專利名稱：相位測(cè)距射頻標(biāo)識(shí)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無觸摸識(shí)別、定位和/或跟蹤系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明涉及一種利用相 位測(cè)距(Phase Ranging)來確定從系統(tǒng)天線到目標(biāo)射頻標(biāo)識(shí)(RFID)的距離的RFID識(shí)別、 定位和/或跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
Bloy 等人共有的 PCT 專利申請(qǐng)公開 WO 2009/0；35723 (名稱為 “Radio Frequency Signal Acquisition and Source Location System(射頻信號(hào)獲取和源定位系統(tǒng))”，于 2009年3月19日公開)特此全部納入作為參考，公開了一種實(shí)時(shí)RFID定位系統(tǒng)，其利用 耦合到一個(gè)或多個(gè)智能掃描天線信號(hào)獲取和源定位(SASL)模塊的智能跟蹤和控制系統(tǒng) (ITCS) (ITCS安裝件)使得能夠?qū)θ我鈹[放和/或在給定目標(biāo)區(qū)域(空間)內(nèi)移動(dòng)的RFID 標(biāo)簽精確地三維定位。無接觸識(shí)別、定位和/或跟蹤系統(tǒng)，例如WO 2009/035723中公開的 ITCS物體識(shí)別系統(tǒng)，能夠?qū)?biāo)簽和/或標(biāo)簽項(xiàng)進(jìn)行識(shí)別和定位，將標(biāo)簽或標(biāo)簽項(xiàng)的出現(xiàn)、消 失、定位或協(xié)同定位歸于重要地位，從而促進(jìn)更好的商業(yè)進(jìn)程決策。SASL可操控相位陣列天線可被配置成提供高精度的查詢波束方向反饋 (interrogation beam direction feedback)，能夠通過可以定位目標(biāo)RFID所在的空間來 識(shí)別矢量。然而，如果沒有更多的輸入，則對(duì)從天線沿著波束到目標(biāo)RFID所在的位置的距 離進(jìn)行測(cè)距是無法獲得空間內(nèi)目標(biāo)RFID的三維位置的。當(dāng)提供有更多的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/處理能力時(shí)，例如在WO 2009/035723中公開的RFID 定位系統(tǒng)可被進(jìn)一步改進(jìn)成通過RF環(huán)境指紋監(jiān)控和分析來監(jiān)控加標(biāo)簽和/或未加標(biāo)簽 物體，如Boy于2009年2月四日提交的美國專利申請(qǐng)No. :12/395, 595 (名稱為“Radio Frequency Environment Object Monitoring System and Methods of Use，，(身寸步頁環(huán)境物 體監(jiān)控系統(tǒng)和使用方法))中所公開的，特此全部納入作為參考。ITCS安裝件典型地包括為RFID位置計(jì)算提供高精度三角測(cè)量數(shù)據(jù)的多SASL。然 而，最優(yōu)的多SASL配置需要一個(gè)空間，該空間被配置成使得每個(gè)SASL能夠從離散的擺放位 置來掃描整個(gè)空間。典型空間中在使用期間的任一時(shí)刻的屏障和/或產(chǎn)品可能會(huì)對(duì)一個(gè)或 多個(gè)SASL產(chǎn)生受阻塞的掃描區(qū)域，通過至少兩個(gè)SASL來阻止掃描目標(biāo)RFID，因此抑制了目 標(biāo)RFID的查詢信號(hào)波束交叉點(diǎn)三角定位。進(jìn)一步地，多SASL硬件、安裝和維護(hù)的成本可能 變得重大。WO 2009/035723還公開了利用單個(gè)SASL的RFID范圍定位的替代方法，比如信號(hào) 發(fā)送/接收定時(shí)、返回信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)、反常回波信號(hào)(ghost signal)分析和/或多 信號(hào)平均。但是，利用這些替代方法的定位精度可能無法滿足需要高精確度的RFID定位的需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷的物體監(jiān)控解決方 案。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是促進(jìn)RFID物體定位系統(tǒng)的配置便利性、操作穩(wěn)定性和維護(hù)。


