[发明专利]一种适于定向辐射场景的无源UHF RFID定位精度的评价方法

说明书

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种适于定向辐射场景的无源UHF RFID(Ultra High Frequency Radio Frequency Identification，超高频射频识别)定位精度评价方法。步骤为：依据偶极子天线和微带天线的增益特性，以及标签和阅读器的摆放位置，分别以天线质心为原点建立其在空间直角坐标系下的增益模型；将标签和阅读器放入同一直角坐标系中，根据弗里斯传输公式得到阅读器收信功率；围绕系统中各阅读器接收功率构建观测向量，利用收信功率似然函数建立费歇尔信息矩阵，从而得到无偏估计条件下的标签定位误差的克拉美罗下界，并以此来反映和评价定位精度。本发明很大程度上克服了标签漏读问题，能够满足用户对无源超高频UHF RFID定位系统的定位精度精确评价的要求。

技术领域

本发明属于移动无线通信技术领域，涉及一种适于定向辐射场景的无源UHF RFID定位精度的评价方法。

背景技术

近年来，超高频射频识别技术(Ultra High Frequency Radio FrequencyIdentification，UHF RFID)已经应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等诸多领域。UHF RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。凭借传输范围大、成本低、非接触等优势，UHF RFID定位系统已经成为室内定位的优选技术，理想状况下的定位精度可达厘米级。典型的无源UHF RFID定位系统主要利用电子标签的唯一标识特性，依据读写器与安装在物体上的标签之间射频通信的收信强度等来测量物品的空间位置，主要应用于全球定位系统难以奏效的室内定位领域。

现有无源UHF RFID定位系统通常工作于定向辐射场景，其定向辐射特征体现在某一个或某几个特定方向上阅读器发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小。采用定向辐射场景能够有效增加辐射功率的有效利用率，对于提升无源 UHF RFID定位系统的标签定位精度具有重要意义。

目前，研究人员已经将无偏估计状态下的克拉美罗下界作为全球定位系统和蜂窝定位系统的定位精度评价手段，其意义在于定位坐标的无偏估计量方差不得小于克拉美罗下界，只能无限制的逼近克拉美罗下界，所得克拉美罗下界越小，表明定位坐标方差下限越底，标签定位精度越高。尽管如此，针对无源UHF RFID定位系统的定向辐射场景，求解其无偏估计状态下的克拉美罗下界，并以此精确评价无源 UHF RFID定位系统的定位精度，相关研究尚处于起步阶段，国内外未见成熟的技术报道。

发明内容

本发明的目的是，提供一种适于定向辐射场景的无源UHF RFID 定位精度的评价方法。本发明通过构建基于微带天线和偶极子天线的 RFID系统的定向辐射场景，实现阅读器获得的标签收信功率的高精度估计，以系统中多阅读器的收信功率为基础构建观测向量，依据似然函数计算费歇尔信息矩阵及其逆矩阵，进而获得定位标签无偏估计状态下的克拉美罗下界，并以此克拉美罗下界精确评价定向辐射场景下的无源UHF RFID定位系统的定位精度。

其具体步骤如下：

步骤1：以无源标签天线选用偶极子天线和阅读器天线选用传统微带天线为建模条件，建立适于无源UHF RFID定位的定向辐射场景；

步骤2：选取空间直角坐标系，确立无源标签天线的分立辐射增益模型：在上述分立辐射增益模型中，标签天线垂直于XO_TY面，天线的质心处于原点O_T上，O_T与空间中一点A构成射线矢量θ_T为Z轴到射线矢量的到角，φ_T为射线矢量在XO_TY面上投影后X轴到该投影的到角；