Rfid室內(nèi)定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括：多個(gè)電子標(biāo)簽、一個(gè)讀卡器、數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括核心控制電路和無(wú)線傳輸模塊；所述多個(gè)電子標(biāo)簽按照等邊三角形的方式排列在定位區(qū)域內(nèi)；所述讀卡器設(shè)置在待測(cè)物體上，用于讀取讀卡器閱讀范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽的信息和接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI，并向核心控制電路返回所讀取的數(shù)據(jù)；所述核心控制電路用于向讀卡器發(fā)送配置讀卡器的指令、讀卡指令，解析讀卡器返回的讀取數(shù)據(jù)，以及待測(cè)物體定位計(jì)算，得到定位結(jié)果；所述無(wú)線傳輸模塊將待測(cè)物體的定位結(jié)果以無(wú)線方式發(fā)送。本實(shí)用新型提高了定位精確度、提高了定位效率、降低了成本。
【專利說(shuō)明】RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種定位系統(tǒng)，尤其是一種RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的迅猛進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到了資源管理，社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活以及人民的日?；顒?dòng)生產(chǎn)中，人們對(duì)于定位服務(wù)的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的定位系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們室內(nèi)定位高精度的需要。
[0003]根據(jù)定位環(huán)境和要求的不同，定位技術(shù)目前分為室外定位和室內(nèi)定位，其中全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS)在戶外環(huán)境的定位中應(yīng)用比較廣泛，但是由于混凝土等障礙物對(duì)電磁波的阻擋，衛(wèi)星信號(hào)接收受到嚴(yán)重干擾，GPS定位精度達(dá)不到人民的要求。目前室內(nèi)定位的主要的幾種技術(shù)有：紅外線、超聲波、藍(lán)牙、無(wú)線射頻技術(shù)等。隨著射頻識(shí)別（RFID)技術(shù)的興起，人們對(duì)于RFID技術(shù)的研究和應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。本文采用的是無(wú)線射頻（RFID)技術(shù)的室內(nèi)定位，RFID技術(shù)具有非視距，免接觸，識(shí)別速度快，精確度高，安全性高，成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、醫(yī)療、方位、跟蹤和資產(chǎn)管理等需要收集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，目前室內(nèi)定位的需求量很大，其中許多需求關(guān)系到生命及財(cái)產(chǎn)的安全，因此準(zhǔn)確快速的進(jìn)行室內(nèi)定位至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，具有高精度，低成本，實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0005]一種RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括：多個(gè)電子標(biāo)簽、一個(gè)讀卡器、數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括核心控制電路和無(wú)線傳輸模塊；
[0006]所述多個(gè)電子標(biāo)簽按照等邊三角形的方式排列在定位區(qū)域內(nèi)；
[0007]所述讀卡器設(shè)置在待測(cè)物體上，用于讀取讀卡器閱讀范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽的信息和接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI，并向核心控制電路返回所讀取的數(shù)據(jù)；
