一種基于rfid實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于RFID實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法。該方法是在定位區(qū)域布置v個(gè)讀寫器、m個(gè)參考標(biāo)簽，參考標(biāo)簽均勻放置在邊緣區(qū)域；在非邊緣區(qū)域采用多邊測(cè)量定位方法，而在邊緣區(qū)域采用LANDMARC定位方法。這種定位方法與所有定位區(qū)域全部采用多邊測(cè)量定位方法相比，提高了整體定位區(qū)域的定位精度；與所有定位區(qū)域全部采用LANDMARC定位方法相比，雖然整體定位精度稍微變差，但是減少了參考標(biāo)簽的使用數(shù)目，從而降低了定位系統(tǒng)的成本，減小了特殊定位區(qū)域布置參考標(biāo)簽的難度。
【專利說明】—種基于RFID實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于RFID實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法，具體涉及一種用于室內(nèi)定位系統(tǒng)的RFID標(biāo)簽定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識(shí)別RFID (Radio Frequency Identification)是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感耦合或電磁耦合)傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。RFID具有許多傳統(tǒng)的識(shí)別技術(shù)無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如非接觸、非視距、距離遠(yuǎn)、信息量大、無(wú)須人工干預(yù)、多目標(biāo)同時(shí)識(shí)別等。
[0003]由于利用射頻方式進(jìn)行雙向通信交換數(shù)據(jù)而達(dá)到識(shí)別的目的，不需要識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械接觸，RFID技術(shù)展示出了巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用空間，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的信息技術(shù)之一?，F(xiàn)在，RFID被廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)管理，工業(yè)自動(dòng)化，動(dòng)物跟蹤與管理，圖書館管理，防偽等眾多領(lǐng)域。同樣，也可以利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。
[0004]定位技術(shù)是一種重要而且實(shí)用的技術(shù)，它為人們提供了豐富的絕對(duì)位置和相對(duì)位置的信息。常用的室內(nèi)定位技術(shù)主要有紅外線、藍(lán)牙、超聲波、802.11、RFID技術(shù)。利用用紅外線、超聲波和802.11技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位所需系統(tǒng)較復(fù)雜，成本也較高；利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位誤差較大。RFID技術(shù)以其非接觸、非視距、成本低、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為室內(nèi)定位技術(shù)的首選。
[0005]接收信號(hào)強(qiáng)度指不(ReceivedSignal Strength Indictor, RSSI)，即 RFID 讀寫器識(shí)別標(biāo)簽時(shí)接收到的無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度，通常用dBm來(lái)進(jìn)行度量，是一個(gè)和距離相關(guān)的通信參數(shù)，且目前市場(chǎng)上的主流RFID讀寫器都開始逐漸支持直接輸出RSSI的功能，較之其它通信參數(shù)而言更加容易獲得。目前，基于RSSI技術(shù)的室內(nèi)定位方法主要包括多邊測(cè)量定位方法和LANDMARC定位方法。
[0006]多邊測(cè)量定位方法:首先建立信號(hào)傳播路徑損耗模型，然后利用此模型求出讀寫器與標(biāo)簽之間的距離，根據(jù)已知的讀寫器坐標(biāo)，列出定位方程組，最后使用最小二乘法等算法求解定位方程組。求得的坐標(biāo)值即為待定位標(biāo)簽的估計(jì)值。此方法求解簡(jiǎn)單，計(jì)算量小但定位精度一般。尤其是在離讀寫器較遠(yuǎn)的區(qū)域，由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，測(cè)距誤差一般較大，從而導(dǎo)致定位誤差也較大，有時(shí)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)定位。本發(fā)明就是在它的基礎(chǔ)上提出了一種改進(jìn)的定位方法。
[0007]LANDMARC定位方法:它是一種經(jīng)典的基于有源RFID系統(tǒng)的室內(nèi)定位算法。其原理是采用固定參考標(biāo)簽輔助定位，通過待定位標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度值與參考標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度值之間的比較，采用“最近鄰居”權(quán)重思想，計(jì)算出待定位標(biāo)簽的位置。參考標(biāo)簽的布局和數(shù)量對(duì)系統(tǒng)的定位精確度有非常重要的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是解決多邊測(cè)量定位方法中邊緣區(qū)域定位誤差大甚至無(wú)法定位的問題。通過借鑒LANDMARC定位方法采用參考標(biāo)簽的原理，在定位邊緣區(qū)域布置均勻分布的參考標(biāo)簽，并在布置參考標(biāo)簽的邊緣區(qū)域采用LANDMARC定位方法，而在非邊緣區(qū)域仍采用多邊測(cè)量定位方法。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]基于RFID實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法，包括如下步驟:
[0011]步驟(I):所有讀寫器和標(biāo)簽(包括參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽)位置都處于直角坐標(biāo)系第一象限并設(shè)定原點(diǎn)和坐標(biāo)軸，在定位區(qū)域布置V個(gè)讀寫器、m個(gè)參考標(biāo)簽，參考標(biāo)簽均勻放置在定位區(qū)域的邊緣部分，V = 3，4或5 ;
