一種rfid定位系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及定位系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種RFID定位系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在常用的無線定位技術(shù)有GPS定位、紅外線定位、超聲波定位、WLAN定位、UffB定位、藍(lán)牙定位和RFID定位。而在無線定位技術(shù)中，RFID定位與其他定位方法相比有顯著的優(yōu)點(diǎn)。比如，非視距，非接觸性，可以識(shí)別高速物體，以及可以對多目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行識(shí)別跟蹤等。
[0003]RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)主要包括電子標(biāo)簽、讀寫器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三個(gè)部分，其中，電子標(biāo)簽部分成本低，但是讀寫器部分成本較高。讀寫器部分又包括讀寫器天線模塊、射頻模塊和讀寫器模塊這三個(gè)模塊。其中后兩個(gè)模塊成本較高，而讀寫器天線模塊成本較低，也容易制作。
[0004]目前在利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行定位時(shí)，經(jīng)常用到的定位算法有TOA、TDOA,AOA以及RSSI等。但無論哪種算法都要用到多個(gè)RFID讀寫器，這無疑要增加定位系統(tǒng)的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題而做出，其目的在于提供一種RFID定位系統(tǒng)和方法
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種RFID定位系統(tǒng)，包括:天線模塊，所述天線模塊包括至少3個(gè)天線；邏輯開關(guān)模塊，與所述天線模塊相連接；讀寫器，與所述邏輯開關(guān)模塊相連接，所述讀寫器包括射頻模塊和讀寫模塊，并且發(fā)射信號(hào)并接收從電子標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)；以及計(jì)算模塊，根據(jù)從所述電子標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)確定所述電子標(biāo)簽的位置，其中，在定位時(shí)，所述邏輯開關(guān)模塊按照預(yù)定的順序?qū)⑺龆鄠€(gè)天線中的一個(gè)與所述讀寫模塊連接。
[0007]此外，所述邏輯開關(guān)模塊包括多路開關(guān)單元和時(shí)序邏輯單元，每一個(gè)所述天線與一個(gè)所述開關(guān)連接，所述時(shí)序邏輯單元按照預(yù)定的時(shí)序開啟所述多個(gè)開關(guān)中的一個(gè)同時(shí)斷開其它開關(guān)而使所述多個(gè)天線中的一個(gè)與所述讀寫模塊連接，并且通過切換開啟的開關(guān)來切換與所述讀寫模塊連接的天線。
[0008]此外，所述射頻模塊包括射頻處理單元、射頻接收單元塊和射頻振蕩單元。
[0009]此外，所述讀寫模塊包括放大器單元、解碼單元、糾錯(cuò)單元、微處理器單元、儲(chǔ)存器單元、標(biāo)準(zhǔn)接口和時(shí)鐘單元。
[0010]此外，所述天線模塊包括5個(gè)天線，所述多路開關(guān)電路包括5個(gè)開關(guān)，并且所述5天線被分布在定位區(qū)域的4個(gè)角落和中心處。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的RFID定位系統(tǒng)中，多個(gè)天線共用一個(gè)讀寫器，因此可以降低系統(tǒng)的功率，節(jié)省系統(tǒng)的成本。同時(shí)，由于天線的成本較低可以通過增加天線的數(shù)量來提高系統(tǒng)的定位精度。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種RFID定位方法，所述方法包括以下步驟:邏輯開關(guān)模塊按照預(yù)定的順序使天線模塊的多個(gè)天線中的一個(gè)與讀寫器連接；當(dāng)所述多個(gè)天線中的一個(gè)與所述讀寫器連接時(shí)，所述讀寫器通過所述天線發(fā)送信號(hào)并從電子標(biāo)簽接收信號(hào)；計(jì)算模塊通過從所述電子標(biāo)簽接收的信號(hào)判斷所述電子標(biāo)簽與所述天線之間的距離；以及計(jì)算模塊通過至少3個(gè)所述天線與所述電子標(biāo)簽之間的距離確定所述電子標(biāo)簽的位置。
[0013]此外，邏輯開關(guān)模塊按照預(yù)定的順序使天線模塊的多個(gè)天線中的一個(gè)與讀寫模塊連接包括:所述邏輯開關(guān)模塊的時(shí)序邏輯單元按照預(yù)定的時(shí)序開啟多路開關(guān)單元的多個(gè)開關(guān)中的一個(gè)同時(shí)斷開其它開關(guān)而使與所述開啟的開關(guān)連接的天線與所述讀寫模塊連接，并且通過切換開啟的開關(guān)來切換與所述讀寫模塊連接的天線。
[0014]此外，當(dāng)測得的所述天線與所述電子標(biāo)簽之間的距離的數(shù)量多于3個(gè)時(shí)，使用3個(gè)所述天線與所述電子標(biāo)簽之間的距離確定所述電子標(biāo)簽的位置，并用剩余的所述天線與所述電子標(biāo)簽之間的距離校準(zhǔn)所述電子標(biāo)簽的位置。
[0015]此外，每個(gè)所述天線與所述讀寫模塊連接的時(shí)間為2秒或2秒以下。
[0016]進(jìn)一步地，通過在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)確定所述電子標(biāo)簽的位置來確定所述電子標(biāo)簽的彳丁蹤。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的RFID定位方法中，多個(gè)天線共用一個(gè)讀寫器，因此可以降低系統(tǒng)的功率，節(jié)省系統(tǒng)的成本。同時(shí)，由于天線的成本較低可以通過增加天線的數(shù)量來提高系統(tǒng)的定位精度。
【附圖說明】
[0018]通過參考以下【具體實(shí)施方式】及權(quán)利要求書的內(nèi)容并且結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白且易于理解。在附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的RFID定位系統(tǒng)原理框圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的邏輯多路開關(guān)電路框圖；
