專利名稱：基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于物流和導航的定位系統(tǒng)，具體涉及基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的
室內(nèi)外定位系統(tǒng)及其定位方法。
背景技術(shù)：
基于位置的服務(wù)(LBS :Location Based Service)是電子信息產(chǎn)業(yè)的一個擁有廣 泛應(yīng)用和巨大市場價值的領(lǐng)域，目前現(xiàn)有的定位系統(tǒng)包含以下幾種
—、GPS定位 全球定位系統(tǒng)GPS是一個基于中距離圓型軌道衛(wèi)星的導航系統(tǒng)。它可以為地球表 面絕大部分地區(qū)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準，GPS系統(tǒng)由大約24顆專用GPS 衛(wèi)星及地面支持設(shè)備組成。民用GPS可以達到十米左右的定位精度。 其缺點在于全球定位系統(tǒng)精度不高，且不能覆蓋室內(nèi)和遮蔽的室外空間，不易部 署，同時使用者在使用導航服務(wù)的同時，自己也被跟蹤，隱私不能得到保障。
二、WiFi無線定位 基于IEEE802. 11協(xié)議的WiFi (無線局域網(wǎng))及類似的無線定位為至少一個訪問 點和一個或一個以上的客戶端，在IEEE802. 11協(xié)議下設(shè)置的WiFi網(wǎng)絡(luò)，其IEEE802. 11協(xié)
議采用兩種無線調(diào)頻方式和一種紅外傳輸?shù)姆绞?。兩個設(shè)備之間的通信可以自由直接的方 式進行，也可以在基站或者訪問點的協(xié)調(diào)下進行。 其缺點在于大范圍部署成本高，需要有源客戶端設(shè)備，10米左右的精度對室內(nèi)
的應(yīng)用有局限性，維護工作量大，使用者也同樣是被跟蹤的。 三、手機移動定位 手機定位是利用GSM或CDMA無線移動通信網(wǎng)的蜂窩技術(shù)來實現(xiàn)位置信息的查詢，
GSM或CDMA無線移動通信網(wǎng)是由許多像蜜蜂蜂窩一樣的小區(qū)構(gòu)建而成的，每個小區(qū)都有自
己的編號，通過手機所在小區(qū)的識別號就可以知道手機所在區(qū)域。 其缺點在于對室內(nèi)應(yīng)用定位精度不夠，且無法保護用戶的隱私。RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。
RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取
相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體
并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)及其定位方法，可實現(xiàn) 高精度的室內(nèi)外地理定位，部署成本低，更適用于移動計算，解決了用戶的位置和其他隱私 被暴露的問題。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)及其 定位方法，該系統(tǒng)包含讀取設(shè)備，以及若干電子射頻標簽；該電子射頻標簽和讀取設(shè)備之間通過無線射頻進行識別。 上述的電子射頻標簽設(shè)置在室內(nèi)外的固定或移動的標識物上；上述的讀取設(shè)備為 可移動設(shè)備。 上述的電子射頻標簽的數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含有標簽的位置編碼信息；上述的讀取設(shè)備的 數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含有地理信息。 上述的電子射頻標簽包含地理標簽和物體標簽；該地理標簽處于絕對靜止狀態(tài)； 該物體標簽內(nèi)儲存物體的位置編碼和物體自身名稱和性質(zhì)的編碼，物體可發(fā)生移動，該物 體標簽發(fā)生移動時，根據(jù)實際應(yīng)用的需要，重新人工或用儀器測量獲得移動后的位置信息， 并相應(yīng)更新該物體標簽的數(shù)據(jù)庫位置編碼信息。 上述電子射頻標簽為有源的或無源的，該電子射頻標簽的發(fā)射頻率為低頻或高頻 或超高頻。 上述讀取設(shè)備分為高頻閱讀器和超高頻閱讀器，該高頻閱讀器的閱讀距離為0到 20厘米，該超高頻閱讀器的閱讀距離為0到2米。 —種用于基于電子射頻標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其特征是， 包含以下步驟 步驟1將多個地理標簽和物體標簽預先布置在室內(nèi)、遮蔽的室外或無遮蔽室外空 間中的固定或移動的標識物上，將標簽的位置編碼信息記錄在標簽數(shù)據(jù)庫中；
步驟2讀取設(shè)備開始對標簽進行探測； 步驟3讀取設(shè)備讀取電子射頻標簽數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息；
