一種基于射頻標簽亞穩(wěn)定狀態(tài)的軌跡檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種利用標簽對的亞穩(wěn)定狀態(tài)信息的軌跡檢測的方法。其是利用標簽對亞穩(wěn)定狀態(tài)的變化探測成物體的移動。觀察結(jié)果表明，在物體的移動和標簽對的狀態(tài)影響明顯。在實現(xiàn)了RFID檢測系統(tǒng)，實驗證明，RFID檢測系統(tǒng)探測誤差受實驗環(huán)境影響。當人在距標簽對1米范圍內(nèi)運動時，可以達到最高檢測率95.17％，這說明我們的系統(tǒng)可以在大多數(shù)場合進行應用。RFID能利用其標簽成本低和非綁定的優(yōu)勢，將會長期和普遍的運用在軌跡檢測領(lǐng)域中。
【專利說明】一種基于射頻標簽亞穩(wěn)定狀態(tài)的軌跡檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線射頻識別【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種軌跡檢測方法，尤其是一種基于射 頻標簽亞穩(wěn)定狀態(tài)的軌跡檢測方法，用于實時對無線射頻識別（RFID)系統(tǒng)中出現(xiàn)的移動 目標進行檢測。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前利用RFID室內(nèi)定位技術(shù)所研發(fā)的比較典型的室內(nèi)定位系統(tǒng)有SpotON和 LANDMARC[4, 5]。其中SpotON系統(tǒng)是由華盛頓大學所研發(fā)的，它采用聚合算法，對采集到的 信號強度進行數(shù)據(jù)分析，從而實現(xiàn)對目標物體所處的三維物理空間的定位。該系統(tǒng)自用信 號強度進行定位，但由于信號強度的不穩(wěn)定性，定位精度有限。
[0003] LANDMARC系統(tǒng)是由密歇根州立大學所研發(fā)的，該定位系統(tǒng)采用k最近鄰（KNN)分 類算法，通過在物理空間中部署已知其位置信息的參考標簽，利用相對信號強度計算目標 物體位置的定位算法。該系統(tǒng)第一次提出了參考標簽的概念，。但該系統(tǒng)部署的參考標簽 屬于主動式標簽，主動式標簽壽命有限，不便攜帶，而且會增加成本。
[0004] 上述是目前比較流行的室內(nèi)定位技術(shù)，一些其他的室內(nèi)定位技術(shù)，如超寬帶技術(shù)、 基于圖像的分析處理技術(shù)及蜂窩定位技術(shù)等技術(shù)，也被應用于室內(nèi)定位的研宄中。但是由 于RFID具有其獨特的體積小、成本低、壽命長、穿透性好、重復利用性好、不怕污染和適應 各種環(huán)境等諸多優(yōu)點，成為室內(nèi)定位技術(shù)的重要實現(xiàn)方式。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種基于射頻標簽亞穩(wěn)定狀態(tài) 的軌跡檢測方法，其利用標簽對亞穩(wěn)定狀態(tài)進行軌跡檢測，檢測結(jié)果準確性高，并能夠?qū)崟r 地對于RFID系統(tǒng)中大量標簽對進行移動物體軌跡檢測。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0007] 這種基于射頻標簽亞穩(wěn)定狀態(tài)的軌跡檢測方法，包括以下步驟：
[0008] 1)標簽對亞穩(wěn)定功率訓練階段：
[0009] 首先基于天線場區(qū)的劃分理論，明確閱讀器與標簽之間以及標簽對間的能量傳遞 方式；其次利用弗里斯方程和畢奧-薩伐爾定律分別對閱讀器與標簽之間的能量傳遞和標 簽間的互干擾進行形式化描述，最終建立標簽對間的互干擾模型；
[0010] 將引起接收天線處信號電平起伏至剛好激活標簽時所對應的功率值定義為標簽 的亞穩(wěn)定功率；
[0011] 各標簽本身差異導致其亞穩(wěn)定功率值不同，將標簽對布置在RFID閱讀器讀取范 圍內(nèi)，將標簽對位置固定，以實時檢測Reader覆蓋范圍內(nèi)的標簽的讀取狀態(tài)；
[0012] (2)調(diào)整統(tǒng)一功率階段
[0013] 通過調(diào)節(jié)兩個標簽的距離，調(diào)節(jié)亞穩(wěn)定功率大?。?br> [0014] 功率訓練階段得到各標簽的亞穩(wěn)定功率值；將標簽的功率調(diào)為統(tǒng)一值，以便 Reader在同一功率下工作，以其中一個標簽為基準，調(diào)整其他標簽對距離；為方便調(diào)節(jié)，取 中間功率值的標簽為基準，經(jīng)調(diào)整后的標簽對中有一個標簽得到近似基準功率值；用d表 示標簽對中兩標簽間隔，當6mm〈d〈26mm時，標簽都能產(chǎn)生相應的亞穩(wěn)定功率值的變化；以 同樣方式調(diào)節(jié)各標簽對，使所有標簽對中有一個達到近似基準功率值；當標簽小于亞穩(wěn)定 功率值0. 5dbm時，要求統(tǒng)一后的亞穩(wěn)定功率值與基準功率相差小于或等于0. 5dbm，調(diào)節(jié)距 尚完成；
[0015] (3)移動物體探測階段
