[发明专利]利用数据冗余的轨道移动设备射频识别定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用数据冗余的轨道移动设备射频识别定位系统及方法，属于工业物联网应用领域。

背景技术

射频识别定位通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，是一种非接触式的自动识别技术。采用射频识别技术可以实现轨道移动设备的位置检测，例如，对钢铁企业桥式起重机，在大车和小车移动轨道边铺设射频识别电子标签，在大车和小车上配置射频识别读写器，当大车或小车移动时，读写器识别电子标签，通过电子标签与实际位置的映射关系，可以实现桥式起重机在平面上的定位。由于射频识别技术具有工况适应性好、地址检测可靠等优点，因此特别适用于钢厂恶劣生产环境下的轨道移动设备位置跟踪。

轨道移动设备射频识别定位属于离散式位置检测，位置检测精度主要取决于轨道上相邻电子标签的间隔，当配置电子标签使得读写器在任意时刻只能获得唯一的电子标签信息时，则读写器处于电子标签对应位置的某个区域内。由于射频识别技术自身特性，通过减小标签间隔难以使定位精度无限制增加。这是由于影响射频识别定位性能的因素包括读写器天线功率、读写器天线与标签之间的距离、以及环境干扰等多种因素。当读写器天线与标签距离一定时，定位精度与读写器天线功率之间有一定的约束，即当相邻电子标签的间隔小于一定距离时，通过调节天线功率就无法再区分相邻标签，这时读写器会同时识别到相邻的两个或多个电子标签，从而无法得到确定的位置映射，加大了定位偏差。

对于有源电子标签，人们提出了多种提高定位精度的方法，比如通过获取电子标签反馈的射频信号强度，根据信号强度衰减与读写器之间距离的关系，采用拟合算法得到读写器与标签之间的距离，进而提高定位精度。对于无源电子标签，由于射频传输协议中不具备这种信号传输协议，这些方法无法适用。为满足定位精度要求，一般在应用中综合考虑成本和精度要求来配置电子标签。而当配置一定，或者在给定环境下，通过配置标签无法进一步满足应用需求时，必须考虑新的技术手段提高定位精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用数据冗余的轨道移动设备射频识别定位系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

利用数据冗余的轨道移动设备射频识别定位系统，包括定位系统计算机、三套冗余的射频识别读写器和天线以及射频识别电子标签。定位系统计算机和读写器及天线安装在移动设备上。读写器与各自天线相连，读写器与各自天线通过电缆相连，天线极化方向和安装方向与电子标签安装相适应，确保天线能够感应电子标签。定位系统计算机具有与射频识别读写器相匹配的通信接口，与三套冗余的射频识别读写器相连进行数据通信，采集射频识别读写器读取的电子标签序列号数据。

为了保证系统长期可靠运行，所选择的射频识别电子标签为无源电子标签。在需要定位的轨道区域内，将射频识别电子标签沿着轨道等间隔铺设，间隔由定位精度要求选择，记相邻电子标签间隔为r。电子标签铺设在读写器天线的近场区域内,并使读写器在任意时刻总是对与其相邻最近的电子标签有最大读取率，即重复成功读取的次数最大。以定位起点为基准，建立序号、电子标签序列号以及实际轨道位置的映射关系表，第n个电子标签对应的轨道位置为nr。

为了提高轨道移动设备位置检测精度，三套冗余的射频识别读写器的天线沿轨道正向顺序地安装在移动设备上，天线处于沿轨道方向的同一个平面内。以读写器1的天线位置为基准，沿着轨道正向方向，读写器2的天线与其间隔为(n₁+1/3)r,读写器3的天线与其间隔为(n₂+2/3)r，其中n₁、n₂为整数，且n₂>n₁。

用上述利用数据冗余的轨道移动设备射频识别定位系统进行轨道移动设备定位的方法包括如下步骤：

A、定位系统计算机查询数据采集周期是否已到，若已到，则向冗余读写器发出数据采集指令，读写器返回各自读取的电子标签的序列号。若采样周期未到，则等待；

B、定位系统计算机查找映射表，根据电子标签序列号获取电子标签在映射表中的序号，然后对数据的合理性进行分析，保留合理的电子标签序号及对应的读写器编号；

C、如果三台读写器返回数据均合理，则以读写器1为位置检测点，记读写器1读取到的标签为第n个标签：

如果读写器2读取的标签为n+n₁，读写器3读取到的标签为n+n₂，则读写器1的位置区域为(n-1/2,n-1/6)r；