[发明专利]一种基于相位特征的移动机器人RFID定位方法

说明书

本发明属于无线定位领域，并具体公开了一种基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，包括如下步骤：S1RFID读写器在移动机器人运动时，与目标物上安装的RFID标签形成射频回路，RFID读写器测量RFID射频回路的相位信息和信号波长信息；S2将周期非连续的相位信息转化为连续非周期的相位信息，并获取RFID读写器天线的位置信息；S3构建解缠相位‑位置模型，将信号波长信息、连续非周期的相位信息以及天线的位置信息代入解缠相位‑位置模型中，计算获得RFID标签相对于移动机器人的位置信息，以此实现目标物的定位。本发明具有定位精度高、抗干扰能力强、计算量小、系统简单等优点。

技术领域

本发明属于无线定位领域，更具体地，涉及一种基于相位特征的移动机器人RFID定位方法。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification)，即射频识别技术，是一种构建物联网的无线通信技术，无源超高频RFID凭借其唯一ID、低成本、长距离、不需要电池等优势，已经广泛应用于仓储管理等。基于RFID的定位技术可以极大的提高物品管理的效率，近十年来，基于RFID的室内定位系统和方法不断被提出。其中，信号强度(RSSI)和相位是RFID定位中最主要的两种射频信息。

由于多径效应等环境干扰的存在，信号强度的衰减以及天线和标签的距离的映射关系并不可靠，并且信号强度的距离分辨率较为粗糙，所以基于信号强度的方法多会采用参考标签，需要提前在环境中布置好参考标签系统，并标定参考标签的位置信息，系统即为复杂。

相位信息本质是一种信号传播时延信息，对距离的敏感度较高，达2°/mm。基于达到角度(AOA)和基于合成孔径(SAR)是两种最主要的相位式定位方法，其中，AOA方法利用天线阵列之间的相位差信息计算标签与天线之间的角度，多个天线阵列可通过计算各个方向角度的交点得到标签位置，AOA方法需要天线之间的距离小于半波长，但是方向性天线本身尺寸较大，该要求往往难以满足；而SAR方法利用移动的天线构成对标签的合成孔径观测，该方法可以从各个方向对标签进行观测，环境干扰对定位的影响得以降低，定位精度较高，由于该类方法一般是基于相位-距离周期性数学模型，标签位置解算过程往往具有较大的计算负荷，实时性受到限制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，其利用携带RFID读写器的移动机器人解算安装有RFID标签的目标物相对于移动机器人的位置信息，具有定位精度高、抗干扰能力强、计算量小、系统简单等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于相位特征的移动机器人RFID定位方法，该方法包括如下步骤：

S1设置于移动机器人上的RFID读写器在移动机器人运动时，与目标物上安装的RFID标签形成射频回路，RFID读写器持续测量RFID射频回路的相位信息和信号波长信息，该相位信息为周期非连续信息；

S2将周期非连续的相位信息转化为连续非周期的相位信息，并获取RFID读写器天线的位置信息；

S3构建解缠相位-位置模型，将所述的信号波长信息、连续非周期的相位信息以及RFID读写器天线的位置信息代入解缠相位-位置模型中，计算获得RFID标签相对于移动机器人的位置信息，以此实现目标物的定位。

作为进一步优选的，步骤S2中利用相位解缠算法将周期非连续相位信息转化为连续非周期的相位信息具体为：令γ⁽¹⁾＝θ⁽¹⁾，并开始如下循环，直到将所有周期非连续相位信息转化为连续非周期相位信息：

当θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1)＞Ψ时，令γ⁽ⁱ⁾＝γ^(i-1)+(θ⁽ⁱ⁾-θ^(i-1))-2π；