[0012]步驟⑵:由V個(gè)讀寫器分別對(duì)m個(gè)參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽采集RSSI ；
[0013]步驟(3):根據(jù)室內(nèi)環(huán)境建立信號(hào)傳播路徑損耗模型，根據(jù)讀寫器接收到的待定位標(biāo)簽的RSSI，計(jì)算出待定位標(biāo)簽到各個(gè)讀寫器之間的距離，并根據(jù)此距離判斷出待定位標(biāo)簽是處于邊緣區(qū)域還是非邊緣區(qū)域；
[0014]步驟(4):若待定位標(biāo)簽處于非邊緣區(qū)域，則采用多邊測(cè)量定位方法；若待定位標(biāo)簽處于邊緣區(qū)域，則采用LANDMARC定位方法；
[0015]步驟(5):把計(jì)算出來(lái)的定位結(jié)果顯示在定位地圖上。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0016]圖1是本發(fā)明在室內(nèi)環(huán)境中放置的讀寫器與標(biāo)簽(包括參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽)的布局結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明定位方法處理過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施方式所表述的范圍。
[0019]參見圖1所示，定位區(qū)域是20米X20米，4個(gè)讀寫器分別布置在4個(gè)角上，68個(gè)參考標(biāo)簽均勻布置在邊緣區(qū)域，參考標(biāo)簽之間的間距為2米。定位區(qū)域有兩個(gè)待定位標(biāo)簽，一個(gè)待定位標(biāo)簽在邊緣區(qū)域，而另一個(gè)在非邊緣區(qū)域。
[0020]對(duì)待定位標(biāo)簽進(jìn)行位置估計(jì)，具體步驟有:
[0021]步驟(I):所有讀寫器和標(biāo)簽(包括參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽)位置都處于直角坐標(biāo)系第一象限并設(shè)定原點(diǎn)和坐標(biāo)軸，讀寫器的坐標(biāo)分別為A (0，O)，B (0，20)，C (20，O)，D (20，20)；
[0022]步驟⑵:先由4個(gè)讀寫器分別對(duì)待定位標(biāo)簽進(jìn)行采集其接收信號(hào)強(qiáng)度值S = {S1 ,S2, S3，S4}
[0023]步驟⑶:利用信號(hào)傳播路徑損耗模型公式Pr(d)= Pr(d0) 一
10nlg(D +Xs，求出4個(gè)讀寫器到待定位標(biāo)簽之間的距離I = Zi2,Zi3,ZiJ判斷
max (L )與20.6米的關(guān)系。Smax (ι) >=20.6米，則判定待定位標(biāo)簽處于邊緣區(qū)域，使用LANDMARC定位方法；Smax ) <20.6米，則判定待定位標(biāo)簽處于非邊緣區(qū)域，使用多邊測(cè)量定位方法。其中，20.6米的含義是邊緣區(qū)域中任何一個(gè)點(diǎn)與4個(gè)讀寫器之間的距離中的最大值都要比20.6米這個(gè)值要大。
[0024]步驟⑷:當(dāng)待定位標(biāo)簽處于邊緣區(qū)域時(shí)，使用LANDMARC定位方法，其執(zhí)行以下步驟:
[0025]步驟(a):先由4個(gè)讀寫器分別對(duì)68個(gè)參考標(biāo)簽進(jìn)行采集接收信號(hào)強(qiáng)度值
【權(quán)利要求】
1.一種基于RFID實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟(I):所有讀寫器和標(biāo)簽(包括參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽)位置都處于直角坐標(biāo)系第一象限并設(shè)定原點(diǎn)和坐標(biāo)軸，在定位區(qū)域布置V個(gè)讀寫器、m個(gè)參考標(biāo)簽，參考標(biāo)簽均勻放置在定位區(qū)域的邊緣部分，V = 3，4或5 ; 步驟(2):由V個(gè)讀寫器分別對(duì)m個(gè)參考標(biāo)簽和待定位標(biāo)簽采集其接收信號(hào)強(qiáng)度； 步驟(3):根據(jù)室內(nèi)環(huán)境建立信號(hào)傳播路徑損耗模型。根據(jù)讀寫器接收到的待定位標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算出待定位標(biāo)簽到各個(gè)讀寫器之間的距離，并根據(jù)此距離判斷出待定位標(biāo)簽是處于邊緣區(qū)域還是非邊緣區(qū)域； 步驟(4):若待定位標(biāo)簽處于非邊緣區(qū)域，則采用多邊測(cè)量定位方法；若待定位標(biāo)簽處于邊緣區(qū)域，則采用LANDMARC定位方法； 步驟(5):把計(jì)算出來(lái)的定位結(jié)果顯示在定位地圖上。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的方法，其特征在于所述步驟(3)信號(hào)傳播路徑損耗模型一般遵從下列公式: PJd) = Pr((J0)-1Onlgd)+ Xs 式中，Pjd)表示讀寫器在距離標(biāo)簽位置d處接收的信號(hào)強(qiáng)度值，單位為dBm ；d0是參考距離，一般取值為I米；η是路徑損耗指數(shù)，表示路徑損耗隨距離增長(zhǎng)的速率，它主要受周圍環(huán)境和建筑物的影響，取值范圍一般為2?4 ;XS是均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為δ的高斯分布隨機(jī)數(shù)，S的取值范圍一般為4?10。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的方法，其特征在于所述步驟(4)多邊測(cè)量定位方法是首先根據(jù)信號(hào)傳播路徑損耗模型求出待定位標(biāo)簽到各個(gè)讀寫器之間的距離，然后建立定位方程組，最后使用最小二乘法等算法求解定位方程組。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的方法，其特征在于所述步驟(4)LANDMARC定位方法是一種經(jīng)典的基于有源RFID系統(tǒng)的室內(nèi)定位算法。其原理是采用固定參考標(biāo)簽輔助定位，通過待定位標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度值與參考標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度值之間的比較，采用“最近鄰居”權(quán)重思想，計(jì)算出待定位標(biāo)簽的位置。
【文檔編號(hào)】G01S5/02GK103455829SQ201310138118
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】李建雄, 段本亮, 肖康, 曲海濤, 于毅敏 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)