[发明专利]一种无源RFID精确测距方法及系统

说明书

本发明公开了一种无源射频识别（RFID）精确测距的方法及系统，涉及定位技术。本发明利用跳频频率合成器来控制信号发射器以等间隔跳频的方式实现无线信号发送，完成无线信号带宽的扩展，同时通过跳频频率合成器中控制器和直接数字频率合成模块将跳频字发送给位置测量单元（LMU），无源标签将相应频率的已调信号反向散射给LMU；LMU根据跳频字确定相应的频点，接收标签发送的信息，完成对标签的精确测距，定位中心服务器（LCS）完成对标签的定位。本发明实现无源RFID精确测距，并联合多通道天线进行三边定位，可以达到亚厘米级的定位，能广泛用于室内定位。

技术领域

本发明属于定位技术，具体涉及在无源RFID(Radio Frequency Identification)下的精确测距。

背景技术

如今RFID技术常用于物品、人员的标识和追踪。有其特有的优势：非接触式读写、体积小、成本低、安全性高等。RFID定位技术原理是根据UHF RFID通信协议(EPCClass1Generation2)，采用读写器优先准则，由读写器端发起通信，RFID标签接收读写器发射的命令信息并完成命令，返回相应的数据信息，提取RFID标签返回的信息进行定位。其中RFID标签分为有源、无源以及半有源。有源标签指标签本身携带电源模块，不需要依靠读写器提供能量，有源RFID标签的成本通常在几十元，但其体积通常比较大，重量也相对较重。无源RFID标签其本身不携带电源，通过读写器提供能量完成所需操作，其成本更低，甚至只需要几元钱，且无源RFID标签的体积很小，通常都被制作成一张薄片的形式，具有广泛的应用价值。例如，RFID定位技术可以应用在工厂和仓库，当产品被包装在一个密封的盒子之后，包装好的产品用RFID标签标记，利用RFID定位技术可以查看产品是否包装正确，产品是否完好以及检查产品的数量。故RFID定位技术获得了许多关注，其中无源RFID技术因为其成本低，体积小等优点被广泛关注。

现有的RFID定位系统通常有两类，一类是直接利用现有的窄带RFID标签，但是对环境有严格的要求；另一类是对环境没有严格要求，但是却需要设计一种新的超带宽的RFID硬件设备。利用无源标签进行RFID定位的方法主要包括通过接收标签信号强度(RSS)和信号到达角度(AOA)进行定位，最初可以到达数十厘米的精度，最近的发展更是到达了厘米级的精度。然而，由于RSS自身的特点，应用于RFID定位有其固有的缺陷，标签的反射信号会非常微弱，到达读写器的反射信号中有很大一部分是耦合的前向信号，会影响检测到的RSS，影响定位精度，而且基于RSS和AOA定位的方法对于环境的要求比较苛刻。

发明内容

本发明针对现有RFID定位方法和技术的上述缺陷，提供一种在无源RFID条件下，进行精确测距的方法。能在不更改RFID硬件条件下提高RFID的带宽，并利用大带宽进行精确测距。本发明通过跳频方式扩展RFID的带宽，并联合载波相位进行精确测距，使用该方法测距精度可达亚厘米级，再通过多通道天线联合定位，进行精确定位。

本发明通过RF(射频)读写器与RFID(射频识别)标签在ISM频段内(工业、科学、医疗频段)建立正常通信，并完成对无源标签的供能，然后通过跳频频率合成器来控制信号发射器以等间隔跳频的方式发送连续载波信号给标签，诱导标签在不同的频点下反向散射已调信号至LMU模块，从而扩展了RFID通信的带宽。LMU接收到标签反射的信号信息，通过滤波器滤除掉ISM频段内接收的信号信息，进行粗略距离估计，再通过多频点相位信息基于聚类算法完成整周模糊度的求解，完成距离的精确估计；最后，利用多通道天线完成无源标签的联合定位，得到亚厘米级的定位结果。