作為并入和組成本說明書的一部分，附示了本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖中相同 的參考編號(hào)表示相同的特性或元件并且可能未在它們出現(xiàn)的每個(gè)圖像中進(jìn)行具體描述，并 且所述附圖與上面給出的本發(fā)明的總體描述和下面給出的實(shí)施例的具體描述一起，用于解 釋本發(fā)明的原理。圖1是示例性RFID物體定位系統(tǒng)的示意框圖。圖2是相位測(cè)距的示意處理圖。圖3是論證空間周界(volume perimeter)內(nèi)的波束廣度的示意圖。圖4是針對(duì)10英尺距離計(jì)算的、在一定頻率范圍上的示例性相位數(shù)據(jù)以及添加了 理論相位線的圖表。圖5是針對(duì)50英尺距離計(jì)算的、在一定頻率范圍上的示例性相位數(shù)據(jù)以及添加了 理論相位線的圖表。圖6是針對(duì)33英尺距離計(jì)算的、在一定頻率范圍上的示例性相位數(shù)據(jù)以及添加了 理論相位線的圖表。圖7是包括距離結(jié)果檢驗(yàn)的相位測(cè)距的示意處理圖。
具體實(shí)施例方式通過對(duì)RFID物體定位系統(tǒng)的操作參數(shù)的研究，發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，在多個(gè)查詢頻率 上分析從目標(biāo)RFID接收的信號(hào)的相位可以得到以重要精度對(duì)目標(biāo)RFID沿著查詢信號(hào)波束 的距離進(jìn)行測(cè)距。此處使用的相位測(cè)距是指以下過程基于包含在以相同操控角度針對(duì)每個(gè)頻率獲 得的數(shù)據(jù)集中的相位讀數(shù)，計(jì)算從RFID定位系統(tǒng)天線沿著查詢信號(hào)波束到標(biāo)簽的距離。圖1論證了具有信號(hào)相位檢測(cè)和相位測(cè)距能力的示例性RFID定位系統(tǒng)。利用在定 位處理器14控制下的波束操控單元12論證智能可操控相位陣列天線模塊10。RFID讀取 模塊16通過多頻率收發(fā)器22的RF端口 20將查詢信號(hào)引導(dǎo)到可操控相位陣列天線18并 且從該可操控相位陣列天線18接收相應(yīng)信號(hào)。收發(fā)器22根據(jù)來自協(xié)議處理器沈的控制 指令，對(duì)于每條發(fā)送和接收信號(hào)路徑通過數(shù)模發(fā)送和模數(shù)接收轉(zhuǎn)換器M來處理期望信號(hào)。RFID讀取模塊16包括相位檢測(cè)電路28，該相位檢測(cè)電路28提供相位數(shù)據(jù)和/或 確定查詢信號(hào)的相位與相應(yīng)接收信號(hào)的相位之間的相位差。由于在零拍接收機(jī)(homodyne receivers)中測(cè)量相位信息的非單值性(ambiguity)，因此相位測(cè)量結(jié)果可能限于0到180 度的范圍，也就是，在接收機(jī)處背向散射(backscatter)信號(hào)的相位模量(modulus)?？商?代地，此處描述的相位測(cè)距過程也容許-180到+180(0到360)度的輸入相位。RFID讀取模塊內(nèi)進(jìn)一步的信號(hào)分析通過幅度處理電路30和RFID標(biāo)簽單一化(singulation)電路32來執(zhí)行，由此，對(duì)于每個(gè)RFID標(biāo)簽掃描，可以輸出電子產(chǎn)品碼(EPC) 或者其他標(biāo)簽識(shí)別符、RSSI、頻率、相位和時(shí)間戳用以通過ITCS和/或定位處理器進(jìn)一步處 理。包含相位檢測(cè)能力的RFID讀取模塊16的供應(yīng)商是加拿大多倫多的Sirit公司。