專利名稱：基于相對鄰域圖的被動式rfid標(biāo)簽定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于RFID定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法。
背景技術(shù)：
在大規(guī)模的商場、超市或倉庫中，擺放在貨架上的物品種類和數(shù)量均非常龐大，現(xiàn)有的采用人工的方式從貨架上尋找某個特定物品是一件非常耗時費(fèi)力的事情。因此，如何準(zhǔn)確快速的定位某個特定物品，降低工作人員的工作強(qiáng)度具有重要現(xiàn)實(shí)意義。為解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了基于RFID (Radio FrequencyIdentification,射頻識別)技術(shù)的定位方法,具體為在姆ー個物品表面均粘貼RFID標(biāo)簽，其中，RFID標(biāo)簽存儲有用于唯一標(biāo)識該物品的RFID標(biāo)識信息，然后在每層貨架安裝一 個讀寫器，各層貨架的讀寫器均與主機(jī)通信；當(dāng)需要定位某個特定物品時，主機(jī)向各個讀寫器發(fā)射定位指令，每ー個讀寫器在接收到該定位指令后，向周圍發(fā)射具有一定能量的激勵信號；在讀寫器讀取范圍內(nèi)的各RFID標(biāo)簽在接收到激勵信號后，向讀寫器返回?cái)y帯有自身RFID標(biāo)識信息的應(yīng)答；在讀寫器接收到各RFID標(biāo)簽返回的RFID標(biāo)識信息后，將各個RFID標(biāo)識信息上傳給主機(jī)；主機(jī)通過RFID標(biāo)識信息與讀寫器的對應(yīng)關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)對特定物品的定位。但是，該種定位方法只能將特定物品定位到特定的貨架上，具有定位精度低的缺陷。例如如果貨架A安裝有讀寫器A，在貨架A上一共放置有RFID標(biāo)識信息從1-100的100個物品；當(dāng)需要定位RFID標(biāo)識信息為55的物品吋，則只能得出RFID標(biāo)識信息為55的物品放置在貨架A上，但無法更進(jìn)一歩定位到位于貨架A的具體位置。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，具有定位準(zhǔn)確、高效和成本低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，包括以下步驟SI，向位于定位區(qū)域內(nèi)的各個物品表面分別固定RFID標(biāo)簽；其中，所述RFID標(biāo)簽用于唯一標(biāo)識與所述RFID標(biāo)簽固定連接的物品；所述RFID標(biāo)簽為被動式RFID標(biāo)簽；S2，劃分所述定位區(qū)域，得到定位子區(qū)域集合{第I個定位子區(qū)域、第2個定位子區(qū)域...第N個定位子區(qū)域};其中，N為大于等于I的整數(shù)；對于所述定位子區(qū)域集合內(nèi)的任意ー個定位子區(qū)域，即第j個定位子區(qū)域，其中，I ^ j ^ N，均重復(fù)執(zhí)行S4-S5，得到全局相對鄰域圖集合{第I相對鄰域圖、第2相對鄰域圖...第N相對鄰域圖};其中，第I相對鄰域圖與第I個定位子區(qū)域?qū)?yīng)，第2相對鄰域圖與第2個定位子區(qū)域?qū)?yīng)，第N相對鄰域圖與第N個定位子區(qū)域?qū)?yīng)；S3，對所述全局相對鄰域圖集合中的各個相對鄰域圖進(jìn)行重疊操作，得到所述定位區(qū)域的全局相對鄰域圖；其中，S4和S5分別為S4，對于所述第j個定位子區(qū)域，設(shè)置與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的讀寫器的方向角集合{> I、ci2... ax};其中，X為大于等于I的整數(shù)；對于所述方向角集合內(nèi)的任意ー個方向角a i，其中，I彡i彡X，均執(zhí)行S6-S8，得到與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的第j相對鄰域圖集合{第j_l相對鄰域圖、第j_2相對鄰域圖...第j_x相對鄰域圖};其中，第j_l相對鄰域圖與a I對應(yīng)，第j-2相對鄰域圖與a 2對應(yīng)，第j_x相對鄰域圖與a X對應(yīng)；S5，對所述第j相對鄰域圖集合中的各個相對鄰域圖進(jìn)行重疊操作，得到與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的第j相對鄰域圖；
