[发明专利]一种基于RFID的室内三维定位平台及其定位方法

权利要求书

1.一种利用基于RFID的室内三维定位平台进行室内三维定位的方法，所述室内三维定位平台包括参考标签阵列、天线和计算机；所述天线设置在参考标签阵列的上方；天线通过读写器与计算机连接；所述参考标签包括实际参考标签和虚拟参考标签；其特征在于，包括步骤如下：

1)通过计算机设定天线的发射功率、接收灵敏度和载波频率；

2)通过计算机测量每一个实际参考标签的相位值，在参考标签之间运用自然近邻插值法加入虚拟参考标签；

3)将实际参考标签的相位值和虚拟参考标签的相位值一并存入参考标签相位基准数据库；

4)引入待测目标后，再次采集实际参考标签的相位值，并将此时实际参考标签的相位值与步骤2)测量得到的实际参考标签的相位值做差得到相位差Δp；待测目标包括标签目标和无标签目标；

5)如果待测目标的投影点在参考标签阵列内，采用最大值区域法获得获取受到待测目标干扰最大的区域，然后通过迭代获得该区域内的点的最小包围圆，包围圆的圆心即为目标投影点；当待测目标的投影处于参考标签阵列边缘时，设置Δp阈值区间，获取受到待测目标干扰相同的圆弧点，再采用最小二乘法进行圆拟合获取待测目标的投影点；拟合圆的圆心为待测目标在参考标签平面的投影点；

6)待测目标定位；

对于标签目标，测量在当前载波频率下标签目标的相位值；改变天线的载波频率，再次测量标签目标的相位值，通过到达相位差的方法计算标签目标与天线的距离；结合标签目标在参考标签平面的投影点，获得标签目标的位置；

对于无标签目标，移动天线位置，获取无标签目标在在参考标签平面的另外一个投影点，投影点与天线的坐标点连接成的直线形成投影线，天线在两个位置对应的投影线的交叉点，即为无标签目标的位置。

2.根据权利要求1所述的室内三维定位的方法，其特征在于，所述参考标签阵列设置在塑料托盘上；所述参考标签阵列是标签间隔为20cm的11*11的方阵，参考标签阵列内的参考标签排列方向一致；所述天线设置在参考标签阵列上方3米处；所述天线为圆极化全向天线，所述天线的波束宽度大于70°；所述天线的波束宽度覆盖所有参考标签。

3.根据权利要求1所述的室内三维定位的方法，其特征在于，所述步骤2)之后步骤3)之前还包括，采用均值处理提高参考标签相位值精确度的步骤；所述均值处理的具体方法为，计算固定时间内测量的参考标签相位值的平均值。

4.根据权利要求1所述的室内三维定位的方法，其特征在于，所述步骤5)中，通过最大值区域法获取受到待测目标干扰最大的区域的具体方法为，设定实际参考标签相位变化幅度的阈值，超过所述阈值的实际参考标签对应的区域为受到待测目标干扰最大的区域。

5.根据权利要求4所述的室内三维定位的方法，其特征在于，所述实际参考标签相位变化幅度的阈值为70％。

6.根据权利要求1所述的室内三维定位的方法，其特征在于，所述步骤6)中，通过到达相位差的方法计算待测标签与天线的距离的具体方法为：

其中，C为光速；Δf为两次读取标签设定的载波频率的频率差。

7.根据权利要求1所述的室内三维定位的方法，其特征在于，所述步骤6)中，运用天线在两个位置的投影线的交叉点确定无标签目标位置的具体过程为，将两条投影线的向量做叉乘，获得两条投影线的公垂线向量，通过联立方程组，获得最短线段的两个端点坐标，进而得到中点坐标，即无标签目标的空间坐标。