波束 操控角度信息(例如從波束操控單元12接收的Theta和Wii)也可以與每個(gè)RFID標(biāo)簽掃 描以及表示存儲(chǔ)在定位處理器14處的每個(gè)RFID標(biāo)簽掃描的組合數(shù)據(jù)集34相關(guān)聯(lián)。也可 以包括一個(gè)或多個(gè)附加智能可操控相位陣列天線模塊10，每個(gè)模塊將數(shù)據(jù)集34傳送到定 位處理器14。定位處理器14的輸出36包括標(biāo)簽識(shí)別符、時(shí)間戳和相關(guān)RFID標(biāo)簽38的三 維位置。收發(fā)器22優(yōu)選地配備有跳頻能力，使得多高速RFID標(biāo)簽38能夠以相同波束操控 角度在例如902到928Mhz之間的頻率范圍上進(jìn)行掃描，從而對(duì)每個(gè)頻率生成數(shù)據(jù)集。跳頻 可以例如具有100、250或者500kHz的步長，其導(dǎo)致頻率范圍上250、100或50個(gè)步長。政 府射頻規(guī)范可能要求20秒內(nèi)最小50跳頻速率的頻率變化。更快的頻率變化可以使得掃描 /計(jì)算速度增加。相位測(cè)距方法借助如圖2中所示的總體處理流程圖進(jìn)行了詳細(xì)的描述。在50，通 過空間的掃描引導(dǎo)查詢信號(hào)波束來收集多個(gè)數(shù)據(jù)集34。所述掃描可以例如是光柵掃描或者 其他掃描模式，比如根據(jù)先前數(shù)據(jù)優(yōu)先排序來識(shí)別RFID標(biāo)簽38的位置。所述掃描可以在 單個(gè)掃描頻率上執(zhí)行，在從RFID標(biāo)簽38接收到應(yīng)答信號(hào)時(shí)中斷，于是沿著相同波束方向在 不同頻率范圍上重復(fù)多個(gè)讀數(shù)?？商娲?，所述掃描可以利用持續(xù)的跳頻來執(zhí)行，使得能夠 在可應(yīng)用的政府RF發(fā)送機(jī)規(guī)范下應(yīng)用最大信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)查詢信號(hào)波束遇到RFID標(biāo)簽38時(shí)，天線接收沿著波束識(shí)別RFID標(biāo)簽的存在的 應(yīng)答信號(hào)，該應(yīng)答信號(hào)觸發(fā)對(duì)應(yīng)于RFID標(biāo)簽掃描的數(shù)據(jù)集34(例如電子產(chǎn)品碼(EPC)或者 其他標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符、RSSI、頻率、相位和時(shí)間戳)的數(shù)據(jù)捕捉。沿著相同波束的更多查詢信號(hào) 在附加頻率上執(zhí)行，記錄每個(gè)查詢信號(hào)頻率的數(shù)據(jù)集34。比如背向散射調(diào)制的應(yīng)答信號(hào)的 rf分量的相位被包括在每個(gè)數(shù)據(jù)集34中。隨著查詢信號(hào)頻率變化，接收的應(yīng)答信號(hào)的相位 將發(fā)生變化。數(shù)據(jù)集34可以按照標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符分組，產(chǎn)生數(shù)據(jù)矩陣用以下一步處理，包括推 導(dǎo)每個(gè)RFID標(biāo)簽38的三維位置。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，根據(jù)美國專利申請(qǐng)?zhí)?2/395,595的RF環(huán)境指紋可以與每 個(gè)數(shù)據(jù)集34相關(guān)聯(lián)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，應(yīng)用于單個(gè)波束方向/RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)集收集的不同查 詢信號(hào)頻率的數(shù)量直接影響得到的距離計(jì)算的分辨力，其與對(duì)于所應(yīng)用的每個(gè)查詢信號(hào)頻 率而切換、生成、和處理數(shù)據(jù)所需的額外時(shí)間權(quán)衡(trade-off)。