其中，S6、S7和S8分別為S6，當(dāng)所述讀寫器的方向角為a i時，所述讀寫器在固定時間長度內(nèi)向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為《的激勵信號H次；并根據(jù)公式一計(jì)算與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的各個所述RFID標(biāo)簽的識別率IR ；識別率IR = K/H公式一H-—讀寫器向第j個定位子區(qū)域發(fā)射的能量為《的激勵信號的次數(shù)；K一一每ー個所述RFID標(biāo)簽成功接收到所述激勵信號并成功向所述讀寫器響應(yīng)自身RFID標(biāo)識的次數(shù)；S7，按識別率IR從大到小的次序排列與所述識別率IR分別對應(yīng)的RFID標(biāo)簽，得到鄰居指紋信息NS ；S8，根據(jù)S7得到的所述鄰居指紋信息NS建立與方向角a i對應(yīng)的第j_i相對鄰域圖。優(yōu)選的，SI之前，還包括在電波暗室里對所有所述RFID標(biāo)簽分別進(jìn)行同一性標(biāo)定。優(yōu)選的，SI中，向位于定位區(qū)域內(nèi)的各個物品表面分別固定RFID標(biāo)簽之后，各個所述RFID標(biāo)簽位于同一垂直平面內(nèi)。優(yōu)選的，S6中，所述《位于20分貝到30分貝之間。優(yōu)選的，S6中，當(dāng)所述讀寫器的方向角為a i時，所述讀寫器在固定時間長度內(nèi)向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為《的激勵信號H次，之后還包括所述讀寫器根據(jù)各個所述RFID標(biāo)簽的反饋信號判斷是否存在不完全讀取的RFID標(biāo)簽，如果存在，則根據(jù)所述不完全讀取的RFID標(biāo)簽的數(shù)量確定能量増量A ，然后向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為《 + A 的激勵信號；其中，不完全讀取的RFID標(biāo)簽為能夠接收到所述讀寫器發(fā)送的激勵信號，但只能夠向所述讀寫器返回不完整的RFID標(biāo)識信息的RFID標(biāo)簽。優(yōu)選的，所述A Co位于I分貝到2分貝之間。優(yōu)選的，S7還包括當(dāng)存在至少兩個識別率相同的特定RFID標(biāo)簽吋，按照RSSI值從大到小的次序排列各個所述特定RFID標(biāo)簽；其中，RSSI值為所述讀寫器接收到的所述特定RFID標(biāo)簽反饋
信號的強(qiáng)度值。
本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明提供的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，在確保能量有效性的前提下，僅通過初始化過程的掃描以及后續(xù)的數(shù)據(jù)升級，即可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位，具有定位準(zhǔn)確、高效和成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明提供的完全讀取狀態(tài)下RFID標(biāo)簽反饋的參數(shù)狀態(tài)表；圖2為本發(fā)明提供的不完全讀取狀態(tài)下RFID標(biāo)簽反饋的參數(shù)狀態(tài)表；圖3為本發(fā)明提供的一種讀寫器方向性讀取示意圖；圖4為本發(fā)明提供的一種讀寫器方向性讀取范圍示意圖；
圖5為本發(fā)明提供的電波暗室中識別率與距離關(guān)系圖；圖6為本發(fā)明提供的半開放空間中識別率與距離關(guān)系圖；圖7為本發(fā)明提供的室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中識別率與距離關(guān)系圖；圖8為本發(fā)明提供的一種實(shí)際場景中各標(biāo)簽的分布示意圖；圖9為本發(fā)明提供的一種初步形成的相對領(lǐng)域圖；圖10為本發(fā)明提供的一種初步讀取時的范圍不意圖；圖11為本發(fā)明提供的ー種ニ維圖形狀態(tài)的相對鄰域圖；圖12為本發(fā)明提供的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法進(jìn)行詳細(xì)介紹本發(fā)明應(yīng)用場景主要為大型倉儲或超市中的箱式存儲，在每個箱體表面都貼有ー個被動式RFID標(biāo)簽，通過手持式RFID讀寫器定位特定物品。