步驟3. 1讀取設(shè)備發(fā)射無線電波； 步驟3. 2電子射頻標簽感應(yīng)讀取設(shè)備的電波信號后，反饋其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫的位置編 碼信息至讀取設(shè)備； 步驟4讀取設(shè)備根據(jù)所讀取的標簽數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息，查詢讀取設(shè)備數(shù)據(jù)
庫內(nèi)的信息，獲得標簽所在地的地理位置信息； 步驟5讀取設(shè)備顯示標簽當前所在地的地理位置信息。 上述的步驟2中，若在閱讀距離內(nèi)探測到電子射頻標簽，且信號強度超過設(shè)定的 閾值，則進行步驟3，若在讀取設(shè)備的最大閱讀距離內(nèi)，探測到若干個電子射頻標簽，則讀取 設(shè)備選取信號最強的電子射頻標簽進行讀取。 上述的步驟4中，讀取設(shè)備數(shù)據(jù)庫中記錄的地理位置編碼信息包含 —級參照物五維坐標，該五維坐標包含地理經(jīng)度，緯度，絕對海拔高度，相對地面
高度，定位時間； —級參照物五維坐標的歷史記錄； 二級參照物相對于第一級參照物的相對四維坐標，該四維坐標包含經(jīng)度、緯度、高 度和時間； 第N級(N > = 2)參照物相對第N-l級參照物的相對四維坐標； 各電子射頻標簽相對第N級參照物的相對四維坐標； 各級參照物(N >= 2)及各電子射頻標簽的四維坐標的歷史記錄。 上述的步驟4中，讀取設(shè)備根據(jù)所讀取的標簽數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息，將當前
經(jīng)緯度和高度信息直接或通過公式計算，獲得該標簽所在地的地理位置信息。
本發(fā)明基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)及其定位方法與現(xiàn)有的定位系 統(tǒng)相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明系統(tǒng)采用電子射頻標簽和無線的讀取設(shè)備，可實現(xiàn)更精確的定 位，可覆蓋現(xiàn)有技術(shù)難以達到的區(qū)域； 本發(fā)明采用電子射頻標簽，部署成本低廉，更適用于移動計算； 本發(fā)明采用的電子射頻標簽，其編碼內(nèi)容僅與位置信息關(guān)聯(lián)而不與用戶信息關(guān) 聯(lián)，不會主動泄露讀取設(shè)備和用戶的信息，解決了用戶位置和隱私暴露的問題，提高用戶使 用的安全性和隱私性。


圖1為本發(fā)明基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法的流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。 如圖1所示，本發(fā)明基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)包含讀取設(shè)備1，以 及若干電子射頻標簽2 ;該電子射頻標簽2和讀取設(shè)備1之間通過無線射頻進行識別。
讀取設(shè)備1采用可移動攜帶的閱讀器，若讀取設(shè)備1的無線發(fā)射頻率為高頻時，其 閱讀距離為0到20厘米；若讀取設(shè)備1的無線發(fā)射頻率為超高頻時，其閱讀距離為0到2 米。該讀取設(shè)備l內(nèi)部設(shè)有數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中記錄有配套的每個電子射頻標簽2所在地的 地理位置信息。讀取設(shè)備l通過射頻原理讀取電子射頻標簽2內(nèi)的位置編碼信息，并根據(jù) 電子射頻標簽2的位置編碼信息，查詢電子射頻標簽2的數(shù)據(jù)庫中該電子射頻標簽2所對 應(yīng)的地理信息，可以獲得該電子射頻標簽2當前和歷史的地理信息。
讀取設(shè)備1的數(shù)據(jù)庫內(nèi)所包含的信息有以下的全部或部分信息
— . 一級參照物五維坐標，該五維坐標包含地理經(jīng)度，緯度，絕對海拔高度，相對 地面高度，定位時間； 二 . 一級參照物五維坐標的歷史記錄； 三.二級參照物相對于第一級參照物的相對四維坐標，該四維坐標包含經(jīng)度、緯 度、高度和時間，例如某建筑物基準點的四維坐標； 四.第N級(N > = 2)參照物相對第N-l級參照物的相對四維坐標，例如某房間 的基準點的四維坐標； 五.各電子射頻標簽2相對第N級參照物的相對四維坐標； 六.各級參照物及各電子射頻標簽2的四維坐標的歷史記錄。 其中，電子射頻標簽2或第N級參照物的絕對坐標可由前N級參照物的坐標的對
應(yīng)項簡單相加即得。 電子射頻標簽2采用目前公開銷售的各種頻率的有源或無源的電子射頻標簽，其 可設(shè)置于室內(nèi)外地面和墻壁等其他固定或移動附著物上。電子射頻標簽2設(shè)有數(shù)據(jù)庫，該 數(shù)據(jù)庫內(nèi)記錄特定編碼，其基本特征是每個電子射頻標簽2擁有唯一編碼，由于一般標簽 可存儲64到lk位，因此可以最多設(shè)置有2的64-1024次方個擁有不同編碼的電子射頻標 簽2。
電子射頻標簽2的地理位置信息可根據(jù)當前經(jīng)緯度和高度信息，由讀取設(shè)備1直 接或通過公式計算得到。例如，假定電子射頻標簽2共可儲存32bit信息，可將其分為每 8bit—段，編碼后存儲經(jīng)度、緯度、高度和其他信息，讀取時按照事先的約定解碼，若編碼時 最后一步將2進制碼每一位循環(huán)左移，解碼時就需要首先每一位做循環(huán)右移。
