專利名稱：定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電信技術(shù)領(lǐng)域中的室內(nèi)定位技術(shù)，具體而言，涉及一種基于射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification,以下簡稱 RFID)的定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
智能家居行業(yè)在近兩年得到了較快的發(fā)展，越來越多的智能住宅、智能小區(qū)應(yīng)運(yùn) 而生。消費(fèi)者在選用傳統(tǒng)的衛(wèi)具、燈具同時，也開始更加注重對更加智能、更加人性化的服 務(wù)的需求。而用戶識別與定位，是智能家居的智能特性得以實施的基礎(chǔ)。在室內(nèi)定位領(lǐng)域，已有的實現(xiàn)方法包括超聲波返回時間差法、電波干涉定位方法、 基于Wi-Fi的定位方法，以及基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位方法等幾大類方法。其中，最后一類的基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位方法，由于其通常具有體積小、造價 低、非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，成為室內(nèi)定位的較好選擇。在此類方法中，根據(jù)所采用的計算 方式不同，已有的專利及實現(xiàn)方法包括基于相位差測距的RFID定位方法，該方法將無源射 頻標(biāo)簽縛在待測目標(biāo)處，并通過兩個以上的讀寫器由各自的天線發(fā)射電磁波，電磁波被射 頻標(biāo)簽反射后又分別被各自的讀寫器所接收，通過測量各讀寫器電磁波的發(fā)射相位和接收 相位之間的相位差確定每個讀寫器之間的距離。但是由于工作環(huán)境中的眾多電磁干擾因素 都會造成相位的偏差或者讀寫器無法讀取信號，從而影響定位精度，所以該方法不適于準(zhǔn) 確移動快速定位。另一種基于RFID技術(shù)的室內(nèi)定位方法的技術(shù)方案如下該系統(tǒng)用射頻標(biāo)簽作為 定位參考點(diǎn)，并按正三角形鑲嵌的方式將射頻標(biāo)簽布置于機(jī)器人運(yùn)動平面。在機(jī)器人底盤， 通過單片機(jī)控制四個讀寫器讀取射頻標(biāo)簽中的信息，經(jīng)過對射頻標(biāo)簽的排布方式進(jìn)行分 析，從而得出機(jī)器人的位置。但是由于處理過程的復(fù)雜性，以及系統(tǒng)對于工控機(jī)數(shù)據(jù)處理的 依賴性，所以該系統(tǒng)不適于在家居環(huán)境中對人體位置進(jìn)行快速判定。因此，需要一種適于家居環(huán)境的定位系統(tǒng)，既能有效地利用上述的體積小、造價 低、非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，又能快捷有效地對人體進(jìn)行識別。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題至少之一，本發(fā)明提供了一種定位系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)控制模塊，位 于用戶的隨身物中，存儲有用戶ID，發(fā)送讀寫指令到讀寫器，其中，所述用戶ID表示所述用 戶的身份；所述讀寫器，位于所述隨身物中，根據(jù)所述讀寫指令通過第一射頻信號發(fā)出讀寫 信號；一個或多個射頻標(biāo)簽，分布于預(yù)定區(qū)域內(nèi)，接收到所述讀寫信號的射頻標(biāo)簽通過第二 射頻信號發(fā)送其存儲的標(biāo)簽ID到所述讀寫器，其中，所述標(biāo)簽ID表示所述射頻標(biāo)簽的位 置；以及服務(wù)器，根據(jù)來自所述數(shù)據(jù)控制模塊的新數(shù)據(jù)確認(rèn)所述用戶的身份和位置，其中， 所述讀寫器將接收到的所述標(biāo)簽ID發(fā)送到所述數(shù)據(jù)控制模塊，所述數(shù)據(jù)控制模塊將所述 用戶ID和所述標(biāo)簽ID處理為所述新數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述服務(wù)器。采用射頻信號使得系統(tǒng) 具有精度高、功耗低、非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)。
