其中，數據預處理階段包括以下步驟：根據獲得的距離信息構建距離矩陣；根據距離矩陣構建指示矩陣。地圖碎片生成階段包括以下步驟：Bron?Kerbosch算法處理指示矩陣I，得到一系列標簽均可通信的子網絡，稱其為極大團；將閱讀的編號集合并入極大團中，得增廣極大團；利用增廣極大團對距離矩陣切片，得由增廣極大團確定的標簽簇的距離矩陣；使用處理所得距離矩陣，得相應的地圖碎片。

所屬技術領域

本發明屬于RFID定位技術領域，針對利用基于反向散射的標簽間通信網絡獲得標簽間距離來對標簽進行低復雜度、高精度、高并發度定位問題。

背景技術

隨著集成電路和物聯網(Internet of Things,IoT)技術的蓬勃發展，在過去的幾十年中，越來越多的研究人員投入到基于射頻識別標簽(radio-frequencyidentification,RFID)的室內定位這一領域中，尤其是基于超高頻(ultra highfrequency,UHF)的RFID。感知附著有RFID標簽的物體的位置信息尤為重要。在許多物聯網系統中，位置信息的有無直接決定系統能否發揮出全部功能，能否為用戶提供滿意的服務。而未來5G網絡的發展更是對室內定位的準確性、并發性和實時性提出了更高的要求。

現存的室內定位技術根據定位原則可分為基于測距的和基于非測距的定位方法。典型的測距技術包括接收信號強度(received signal strength,RSS)，到達時間(time ofarrival,ToA)，到達時間差(time difference of arrival,TDoA)，到達角(angle ofarrival,AoA)，到達相位(phase of arrival,PoA)，到達相位差(phase difference ofarrival,PDoA)及其有機結合。基于測距的定位方法往往只能實現單目標定位，然而，許多RFID應用亟需多目標的并發式定位技術。

基于非測距的定位技術主要包括指紋法(fingerprinting)，射頻全息成像(radiofrequency holograph imaging)和射頻層析法(radio tomography imaging,RTI)。指紋法的代表性工作是LANDMARC，一個使用參考標簽定位室內物體的位置感知原型系統。A.Buffi等人在一個裝備UHFRFID閱讀器的無人機場景下提出了一種基于合成孔徑雷達(syntheticaperture radar,SAR)的定位方法。此外，L.Yang等人提出了一個基于RFID的定位系統，Tagoram。該系統運用差分增強全息圖(differential augmented hologram,DAH)，實現了移動RFID標簽的實時跟蹤及高精度定位。另外一個嶄露頭角的RFID定位方法為RTI，可以在未建立指紋庫的背景下實現多目標的精確定位，其應用前提是必須事先已知待定位標簽的個數。Y.Ma等人提出了一種新穎的RTI定位技術，在未知目標數目的背景下亦可以事先多目標得精確定位，彌補了RTI上的技術空白。這些非測距方法抑或能實現單目標接續定位、抑或能實現小規模高并發度定位、抑或能實現大規模低并發度定位，均無法滿足大規模高并發度的定位需求。業內亟需一個新穎的定位技術，支持大規模部署場景下的多標簽并發定位。

發明內容

本發明涉及一種基于泛化多維標度的RFID標簽定位方法，利用基于反向散射的標簽間通信網絡獲得標簽間的距離估計，從分布式的角度執行多維標度算法。針對大規模標簽部署場景內標簽間不可通信的情形，本發明首先挖掘網絡中標簽間均可通信的子網絡；其后，對每個子網絡使用MDS(multidimensional scaling)算法，得到一池地圖碎片；最后，將這些碎片地圖組裝形成完整的地圖。實現大規模標簽部署場景下低復雜度、高精度、高并發度的定位效果。本發明的技術方案如下：

一種基于泛化多維標度的大規模RFID標簽定位方法包括數據預處理階段、地圖碎片生成階段和地圖碎片裝配階段。其中，

數據預處理階段包括以下步驟：