為了對(duì)RFID標(biāo)簽掃描數(shù)據(jù)應(yīng)用相位測(cè)距，在52，對(duì)于檢測(cè)RFID標(biāo)簽38的波束方 向，得到波束廣度或者在即時(shí)方向上更短節(jié)塊(segment)的感興趣的波束廣度。在典型的安裝中，指定空間40的周界，并且還已知天線18相對(duì)于空間40的位置。 對(duì)于任何波束角度，可以通過三角學(xué)來計(jì)算波束與空間40的周界(比如底面和/或側(cè)面) 的交叉點(diǎn)。所述底面和/或側(cè)面可以是物理或者邏輯部分和/或障礙，包括例如從中已知 RFID標(biāo)簽38將被排除的期望排除區(qū)域周界和/或其中RFID標(biāo)簽38不希望被追蹤的識(shí)別 位置。一旦計(jì)算出波束的端點(diǎn)坐標(biāo)，也可以計(jì)算出波束長度。比如圖3所示，當(dāng)波束在方位 A-到A+上掃描(即從左到右)并且在朝向B的立面(elevation)上連續(xù)移動(dòng)時(shí)，執(zhí)行跨越由A-、A+到B_、B+定義的空間的底面的光柵掃描。在掃描期間的任何時(shí)候，可以繪制出一 個(gè)直角三角形圖，包括從天線中心處的點(diǎn)D垂直下落到底面的點(diǎn)E的垂直線、從D行進(jìn)到表 示天線查詢波束中心的與底面的交叉點(diǎn)F的線、和沿著底面連接E和F的水平線。隨著波 束在底面上掃描，線DF的長度、波束廣度將會(huì)變化，DF和EF的夾角也會(huì)發(fā)生變化。在52識(shí)別的波束廣度的端部可被引用為MIN和MAX，分別表示期望從天線沿著當(dāng) 前波束方向到當(dāng)前RFID標(biāo)簽38的最小距離和最大距離。可以應(yīng)用進(jìn)一步細(xì)化處理(refinement)來降低整個(gè)處理時(shí)間并且還提高抗噪 性。例如，通過使用信號(hào)定時(shí)和/或數(shù)據(jù)集的RSSI數(shù)據(jù)來降低波束廣度的理論長度，可以 將MIN和MAX的距離降低到一個(gè)高概率的范圍。如果信號(hào)定時(shí)表示在發(fā)出查詢信號(hào)到從目 標(biāo)RFID標(biāo)簽接收背向散射調(diào)制之間的或長或短的期間，則波束廣度離天線18或近或遠(yuǎn)的 分段可能被優(yōu)先檢查。類似地，如果RSSI讀數(shù)更高和/或更低，則這可能意味著目標(biāo)RFID 沿著信號(hào)波束的可能位置的范圍更靠近和/或更遠(yuǎn)離。在M進(jìn)行沿著波束廣度的相位測(cè)距。因?yàn)橐婚_始并不知道從天線18沿著信號(hào)波 束到標(biāo)簽的距離，因此假設(shè)一個(gè)任意距離，比如MIN、MAX、一個(gè)中點(diǎn)或當(dāng)前波束廣度的其它 函數(shù)。在這個(gè)例子中，選用MIN= 10英尺的示例性距離。作為RFID讀取模塊的輸出，記錄 的相位信息是180度的模量。隨著針對(duì)相位和頻率繪制數(shù)據(jù)集，如圖4中所示，將會(huì)發(fā)現(xiàn)有 三條離開它們?cè)瓉砦恢?80度的數(shù)據(jù)線。這是因?yàn)?，相位是參考初始頻率相位結(jié)果而記錄 的，并且如果隨后的相位測(cè)量偏離理論相位(見下面)大于90度，則將通過加減180度的 倍數(shù)來調(diào)整它們。因此，調(diào)整相位使得結(jié)果與理論相位讀數(shù)最合適。理論相位=Phase at min Freq-(freq(Hz)-min Freq)氺distance (ft)氺360 (deg)/c (ft/s)*2在56，信號(hào)處理器生成一個(gè)理論數(shù)據(jù)集，其包括針對(duì)每個(gè)頻率以及在MIN到MAX范 圍內(nèi)的理論標(biāo)簽距離集的背向散射信號(hào)的相位。針對(duì)假設(shè)的10英尺的標(biāo)簽距離，圖4中示 出了這條理論線，例如通過計(jì)算一距離范圍內(nèi)的理論相位而計(jì)算出的數(shù)據(jù)點(diǎn)。將會(huì)注意到， 該理論線與實(shí)際的標(biāo)簽相位測(cè)量具有不同的斜率。理論線的起點(diǎn)可能被選作所采用的第一 相位與頻率數(shù)據(jù)集坐標(biāo)，因此實(shí)際的初始數(shù)據(jù)的起點(diǎn)和理論線重合，這簡化了計(jì)算。