在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括數(shù)據(jù)庫，存儲有所述用戶與所述用戶ID的對應(yīng)關(guān)系和所述射頻標(biāo)簽與所述標(biāo)簽ID的對應(yīng)關(guān)系，以及所述服務(wù)器通過從所述新數(shù)據(jù)中 提取所述用戶ID和所述標(biāo)簽ID，并檢索所述數(shù)據(jù)庫來確認(rèn)用戶的身份和位置。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括供電模塊，為所述讀寫器和所述數(shù)據(jù)控制模 塊供電，并通過非接觸充電方式進(jìn)行充電。該方式避免了電源的更換需求，增強(qiáng)了定位系統(tǒng) 的移動性。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)控制模塊還包括無線發(fā)送模塊，所述服務(wù)器 還包括無線接收模塊，所述無線發(fā)送模塊將所述新數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送到所述無線接收模 塊。通過無線傳輸方式，將數(shù)據(jù)處理任務(wù)交給服務(wù)器，增強(qiáng)了系統(tǒng)的便攜性和可靠性。 在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述讀寫器上具有第一天線，用于發(fā)射所述第一射頻 信號；所述射頻標(biāo)簽上具有第二天線，用于發(fā)射第二射頻信號。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述第一射頻信號和所述第二射頻信號的頻率和強(qiáng) 度均為預(yù)設(shè)值。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述新數(shù)據(jù)包括所述用戶ID、所述標(biāo)簽ID和奇偶校 驗位的組合。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述讀寫器的數(shù)量為兩個，分別位于所述隨身物中的 不同位置。采用雙讀寫器的結(jié)構(gòu)，降低了定位的失誤率。在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述一個或多個射頻標(biāo)簽位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的地 毯下，所述隨身物包括所述用戶的鞋子。通過上述技術(shù)方案，可以實現(xiàn)一種適于家居環(huán)境的定位系統(tǒng)，既能有效地利用上 述的體積小、造價低、非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，又能快捷有效地對人體進(jìn)行識別。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的定位系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)的安置于鞋子的一部分的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)的射頻標(biāo)簽的鋪設(shè)示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)的新數(shù)據(jù)的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)的供電模塊進(jìn)行非接觸充電的示意 圖。
具體實施例方式下面將參考附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實施例。為了更好地理解本發(fā)明，首先對一些常用的術(shù)語進(jìn)行解釋射頻識別(RFID)技術(shù)是一種近距離、低功耗、高數(shù)據(jù)速率的無線通信技術(shù)。它利 用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到識別和定位的目的。該技術(shù)可以在幾毫 秒內(nèi)得到厘米級精度的定位信息，且傳輸范圍很大，成本較低。RFID系統(tǒng)工作原理最基本的RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器和在標(biāo)簽與讀寫器之 間傳遞射頻信號的微型天線。當(dāng)標(biāo)簽置于讀卡器所發(fā)出的固定頻率的電磁場附近時，就獲得了能量并上電復(fù)位后，原本處于“休眠狀態(tài)”的標(biāo)簽被激活并將含有自身種類識別碼標(biāo) 志、制造商標(biāo)志等信息代碼經(jīng)微型天線發(fā)射出去，供讀寫器處理識別。