由于只需要一個手持式RFID讀寫器即可實(shí)現(xiàn)對標(biāo)簽定位的作用，所以，具有設(shè)備成本低的優(yōu)點(diǎn)。具體的，如圖12所示，本發(fā)明提供的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，包括以下步驟SI，向位于定位區(qū)域內(nèi)的各個物品表面分別固定RFID標(biāo)簽；其中，所述RFID標(biāo)簽用于唯一標(biāo)識與所述RFID標(biāo)簽固定連接的物品；所述RFID標(biāo)簽為被動式RFID標(biāo)簽；本發(fā)明中，為保證各個RFID標(biāo)簽的性質(zhì)相同，在將RFID標(biāo)簽固定到物品表面之前，需要首先對所有的RFID標(biāo)簽在電波暗室里進(jìn)行同一性標(biāo)定。此外，本發(fā)明中，各個RFID標(biāo)簽固定到物品表面之后，需要保證各個RFID標(biāo)簽位于同一垂直平面內(nèi)。S2，劃分所述定位區(qū)域，得到定位子區(qū)域集合{第I個定位子區(qū)域、第2個定位子區(qū)域...第N個定位子區(qū)域};其中，N為大于等于I的整數(shù)；對于所述定位子區(qū)域集合內(nèi)的任意ー個定位子區(qū)域，即第j個定位子區(qū)域(l^j ^N)),均重復(fù)執(zhí)行S4-S5，得到全局相對鄰域圖集合{第I相對鄰域圖、第2相對鄰域圖...第N相對鄰域圖};其中，第I相對鄰域圖與第I個定位子區(qū)域?qū)?yīng)，第2相對鄰域圖與第2個定位子區(qū)域?qū)?yīng)，第N相對鄰域圖與第N個定位子區(qū)域?qū)?yīng)；
本步驟中，讀寫器通過調(diào)整讀取方向?qū)崿F(xiàn)對不同定位子區(qū)域內(nèi)RFID標(biāo)簽的讀寫，同樣的，S4中，讀寫器也是通過調(diào)整讀取方向達(dá)到不同方向角。也就是說，讀寫器通過調(diào)整讀取方向?qū)崿F(xiàn)對不同區(qū)域的讀寫。如圖3所示，為讀寫器方向性讀取示意圖，將讀寫器放置在圖3中的圓心，讀寫器通過改變讀取方向，可以實(shí)現(xiàn)對全局360度區(qū)域的讀取。具體的，讀寫器通過天線向RFID標(biāo)簽發(fā)射信號，天線的發(fā)射樣式類似于束狀。從三維角度觀察，束狀的發(fā)射信號類似于ー個錐形體，從ニ維角度觀察，束狀的發(fā)射信號類似于ー個扇形。而讀寫器投射的發(fā)射信號在平面的投影為ー個圓圈，該圓圈即為讀寫器的讀寫區(qū)域。如圖4所示，為讀寫器方向性讀取范圍示意圖，三個圓圈為讀寫器在三種不同讀取方向下的讀取區(qū)域。讀寫器方向性在本發(fā)明中起到判別RFID標(biāo)簽相對位置的作用，當(dāng)以某個標(biāo)簽為中心的讀取確定了鄰居指紋關(guān)系后，可以再通過調(diào)整讀寫器讀取角度獲得周邊RFID標(biāo)簽的信息。例如，圖4中的實(shí)線方形區(qū)域?yàn)樾枰卸?biāo)簽相對位置的定位區(qū)域。讀寫器第一次讀取的為包含標(biāo)簽A的定位子區(qū)域，那么該定位子區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽可以建立相對位置的關(guān)系。由于一次讀取不能確定整個定位區(qū)域上所有標(biāo)簽相對位置，因此調(diào)整手持式讀寫器的讀取角度向左下方20度左右，進(jìn)行一次讀取，可以獲得包含標(biāo)簽B的標(biāo)簽的相對位置。同理，如果進(jìn)行兩次讀取后，依然不能確定方形區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽的相對位置關(guān)系，則 需要第三次讀取，調(diào)整讀寫器的讀取角度向右下方20度左右，即為圖4中標(biāo)識為3的讀取區(qū)域。S3，對所述全局相對鄰域圖集合中的各個相對鄰域圖進(jìn)行重疊操作，得到所述定位區(qū)域的全局相對鄰域圖；相對鄰域圖(Relative Neighborhood Graph, RNG)是利用識別率、方向性讀取和不完全讀取信息，通過建立鄰居指紋信息庫，確定貨架上標(biāo)簽相對位置，并以圖的方式表示各個標(biāo)簽位置的方法。