在58，信號(hào)處理器對(duì)每個(gè)檢測(cè)到的RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)集34進(jìn)行迭代循環(huán)，以便確定 對(duì)理論相位的最佳匹配，其識(shí)別從天線18沿著信號(hào)波束到RFID標(biāo)簽的距離。取代順次計(jì) 算與每個(gè)可用頻率數(shù)據(jù)集34相關(guān)的理論距離/疊加(overlay)斜率微分，可以進(jìn)行與頻率 數(shù)據(jù)集34的可用范圍對(duì)應(yīng)的代表性理論距離之間的比較，以便識(shí)別感興趣的收斂理論距 離范圍，例如通過斜率比較和/或加/減運(yùn)算，代表相關(guān)距離的斜率和理論結(jié)果的不同，其 中收斂的理論距離范圍內(nèi)的可用頻率數(shù)據(jù)集34隨后被重新考慮用以最佳配合。迭代循環(huán)針對(duì)MIN到MAX之間的大量距離中的每個(gè)距離生成理論曲線。如圖4、 圖5和圖6所論證的，如果實(shí)際距離大于理論距離，則記錄數(shù)據(jù)的斜率將大于理論的，并且 如果實(shí)際距離小于理論距離，則該斜率將小于(更緩)理論的。接下來，對(duì)于每個(gè)距離步長將記錄數(shù)據(jù)疊加到理論數(shù)據(jù)上。在某一距離中，記錄數(shù) 據(jù)的斜率和理論數(shù)據(jù)的斜率將至少平行，并且假如兩者起點(diǎn)相同則將典型地重合。在當(dāng)前 的數(shù)據(jù)集示例中，這論證于圖6中。因此，在當(dāng)前示例中，從天線18沿著信號(hào)波束到RFID 標(biāo)簽的距離是33英尺，理論距離應(yīng)用后生成圖6，在該示例中提供了數(shù)據(jù)集34的最佳斜率 匹配。在70，具有最佳斜率匹配的理論距離被選作輸出距離。
在加快定位處理的迭代方法的細(xì)化過程中，可以使用收斂的迭代處理，由此，先為 比標(biāo)簽的假定距離更近的距離計(jì)算理論距離，接著為比標(biāo)簽的假定距離更遠(yuǎn)的距離計(jì)算理 論距離。通過比較所述測(cè)量之間的數(shù)據(jù)集的斜率，能夠排除大量的數(shù)據(jù)集34計(jì)算并且通過 使用已知數(shù)學(xué)技術(shù)對(duì)實(shí)際距離進(jìn)行快速收斂。在更多的實(shí)施例中，例如圖7所示，可以通過額外的檢驗(yàn)步驟來測(cè)試從相位測(cè)距 獲得的結(jié)果輸出距離的有效性。所述結(jié)果的檢驗(yàn)可在64執(zhí)行，對(duì)在60和62執(zhí)行的數(shù)據(jù)完 整性計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行操作?？紤]到執(zhí)行速度，這些計(jì)算可與58中的最佳匹配處理并行地進(jìn) 行。在60中，平方差和(Sum of Square Error, SSE)值計(jì)算如下采用理論相位，從MIN到 MAX之間相應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)中減去理論相位，并且對(duì)所有測(cè)量結(jié)果求平方和求和。在62中，通過 如下過程針對(duì)水平線(斜率=0，表示距離為0)計(jì)算平方總和(SST)采用“理論相位”，從 調(diào)整后的原數(shù)據(jù)減去理論相位，對(duì)所有測(cè)量結(jié)果求平方和求和。利用從60和62的SSE和 SST輸入，R_rawData(64)可以計(jì)算如下R_rawData (64) = 1-SSE/SST 其中逼近 1 的 R_rawData (64)表示良好匹配，逼近 0 的R值表示不良匹配。計(jì)算中的差錯(cuò)源可能是存在RF噪音源，生成了在數(shù)據(jù)獲取和/或?qū)?廣相位平均期間正移動(dòng)且被應(yīng)用為數(shù)據(jù)集34的RFID標(biāo)簽38。為了易于決策，可以指定一 yIv Thresho 1 d_R_rawData Ι 。