非接觸充電技術(shù)利用基于線圈的電磁感應(yīng)，通過線圈進(jìn)行能量耦合實現(xiàn)能量的 傳遞。非接觸充電系統(tǒng)工作時輸入端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電，或用24V 直流電端直接為系統(tǒng)供電。經(jīng)過電源管理模塊后輸出的直流電通過2M有源晶振逆變轉(zhuǎn)換 成高頻交流電供給初級繞組。通過2個電感線圈耦合能量，次級線圈輸出的電流經(jīng)接受整 流電路變化成直流電為電池充電。由于無線充電不受插座和線纜束縛的特點(diǎn)，大大增加了 便攜設(shè)備的移動性和可用性，提供了更方便，更人性化的使用。圖1是根據(jù)本發(fā)明的定位系統(tǒng)的框圖。 如圖1所示，本發(fā)明提供一種定位系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)控制模塊102，位于用戶的隨身 物中，存儲有用戶ID，發(fā)送讀寫指令到讀寫器104，其中，所述用戶ID表示所述用戶的身份； 所述讀寫器104，位于所述隨身物中，根據(jù)所述讀寫指令通過第一射頻信號發(fā)出讀寫信號； 一個或多個射頻標(biāo)簽106，分布于預(yù)定區(qū)域內(nèi)，接收到所述讀寫信號的射頻標(biāo)簽106通過第 二射頻信號發(fā)送其存儲的標(biāo)簽ID到所述讀寫器104，其中，所述標(biāo)簽ID表示所述射頻標(biāo)簽 106的位置；以及服務(wù)器108，根據(jù)來自所述數(shù)據(jù)控制模塊102的新數(shù)據(jù)確認(rèn)所述用戶的身 份和位置，其中，所述讀寫器104將接收到的所述標(biāo)簽ID發(fā)送到所述數(shù)據(jù)控制模塊102，所 述數(shù)據(jù)控制模塊102將所述用戶ID和所述標(biāo)簽ID處理為所述新數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述服務(wù) 器108。采用射頻信號使得系統(tǒng)具有精度高、功耗低、非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)。在上述技術(shù)方案中，還包括數(shù)據(jù)庫，存儲有所述用戶與所述用戶ID的對應(yīng)關(guān)系 和所述射頻標(biāo)簽106與所述標(biāo)簽ID的對應(yīng)關(guān)系，以及所述服務(wù)器108通過從所述新數(shù)據(jù)中 提取所述用戶ID和所述標(biāo)簽ID，并檢索所述數(shù)據(jù)庫來確認(rèn)用戶的身份和位置。在上述技術(shù)方案中，還包括供電模塊，為所述讀寫器104和所述數(shù)據(jù)控制模塊 102供電，并通過非接觸充電方式進(jìn)行充電。該方式避免了電源的更換需求，增強(qiáng)了定位系 統(tǒng)的移動性。在上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)控制模塊102還包括無線發(fā)送模塊，所述服務(wù)器108 還包括無線接收模塊，所述無線發(fā)送模塊將所述新數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送到所述無線接收模 塊。通過無線傳輸方式，將數(shù)據(jù)處理任務(wù)交給服務(wù)器，增強(qiáng)了系統(tǒng)的便攜性和可靠性。在上述技術(shù)方案中，所述讀寫器104上具有第一天線，用于發(fā)射所述第一射頻信 號；所述射頻標(biāo)簽106上具有第二天線，用于發(fā)射第二射頻信號。在上述技術(shù)方案中，所述第一射頻信號和所述第二射頻信號的頻率和強(qiáng)度均為預(yù) 設(shè)值。在上述技術(shù)方案中，所述新數(shù)據(jù)包括所述用戶ID、所述標(biāo)簽ID和奇偶校驗位的組
I=I O在上述技術(shù)方案中，所述讀寫器104的數(shù)量為兩個，分別位于所述隨身物中的不 同位置。采用雙讀寫器的結(jié)構(gòu)，降低了定位的失誤率。在上述技術(shù)方案中，所述一個或多個射頻標(biāo)簽位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的地毯下，所 述隨身物包括所述用戶的鞋子。圖2至6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的定位系統(tǒng)的示意圖。