本發(fā)明屬于無線空間定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于柔性RFID無源標(biāo)簽的室內(nèi)空間定位方法。
背景技術(shù)：
近年來,隨著無線技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,室內(nèi)定位技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注。紅外線、超聲波、藍(lán)牙、激光等室內(nèi)定位技術(shù),不是系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，就是定位精度差強(qiáng)人意。而射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)以其成本低廉、非接觸、非視距等優(yōu)于其它技術(shù)的特點(diǎn),成為了室內(nèi)定位領(lǐng)域的優(yōu)選技術(shù),被業(yè)界公認(rèn)為是本世紀(jì)最有前途的應(yīng)用技術(shù)之一。另外,由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜多變,多徑傳播和環(huán)境隨機(jī)噪聲的干擾較大,因此高精度的定位算法在室內(nèi)RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中就顯得尤為重要。
工作在UHF頻段的RFID系統(tǒng)室內(nèi)定位方法與傳統(tǒng)的無線定位方法一樣，按照定位方式的不同，可分為三大類：基于空間劃分的定位、基于場景的定位、基于測距的定位(包括時(shí)間信息定位—TOA/TDOA、到達(dá)角度定位--AOA、信號(hào)強(qiáng)度信息定位)。
基于空間劃分的定位雖然不需要測量電磁波物理量，且較容易實(shí)施，但定位精度較低。目前主要應(yīng)用于井下人員以及倉庫中大型物品的位置定位。
基于測距定位中的時(shí)間定位方法要求收發(fā)雙方有較為精準(zhǔn)的時(shí)間同步，這對于RFID系統(tǒng)來說是很難做到的，如要提高同步時(shí)鐘精度則成本會(huì)相應(yīng)的增加。
本發(fā)明采用信號(hào)強(qiáng)度信息定位，在申請?zhí)枮镃N201210004597的專利中，采用多個(gè)reader，成本高，所述也只限于二維平面的定位，不能解決立體空間的定位。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，而提供一種基于柔性RFID無源標(biāo)簽的室內(nèi)空間定位方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種基于柔性RFID無源標(biāo)簽的室內(nèi)空間定位方法，包括設(shè)置在待定位物體上的無源標(biāo)簽和超聲波傳感器、定位服務(wù)器、與無源標(biāo)簽適配的閱讀器及天線，所述無源標(biāo)簽為柔性RFID無源標(biāo)簽，閱讀器通過天線感應(yīng)到待定位無源標(biāo)簽并獲得其信號(hào)強(qiáng)度，定位服務(wù)器通過無線網(wǎng)絡(luò)與閱讀器和超聲波傳感器無線連接，采取如下步驟：
S1、將閱讀器與定位服務(wù)器連接；
S2、將閱讀器的天線進(jìn)行編號(hào)，安裝在所需要定位的室內(nèi)空間的頂部，所述天線的個(gè)數(shù)為3個(gè)，閱讀器依次讀取每個(gè)天線的接收的信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)，所述三個(gè)天線的RSSI構(gòu)成一組定位坐標(biāo)點(diǎn)P(RSSIi,RSSIj,RSSIk)；
S3、把所述定位空間分成若干不同高度的定位平面，建立各個(gè)高度平面上的參考標(biāo)簽坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫；
S4、把超聲波傳感器安裝在待定位物體上，所述超聲波傳感器把收集到的信號(hào)傳輸給定位服務(wù)器，通過待定位物體上的超聲波傳感器測定待定位物體在當(dāng)前空間的高度h；
S5、采集該高度平面參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度樣本建立數(shù)據(jù)庫。如a點(diǎn)的位置坐標(biāo)A(xi，yj)，i＝1～M,j＝1～N，M、N≥2及3個(gè)天線到每個(gè)參考標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度值R(RSSI1ijh,RSSI2ijh,RSSI3ijh)，則該平面內(nèi)的參考標(biāo)簽a點(diǎn)可由A或R唯一確定，a點(diǎn)的參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度信息記為a(A,R)(后面可通過數(shù)據(jù)庫查詢R得到A)。該平面所有參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度信息記為hDatabase(h,a[M*N])，其中a[M*N]表示一個(gè)參考平面采集M*N個(gè)點(diǎn)；
S6、調(diào)整高度h，使h＝h+Δh,Δh>0，重復(fù)S4至S5,直到Q個(gè)高度平面h>H采集完畢；
