[发明专利]一款基于WIFI和RFID技术的移动式室内智能定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于定位导航与控制领域，具体涉及一款基于WIFI和RFID技术的移动式室内智能定位系统及方法。

背景技术

射频识别(以下简称RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，基本原理是以电磁场为媒介进行能量和信息交互，实现对目标物体的识别。RFID系统包含射频阅读器、天线和无线标签，标签附着在被识别物体表面，其中保存有约定格式的电子数据，可通过微型天线与阅读器无接触地进行信息传递。

众所周之，GPS系统已大量应用于实时定位领域，但在室内环境中并不能实现精确定位。目前，人们对室内短距离定位的应用需求急剧增加，各种新兴的室内无线定位技术应运而生，如红外线、超声波、蓝牙、WIFI和RFID等。但由于各类室内障碍物对定位精度的影响，以及系统硬件体积和成本对应用的限制，至今，该类技术在室内定位领域尚未普及。

相比于其它室内定位技术，RFID由于其非接触和非视距等诸多优点被广泛看好。目前，RFID技术已在物联网中得以应用，但主要进行物品识别和信息检索。由于多径效应及防碰撞技术等限制，该技术尚且处于理论研究阶段。目前提出的室内定位算法基本都单一地依靠RFID技术，主要基于射频信号功率与传播距离的关系，采用多点定位算法计算目标标签的位置。该类算法要求阅读器和射频天线个数不少于三个，且对信号强度和频段要求较高，算法复杂度与定位精度成正比，因此无论从设计难度还是实现成本角度考虑，都不利于其大面积推广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一款基于WIFI和RFID技术的移动式室内智能定位系统及方法，当需要定位某目标物品时，用户通过系统提供的软件发出检索标签命令，此时小车在室内基于一定策略自主移动，其上装载的射频阅读器通过射频天线不断发射信号，查询信号覆盖范围内的所有标签信息。该信息实时返回并记录在阅读器中，系统基于一定算法给出标签实际位置，并通过软件界面，成比例显示目标物品在场景模型中的位置。

为了达到上述目的，一款基于WIFI和RFID技术的移动式室内智能定位系统，包括PC终端、小车、射频阅读器、射频天线和无线标签；PC终端内置有控制软件，并连接第一WiFi模块；小车内置有单片机，并能够连接阅读器，阅读器连接射频天线，射频天线通过射频信号连接无线标签，同时小车上设置有第二WiFi模块，能够与PC终端建立无线连接。

所述控制软件用于通过WIFI模块配置工具，配置第一WIFI模块和第二WiFi模块的工作模式、参数和串口参数，建立两个WIFI模块的一对一连接；可对阅读器进行配置，发送标签检索起、止命令；同时，通过UHF RFID Reader Demo，在PC机上设置阅读器基本参数，建立PC机与阅读器的远程连接，并进行标签测试。

所述的第一WiFi模块通过串口线连接PC机RS232接口，第二WiFi模块通过串口线连接阅读器的UART接口。

所述阅读器的一路GPIO端口与单片机一路P1端口连接。

所述PC终端所采用的定位算法是基于时间参数的二维线性定位算法。

所述PC终端能够采用手机终端替代。

一款基于WIFI和RFID技术的移动式室内智能定位系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，为待识别或定位的目标物体，分别贴上无线标签，并将此对应关系录入系统后台的数据库中；

步骤二，按照实际场景在X、Y方向成比例建立二维场景模型；

步骤三，布置参考标签并完成信息录入；

步骤四，通过PC机向阅读器发送“标签检索”命令，阅读器收到命令，传至单片机，启动小车，小车按照自循迹策略在室内移动，通过射频天线发送读标签信号，并将沿途接收到的标签返回信号实时反馈至阅读器，并存入数据库中；

步骤五，完成“标签检索”任务后，阅读器将保存射频天线可识别范围内的所有参考及目标标签的信息，以及识别该标签瞬间的时间信息；

步骤六，根据识别到目标标签时刻的时间信息，能够线性计算目标标签在实际场景中的位置；同时，实际和模型场景在X、Y方向的比例关系已知，从而间接计算出目标标签在场景模型中的位置，通过“目标定位”命令，能够自动得到目标标签在模型中的定位结果。

进行移动式物品信息检索时，小车采用自循迹路径规划策略行驶，自循迹是遵循障碍物行进，同时有效躲避障碍；

小车左侧和正前方均设置有超声波传感器，小车按照自循迹策略在室内移动具有以下四种情况：