[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位方法及系统，具体是指一种特定环境中基于有源RFID的目标定位方法及其系统。

背景技术

现在室内环境下的各种基于位置服务的需求日益迫切，在物流领域对物品的实时定位，有利于提高物流的管理水平；在公共安全领域的实时定位，有利于维护社会安全；在日常生活中，可以帮助人们了解小孩、宠物、物品等的状态。然而，现有的卫星定位系统，在室内环境或建筑物密集的地区，卫星信号受到障碍物的阻隔，难以有效定位，此外室内定位技术还有红外技术、超声波技术，但是信号需要视距传播，定位范围相对受限。射频识别（RFID）是20世纪90年代开始兴起的一种识别技术，能够实现对特定物体的自动识别。RFID特点有：非接触、非视距、短时延、高精度、传输范围大和成本低，所以RFID在室内定位应用中有很强的竞争力。RFID分为无源RFID和有源RFID，无源RFID标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出芯片中存储的信息；而有源RFID是通过自身供电主动发送某一频率的识别信号，识别信号单向的穿过障碍物，它具有更大的阅读距离，更加灵活的发射波形，更广泛的应用潜力，因此有源RFID具备通信距离长、传输数据量大、可靠性高和兼容性好等特点。现有的基于RFID的定位技术多为基于无源RFID。中国发明专利（申请号200910051180.5）公开了一种RFID室内定位系统及技术，该发明采取将短距离RFID读写器及天线安置于机器人底盘，在机器人运动区域的地面上布置无源RFID标签作为定位参考，通过RFID读写器读取RFID标签中的信息来实现移动机器人的定位，但是此种方法要事先在运动区域布置标签，会对室内环境造成一定程度的破坏，实现起来不方便。

中国发明专利（申请号201110005728.X）公开了一种实时定位系统，该系统根据若干个相邻的RFID基站所读取标签的先后次序、信息强度值与时间差来绘制标签运动轨迹与计算移动速度，对于室内定位，信号在传播过程中会经历障碍物的反射、折射，导致信号的多种传播路径，在多径较严重的情况下，这种定位方法的定位精度大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时间反转技术的有源RFID定位系统，能在不改造室内环境的前提下能对有源RFID标签实施实时、高精度的定位。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

特定环境中基于有源RFID的目标定位方法，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。