[发明专利]一种基于有源RFID标签的双天线阅读器定位技术

说明书

本发明公开一种利用有源RFID标签对具有双天线接收能力的阅读器进行室内定位的方法，包括：已知位置且各自独立的有源射频识别标签，以及一台具有双天线接收能力的射频识别阅读器。为在室内大范围定位无源标签标识的物体，由于无源标签读写距离的限制，需要首先定位阅读器的位置。本发明公开了当阅读器在整个仓储空间内移动时，使阅读器最差定位精度最小的有源标签布局技术。还公开了一种利用阅读器双天线接收下阅读器位置的解算技术。

技术领域

本发明属于超高频有源射频识别领域，具体涉及一种基于不同密度和布设的超高频有源射频标签定位地面双天线阅读器的方法。

背景技术

射频识别技术(RFID)因为具有速度快、成本低和安全性高等优点在室内定位中被广泛采用。在大型室内空间，为定位无源标签标识的物体，由于无源标签读写距离的限制，需要首先定位阅读器的位置，但不同的有源标签布设位置和不同的有源标签密度下，阅读器的定位精度不同，所以必须考虑二维或三维空间中有源参考标签数量和位置对定位精度的影响。

传统室内定位中有源参考标签的布设和数量很多情况下都是凭借人为经验处理，不具有唯一性和准确性。因此设计一种确定有源参考标签不同布设和密度的方法具有及其重要的意义。

发明内容

本发明要解决的问题之一在于：提供一种通过优化给定几何精度因子(Geometricdilution of precision,GDOP)来确定有源参考标签最佳布设的方法。

本发明要解决的问题之二在于:利用优化得到不同位置和密度的有源参考标签来有效求解室内移动双天线阅读器的二维或三维坐标。

本发明的技术方案

利用已知位置的有源标签发射简单单频射频信号，阅读器通过测量双天线接收得到的同一有源标签信号相位差，通过布设4个及以上已知位置的有源参考标签，即可有效定位阅读器。

一种确定有源标签最佳布设的方法。为确定有源标签的最佳布设，给出了一个修正后几何精度因子的定义，通过优化可以有效的获得当阅读器在整个仓储空间内移动时不同密度标签定位精度最差值达到最小时的有源参考标签布设。

假设有N个布设于室内顶部已知位置的有源参考标签，第i个有源标签发射频率f_i＝f₀+(i-1)Δf的信号s_i(t)：

s_i(t)＝A_icos(2πf_it+θ_i0)  (1)

其中振幅为A_i，时间为t，初始相位为θ_i0，Δf为频率间隔，i＝1,2,…,N。

阅读器天线j接收到的第i个有源标签信号为：

其中，α_ij表示标签i到阅读器天线1、2传输过程中的振幅衰减，φ_ij表示标签i到天线1、2传输过程中的相位延迟，n_ij(t)表示接收噪声。

对阅读器接收到的两路信号利用同一本振源下变频到中频，带通滤波后进行同步采样，由于两根天线相距所发信号载频对应的一个波长以内，两个接收通道特性一致的情况下，就可以得到阅读器两根天线接收有源标签i的信号初相位的相位差为Δφ＜2π，不存在相位模糊，所以有源标签i到阅读器天线1、2之间的距离差在忽略噪声的情况下为：

其中λ_i＝c/f_i为波长，c是光速。