[发明专利]一种基于双标签阵列相位差的RFID室内定位算法

说明书

本发明公开了一种基于双标签阵列相位差的RFID室内定位算法，包括以下几个步骤：采用双标签组成阵列的方式在同一频率下获取相位差；对相位数据进行处理，消除相位模糊；通过相位信息与距离的关系计算标签阵列到多根天线的距离差，获取多条双曲线进行双曲线定位；考虑双标签阵列的偏转角，通过构建目标函数将定位问题转化为多维函数的优化问题，采用遗传算法得到最终的定位结果。得到的结果误差小，定位精度高，定位效果好。

技术领域

本发明涉及室内定位技术，特别地，涉及一种基于双标签阵列相位差的RFID室内定位算法。

背景技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别技术。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。基于RFID技术的传统的室内定位算法可分为两大类:基于测距的定位算法和与距离无关的定位算法。目前，已经有不少研究者将目光转向基于相位差的定位方式，而较为常见的方法就是采用FD-PDOA的方式，获取标签的在不同频率下的相位差，转换为距离并采用最小二乘法来进行位置估计。现有FD-PDOA都是采用单标签的方式获取相位差，其误差较大，定位精度低，定位效果不好。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种误差小，定位精度高，定位效果好的基于双标签阵列相位差的RFID室内定位算法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于双标签阵列相位差的RFID室内定位算法，包括以下几个步骤：

S1:采用双标签阵列获取相位差；

S2:消除相位模糊；

S3:根据相位信息与距离的关系，计算标签阵列到多根天线的距离差，获取多条双曲线实现；

S4:基于双标签阵列可能存在的偏转角问题，构建目标函数并采用遗传算法找到最优解从而实现定位。

优选地，所述步骤S1中基于双标签阵列的相位差获取方式，即阅读器对两个相近的标签组成的标签阵列目标发送相同频率的载波，通过将两个标签分别反射回来的载波信号的相位信息进行相减获取相位差并计算出标签到天线的距离差，获取的距离差更精确。

优选地，所述步骤S2中相位模糊的消除根据三角约束进行消除，进而得到较为准确的距离差。

优选地，所述步骤S3中构建双曲线具体为首先构建某个真实天线对应的虚拟天线，并让虚拟天线VA产生同样的偏移，使其到待测点标签的距离等于辅助标签T2到真实天线的距离，待测标签T1到真实物理A和虚拟天线VA的距离差等于标签阵列到真实天线A的距离差：

因此，可以根据距离差为每个物理天线构建双曲线，

虚拟天线VA的坐标满足(x_VA,y_VA)＝(x_A-Dcosθ,y_A-Dsinθ)，则VA和A连线的中点的坐标满足：

对坐标系逆时针旋转角度θ，则在原坐标系上的点(x,y)映射到新坐标系上为(x',y')＝(xcosθ+ysinθ,-xsinθ+ycosθ)，让虚拟天线VA和真实物理天线A作为双曲线的焦点，中心点为VA和A连线的中点(x_o,y_o)，在旋转坐标系中的双曲线方程：

根据点在原坐标和旋转坐标系的映射关系，得到双曲线方程在原坐标中的表示形式：

其中：