[0008]所述核心控制電路用于向讀卡器發(fā)送配置讀卡器的指令、讀卡指令，解析讀卡器返回的讀取數(shù)據(jù)，以及待測(cè)物體定位計(jì)算，得到定位結(jié)果；
[0009]所述無(wú)線傳輸模塊將待測(cè)物體的定位結(jié)果以無(wú)線方式發(fā)送。
[0010]進(jìn)一步地，所述RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，還包括終端，用于接收待測(cè)物體的定位結(jié)果并實(shí)時(shí)顯示。所述終端包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)。
[0011]進(jìn)一步地,所述讀卡器帶有方形天線。
[0012]進(jìn)一步地，所述讀卡器帶有串行通信接口，通過(guò)串行通信接口連接所述核心控制電路。
[0013]進(jìn)一步地，所述無(wú)線傳輸模塊采用ZIGBEE模塊、藍(lán)牙模塊和WIFI模塊中的一種或多種。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：[0015]1，避免了對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的復(fù)雜操作：本實(shí)用新型將位置信息直接寫(xiě)入無(wú)源電子標(biāo)簽中，免去了繁雜的數(shù)據(jù)庫(kù)操作和維護(hù)，簡(jiǎn)化了流程，提高了定位效率。
[0016]2，提高了定位精確度：本實(shí)用新型的無(wú)源電子標(biāo)簽采用了三角形的排列方式，相比傳統(tǒng)的矩形排列方式，精確度更好。
[0017]3，大大降低了成本：本實(shí)用新型采用的是無(wú)源電子標(biāo)簽，價(jià)格便宜。本實(shí)用新型僅用到一個(gè)讀卡器，成本大大降低。
[0018]4、定位結(jié)果實(shí)時(shí)顯示：本實(shí)用新型通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞綄⒍ㄎ唤Y(jié)果實(shí)時(shí)傳輸并在各智能終端顯示。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖I為RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)框圖。
[0020]圖2為RFID室內(nèi)定位無(wú)源電子標(biāo)簽鋪設(shè)方式。
[0021]圖3為RFID室內(nèi)定位流程圖。
[0022]圖4為RFID室內(nèi)定位效果圖。
[0023]圖5為終端顯示界面。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]如圖I、圖2所示，一種RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，包括：多個(gè)電子標(biāo)簽（即RFID標(biāo)簽)、讀卡器、終端、數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括核心控制電路和無(wú)線傳輸模塊；
[0026]所述多個(gè)電子標(biāo)簽按照等邊三角形的方式排列在定位區(qū)域內(nèi)；圖I中的電子標(biāo)簽為無(wú)源電子標(biāo)簽，EPC G2標(biāo)簽，G2標(biāo)簽分為4個(gè)區(qū)：保留區(qū)，EPC區(qū)，TID區(qū)和User區(qū)。EPC區(qū)可讀可寫(xiě)，在其中的EPC區(qū)寫(xiě)入電子標(biāo)簽位置信息，如樓房號(hào)，樓層號(hào)，房間號(hào)，標(biāo)簽坐標(biāo)
坐寸ο
[0027]所述讀卡器設(shè)置在待測(cè)物體上，用于讀取讀卡器閱讀范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽的信息和RSSI (接收信號(hào)強(qiáng)度)，并向核心控制電路返回所讀取的數(shù)據(jù)。讀卡器工作在連續(xù)讀卡狀態(tài)下，接收到讀卡指令進(jìn)行讀卡之后響應(yīng)返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)包。本例中的讀卡器可采用深圳市捷通科技有限公司的型號(hào)為JT-907R500的讀卡器。此讀卡器工作頻率為902~928MHz，采用RS232串行通信接口，也可以采用I2C、SPI等通信接口，外接一個(gè)方形天線。該讀卡器的輸出功率可調(diào)，最大輸出功率為28dBm，讀取距離最大可達(dá)10M?？梢宰x取電子標(biāo)簽的接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI。