在70 中，如果 R_rawData (64) > Threshold_R_rawData,則接受相位測(cè)距結(jié)果，并 且從位置處理器14輸出物體RFID標(biāo)簽38的相應(yīng)三維位置連同相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符和時(shí) 間戳。如果R_rawData(64)不大于Threshold_R_rawData，則可以輸出一個(gè)可替代的最佳 猜想(例如根據(jù)W02009/035723中披露的過程)和/或一個(gè)警報(bào)。并且，在多智能可操控 相位陣列天線模塊10將數(shù)據(jù)集34提供給定位處理器14的情況下，這些獨(dú)立的相位測(cè)距計(jì) 算的結(jié)果可被比較用以進(jìn)一步檢查。在處理速度不是很重要的地方，多掃描和計(jì)算循環(huán)可 能沿著同一波束方向進(jìn)行，以便進(jìn)一步檢驗(yàn)結(jié)果和/或提供數(shù)據(jù)用以平均得到的70距離輸 出，以生成一個(gè)更可信水平的最終結(jié)果。當(dāng)掃描多個(gè)RFID標(biāo)簽38時(shí)，對(duì)于當(dāng)單個(gè)波束方向已識(shí)別多個(gè)RFID標(biāo)簽38時(shí)發(fā) 現(xiàn)的每個(gè)RFID標(biāo)簽38，可以發(fā)生所描述的處理，RFID讀取模塊16的標(biāo)簽單一化電路32將 會(huì)把所發(fā)現(xiàn)的每個(gè)RFID標(biāo)簽38分離成獨(dú)一無二的數(shù)據(jù)集34。此處已經(jīng)針對(duì)在單個(gè)查詢信號(hào)波束方向收集的數(shù)據(jù)描述了相位測(cè)距過程。因?yàn)椴?詢信號(hào)波束具有一個(gè)一般圓錐面，還有一個(gè)隨著距離變化的橫斷區(qū)域，在波束的橫斷區(qū)域 重疊的多波束方向，可以檢測(cè)到單個(gè)RFID標(biāo)簽38。為了改善系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，也可以利用與 多波束方向相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集；34。為了校正因?yàn)槲⑿〔ㄊ较虿顒e引起的相位差別，可以將 校正因子(例如在系統(tǒng)配置期間確定的參數(shù))加入到測(cè)量的相位中，該參數(shù)取決于RSSI比 較和/或臨近波束方向數(shù)據(jù)集34的映射，這也指示了哪個(gè)波束方向象是目標(biāo)RFID標(biāo)簽38 位置的中心點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，所公開的設(shè)備和系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有的多天線18三角測(cè) 量法相比提供了巨大的裝備、安裝和維護(hù)優(yōu)勢(shì)，和/或與沒有相位測(cè)距能力的單天線18標(biāo) 簽定位系統(tǒng)相比在定位精度上提供了重要改進(jìn)。部件表格
權(quán)利要求
1.一種RFID定位系統(tǒng)，包括RFID讀取模塊，其耦合到由波束操控單元調(diào)控的可操控相位陣列天線；該RFID讀取模塊輸出包括標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符、頻率和相位的數(shù)據(jù)集；該RFID讀取模塊包括具有多頻率發(fā)送和接收能力的收發(fā)器；定位處理器，用于接收數(shù)據(jù)集和波束方向參數(shù)；該定位處理器輸出與標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符相關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽的三維位置。
2.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)集進(jìn)一步包括返回信號(hào)強(qiáng)度指示符和時(shí)間戳。