S7、最后形成該空間內(nèi)的所有參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫，記為dbase[Q].使用預(yù)先建立起來的dbase[Q]通過數(shù)據(jù)庫查詢即可進(jìn)行對待測物的坐標(biāo)匹配定位。
進(jìn)一步改進(jìn)，安裝在所需要定位的室內(nèi)空間的頂部的3個(gè)天線呈三角形非對稱分布；進(jìn)一步改進(jìn)，定位服務(wù)器通過藍(lán)牙或WiFi與閱讀器和超聲波傳感器連接。
進(jìn)一步改進(jìn)，超聲波傳感器獲得待測物的高度h后通過藍(lán)牙或zigbee方式傳遞給定位服務(wù)器。
本發(fā)明提供的一種基于柔性RFID無源標(biāo)簽的室內(nèi)空間定位方法，帶有超聲波傳感器及RFID標(biāo)簽的待測物進(jìn)入該空間后，在空間內(nèi)移動(dòng)時(shí)，先通過超聲波獲取待測物高度，再通過定位服務(wù)器讀取該標(biāo)簽到各天線的信號(hào)強(qiáng)度，然后再通過檢索參考標(biāo)簽定位數(shù)據(jù)庫即可給出待定位物體的位置坐標(biāo)具有定位精度高、維護(hù)成本低、已實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例，一種基于柔性RFID無源標(biāo)簽的室內(nèi)空間定位方法，包括設(shè)置在待定位物體上的無源標(biāo)簽和超聲波傳感器、定位服務(wù)器、與無源標(biāo)簽適配的閱讀器及天線，所述無源標(biāo)簽為柔性RFID無源標(biāo)簽，閱讀器通過天線感應(yīng)到待定位無源標(biāo)簽并獲得其信號(hào)強(qiáng)度，定位服務(wù)器通過無線網(wǎng)絡(luò)與閱讀器和超聲波傳感器無線連接，所述無線網(wǎng)絡(luò)可為藍(lán)牙或WiFi，采取如下步驟：
S1、將閱讀器與定位服務(wù)器連接；
S2、將閱讀器的天線進(jìn)行編號(hào)，安裝在所需要定位的室內(nèi)空間的頂部，所述天線的個(gè)數(shù)為3個(gè)，呈三角形非對稱分布，閱讀器依次讀取每個(gè)天線的接收的信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)，所述三個(gè)天線的RSSI構(gòu)成一組定位坐標(biāo)點(diǎn)P(RSSIi,RSSIj,RSSIk)；
S3、把所述定位空間分成若干不同高度的定位平面，建立各個(gè)高度平面上的參考標(biāo)簽坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫；
S4、把超聲波傳感器安裝在待定位物體上，所述超聲波傳感器把收集到的信號(hào)傳輸給定位服務(wù)器，通過待定位物體上的超聲波傳感器測定待定位物體在當(dāng)前空間的高度h；超聲波傳感器獲得待測物的高度h后通過藍(lán)牙或zigbee方式傳遞給定位服務(wù)器；
S5、采集該高度平面參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度樣本建立數(shù)據(jù)庫。如a點(diǎn)的位置坐標(biāo)A(xi，yj)，i＝1～M,j＝1～N，M、N≥2及3個(gè)天線到每個(gè)參考標(biāo)簽的信號(hào)強(qiáng)度值R(RSSI1ijh,RSSI2ijh,RSSI3ijh)，則該平面內(nèi)的參考標(biāo)簽a點(diǎn)可由A或R唯一確定，a點(diǎn)的參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度信息記為a(A,R)(后面可通過數(shù)據(jù)庫查詢R得到A)。該平面所有參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度信息記為hDatabase(h,a[M*N])，其中a[M*N]表示一個(gè)參考平面采集M*N個(gè)點(diǎn)；
S6、調(diào)整高度h，使h＝h+Δh,Δh>0，重復(fù)S4至S5,直到Q個(gè)高度平面(h+Q*Δh)>H采集完畢；
S7、最后形成該空間內(nèi)的所有參考標(biāo)簽坐標(biāo)及信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫，記為dbase[Q].使用預(yù)先建立起來的dbase[Q]通過數(shù)據(jù)庫查詢即可進(jìn)行對待測物的坐標(biāo)匹配定位。
當(dāng)待測標(biāo)簽進(jìn)入所述室內(nèi)空間內(nèi)時(shí)，通過超聲波傳感器獲得待測物體的高度h，通過無線(不限于wifi/bluetooth/zigbee)方式把待測物體的高度數(shù)據(jù)傳遞給定位終端，然后閱讀器將讀取到各天線RSSI給定位終端，定位終端即可根據(jù)關(guān)系函數(shù)D(i,j,h)確定其具體坐標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)空間定位。
本發(fā)明基于無源UHF型RFID的定位不僅能判斷感應(yīng)區(qū)內(nèi)是否存在RFID電子標(biāo)簽，還可通過各RFID監(jiān)測設(shè)備對各RFID電子標(biāo)簽感應(yīng)強(qiáng)度的不同，確定RFID電子標(biāo)簽的具體空間位置，從而精確定位人或物。
由以上的具體實(shí)施方式可以看出，本發(fā)明提供的一種基于柔性RFID無源標(biāo)簽的室內(nèi)空間定位方法具有定位精度高、維護(hù)成本低、已實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。