[0028]所述核心控制電路用于向讀卡器發(fā)送配置讀卡器的指令、讀卡指令，解析讀卡器返回的讀取數(shù)據(jù)，以及待測(cè)物體定位計(jì)算，得到定位結(jié)果。核心控制電路主要由ARM芯片或DSP芯片構(gòu)成，其主要作用有：
[0029](I).完成讀卡器寄存器的配置，如讀卡器功率，讀卡周期，天線的選擇，讀取參數(shù)，寫(xiě)入?yún)?shù)等。
[0030](2).向讀卡器發(fā)送讀卡指令。
[0031](3).接收回傳數(shù)據(jù)并解析，解析數(shù)據(jù)中所包含的讀卡器閱讀范圍內(nèi)所有的電子標(biāo)簽的位置坐標(biāo)信息和RSSI。[0032]⑷.待測(cè)物體定位計(jì)算，得到定位結(jié)果。
[0033](5).將定位結(jié)果通過(guò)無(wú)線傳輸模塊進(jìn)行發(fā)送。
[0034]所述無(wú)線傳輸模塊將待測(cè)物體的定位結(jié)果以無(wú)線方式發(fā)送，無(wú)線傳輸模塊的選擇：當(dāng)終端為個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)可以選用ZIGBEE模塊，藍(lán)牙模塊或者WIFI模塊等；當(dāng)終端為平板電腦，智能手機(jī)時(shí)可以選擇藍(lán)牙模塊或者WIFI模塊。
[0035]所述終端用于接收待測(cè)物體的定位結(jié)果并通過(guò)圖表等形式實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。終端可采用個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)等。圖5為終端顯示界面的一個(gè)實(shí)際例子。界面左側(cè)依次顯示了待測(cè)物體所在的樓號(hào)，樓層，房間號(hào)以及具體的坐標(biāo)位置。右側(cè)為所在房間的平面圖，在房間內(nèi)建立坐標(biāo)系，劃分出若干坐標(biāo)區(qū)域，并將待測(cè)物體所在相應(yīng)區(qū)域以陰影顯
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[0036]本實(shí)用新型的定位過(guò)程如圖3所示。
[0037]步驟3Ol，開(kāi)始。
[0038]步驟302，利用EPC區(qū)可讀可寫(xiě)的性質(zhì)，將電子標(biāo)簽所在位置信息按照一定的規(guī)則寫(xiě)入電子標(biāo)簽的EPC區(qū)，寫(xiě)入規(guī)則為依次為樓房號(hào)，樓層號(hào)，房間號(hào)，電子標(biāo)簽所在位置的坐標(biāo)等，如在C座6樓20、1室，坐標(biāo)為（50，50)，則寫(xiě)入時(shí)為：00030006020100500050o
[0039]步驟303，無(wú)源電子標(biāo)簽的鋪設(shè)，本實(shí)施例電子標(biāo)簽按照?qǐng)D2的方式，將無(wú)源電子標(biāo)簽按照等邊三角形方式進(jìn)行鋪設(shè)，等邊三角形的邊長(zhǎng)為50CM。
[0040]步驟304，核心控制電路發(fā)送指令配置讀卡器的參數(shù)，使其工作在連續(xù)讀取電子標(biāo)簽狀態(tài)下；配置讀卡器，主要包括：
[0041]讀卡器工作頻率的設(shè)置，本實(shí)施例中用到的頻率為915. 25MHz。
[0042]讀卡器工作功率的設(shè)置，本實(shí)施例中配置輸出功率為28dBm。
[0043]讀卡器天線的設(shè)置，本實(shí)施例中用到O號(hào)物理天線，不使能邏輯天線。
[0044]讀卡器盤(pán)點(diǎn)周期設(shè)置，設(shè)置駐留時(shí)間為2000ms。
[0045]盤(pán)點(diǎn)操作，讀參數(shù)配置等，如讀取的內(nèi)存地址，讀操作偏移量，讀取字節(jié)數(shù)，訪問(wèn)密碼等。
[0046]步驟305，核心控制電路向讀卡器發(fā)送讀卡指令0X10，其中0X10為本實(shí)施例中讀卡指令。讀卡器讀取閱讀范圍內(nèi)所有的電子標(biāo)簽的信息和RSSI (接收信號(hào)強(qiáng)度)，并向核心控制電路返回所讀取的數(shù)據(jù)。
[0047]步驟306，核心控制電路接收返回?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)讀卡器返回?cái)?shù)據(jù)包格式解析數(shù)據(jù)，得到閱讀范圍內(nèi)所有的電子標(biāo)簽的位置坐標(biāo)信息和RSSI。
[0048]步驟307，核心控制電路利用對(duì)數(shù)距離損耗模型，根據(jù)接收到的RSSI值計(jì)算得到讀卡器與閱讀范圍內(nèi)各個(gè)電子標(biāo)簽之間相應(yīng)的距離；具體如下：
