[发明专利]一种电子标签精确定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及无源电子标签定位技术领域，具体涉及一种应用射频识别技术(RFID)结合无线电波传播特点，通过定位算法实现电子标签的精确定位。

背景技术

射频识别技术(RFID)是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到识别目的。RFID系统的频率主要有125kHz、13.56MHz、900MHz、2.45GHz、5.8GHz。目前国内RFID的研究主要集中在工作频率为13.56MHz左右的中频系统，在超高频领域则研究较少。一个典型的RFID系统主要有读写器、电子标签、计算机终端三部分组成。RFID技术的基本工作原理：电子标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的自身信息；读写器读取信息并解码后，送至计算机终端进行有关数据处理。

RFID系统的电子标签由小型化天线、专用芯片和特定外封装组成。每个标签具有唯一的电子编码，附着在待识别的物品上，是射频识别系统真正的数据载体。依据其供电方式的不同，可以分为有源标签、半无源标签和无源标签三种。有源标签内装有电池；半无源标签没有内装电池，采用读写器发射的电磁功率整流得到直流电能来维持工作；无源标签不需要直流电能，特别适用于长期使用或难以维护的环境。电子标签可应用于物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费、防伪等。根据一些场合实际应用的需要，电子标签有时需要在三维空间实现精确定位。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电子标签精确定位方法，利用射频识别技术(RFID)，通过四点定位的方法进行，该算法具有运算原理简单、计算量小、实时性优良、定位精度高的特点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电子标签精确定位方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1)在三维空间建立射频信号探测仪的天线阵列，四个天线的顶端A、B、C、D分别定位在x轴、y轴与z轴上，其中C定位在y轴，D定位在z轴，A、B定位于x轴上，且A、B、C、D与原点的距离分别为Ao＝Bo＝mλ，Co＝nλ，Do＝kλ，λ为射频波长，m、n、k为大于1的整数；

2)发送频率为f的射频信号，待定位的电子标签M会回送同频率f的自身信号，根据天线接收到的信号时间及波速，测出M与天线A、B、C、D的距离，同时根据MA与MB的距离将M定位于一平行与yz平面的圆o’；

3)在圆o’平面上，以o’为原点建立三维坐标xy’z’，结合三角函数算法，算出M与o’、o的距离，Mo’与y’轴的夹角，将M定位在z’轴的一侧；

4)最后将M与D的距离与M与o的距离进行比较，将M点进行定位：M与D的距离小于M与o的距离，说明M点与D点同侧；M与D的距离大于M与o的距离，说明M点与D点异侧。

所述步骤3)的具体算法过程为：

1)根据测得的MA、MB及AB距离，在ΔMAB中，求出∠MBA，这样Mo’＝MBsin∠MBA，o′B＝MB×cos∠MBA；

2)过点C作x轴的平行线，交y’轴于点C’，CC’＝oo’＝o’B-0B，由于ΔMCc′⊥y′o′z′，可得而o′c′＝oC，同样可利用三角余弦定理：

求得∠Mo′c′，即为Mo’与y’轴的夹角。

最后，所述三维空间中x轴、y轴、z轴组成的直角坐标系采用极坐标系来代替。天线阵列应用在手持定位设备上，通过在手持定位设备前端加装激光导向装置，再结合本算法能够更加快速地寻找到目标。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过构造天线阵列，提出了一种4点定位算法，首先将电子标签从三维空间定位到二维平面，然后再从二维平面定位到1/2二维平面，并从1/2二维平面再定位到1/4二维平面，最后在1/4二维平面实现电子标签的精确确定位。该算法具有运算原理简单、计算量小、实时性优良、定位精度高的特点。根据所设计系统的需要，可将本算法得到的M点位置信息通过三角关系转换至直角坐标系或极坐标系下使用。本算法可应用于手持定位设备，通过在手持定位设备前端加装激光等导向装置，再结合本算法可以更加快速地寻找到目标。

附图说明

图1是本发明的射频探测仪的天线顶端的三维分布图；

图2是由A、B点确定M值域示意图；

图3(a)(b)是由C点确定M和M’示意图；