其中，S4和S5分別為S4，對于所述第j個定位子區(qū)域，設(shè)置與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的讀寫器的方向角集合{> I、ci2... ax};其中，X為大于等于I的整數(shù)；對于所述方向角集合內(nèi)的任意ー個方向角a i (I彡i彡X)，均執(zhí)行S6-S8，得到與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的第j相對鄰域圖集合{第j_l相對鄰域圖、第j-2相對鄰域圖...第j_x相對鄰域圖};其中，第j_l相對鄰域圖與a I對應(yīng)，第j-2相對鄰域圖與a 2對應(yīng)，第j_x相對鄰域圖與a X對應(yīng)；S5，對所述第j相對鄰域圖集合中的各個相對鄰域圖進(jìn)行重疊操作，得到與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的第j相對鄰域圖；S4與S5主要目的為對于第j定位子區(qū)域，僅在ー個方向角下得到的相對鄰域圖精度較差，所以，本發(fā)明中，將多個方向角下得到的相對鄰域圖結(jié)合起來，最終得到一張綜合的相對鄰域圖，從而提聞定位精度。其中，S6、S7和S8分別為S6，當(dāng)所述讀寫器的方向角為a i時，所述讀寫器在固定時間長度內(nèi)向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為《的激勵信號H次；并根據(jù)公式(一)計(jì)算與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的各個所述RFID標(biāo)簽的識別率IR ；
識別率IR = K/H公式(一)H-—讀寫器向第j個定位子區(qū)域發(fā)射的能量為《的激勵信號的次數(shù)；K一一每ー個所述RFID標(biāo)簽成功接收到所述激勵信號并成功向所述讀寫器響應(yīng)自身RFID標(biāo)識的次數(shù)；在實(shí)際應(yīng)用中，《位于20分貝到30分貝之間。本發(fā)明中，識別率IR是ー個與距離有很強(qiáng)相關(guān)性的參數(shù)。一般情況下，在通訊過程中，讀寫器在短時間內(nèi)發(fā)送多次激勵信號，例如100次。由于各個RFID標(biāo)簽距離讀寫器距離的差異性，所以，對于這100次的激勵信號，各個RFID標(biāo)簽返回的響應(yīng)信號的次數(shù)不同。通過各個RFID標(biāo)簽的識別率能夠反映RFID標(biāo)簽與讀寫器距離的差異性。本發(fā)明中的識別率與讀取率有一定的區(qū)別，讀取率可以理解為讀寫器同時讀寫標(biāo)簽的能力，即讀寫器可識別的標(biāo)簽數(shù)量與工作范圍內(nèi)所有標(biāo)簽數(shù)量的比例。識別率與讀寫器的識別范圍、讀距離、寫距離及干擾距離密切相關(guān)，可以通過讀寫器大量發(fā)送激勵信號，去測量某個距離上的 標(biāo)簽的識別率。圖5是電波暗室中識別率與距離關(guān)系圖，圖6是半開放空間中識別率與距離關(guān)系圖，圖7是室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中識別率與距離關(guān)系圖，在三種不同的環(huán)境中，識別率表現(xiàn)出與距離的關(guān)系，在可控制的無線電波暗室中和半開放的空間里，識別率在到達(dá)某個距離后會隨著距離增加而出現(xiàn)單調(diào)下降，在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，由于無線信號的反射等原因，識別率并不是單調(diào)下降，在某些位置會突然升高，但總的趨勢仍然是下降。雖然識別率不能直接應(yīng)用于判斷標(biāo)簽與讀寫器的距離，但可以幫助確定各個RFID標(biāo)簽之間的相對位置，為鄰居指紋做準(zhǔn)備。另外，為保證讀寫器能量最優(yōu)化使用，還包括以下步驟讀寫器根據(jù)各個所述RFID標(biāo)簽的反饋信號判斷是否存在不完全讀取的RFID標(biāo)簽，如果存在，則根據(jù)所述不完全讀取的RFID標(biāo)簽的數(shù)量確定能量増量△ ，然后向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為 + A co的激勵信號；其中，不完全讀取的RFID標(biāo)簽為能夠接收到所述讀寫器發(fā)送的激勵信號，但只能夠向所述讀寫器返回不完整的RFID標(biāo)識信息的RFID標(biāo)簽。其中，A Co位于I分貝到2分貝之間。