[0049]對(duì)數(shù)距離損耗模型，是一種用來(lái)預(yù)測(cè)信號(hào)在室內(nèi)或者稠密人群環(huán)境下沿著某特定路徑下隨距離增加平均衰減程度的傳播模型。公式如下：
[0050]Pl (d) =Pl (d0) +IOnlg (d/d0) +X。
[0051]其中，d為電子標(biāo)簽到讀卡器之間的實(shí)際距離，單位為m ；d0為參考距離，單位為m，通常取值為Im ；n為路徑損耗指數(shù)，表示路徑損失隨距離增加而增大的快慢，與周圍的環(huán)境有關(guān)，本實(shí)施例中取值為I. 5 ;X。是均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為σ的高斯分布隨機(jī)變量，本實(shí)施例中取值為11. 8 ；PL(d0)表示參考距離為Cltl時(shí)的路徑損耗，PJd)表示經(jīng)過(guò)距離d后的路徑損耗。
[0052]電子標(biāo)簽的接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI為：
[0053]RSSI=Pt-PL(d)
[0054]其中，Pt表示讀卡器的功率,為已知量。
[0055]綜合以上公式可得電子標(biāo)簽到讀卡器之間的實(shí)際距離d。
[0056]步驟308，判斷讀卡器閱讀范圍內(nèi)電子標(biāo)簽的數(shù)目t，假設(shè)Du表示的是在閱讀范圍r內(nèi)讀取到的所有的電子標(biāo)簽的集合。所讀取到的電子標(biāo)簽的坐標(biāo)為（xt，yt)，需要計(jì)算的待測(cè)物體坐標(biāo)為（cx，cy)0 (讀卡器設(shè)置在待測(cè)物體上，讀卡器的位置坐標(biāo)也就是待測(cè)物體的位置坐標(biāo)）
[0057]若讀卡器閱讀范圍內(nèi)沒(méi)有電子標(biāo)簽，核心控制電路繼續(xù)發(fā)送讀卡指令，讀卡器繼續(xù)讀卡。
[0058]步驟309，若讀卡器閱讀范圍內(nèi)標(biāo)簽數(shù)目為：1≤t≤2，則用加權(quán)求平均值的方法求待測(cè)物體的位置，其中RSSI表示接收信號(hào)強(qiáng)度，加權(quán)系數(shù)為Wt=I/ I RSSII，則
[0059]
【權(quán)利要求】
1.一種RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：多個(gè)電子標(biāo)簽、一個(gè)讀卡器、數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括核心控制電路和無(wú)線傳輸模塊； 所述多個(gè)電子標(biāo)簽按照等邊三角形的方式排列在定位區(qū)域內(nèi)； 所述讀卡器設(shè)置在待測(cè)物體上，用于讀取讀卡器閱讀范圍內(nèi)的電子標(biāo)簽的信息和接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI，并向核心控制電路返回所讀取的數(shù)據(jù)； 所述核心控制電路用于向讀卡器發(fā)送配置讀卡器的指令、讀卡指令，解析讀卡器返回的讀取數(shù)據(jù)，以及待測(cè)物體定位計(jì)算，得到定位結(jié)果； 所述無(wú)線傳輸模塊將待測(cè)物體的定位結(jié)果以無(wú)線方式發(fā)送。
2.如權(quán)利要求1所述的RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：還包括終端，用于接收待測(cè)物體的定位結(jié)果并實(shí)時(shí)顯示。
3.如權(quán)利要求2所述的RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述終端包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述讀卡器帶有方形天線。
5.如權(quán)利要求1或2所述的RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述讀卡器帶有串行通信接口，通過(guò)串行通信接口連接所述核心控制電路。
6.如權(quán)利要求1或2所述的RFID室內(nèi)定位系統(tǒng)，其特征在于：所述無(wú)線傳輸模塊采用ZIGBEE模塊、藍(lán)牙模塊和WIFI模塊中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】G01S5/02GK203376473SQ201320438818
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】西梁, 張雷 申請(qǐng)人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心