[发明专利]一种基于多参考RSSI轮廓的UHF RFID相对定位方法

摘要

本发明属于射频识别领域，涉及一种基于多参考RSSI轮廓的UHF RFID相对定位方法。该方法以处理无源UHF RFID系统的标签相对定位问题为目的，步骤为：获取分立状态下的标签天线增益估计模型和阅读器天线增益估计模型；构建联立状态下的反向散射信号的RSSI高精度估计模型，以获得参考RSSI轮廓集合；采用动态时间归整算法，获得最优路径消耗值集合，并对集合中各元素进行升序排列，完成无源标签的相对位置估计。本发明的特点是，有效避免了采用标签识读尖峰时刻作为位置评价依据而引发的错序现象，能够满足相对定位应用场景中的高精度、低成本要求。

主权项

1.一种基于多参考RSSI轮廓的UHF RFID相对定位方法，其具体步骤如下：步骤1：以无源UHF RFID标签、高性能UHF RFID阅读器为基础构建无源UHF RFID定位系统，以提升定位系统的识读性能为目标，并基于市场化普及程度，选用偶极子天线作为标签天线，选用微带天线作为阅读器天线，依据经典电磁场理论，获取分立状态下的标签天线增益估计模型和阅读器天线增益估计模型；步骤2：以相对定位应用场景为基础，构建I×N阵列结构的无源标签群的密集部署模型，I为无源标签的行数，N为同一行中无源标签的个数，将分立状态下的标签天线增益辐射模型和阅读器天线增益辐射模型纳入到同一笛卡尔坐标系，结合三维空间的坐标轴旋转公式，获取联立状态下反向散射信号的RSSI高精度估计模型；步骤3：以位于同行的无源标签作为相对定位对象，通过连接上述无源标签的质心获得标签排列基线，令阅读器天线处于直线移动状态，且移动方向平行于标签排列基线，以UHF RFID系统的前向链路激活和后向链路激活为限制条件，完成阅读器天线运动基线与标签排列基线的空间位置关系优化设定，完成阅读器天线运动基线的长度优化设定；步骤4：以步骤2中的RSSI高精度估计模型和步骤3中的阅读器天线运动基线的优化设定结果为基础，以理想无噪声作为RSSI采集估计条件，获得阅读器天线沿其运动基线移动下的同一行各无源标签的参考RSSI轮廓集合R＝{R₁，R₂，...，R_N}，以阅读器天线沿运动基线自左至右移动为例，R_j表示自左至右第j个无源标签的参考RSSI轮廓，j∈[1，N]；步骤5：定义单参考RSSI轮廓R^*，选取R中的边界元素R₁或R_N作为R^*，完成单参考RSSI轮廓条件下的无源标签相对位置估计，以R^*＝R₁为例，获得实际有噪声情况下的阅读器天线沿运动基线移动下的同一行各无源标签的实测RSSI轮廓集合n_j表示无源标签的编号，表示编号为n_j的无源标签的RSSI轮廓信息，j∈[1，N]，采用动态时间规整算法，计算获得R^*与R′中各个元素的消耗矩阵、最优路径和最优路径消耗值，构建最优路径消耗值集合并对集合中各元素进行升序排列，即可获得当前R^*＝R₁情况下的相对定位结果表示第i个位置上的标签编号属性，以阅读器天线沿基线方向从左至右移动，编号属性为的标签处于该行标签序列中的从左至右第i个位置，与n_j存在唯一映射关系，i∈[1，N]；步骤6：建立定位训练环境，验证采用步骤5中方法的相对定位结果，若定位精度满足既定要求，则可在当前场景下采用步骤1至步骤5中方法完成实际定位应用，若定位精度不满足既定要求，则进入步骤7；步骤7：依次选取R中的各元素作为R^*，完成多参考RSSI轮廓条件下的标签相对定位，以R^*＝R_i为例，引入参考RSSI轮廓集合对应的参考采集时间集合T＝{T₁，T₂，...，T_N}，引入实测RSSI轮廓集合对应的实测采集时间集合以T和T′为依据，判断步骤5中所得最优路径上参考RSSI轮廓上各采集点与对应的实测RSSI轮廓上各采集点的时延特征逻辑关系，根据上述时延特征逻辑关系对步骤5中的最优路径消耗值进行修正，获得修正后的最优路径消耗值集合，对该集合的元素进行升序排列，即可获得当前R^*＝R_i情况下的相对定位结果IDⁱ；步骤8：采用步骤7中方法，构建基于多参考RSSI轮廓的相对定位结果集合ID＝{ID¹，ID²，...，ID^N}，定义单点位置统计集合i∈[1，N]，表示编号为n_j的无源标签被定位到第i个位置上的次数，基于均衡策略，选取N个无源标签中具有最大值的无源标签，并定义该标签处于第i个位置上，采用上述方法，完成多参考RSSI轮廓条件下的无源标签相对位置估计，其定位结果为IF＝{IF₁，IF₂，...，IF_N}，IF_i表示第i个位置上的标签编号属性，IF_i与n_j存在唯一映射关系，i∈[1，N]。