[发明专利]基于相位差测距的RFID无线定位方法

说明书

技术领域

本发明属于无线定位领域，特别涉及利用RFID(射频识别标签)进行精确定位的应用领域。

背景技术

无线定位技术是通过对接收到的无线电波的一些参数进行测量，并以此为基础，根据特定的算法以判断出被测物体的位置。测量参数一般包括测试信号的传输时间、幅度、相位和到达角等，定位精度则取决于测量的方法。目前，无线通信技术的成熟和发展，带动了新兴无线业务的出现，越来越多的应用都需要自动定位服务。因此，无线定位技术的种类越来越繁多，应用也越来越广泛。常用的无线定位技术有：

(1)基于卫星通信的全球定位系统(GPS)：GPS系统是由24颗高度为两万公里的卫星组成，他们以六个不同的运行轨道运行，可向全球用户提供三维位置信息。但是GPS系统在室内或建筑物密集区其性能和可用性都表现出急剧地下降，其定位速度也相对较慢，且实行部署上也比较昂贵。

(2)蜂窝定位技术：GSM、CDMA等蜂窝网络均支持定位技术，但非视距(NLOS)传播、多径效应和多址干扰等因素降低了其定位精度，且涉及用户的隐私问题，使其推广受到一定的限制。

(3)红外技术：AT&T Cambridge研究室研制的基于红外技术的有源标签可以用于室内物体的定位，但是它要求物体必须和红外线阅读器成一条直线，且定位距离太近，因而限制了其继续发展。

(4)基于无线局域网的定位系统：在一定的区域内安装适量的无线基站，根据这些基站获得的待定位物体的相关信息(时间和强度)，并结合基站所组成的拓扑结构，综合分析，从而确定物体的具体位置。这类系统可以利用现有的无线局域网设备，仅需要增加相应的信息分析服务器以完成定位信息的分析，但测量精度有待进一步提高。

(5)超声波技术：Cricket Location Support System和Active Bat location system是目前成功使用的两个系统，它们都利用了类似蝙蝠定位的原理，可以很高精度定位。但是这类系统的成本太高，无法大面积推广。

除上述技术外，围绕微雷达技术，WiFi和UWB技术的研究也在进行中，但同时兼顾定位精度高和系统价格低的定位方案只有RFID。

射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)是20世纪90年代开始兴起自动识别技术的一种，即通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。RFID技术无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理，且操作方便快捷，可工作于各种恶劣环境下，能够广泛应用于生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、跟踪、设备和资产管理等需要收集和处理数据的应用领域。

目前RFID技术处于迅速上升的时期，该技术被业界公认为是本世纪最有前途应用技术之一。尤其是随着射频识别技术理论的不断丰富和完善，单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。

最基本的RFID系统由三部分组成：

1.标签(Tag，即射频卡)：

由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

从工作频率上来说，分为低频、中高频、超高频和微波。

从识别距离上来说，分为密耦合(0~1cm)、遥耦合(0~1m)和远距离系统(＞1m)。

从能量供应上来说，射频标签分为有源和无源两种。无源射频标签，其自身没有电源。因此，无源射频标签工作用的所有能量必须从阅读器发出的电磁场中取得。与此相反，有源的射频标签包含一个电池，为微型芯片的工作提供全部或部分能量。

从工作方式上来说，分为RTF和TTF两种方式，RTF(Reader Talk First)方式即阅读器先发言方式，只有当电子标签接收到特殊命令才发送数据。而TTF(Tag Talk First)方式为标签先发言方式，一旦射频卡进入阅读器的能量场即主动发送自身ID号。

按照封装方式分为只读卡(RO)、可读写卡(RW)和一次写入多次读出卡(WORW)。

2.阅读器：

读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。同时借鉴了移动通讯多种先进的技术，例如空分多址，频分多址和码分多址等，已经成功实现了多标签同时识别技术，解决了系统读取多个电子标签的防冲突问题。

天线：在标签和读取器间传递射频信号。