[发明专利]一种无线射频识别系统的定位方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于无线通讯技术领域，具体涉及一种无线射频识别(RFID)系统的定位方法 与装置。

背景技术

随着射频识别(Radio Frequency Identification)技术的广泛应用，人们对RFID实时数 据的需求正在快速增长，因此迫切需要一种能提供实时数据和位置信息的RFID系统，这 就促成了RFID实时定位系统的研究与发展。

但是在RFID系统中，为了降低成本，标签不可能做得很复杂，因此不可能像GPS定 位系统一样发送和接收复杂的调制信号。为了实现对RFID标签的跟踪和定位，只能改进 现有的读写器来达到这一目标。实时性和定位精度的双重要求使得这一工作非常具有挑战 性。

目前，RFID实时定位系统采用的技术包括基于测距(Range-Based)的定位和无须测 距(Range-Free)的定位两种。基于测距的定位技术通过测量读写器到标签的距离和角度 信息，使用三边测量(trilateration)、三角测量(triangulation)或最大似然估计(multilateration) 定位法计算节点位置；无须测距定位技术不需要测量距离和角度信息，仅根据网络连通性 等信息来决定标签是否处于某一区域内，因此成本较低，实施部署简单；但其应用范围和 定位精度非常有限。现有的应用包括车辆的定位和井下矿工定位等。

基于测距的定位常用的技术包括接收信号强度检测RSSI(Received Signal strength Indicator)和基于信号传输延迟TOA(也称为到达时间，time of arrival)两种。前者定位 精度不高，而且受天气和环境影响较大；后者精度较高，几乎不受天气和环境影响，具有 较大的应用前景。怎样在不改变现有标签的基础上检测标签的TOA信息并提高定位精度 是后者需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于信号传输延迟TOA的无线射频识别系统的定位方法 和装置。

本发明在不改变现有标签的基础上，仅通过改进RFID读写器来达到对标签的跟踪和 定位，而且定位的精度高，受环境的影响小。

本发明提出的无线射频识别系统的定位方法，具体步骤如下：

将多个射频识别读写器安置于需要定位的区域，保证识别范围覆盖整个待测区域；

读写器发送激励信号，与标签建立通讯；

读写器发送调制深度较小的伪随机序列调制波，标签调制接收到的信号并将其反向散 射出去；

读写器检测标签返回调制信号的同时，恢复出伪随机序列；

读写器将恢复的伪随机序列与发送的伪随机序列进行相关，即可得到信号TOA；

通过检测特定校准距离下参考标签的TOA得到信号处理延迟和系统误差，从待测标 签的TOA中减去该系统误差，计算得到待测标签与读写器的距离；

多个读写器测得多个距离；以各个读写器为圆心，对应距离为半径作圆，得到各圆的 交点，各圆的交点即为待测标签的估计位置。

本发明中，无线射频识别系统适用的工作频率可以是416MHz～450MHz，或者是 860MHz～960MHz，或者是2.40GHz～2.52GHz；读写器先发送基带信号，与标签建立正 常通讯；等待标签返回命令的时候读写器发送伪随机序列调制波；读写器发送伪随机序列 调制波调制深度较小，标签无法识别，并将其当作未调制的载波进行反向散射；发送和接 收的伪随机序列通过相关技术得到TOA信息；多个读写器发送的伪随机序列可以相同， 也可以不同。

本发明提出的无线射频识别系统的定位装置，包括：

基带信号产生模块，用于产生基带信号，激励标签，并与之建立正常通讯；

伪随机序列产生模块，用于产生伪随机序列；

调制模块，用于调制基带信号和伪随机序列，并能改变调制深度；

解调模块，用于解调基带信号和伪随机序列；

基带信号检测模块，用于检测标签返回的基带信号；

伪随机信号检测模块，用于检测接收的伪随机序列；

校准延迟模块，用于校准信号处理延迟和系统误差；

相关与TOA检测模块，将接收的伪随机序列与校准后的伪随机序列进行相关处理；

距离计算与位置估计模块，根据相关得到的TOA信息计算距离和估计标签位置。