下面對不完全讀取的RFID標(biāo)簽的含義進(jìn)行進(jìn)ー步詳細(xì)介紹本發(fā)明中，RFID標(biāo)簽為被動式RFID標(biāo)簽，其與讀寫器構(gòu)成后向反射式的系統(tǒng)，即讀寫器發(fā)出具有一定能量的激勵信號，各個RFID標(biāo)簽在接收到該激勵信號后，再向讀寫器返回具有一定能量的響應(yīng)信號，其中，響應(yīng)信號中攜帯有RFID標(biāo)簽的自身標(biāo)識信息。在這個過程中，將讀寫器發(fā)射出去的激勵信號定義為前向鏈接，RFID標(biāo)簽的響應(yīng)信號定義為后向鏈接。由于隨著距離的増加，信號存在衰減的現(xiàn)象，所以，前向鏈接和后向鏈接均與距離存在一定的關(guān)系?！闱闆r下，當(dāng)讀寫器發(fā)射的激勵信號的能量足夠高吋，能夠接收到RFID標(biāo)簽反饋的響應(yīng)信號，并且，響應(yīng)信號中攜帯有RFID標(biāo)簽的全部標(biāo)識信息，該種現(xiàn)象為完全讀取狀態(tài)；而當(dāng)讀寫器發(fā)射的激勵信號的能量較低吋，RFID標(biāo)簽不響應(yīng)讀寫器的讀取請求，因此，讀寫器完全無法接收到RFID標(biāo)簽反饋的響應(yīng)信號。通過大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)讀寫器發(fā)射的激勵信號的能量達(dá)到某個特定值時，能夠接收到RFID標(biāo)簽反饋的響應(yīng)信號，并且，響應(yīng)信號中攜帯有RFID標(biāo)簽的部分標(biāo)識信息，該種現(xiàn)象即為RFID標(biāo)簽的不完全讀取現(xiàn)象。如圖I所示，為完全讀取狀態(tài)下RFID標(biāo)簽反饋的參數(shù)狀態(tài)表,EPC參數(shù)為完整RFID標(biāo)簽標(biāo)識信息；如圖2所示,為不完全讀取狀態(tài)下RFID標(biāo)簽反饋的參數(shù)狀態(tài)表,EPC參數(shù)為部分RFID標(biāo)簽標(biāo)識信息。出現(xiàn)這種中間狀態(tài)的原因?yàn)樽x寫器發(fā)射的激勵信號的能量僅僅可以激活RFID標(biāo)簽,但RFID標(biāo)簽并不具有足夠能量將全部RFID標(biāo)簽標(biāo)識信息反饋給讀寫器。也可以理解為讀寫器發(fā)射的激勵信號的能量能夠滿足前向鏈接衰減需求，但不能夠滿足后向鏈接的衰減需求。在本發(fā)明中，不完全讀取的信息僅僅作為判斷在感知區(qū)域中心附近還存在標(biāo)簽數(shù)量的依據(jù)，當(dāng)讀寫器向感知區(qū)域發(fā)射能量為《的一次激勵信號后，如果接收到的RFID標(biāo)簽的響應(yīng)信號中都攜帯有完整標(biāo)簽標(biāo)識信息，則可以近似認(rèn)為感知區(qū)域不存在不完全讀取的標(biāo)簽，本次發(fā)射的激勵信號能量能夠滿足標(biāo)簽讀寫需求，所以，不需要調(diào)整激勵信號發(fā)射的能量值；而如果接收到的RFID 標(biāo)簽的響應(yīng)信號中存在攜帶有不完整標(biāo)簽標(biāo)識信息的RFID標(biāo)簽，即感知區(qū)域存在不完全讀取的標(biāo)簽，此時，表明本次發(fā)射的激勵信號能量較低，不能夠滿足標(biāo)簽讀取需求，所以，下次發(fā)射激勵信號時，需要増加激勵信號發(fā)射的能量值，從而讀取到感知區(qū)域內(nèi)更多的標(biāo)簽信息。并且，増加能量的值根據(jù)不完全讀取標(biāo)簽的數(shù)量確定。S7，按識別率IR從大到小的次序排列與所述識別率IR分別對應(yīng)的RFID標(biāo)簽，得到鄰居指紋信息NS ;其中，當(dāng)存在至少兩個識別率相同的特定RFID標(biāo)簽吋，按照RSSI值從大到小的次序排列各個所述特定RFID標(biāo)簽；其中，RSSI值為所述讀寫器接收到的所述特定RFID標(biāo)簽反饋信號的強(qiáng)度值。鄰居指紋信息NS (Neighboring Signature)是指讀寫器一次讀取后，按照讀取到的RFID標(biāo)簽識別率及信號強(qiáng)度等信息，給出的以某個RFID標(biāo)簽為中心的一組有序的標(biāo)簽數(shù)列。鄰居指紋信息NS從ー個側(cè)面反映了讀取時RFID標(biāo)簽與讀寫器位置之間的關(guān)系。比如，如果第一個標(biāo)簽的識別率為99%，而第二個標(biāo)簽的識別率為50%，則說明第一個標(biāo)簽比第二個標(biāo)簽更靠近讀寫器讀取范圍的中心位置。當(dāng)讀寫器在短時間內(nèi)發(fā)送出多個激勵信號時，讀取范圍內(nèi)的標(biāo)簽會返回各自的標(biāo)識信息。表I為讀取器一次讀取后，5個RFID標(biāo)簽AB⑶E的識別率。表I