如圖2所示，定位系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)控制模塊102，讀寫器104 (自帶天線)，射頻標(biāo)簽106，無線發(fā)送模塊202，無線接收模塊204和供電模塊208。如圖3所示，其中數(shù)據(jù)控制模 塊102、讀寫器104 (包括第一讀寫器104A和第二讀寫器104B)和無線發(fā)送模塊202位于用 戶的鞋子上。而射頻標(biāo)簽106分布于室內(nèi)的地毯下。如圖4所示，將射頻標(biāo)簽106按圖中 劃分的區(qū)塊挨個放置，這樣可以實現(xiàn)非常精準(zhǔn)的定位。對此，可以根據(jù)現(xiàn)實中對精確度的需 要，調(diào)整射頻標(biāo)簽106的鋪設(shè)密度，以滿足用戶的需求。在實際應(yīng)用中，當(dāng)讀寫器104處于四張射頻標(biāo)簽106的中心時，可能由于數(shù)據(jù)的沖 突導(dǎo)致無法讀取數(shù)據(jù)。為此，本實施例中采用了雙讀寫器模式。而當(dāng)所需的定位精度要求 不高時，可以降低射頻標(biāo)簽106的鋪設(shè)密度，也就減少了沖突的可能性。
本實施例選用的讀寫器104為短距離RFID讀寫器，最大讀寫距離為4_6厘米，讀 寫器104所帶天線長40毫米，寬32毫米。第一讀寫器104A和第二讀寫器104B分別放置 在鞋子的前部和中部，從而形成兩個獨(dú)立的讀寫區(qū)域，可以同時進(jìn)行雙通道讀取數(shù)據(jù)，增加 了系統(tǒng)的可靠性。數(shù)據(jù)控制模塊102包括單片機(jī)，穩(wěn)壓模塊以及相應(yīng)的外圍電路。系統(tǒng)啟動后，單片 機(jī)向讀寫器104發(fā)出讀寫指令，控制讀寫器104發(fā)出射頻信號。當(dāng)用戶在屋內(nèi)地毯上行走， 射頻標(biāo)簽106就會進(jìn)入讀寫器104的閱讀范圍，受其激發(fā)，射頻標(biāo)簽106會發(fā)出它所攜帶的 標(biāo)簽ID并由讀寫器104將數(shù)據(jù)返回給單片機(jī)。如圖5所示，單片機(jī)會對標(biāo)簽ID 504進(jìn)行 預(yù)處理，在標(biāo)簽ID 504前添加用戶ID 502，形成的新數(shù)據(jù)由用戶ID 502、標(biāo)簽ID 504、奇偶 校驗位506三部分組成。其中，用戶ID 502與用戶一一對應(yīng)，標(biāo)簽ID 504與位置坐標(biāo)一一 對應(yīng)。然后單片機(jī)啟動無線發(fā)送模塊202，將新數(shù)據(jù)按格式通過射頻信號發(fā)送至遠(yuǎn)處的 無線接收模塊204。無線接收模塊204收到新數(shù)據(jù)后，通過串口將新數(shù)據(jù)傳給服務(wù)器108。 檢測到有新數(shù)據(jù)，服務(wù)器108會從新數(shù)據(jù)中分別取出用戶ID數(shù)據(jù)和標(biāo)簽ID，并檢索事先存 儲在數(shù)據(jù)庫206中的用于ID與用戶、標(biāo)簽ID與位置坐標(biāo)的對應(yīng)信息，從而實現(xiàn)精確快速的 人員區(qū)分與定位。供電模塊208，為整個系統(tǒng)提供電能。如圖6所示，當(dāng)用戶將鞋子放置在鞋架上時， 接收端602與鞋架下方的發(fā)射端604通過線圈進(jìn)行能量耦合實現(xiàn)能量的傳遞，從而實現(xiàn)對 供電模塊208進(jìn)行充電。供電模塊208所采用的電池為可充電電池，可提供4. 7伏電壓， 1200毫安電流，長40毫米，寬20毫米，高5毫米，便于攜帶，且壽命長達(dá)2-3年，大大減少了 電池更換次數(shù)，提供了更加方便，可靠的服務(wù)。通過上述技術(shù)方案，可以實現(xiàn)一種適于家居環(huán)境的定位系統(tǒng)，既能有效地利用上 述的體積小、造價低、非接觸和非視距等優(yōu)點(diǎn)，又能快捷有效地對人體進(jìn)行識別。在實際應(yīng) 用中，采用雙讀寫器結(jié)構(gòu)可以降低定位的失誤率，射頻標(biāo)簽的鋪設(shè)則可以根據(jù)對定位精度 的需要進(jìn)行調(diào)整，無線發(fā)送模塊和無線接收模塊的使用則大大增加了系統(tǒng)的便攜性和可靠 性，使其可以與手機(jī)、PDA等通信設(shè)備結(jié)合使用，而采用非接觸充電技術(shù)為系統(tǒng)充電很大程 度增加了系統(tǒng)的可用性，綜上所述，該定位系統(tǒng)可很好地適應(yīng)現(xiàn)代社會職能家居的需求。