3.如權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述定位處理器被配置用于對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行相位測(cè)距處理。
4.一種在RFID定位系統(tǒng)中用于相位測(cè)距的方法，包括如下步驟 當(dāng)處于一頻率的查詢信號(hào)波束指向一方向時(shí)，從RFID標(biāo)簽接收應(yīng)答信號(hào)； 生成與應(yīng)答信號(hào)對(duì)應(yīng)的包括應(yīng)答信號(hào)的相位和頻率的數(shù)據(jù)集；交替多個(gè)頻率之間的頻率，并且對(duì)于相應(yīng)于多個(gè)頻率的多個(gè)應(yīng)答信號(hào)中的每一個(gè)進(jìn)一 步生成數(shù)據(jù)集；針對(duì)每個(gè)頻率在沿著波束的多個(gè)距離中的每個(gè)距離上生成理論相位； 將穿過在每個(gè)頻率在多個(gè)距離中的每個(gè)距離上的理論相位的線的斜率與穿過在每個(gè) 頻率在多個(gè)距離中的每個(gè)距離上的相位的線的斜率進(jìn)行比較；和選擇穿過在每個(gè)頻率的理論相位的線的斜率最接近于穿過在每個(gè)頻率的相位的線的 斜率的距離作為輸出距離。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述查詢信號(hào)波束的波束廣度被確定；且多個(gè)距離 中的每個(gè)距離在所述波束廣度內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述波束廣度是針對(duì)傳輸查詢信號(hào)波束的天線的位 置和查詢信號(hào)波束的方向而確定的。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述波束廣度是針對(duì)傳輸查詢信號(hào)的天線的位置和 在空間周界內(nèi)的查詢信號(hào)波束的方向而確定的。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述空間周界包括邏輯部分。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集中的所述相位是180的模量。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)一步包括標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符。
11.如權(quán)利要求4所述的方法，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)一步包括返回信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)識(shí)符。
12.如權(quán)利要求4所述的方法，其中每個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)一步包括時(shí)間戳。
13.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述理論相位通過如下方程式生成 里論才百位=((phase at min Freq—Freq)氺distance氺360) / (c氺2),其中phase at min Freq是與數(shù)據(jù)集的最小頻率對(duì)應(yīng)的相位；Freq是與正對(duì)其計(jì)算理 論相位的頻率對(duì)應(yīng)的頻率；distance是正對(duì)其計(jì)算理論相位的距離，以及c是光速。
14.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括通過生成ILrawData= 1-SSE/SST來檢驗(yàn)輸 出距離的步驟；其中SSE是平方差和，所述平方差和是通過將每個(gè)所述理論相位從對(duì)應(yīng)于 數(shù)據(jù)集的每個(gè)頻率的相位中減去并且從相應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)中減去每個(gè)理論相位、對(duì)所有測(cè)量 結(jié)果進(jìn)行平方和求和而得到的；以及SST是針對(duì)斜率為0的理論曲線而計(jì)算的平方總和。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中R_rawData與Hireshold_R_rawData作比較，并且如果R_rawData大于Threshold_R_rawData，則接受該輸出距離。
