[发明专利]一种阵列式时空多维分割定位系统及方法

说明书

本发明提供了一种阵列式时空多维分割定位系统及方法，包括：至少一个阅读器、至少一个触发器、至少一个电子标签；其中，所述触发器搜索并激活其附近的所述电子标签，所述阅读器搜索并定位其附近的被激活电子标签。本发明增加了单一阅读器范围内可定位的电子标签总数，提高了定位电子标签数量上的准确度，提高了定位电子标签在模糊位置上的准确度，实现了矩阵式分布下的多标签模糊定位，降低了高密度标签环境下的漏读率和误读率。

技术领域

本发明涉及一种射频网络技术领域，尤其是涉及一种基于有源电子标签的阵列式时空多维分割定位系统。

背景技术

RFID定位技术是指：通过确定触发签(TAG)与读写器(Reader)之间电磁波所需飞行时间，再乘以电磁波在空气中传播的速度，得到标签(TAG)与读写器(Reader)之间的距离来实现定位的技术。

现行可用的RFID定位技术包括：

采用2.4GHz或5.8GHz，遵循ISO/IEC18000系列规范的设备和系统，多采用有源标签，除了简单的读取标签信息外，可以实现定位功能，也就是大家所说的RFID定位。采用2.4GHz或5.8GHz，遵循IEEE802.11协议，即Wi-Fi技术，可实现定位功能。采用2.4GHz或5.8GHz，遵循IEEE802.15.1协议，即蓝牙技术，可实现定位功能。采用2.4GHz，遵循IEEE802.15.4协议，即ZigBee 技术，可实现定位功能。采用3.5G-10GHz，但遵循IEEE802.15.4a协议，即UWB 超宽带定位技术。

以上定位技术，如图1所示，其实现难度和定位精度有较大的差异。

在现实场景中，人们往往需要知道的是一个物体或人所在的大致位置，例如：物品是否在某一个区域内，某人在哪一个教室。因此，亚米级和米级定位精度的RFID定位技术在被广泛的使用。在传统RFID定位中，标签(TAG)通过电池供能、向外接不断发送包含标签芯片识别码的无线电波。阅读器(Reader) 通过识别这些无线电波中包含的标签识别码，来确认标签此时是否在某一个确定的范围之内。实际过程中，很难保证阅读器(Reader)所覆盖的区域与被定位空间完全重合。以下是一些可能出现的情况。

如图2所示，空间范围大于阅读器(Reader)覆盖范围。在空间范围内，有标签TAG1/TAG2/TAG3/TAG4,此时整个房间均是需定位范围，而TAG4不在阅读器(Reader)的覆盖范围内，因此可定位标签TAG1/TAG2/TAG3，而TAG4无法被定位。

因此一般阅读器的覆盖范围将大于被定位的空间范围。但是，在覆盖范围扩大的同时，又出现了新的问题。如图3所示，TAG3不属于空间范围，但又处于阅读器覆盖范围，因此在实际结果中，TAG3将被定位于空间范围。

由于RFID定位技术所使用的频段中的有效频点的数量有限，则当阅读器覆盖范围内的电子标签数量继续增加，电子标签间在相同频点上的碰撞概率增加，且满足电子标签越多，碰撞概率越大，当电子标签数量足够多时，碰撞概率将达到1。此时，达到了阅读器同一时间识别电子标签数量的上限。且后续新加入的电子标签将无法被识别。根据ISO/IEC18000中的描述，2.45GHz电子标签采用了时隙ALOHA算法(谁抢先谁接入，未接入的电子标签在等待一定时间后再次发起广播请求接入)的来进行碰撞优化，提高了在一个阅读器范围内可识别电子标签数量上限，但该上限仍无法到达在阅读器覆盖范围内高密度电子标签分布情况下的准确定位的使用要求。

根据以上理论，在实际使用场景中，当在确切空间范围外、阅读器识别范围内分布着大量有源电子标签时，可能造成确切空间范围内的有源电子标签的漏读情况。导致了定位准确率降低。例如图4中，2.45GHz阅读器可识别的范围内，有房间1，房间1中和房间1外的分布着一些电子标签，共计20个；而此时阅读器的识别上限是12个电子标签，有8个电子标签将无法被识别，而这 8个无法被识别的电子标签的是一种随机分布。因此，在房间1中的4个电子标签均被定位到的概率仅仅约10.2％