電子射頻標簽2分為地理標簽和物體標簽， 一般情況下地理處于絕對靜止狀態(tài)， 數(shù)據(jù)庫記錄其各級地理位置信息；物體標簽可能發(fā)生移動，起定位作用時，是處于靜止狀 態(tài)，如果發(fā)生移動，數(shù)據(jù)庫里要更新其所代表的地理信息，還可以記錄或通過計算得出與地 理標簽或其他物體標簽的相對位置，為下一步應(yīng)用提供信息。 以下結(jié)合圖2說明本發(fā)明一種基于電子射頻標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的 定位方法 步驟1多個電子射頻標簽2根據(jù)實際應(yīng)用的要求，按不同的密度預先布置于需進 行定位的室內(nèi)和遮蔽的室外空間中，粘貼在物體表面、置于地毯或地板下等看不到但無線 電波可以發(fā)射到的地方，每個設(shè)置的點設(shè)置一個或多個地理標簽或物體標簽，可以是有源 或無源的，也可以是低頻、高頻或超高頻的電子射頻標簽2，不同類型的電子射頻標簽2對 應(yīng)不同的讀取范圍。設(shè)置好電子射頻標簽2后，將每個電子射頻標簽2地理位置信息都記 錄于數(shù)據(jù)庫內(nèi)； 步驟2讀取設(shè)備1開始對標簽進行探測，讀取設(shè)備1靠近一事先部署的電子射頻 標簽2，使該電子射頻標簽2進入讀取設(shè)備1的最大閱讀距離。當讀取設(shè)備1探測到該電子 射頻標簽2且其信號強度超過事先制定的閾值時，就說明電子射頻標簽2在讀取設(shè)備1的 閱讀距離以內(nèi)，若在最大閱讀距離內(nèi)有不只一個電子射頻標簽2被閱讀到，讀取設(shè)備1則選 取信號最強的電子射頻標簽2作為用來定位的標簽； 步驟3讀取設(shè)備1讀取電子射頻標簽2數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息；
步驟3. 1讀取設(shè)備1發(fā)射無線電波至電子射頻標簽2 ; 步驟3. 2電子射頻標簽2感應(yīng)讀取設(shè)備1的電波信號后，反饋其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫的位 置編碼信息至讀取設(shè)備1 ; 步驟4讀取設(shè)備1根據(jù)所讀取的標簽數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息，查詢讀取設(shè)備1 數(shù)據(jù)庫內(nèi)的地理信息，獲得標簽所在地的地理位置信息，或者讀取設(shè)備1也可以將當前經(jīng) 緯度和高度信息通過公式計算，獲得該電子射頻標簽2所在地的地理位置信息。而讀取設(shè) 備1所在位置大約等于該電子射頻標簽2所在的位置，地理位置的最大誤差為讀取設(shè)備1 的最大閱讀距離，例如，當讀取設(shè)備1的最大閱讀距離為1. 5米，讀取設(shè)備1對其自身位置 定位的最大偏差為1.5米，而通過對信號強度的閾值設(shè)定，可獲得更精確的定位，閾值越高 定位越精確； 步驟5讀取設(shè)備1顯示其當前所在地的地理信息。 在上述的方式下，位置編碼信息是從電子射頻標簽2單向傳輸?shù)阶x取設(shè)備1的，電 子射頻標簽2通過感應(yīng)讀取設(shè)備1發(fā)射的無線電波傳輸數(shù)據(jù)，電子射頻標簽2不能獲得讀 取設(shè)備1及其使用者的信息，電子射頻標簽2也不能向外主動發(fā)射與讀取設(shè)備1相關(guān)的信 息，只要讀取設(shè)備1本身不向外發(fā)送自身的信息，其他設(shè)備或人就不能通過這種途徑獲得 使用者信息，這樣使用者的隱私可以得到一定程度的保護，不會因為系統(tǒng)自身的技術(shù)特點 泄露隱私信息。
7
盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的 描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
一種基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含讀取設(shè)備(1)，以及若干電子射頻標簽(2)；所述的電子射頻標簽(2)和讀取設(shè)備(1)之間通過無線射頻進行識別；所述的電子射頻標簽(2)設(shè)置在室內(nèi)外的固定或移動的標識物上；所述的讀取設(shè)備(1)為可移動設(shè)備。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述的電子射頻標簽(2)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含有標簽的位置編碼信息，位置編碼信息僅與位置 信息關(guān)聯(lián)而不與用戶信息關(guān)聯(lián)；所述的讀取設(shè)備(1)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含有地理信息。