標(biāo)簽B I CD I E '
識別率(％ ) 100 ' 50147098從表I可以看出，RFID標(biāo)簽A距離讀寫器距離最近，可以認(rèn)為是以RFID標(biāo)簽A為中心的一組標(biāo)簽，鄰居指紋信息可以標(biāo)識為NSA= [A，E，D，B，C]。在判斷鄰居指紋信息吋，信號強(qiáng)度RSSI也可以作為參考指標(biāo)，幫助確定鄰居指紋中標(biāo)簽的前后位置。例如，當(dāng)兩個標(biāo)簽的識別率相同時，可以通過比較兩個標(biāo)簽的RSSI值，確定它們在鄰居指紋中的位置，其中RSSI值較高的一個可以認(rèn)為是更靠近讀寫器的，較低的一個是遠(yuǎn)離讀寫器的。傳統(tǒng)的定位方法中，采用信號強(qiáng)度RSSI、到達(dá)角度差異AOA和到達(dá)時間差異TOA等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽定位。由于RSSI值不穩(wěn)定，易受外界干擾，所以本發(fā)明中，與其它現(xiàn)有方法不同的是，僅將RSSI值作為輔助判斷標(biāo)簽相對位置的參考，可以提高定位精度。在倉庫或超市的環(huán)境中，由于每個箱子的體積較大，因此標(biāo)簽的分布比較稀疏，這樣可以保證讀寫器采用不同能量和角度讀取時所獲得的鄰居指紋信息是不同的。鄰居指紋信息具有以下便于定位的特性I.在特定讀取角度和特定讀取能量條件下，鄰居指紋信息是唯一的；2.利用不完全讀取特性，鄰居指紋信息包含了隱藏在附近的標(biāo)簽信息；3.當(dāng)讀寫器讀取能量增強(qiáng)時，鄰居指紋信息中的序列有可能増加。S8，根據(jù)S7得到的所述鄰居指紋信息NS建立與方向角a i對應(yīng)的第j_i相對鄰域圖。下面列舉ー個通過相對鄰域圖定位的具體實(shí)施例圖8為本實(shí)施例實(shí)際場景中各標(biāo)簽的分布示意圖，針對該場景，對各RFID標(biāo)簽進(jìn) 行定位包括以下步驟(I)讀寫器在方向角A下發(fā)射一定能量的激勵信號，根據(jù)接收到的各RFID標(biāo)簽的反饋信號，得到RFID標(biāo)簽識別率列表,如表2所示。表 權(quán)利要求
1.一種基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，其特征在于，包括以下步驟 SI，向位于定位區(qū)域內(nèi)的各個物品表面分別固定RFID標(biāo)簽；其中，所述RFID標(biāo)簽用于唯一標(biāo)識與所述RFID標(biāo)簽固定連接的物品；所述RFID標(biāo)簽為被動式RFID標(biāo)簽； S2，劃分所述定位區(qū)域，得到定位子區(qū)域集合{第I個定位子區(qū)域、第2個定位子區(qū)域...第N個定位子區(qū)域};其中，N為大于等于I的整數(shù)； 對于所述定位子區(qū)域集合內(nèi)的任意ー個定位子區(qū)域，即第j個定位子區(qū)域，其中，I ^ j ^ N，均重復(fù)執(zhí)行S4-S5，得到全局相對鄰域圖集合{第I相對鄰域圖、第2相對鄰域圖...第N相對鄰域圖};其中，第I相對鄰域圖與第I個定位子區(qū)域?qū)?yīng)，第2相對鄰域圖與第2個定位子區(qū)域?qū)?yīng)，第N相對鄰域圖與第N個定位子區(qū)域?qū)?yīng)； S3，對所述全局相對鄰域圖集合中的各個相對鄰域圖進(jìn)行重疊操作，得到所述定位區(qū)域的全局相對鄰域圖； 其中，S4和S5分別為 S4，對于所述第j個定位子區(qū)域，設(shè)置與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的讀寫器的方向角集合{ a I、a 2... ax};其中，x為大于等于I的整數(shù)； 對于所述方向角集合內(nèi)的任意ー個方向角a i，其中，I < i < X，均執(zhí)行S6-S8，得到與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的第j相對鄰域圖集合{第j_l相對鄰域圖、第j_2相對鄰域圖...