[发明专利]特定环境中基于有源RFID的目标定位方法及其系统

权利要求书

1.特定环境中基于有源RFID的目标定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

（A）在特定环境中的被定位目标由四部分组成：供电电源、超宽带时域脉冲源、RFID标签、以及天线，在特定环境中设置RFID读卡器，RFID读卡器连接N个固定天线，N为大于1的自然数，N个固定天线同时与信号处理机构连接，N个固定天线的接收范围覆盖整个特定环境，RFID读卡器与信号处理机构连接，在信号处理机构内建立该特定环境、以及固定天线的电磁波传播模型；

（B）RFID读卡器利用RFID的通信协议获取该特定环境空间内所存在的所有被定位目标的RFID标签识别码，并将所获得的信息传输至信号处理机构，信号处理机构得知该特定环境空间内被定位目标的数量和编号；

（C）信号处理机构通过RFID读卡器向其中一个需要定位的被定位目标发送定位指令；

（D）接收到定位指令的被定位目标的超宽带时域脉冲源通过天线发出一个超宽带时域脉冲信号P(t)，波形采用                                                ，该波形的中心频率为2GHz，带宽为1.4GHz~3GHz，其中为信号中心频率，为脉冲峰值所在时刻；

（E）P(t)经过房间墙壁、家具等环境散射、折射后，被N个固定天线接收为R₁（t）～R_N（t），并被信号处理机构存储下来；

（F）信号处理机构将接收到的N个接收信号R₁（t）～R_N（t）进行时间反转变换，变换后的信号分别赋给模拟环境中的各个模拟固定天线，以各个模拟的固定天线为发射端，在运算模型内模拟电磁波的传播过程，并读取运算模型内的空间电磁场能量分布情况，空间电磁场能量的峰值即为被定位的目标。

2.根据权利要求1所述的特定环境中基于有源RFID的目标定位方法，其特征在于：所述步骤（A）中，在信号处理机构中建立特定空间的模拟环境时，需要将固定天线的位置与性能参数、墙体厚度、墙体的电参数、家具布局位置与家具的电参数均与真实环境相同。

3.根据权利要求2所述的特定环境中基于有源RFID的目标定位方法，其特征在于：所述的信号处理机构包括射频信号接收模块和数学运算模块，数学运算模块为电脑或数字信号处理器DSP或现场可编程门阵列FPGA。

4.根据权利要求1所述的特定环境中基于有源RFID的目标定位方法，其特征在于：所述步骤（F）包括以下步骤：

（F1）将信号处理机构存储下来的N个接收信号R₁（t）～R_N（t）经过时间反转变换，RE_n（t）= R_n（-t），1≤n≤N；

（F2）模拟环境中的固定天线与实际环境中的固定天线一一对应，将变换后的信号赋给模拟环境中各个模拟的固定天线；

（F3）以模拟环境中各个模拟的固定天线为发射天线，将经过时间反转变换的信号RE_N（t），使用时域有限差分方法FDTD或时域伪谱差分方法PSTD在模拟环境中进行电磁波传播过程的仿真；

（F4）回顾仿真环境中场点的时/空能量分布，仿真过程中对整个环境的电磁场能量进行监视，寻找能量最大点所在的时刻和空间位置，则该位置即为被定位目标发出超宽带时域脉冲信号P(t)时所在的位置，该位置对应的时间即为被定位目标发出超宽带时域脉冲信号P(t)的时刻。

5.根据权利要求4所述的特定环境中基于有源RFID的目标定位方法，其特征在于：所述步骤（F4）中，仿真时间设定为全部模拟天线所发射波形均已传播至仿真环境的边界所需时间的2倍以上，以保证全部的多径和多散射路径已经被遍历。

6.适用于上述方法的特定环境中基于有源RFID的目标定位系统，其特征在于：包括RFID读卡器，RFID读卡器能命令需要被定位的RFID标签发出电磁波信号，RFID读卡器连接有N个固定天线，N为大于1的自然数，固定天线用于接收有源RFID发射的电磁信号，N个固定天线同时与信号处理机构连接，还包括被定位目标，被定位目标包括供电电源、超宽带时域脉冲源、RFID标签、以及天线，信号处理机构内建立特定环境的模拟空间，在该模拟空间内固定天线、家具、墙体的位置以及其电参数均与实际情况相匹配。