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種定位系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)控制模塊，位于用戶的隨身物中，存儲有用戶ID，發(fā)送讀寫指令到讀寫器，其中，所述用戶ID表示所述用戶的身份；所述讀寫器，位于所述隨身物中，根據(jù)所述讀寫指令通過第一射頻信號發(fā)出讀寫信號；一個或多個射頻標(biāo)簽，分布于預(yù)定區(qū)域內(nèi)，接收到所述讀寫信號的射頻標(biāo)簽通過第二射頻信號發(fā)送其存儲的標(biāo)簽ID到所述讀寫器，其中，所述標(biāo)簽ID表示所述射頻標(biāo)簽的位置；以及服務(wù)器，根據(jù)來自所述數(shù)據(jù)控制模塊的新數(shù)據(jù)確認(rèn)所述用戶的身份和位置，其中，所述讀寫器將接收到的所述標(biāo)簽ID發(fā)送到所述數(shù)據(jù)控制模塊，所述數(shù)據(jù)控制模塊將所述用戶ID和所述標(biāo)簽ID處理為所述新數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)庫，存儲有所述用戶與所述用戶ID的對應(yīng)關(guān)系和所述射頻標(biāo)簽與所述標(biāo)簽ID的 對應(yīng)關(guān)系，以及所述服務(wù)器通過從所述新數(shù)據(jù)中提取所述用戶ID和所述標(biāo)簽ID，并檢索所 述數(shù)據(jù)庫來確認(rèn)用戶的身份和位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括供電模塊，為所述讀寫器和所述數(shù)據(jù)控制模塊供電，并通過非接觸充電方式進(jìn)行充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)控制模塊還包括無線發(fā)送 模塊，所述服務(wù)器還包括無線接收模塊，所述無線發(fā)送模塊將所述新數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送 到所述無線接收模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述讀寫器上具有第一天線，用于發(fā) 射所述第一射頻信號；所述射頻標(biāo)簽上具有第二天線，用于發(fā)射所述第二射頻信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述第一射頻信號和所述第二射頻 信號的頻率和強(qiáng)度均為預(yù)設(shè)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述新數(shù)據(jù)包括所述用戶ID、所述標(biāo) 簽ID和奇偶校驗位的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述讀寫器的數(shù)量為兩個，分別位于 所述隨身物中的不同位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的定位系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個射頻標(biāo) 簽位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的地毯下，所述隨身物包括所述用戶的鞋子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種定位系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)控制模塊，位于用戶的隨身物中，存儲有用戶ID，發(fā)送讀寫指令到讀寫器，其中，用戶ID表示用戶的身份；讀寫器，位于隨身物中，根據(jù)讀寫指令通過第一射頻信號發(fā)出讀寫信號；一個或多個射頻標(biāo)簽，分布于預(yù)定區(qū)域內(nèi)，接收到讀寫信號的射頻標(biāo)簽通過第二射頻信號發(fā)送其存儲的標(biāo)簽ID到讀寫器，其中，標(biāo)簽ID表示射頻標(biāo)簽的位置；以及服務(wù)器，根據(jù)來自數(shù)據(jù)控制模塊的新數(shù)據(jù)確認(rèn)用戶的身份和位置，其中，讀寫器將接收到的標(biāo)簽ID發(fā)送到數(shù)據(jù)控制模塊，數(shù)據(jù)控制模塊將用戶ID和標(biāo)簽ID處理為新數(shù)據(jù)，并發(fā)送給服務(wù)器。通過上述技術(shù)方案，可以實現(xiàn)一種針對家居環(huán)境的快捷有效的定位系統(tǒng)。
文檔編號G01S13/74GK101858974SQ20101019812
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者史元春, 喻純, 馬尚 申請人:清華大學(xué)