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)，其特征在于， 所述的電子射頻標簽(2)包含地理標簽和物體標簽；所述的地理標簽處于絕對靜止狀態(tài)； 所述的物體標簽內(nèi)儲存物體的位置編碼和物體自身名稱和性質(zhì)的編碼，物體可發(fā)生移動， 該物體標簽發(fā)生移動時，根據(jù)實際應(yīng)用的需要，重新人工或用儀器測量獲得移動后的位置 信息，并相應(yīng)更新該物體標簽的數(shù)據(jù)庫位置編碼信息。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其 特征在于，所述電子射頻標簽(2)為有源的或無源的，所述電子射頻標簽(2)的發(fā)射頻率為 低頻或高頻或超高頻。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其 特征在于，所述讀取設(shè)備(1)分為高頻閱讀器和超高頻閱讀器，所述高頻閱讀器的閱讀距 離為0到20厘米，所述超高頻閱讀器的閱讀距離為0到2米。
6. —種用于基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于，包含 以下步驟步驟1將多個地理標簽和物體標簽預先布置在室內(nèi)、遮蔽的室外或無遮蔽室外空間中 的固定或移動的標識物上，將標簽的位置編碼信息記錄在標簽數(shù)據(jù)庫中； 步驟2讀取設(shè)備(1)開始對標簽進行探測；步驟3讀取設(shè)備(1)讀取電子射頻標簽(2)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息； 步驟4讀取設(shè)備(1)根據(jù)所讀取的標簽數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息，查詢讀取設(shè)備(1) 數(shù)據(jù)庫內(nèi)的地理信息，獲得標簽所在地的地理位置信息；步驟5讀取設(shè)備(1)顯示標簽當前所在地的地理位置信息。
7. 如權(quán)利要求6所述的用于基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其 特征在于，所述的步驟3還包含以下步驟步驟3. 1讀取設(shè)備(1)發(fā)射無線電波；步驟3.2電子射頻標簽(2)感應(yīng)讀取設(shè)備(1)的電波信號后，反饋其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫的位 置編碼信息至讀取設(shè)備(1)。
8. 如權(quán)利要求7所述的用于基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其 特征在于，所述的步驟2中，若在閱讀距離內(nèi)探測到電子射頻標簽(2)，且信號強度超過設(shè) 定的閾值，則進行步驟3，若在讀取設(shè)備(1)的最大閱讀距離內(nèi)，探測到若干個電子射頻標 簽(2)，則讀取設(shè)備(1)選取信號最強的電子射頻標簽(2)進行讀取。
9. 如權(quán)利要求7所述的用于基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其 特征在于，所述的步驟4中，讀取設(shè)備(1)數(shù)據(jù)庫中記錄的地理位置信息包含一級參照物五維坐標，該五維坐標包含地理經(jīng)度，緯度，絕對海拔高度，相對地面高度， 定位時間；一級參照物五維坐標的歷史記錄；二級參照物相對于第一級參照物的相對四維坐標，該四維坐標包含經(jīng)度、緯度、高度和 時間；第N級(N >= 2)參照物相對第N-l級參照物的相對四維坐標；各電子射頻標簽(2)相對某級參照物的相對四維坐標；各級參照物(N>= 2)及各電子射頻標簽(2)的四維坐標的歷史記錄。
10.如權(quán)利要求7所述的用于基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于，所述的步驟4采用以下方法讀取設(shè)備(1)根據(jù)所讀取的標簽數(shù)據(jù)庫內(nèi)的位置編碼信息，將當前經(jīng)緯度和高度信息直接或通過公式計算，獲得標簽所在地的地理位置信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于電子標簽和數(shù)據(jù)庫的室內(nèi)外定位系統(tǒng)及其定位方法，該系統(tǒng)包含讀取設(shè)備，以及若干電子射頻標簽；該電子射頻標簽和讀取設(shè)備之間通過無線射頻進行通信以獲取標簽內(nèi)的編碼信息；電子射頻標簽設(shè)置在室內(nèi)外的固定或移動的標識物上；讀取設(shè)備為可移動設(shè)備。本發(fā)明系統(tǒng)采用高密度部署的電子射頻標簽和無線讀取設(shè)備，可實現(xiàn)更精確的定位，可覆蓋現(xiàn)有技術(shù)難以達到的區(qū)域；采用電子射頻標簽，部署成本低廉，更適用于移動計算；電子射頻標簽的編碼內(nèi)容僅與位置信息關(guān)聯(lián)而不與用戶信息關(guān)聯(lián)，不會主動泄露讀取設(shè)備和用戶的信息，解決了用戶位置和隱私暴露的問題，提高用戶使用的安全性和隱私性。
文檔編號G01S13/74GK101793962SQ201010023030
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者張楠 申請人:張楠