[0016] 運動的目標物體對標簽群的影響主要包括陰影效應和多徑效應兩種。這兩者通過 對無線電波造成不同的信道衰落，從而改變了標簽對的非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，達到了對目標物 體探測的目的；在RFID系統(tǒng)中，當目標物體運動到某一特殊位置時，由于目標物體對射頻 信號的傳輸路徑的遮擋，而在目標物體的后方會形成電波的半盲區(qū)，從而形成電磁場陰影； 在這個區(qū)域中，信號場強比較弱；隨著目標物體的不斷移動，參考點處的場強會發(fā)生緩慢的 變化，它引起的接收天線處場強的衰落。
[0017] 進一步，以上訓練亞穩(wěn)定功率的操作是將Reader的發(fā)射功率以定步長功率增加， 標簽讀取情況從不能讀取到剛好讀到，最后到穩(wěn)定讀??；將標簽剛好讀到時所對應的功率 值定為該標簽的亞穩(wěn)定功率；以同樣方式用Reader讀取多次，直到每個標簽都能得到一個 穩(wěn)定的亞穩(wěn)定功率值。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0019] 本發(fā)明不增加額外的設(shè)備，只需使用現(xiàn)有商用RFID讀寫設(shè)備，不會對系統(tǒng)的正常 運行產(chǎn)生負擔，本發(fā)明屬非綁定式檢測系統(tǒng)，由于本系統(tǒng)中所用RFID標簽屬被動式標簽， 成本很低，因此能夠在實際部署系統(tǒng)中長期提供低成本高效率檢測的任務。同時根據(jù)對標 簽亞穩(wěn)定狀態(tài)進行大量實驗，表明本發(fā)明是一種非常實用且有效的探測手段。另外在安全 方面，為了防止非法人員出入存放產(chǎn)品區(qū)域，本發(fā)明所提出的非綁定式檢測手段提供了在 物品監(jiān)視區(qū)內(nèi)對不攜帶任何接收器的入侵者進行實時檢測。和布置大量傳感器系統(tǒng)相比， 基于RFID標簽的移動檢測方式進入把入侵探測有兩個優(yōu)勢：低成本且支持再有射頻設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為經(jīng)過鄰近圖過濾后的參考標簽示意圖；
[0021] 圖2為經(jīng)過有效參考集過濾后的參考標簽示意圖。
[0022] 圖3為閱讀器與標簽之間的能量傳遞和標簽間的互干擾E41C標簽示意圖

【具體實施方式】
[0023] 利用RFID在非綁定狀態(tài)下的軌跡檢測的方法主要分為一下幾個步驟：
[0024] (1)標簽對亞穩(wěn)定功率訓練階段：
[0025] 首先，基于狀態(tài)迀移的移動物體探測的根本在于標簽對互干擾模型的建立。因此 本發(fā)明首先基于天線場區(qū)的劃分理論，明確了閱讀器與標簽之間以及標簽對間的能量傳遞 方式，這是標簽對互干擾模型建立的基礎(chǔ)和根本。其次利用弗里斯（Friis)方程
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于射頻標簽亞穩(wěn)定狀態(tài)的軌跡檢測方法，其特征在于，包括以下步驟： 1)標簽對亞穩(wěn)定功率訓練階段： 首先基于天線場區(qū)的劃分理論，明確閱讀器與標簽之間以及標簽對間的能量傳遞方 式；其次利用弗里斯方程和畢奧-薩伐爾定律分別對閱讀器與標簽之間的能量傳遞和標簽 間的互干擾進行形式化描述，最終建立標簽對間的互干擾模型； 將引起接收天線處信號電平起伏至剛好激活標簽時所對應的功率值定義為標簽的亞 穩(wěn)定功率； 各標簽本身差異導致其亞穩(wěn)定功率值不同，將標簽對布置在RFID閱讀器讀取范圍內(nèi)， 將標簽對位置固定，以實時檢測Reader覆蓋范圍內(nèi)的標簽的讀取狀態(tài)； (2) 調(diào)整統(tǒng)一功率階段 通過調(diào)節(jié)兩個標簽的距離，調(diào)節(jié)亞穩(wěn)定功率大?。? 功率訓練階段得到各標簽的亞穩(wěn)定功率值；將標簽的功率調(diào)為統(tǒng)一值，以便Reader 在同一功率下工作，以其中一個標簽為基準，調(diào)整其他標簽對距離；為方便調(diào)節(jié)，取中間功 率值的標簽為基準，經(jīng)調(diào)整后的標簽對中有一個標簽得到近似基準功率值；用d表示標簽 對中兩標簽間隔，當6mm〈d〈26mm時，標簽都能產(chǎn)生相應的亞穩(wěn)定功率值的變化；以同樣方 式調(diào)節(jié)各標簽對，使所有標簽對中有一個達到近似基準功率值；當標簽小于亞穩(wěn)定功率值 0. 5dbm時，要求統(tǒng)一后的亞穩(wěn)定功率值與基準功率相差小于或等于0. 5dbm，調(diào)節(jié)距離完 成； (3) 移動物體探測階段 運動的目標物體對標簽群的影響包括陰影效應和多徑效應兩種，這兩種通過對無線電 波造成不同的信道衰落，從而改變標簽對的非穩(wěn)定平衡狀態(tài)，達到了對目標物體探測的目 的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射頻標簽亞穩(wěn)定狀態(tài)的軌跡檢測方法，其特征在于，訓 練亞穩(wěn)定功率的操作是將Reader的發(fā)射功率以定步長功率增加，標簽讀取情況從不能讀 取到剛好讀到，最后到穩(wěn)定讀?。粚撕瀯偤米x到時所對應的功率值定為該標簽的亞穩(wěn)定 功率；以同樣方式用Reader讀取多次，直到每個標簽都能得到一個穩(wěn)定的亞穩(wěn)定功率值。
【文檔編號】G01S5/02GK104459614SQ201410458467
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】王星, 韓勁松, 趙季中, 錢辰, 馬丹, 張朋豐 申請人:西安交通大學