[发明专利]一种基于RFID的针对大面积车间的生产要素定位系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于RFID的针对大面积车间的生产要素定位系统与方法，该系统包括以交叉布局方式安装在车间两侧墙壁的若干有源标签阅读器，将阅读器接入车间网络的串口转WIFI装置，用于校准和定位的后台服务器以及展示车间模型及标签实时位置的显示终端。后台服务器的校准模块根据信号强度、距离与环境衰减因子的关系，反向计算出环境衰减因子，并记录信号强度与环境因子的对应关系；定位模块根据信号强度与环境因子的对应关系，匹配与信号强度最接近的环境衰减因子，计算得到实际距离，再计算出标签实际位置。本发明适用于对环境复杂，面积广阔的生产车间对生产人员以及生产工具的定位，具有易扩展、成本低、满足精度要求的优点。

技术领域

本发明涉及一种基于RFID技术的针对大面积车间的生产要素定位系统与方法，属于射频识别领域，适用于环境复杂、面积广阔的大型生产车间的人员、工具定位。

背景技术

RFID又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。一个RFID系统包括应答器、阅读器和应用软件系统。其中应答器由阅读器天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器由天线，耦合元件，芯片组成，读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式RFID读写器或固定式读写器。应用软件系统通过应用层软件把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。

标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(无源标签或被动标签)，或者由标签主动发送某一频率的信号(有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

随着工业信息化的发展，工厂对生产人员，生产工具的定位系统有着强烈的应用需求。在现有技术中，定位系统多针对小面积，环境简单的室内定位。大型车间的定位需要依赖昂贵的阅读器天线和标签来提升定位精度，且往往安装复杂，后期动态扩展不便。软件部分多针对自家阅读器天线以及标签开发，且无法兼容不同种类阅读器天线。而且由于车间具有电磁环境复杂，不同区域相差巨大，给每个阅读器天线的配置校准造成了巨大难度。此外，现阶段应用广泛的UWB超高频定位系统，虽然有着定位精度高，一般为厘米级别的优点，但是阅读器成本高昂，且单套定位面积有限，要想覆盖大面积车间，成本会进一步提高。而且车间定位主要针对人员，叉车等要素，完全没有必要达到厘米级的精度，因而UWB方式性价比较低。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于RFID的针对大面积车间的生产要素定位系统与方法，用于对环境复杂，面积广阔的生产车间对生产人员以及生产工具的定位，以便于行为或数据分析。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明所述的一种基于RFID的针对大面积车间的生产要素定位系统，包括：

若干有源标签阅读器，所述有源标签阅读器安装在车间两侧墙壁，以一定的间隔距离交叉布局；每个有源标签阅读器配置有编号和实际坐标位置；

若干串口转无线装置，每个串口转无线装置连接一个有源标签阅读器，用于将有源标签阅读器读取的标签数据以无线方式传输至后台服务器；

后台服务器，包括：

校准模块，用于获取校准人员携带的有源标签在车间内不同位置站立时阅读器读取的信号强度、校准人员输入的当前位置坐标和当前时间，根据信号强度、距离与环境衰减因子的关系，反向计算出环境衰减因子，并记录信号强度与环境衰减因子的对应关系；

以及，定位模块，用于获取系统内所述阅读器采集到的标签信号强度数据，根据校准模块获得的阅读器的信号强度与环境衰减因子的对应关系，匹配与检测的信号强度最接近的环境衰减因子，然后带入距离与信号强度、环境衰减因子的计算公式，计算得到实际距离，再通过三定定位算法，根据阅读器实际坐标计算出标签实际位置；