16.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括將輸出距離作為三維坐標(biāo)輸出的步驟。
17.一種在RFID定位系統(tǒng)中用于相位測(cè)距的方法，包括如下步驟當(dāng)在一頻率的查詢信號(hào)波束指向一方向時(shí)，從RFID標(biāo)簽接收應(yīng)答信號(hào)；確定查詢信號(hào)的波束廣度；生成與應(yīng)答信號(hào)對(duì)應(yīng)的包括應(yīng)答信號(hào)的相位和頻率的數(shù)據(jù)集；交替多個(gè)頻率之間的頻率，并且對(duì)于與多個(gè)頻率對(duì)應(yīng)的多個(gè)應(yīng)答信號(hào)中的每一個(gè)進(jìn)一 步生成數(shù)據(jù)集；在波束廣度內(nèi)，針對(duì)每個(gè)頻率在沿著波束的多個(gè)距離中的每個(gè)距離，生成理論相位= ((phase at min Freq_Freq)氺distance氺360)/(c氺2)；其中phase at min Freq是與數(shù)據(jù)集的最小頻率對(duì)應(yīng)的相位；Freq是與正對(duì)其計(jì)算理 論相位的頻率對(duì)應(yīng)的頻率；distance是正對(duì)其計(jì)算理論相位的距離，以及c是光速；比較穿過在每個(gè)頻率在多個(gè)距離中的每個(gè)距離上的理論相位的線的斜率和穿過在每 個(gè)頻率在每個(gè)距離上的相位的線的斜率；和選擇穿過在每個(gè)頻率的理論相位的線的斜率最接近于穿過在每個(gè)頻率的相位的線的 斜率的距離作為輸出距離。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括通過生成ILrawData= 1-SSE/SST來檢驗(yàn) 輸出距離的步驟；其中SSE是平方差和，所述平方差和是通過將每個(gè)所述理論相位從對(duì)應(yīng) 于數(shù)據(jù)集的每個(gè)頻率的相位中減去并且從相應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)中減去每個(gè)理論相位、對(duì)所有測(cè) 量結(jié)果進(jìn)行平方和求和而得到的；以及SST是針對(duì)斜率為0的理論曲線而計(jì)算的平方總和。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中R_rawData和Threshold_R_rawData作比較，并且 如果R_rawData大于Threshold_R_rawData，則接受該輸出距離。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述波束廣度是針對(duì)傳輸查詢信號(hào)波束的天線的 位置和在空間周界內(nèi)的查詢信號(hào)波束的方向而確定的。
全文摘要
一種基于包括在數(shù)據(jù)集中的相位讀數(shù)相位測(cè)量從RFID定位系統(tǒng)天線沿著查詢信號(hào)波束到RFID標(biāo)簽的距離的方法和裝置，其中所述數(shù)據(jù)集是通過監(jiān)控與在多個(gè)頻率的查詢信號(hào)和共同查詢信號(hào)波束方向?qū)?yīng)的應(yīng)答信號(hào)而獲得的；所述方法和裝置將所測(cè)量相位和頻率數(shù)據(jù)集與在與查詢信號(hào)的波束廣度相對(duì)應(yīng)的位置范圍上針對(duì)相同頻率計(jì)算的理論相位進(jìn)行比較。
文檔編號(hào)G01S13/75GK102073045SQ20101062449
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者拉塞爾·霍弗, 格雷厄姆·P·布洛伊 申請(qǐng)人:Rf控制有限責(zé)任公司