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明讀寫器的射頻模塊和讀寫模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖4是通過三個(gè)天線測距來定位原理圖；
[0023]圖5是本定位系統(tǒng)所能定位的區(qū)域:
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明的RFID定位方法的流程圖。
[0025]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的全面理解，闡述了許多具體細(xì)節(jié)。然而，很明顯，也可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例。在其它例子中，為了便于描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以方框圖的形式示出。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種RFID定位系統(tǒng)。以下將參照附圖來對根據(jù)本發(fā)明RFID定位系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的RFID定位系統(tǒng)原理框圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的RFID定位系統(tǒng)統(tǒng)包括:天線模塊1、邏輯開關(guān)模塊2、讀寫器3和計(jì)算模塊4。天線模塊I包括至少3個(gè)天線，在附圖中示出了天線模塊I包括5個(gè)天線11-15，但本發(fā)明不限于此。邏輯開關(guān)模塊2與天線模塊I相連接，用于控制天線11-15中的一個(gè)與讀寫器3連接。讀寫器3與邏輯開關(guān)模塊2相連接，讀寫器3包括射頻模塊31和讀寫模塊32，并且讀寫器3發(fā)射信號(hào)并接收從電子標(biāo)簽(即RFID電子標(biāo)簽，未示出)發(fā)射的信號(hào)。計(jì)算模塊4，計(jì)算模塊4根據(jù)從電子標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)確定電子標(biāo)簽的位置，其中，在定位時(shí)，邏輯開關(guān)模塊2按照預(yù)定的順序?qū)⒍鄠€(gè)天線11-15中的一個(gè)與讀寫模塊連接從而構(gòu)成一個(gè)讀寫器。
[0029]如圖4所示，在對電子標(biāo)簽進(jìn)行定位時(shí)，通過測量天線與電子標(biāo)簽之間的距離來對電子標(biāo)簽進(jìn)行定位。例如，可以通過到達(dá)時(shí)間信息定位算法來測量電子標(biāo)簽到各個(gè)天線的距離。但本發(fā)明不限于此，還可以通過其它方法確定電子標(biāo)簽與天線之間的距離。
[0030]如圖4所示，測量得到電子標(biāo)簽與天線11的距離為R1，與天線12的距離為R2、與天線13的距離為R3。則可以由以天線11為中心以Rl為半徑的圓、以天線12為中心以R2為半徑的圓，以及以天線13為中心以R3為半徑的圓的交點(diǎn)即是電子標(biāo)簽所在的位置。盡管圖4所示為平面圖，但該方法同樣可以用于3維空間中的電子標(biāo)簽的定位。因此，根據(jù)本發(fā)明的RFID定位方法同樣也能用于3維空間中的電子標(biāo)簽的定位。
[0031]RFID標(biāo)簽可分為兩種:有源電子標(biāo)簽，標(biāo)簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時(shí)標(biāo)簽電池的能量供應(yīng)轉(zhuǎn)換為電子標(biāo)簽與讀寫器通信所需的射頻能量。無源電子標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，在讀寫器的讀出范圍之內(nèi)時(shí)，電子標(biāo)簽從憑借在讀寫器發(fā)出的射頻電磁場中產(chǎn)生的感應(yīng)電流獲得的能量發(fā)出帶有存儲(chǔ)在芯片上的信息的信號(hào)。對同一個(gè)天線而言，有源電子標(biāo)簽的距離比無源電子標(biāo)簽的最大測量距離遠(yuǎn)，然而，無論是測量有源電子標(biāo)簽還是無源電子標(biāo)簽，每個(gè)天線所能測得的最大距離是一定的。因此，當(dāng)需要定位的區(qū)域較大時(shí)，通過增加天線數(shù)量來擴(kuò)大定位系統(tǒng)的覆蓋面積。例如，如圖5所示，采用5個(gè)天線對指定區(qū)域中的電子標(biāo)簽進(jìn)行定位。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明的RFID定位系統(tǒng)中，通過邏輯開關(guān)模塊2來控制天線模塊I中的一個(gè)與讀寫器連接，并且通過該天線發(fā)射信號(hào)。此時(shí)，如果電子標(biāo)簽處于該天線的電大測量距離之內(nèi)，則讀寫器會(huì)接收到電子標(biāo)簽的發(fā)出的信號(hào)，從而通過該信號(hào)確定天線與電子標(biāo)簽之間的距離。通過邏輯開關(guān)模塊2的控制，天線模塊I的各個(gè)天線依次與讀寫器連接而組成一個(gè)測量電子標(biāo)簽的距離的系統(tǒng)。例如，如圖5所示，采用5個(gè)最大測量距離為10m的天線分別布置在定位區(qū)域的四個(gè)角落和中心處，至少可以定位連長為89m的正方形區(qū)域(即圖5中同時(shí)落在至少三個(gè)天線的測量范圍內(nèi)的區(qū)域)。
[0033]具體地，如圖2所示，邏輯開關(guān)模塊2包括時(shí)序邏輯單元21和多路開關(guān)單元22。多路開關(guān)單元包括5個(gè)開關(guān)kl-k5，開關(guān)kl-k5分別與天線11-15連接。顯然，當(dāng)系統(tǒng)包括5個(gè)天線時(shí)，多路開關(guān)單元22應(yīng)當(dāng)包括至少5個(gè)單元分別控制各個(gè)天線。時(shí)序邏輯單元21通過控制開關(guān)kl-k5的開/關(guān)狀態(tài)來控制接入測量系統(tǒng)的天線。每次只將一個(gè)天線接入測量系統(tǒng)中。具體地，時(shí)序邏輯單元21控制開關(guān)kl-k5中的一個(gè)處于開啟狀態(tài)，其它的開關(guān)處于關(guān)閉狀