第j_x相對鄰域圖};其中，第j_l相對鄰域圖與a I對應(yīng)，第j-2相對鄰域圖與a 2對應(yīng)，第j_x相對鄰域圖與a X對應(yīng)； S5，對所述第j相對鄰域圖集合中的各個相對鄰域圖進(jìn)行重疊操作，得到與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的第j相對鄰域圖； 其中，S6、S7和S8分別為 S6，當(dāng)所述讀寫器的方向角為a i時，所述讀寫器在固定時間長度內(nèi)向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為《的激勵信號H次；并根據(jù)公式一計(jì)算與所述第j個定位子區(qū)域?qū)?yīng)的各個所述RFID標(biāo)簽的識別率IR ； 識別率IR = K/H公式一 H-—讀寫器向第j個定位子區(qū)域發(fā)射的能量為《的激勵信號的次數(shù)； K-一每ー個所述RFID標(biāo)簽成功接收到所述激勵信號并成功向所述讀寫器響應(yīng)自身RFID標(biāo)識的次數(shù)； S7,按識別率IR從大到小的次序排列與所述識別率IR分別對應(yīng)的RFID標(biāo)簽，得到鄰居指紋信息NS ； S8，根據(jù)S7得到的所述鄰居指紋信息NS建立與方向角a i對應(yīng)的第j_i相對鄰域圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，其特征在干，SI之前,還包括 在電波暗室里對所有所述RFID標(biāo)簽分別進(jìn)行同一性標(biāo)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，其特征在干，SI中，向位于定位區(qū)域內(nèi)的各個物品表面分別固定RFID標(biāo)簽之后，各個所述RFID標(biāo)簽位于同一垂直平面內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，其特征在干，S6中，所述Co位于20分貝到30分貝之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，其特征在干，S6中，當(dāng)所述讀寫器的方向角為a i時，所述讀寫器在固定時間長度內(nèi)向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為《的激勵信號H次，之后還包括 所述讀寫器根據(jù)各個所述RFID標(biāo)簽的反饋信號判斷是否存在不完全讀取的RFID標(biāo)簽，如果存在，則根據(jù)所述不完全讀取的RFID標(biāo)簽的數(shù)量確定能量増量A ，然后向所述第j個定位子區(qū)域發(fā)射能量為《 + A co的激勵信號；其中，不完全讀取的RFID標(biāo)簽為能夠接收到所述讀寫器發(fā)送的激勵信號，但只能夠向所述讀寫器返回不完整的RFID標(biāo)識信息的RFID標(biāo)簽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，其特征在干，所述A Co位于I分貝到2分貝之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，其特征在干，S7還包括 當(dāng)存在至少兩個識別率相同的特定RFID標(biāo)簽時，按照RSSI值從大到小的次序排列各個所述特定RFID標(biāo)簽；其中，RSSI值為所述讀寫器接收到的所述特定RFID標(biāo)簽反饋信號的強(qiáng)度值。
全文摘要
本發(fā)明提供的基于相對鄰域圖的被動式RFID標(biāo)簽定位方法，是一種非測距型的方法，首先發(fā)現(xiàn)并將不完全讀取的RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)作為判斷附近可能存在標(biāo)簽數(shù)量的參考，再利用RFID讀寫器發(fā)射不同能量時讀取距離不同的特性，結(jié)合有向天線的范圍特征，確定每個標(biāo)簽的鄰居關(guān)系，并以此作為指紋特征信息，完成對全局標(biāo)簽相對位置關(guān)系的判定。本發(fā)明在確保能量有效性的前提下，僅通過初始化過程的掃描以及后續(xù)的數(shù)據(jù)升級，即可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位。具有定位準(zhǔn)確、高效和成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06K17/00GK102831451SQ20121028818
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者趙戈洋, 楊崢, 劉云浩 申請人:無錫儒安科技有限公司