一種基于rfid和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控定位系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種基于RFID和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控定位系統(tǒng)和方法，采用低復(fù)雜度和自組網(wǎng)方式，能快速響應(yīng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，并準(zhǔn)確高效的重構(gòu)新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；采用RFID技術(shù)，并采用基于RSSI模型的回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)定位方法，克服了傳統(tǒng)RSSI定位方法存在較大測量誤差，實時響應(yīng)慢的缺點，還解決了現(xiàn)有監(jiān)控探頭缺乏專有的定位系統(tǒng)、定位誤差大、實時定位困難等問題。
【專利說明】-種基于RFID和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控定位系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線定位領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RFID和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控定位系統(tǒng) 和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會的發(fā)展和進步，對諸如地下停車場、商場、地鐵站等非露天環(huán)境下的定位 需求也越來越強烈，現(xiàn)在有很多現(xiàn)成的定位技術(shù)，比如專業(yè)的全球定位系統(tǒng)（GPS)，其定位 精度很高，可以實現(xiàn)全球定位，但是在上述的區(qū)域內(nèi)，衛(wèi)星信號被遮擋，即使可以穿透表層， 其信號也很微弱，因此，將GPS用于上述區(qū)域的定位幾乎不可行。
[0003] RFID (Radio Frequency Identification,射頻識別）是一種無線通信技術(shù)，可以通 過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或 者光學(xué)接觸。無線電的信號是通過調(diào)成無線電頻率的電磁場，把數(shù)據(jù)從附著在物品上的標(biāo) 簽上傳送出去，以自動辨識與追蹤該物品。某些標(biāo)簽在識別時從識別器發(fā)出的電磁場中就 可以得到能量，并不需要電池；也有標(biāo)簽本身擁有電源，并可以主動發(fā)出無線電波（調(diào)成無 線電頻率的電磁場）。標(biāo)簽包含了電子存儲的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識別。與條形碼不同的 是，射頻標(biāo)簽不需要處在識別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。
[0004] RFID識別系統(tǒng)一般都包括應(yīng)答器（或標(biāo)簽）和閱讀器，所述應(yīng)答器由天線，耦合元 件及芯片組成，一般來說都是用標(biāo)簽作為應(yīng)答器，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物 體上標(biāo)識目標(biāo)對象；所述閱讀器由天線，耦合元件，芯片組成，讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標(biāo)簽 信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式RFID閱讀器（如：C5000W)或固定式閱讀器。
[0005] 目前，射頻識別技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通運輸?shù)葢?yīng)用領(lǐng)域，并在定位 跟蹤、自動掃描等無人自動管理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。特別是隨著"物聯(lián)網(wǎng)internet of Things)概念引起業(yè)界廣泛關(guān)注，作為一種先進生產(chǎn)力，RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用對提高生 產(chǎn)效率、提升用戶應(yīng)用對應(yīng)用的體驗具有極大的促進作用。
[0006] 射頻識別系統(tǒng)一般包括RFID閱讀器、RFID標(biāo)簽、天線和中間件等。RFID閱讀器與 RFID標(biāo)簽之間的通信通過電磁波傳輸與接收來實現(xiàn)。RFID閱讀器可以快速掃描讀取信號 覆蓋范圍內(nèi)的多個RFID標(biāo)簽信息。在信號覆蓋范圍內(nèi)，RFID標(biāo)簽反射的信號可以透過紙 張、木材、塑料甚至墻壁等非金屬或非透明材質(zhì)，進行穿透性通信，穿透性較強。并且，RFID 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容可以加密，從而保證數(shù)據(jù)傳輸過程的安全性。
[0007] 另外，在上述區(qū)域一般都會設(shè)置監(jiān)控探頭，用于實時監(jiān)控探頭范圍內(nèi)的人和物的 活動，以實現(xiàn)區(qū)域和物品安全，但是除此之外，探頭別無它用。
[0008] 因此，有必要充分利用已有的監(jiān)控探頭設(shè)備和新興的RFID識別技術(shù)提出一種新 的監(jiān)控定位系統(tǒng)和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了一種基于RFID和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控定位系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括用于唯一標(biāo)示目標(biāo)的定位RFID標(biāo)簽、與之連接的RFID閱讀器模塊，用于進行無線 定位的藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)和控制監(jiān)控探頭跟隨移動的監(jiān)控探頭轉(zhuǎn)臺；所述RFID閱讀器模塊包括 天線、RFID芯片、微控制器和藍(lán)牙信號收發(fā)模塊，所述藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)包括藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器、藍(lán) 牙節(jié)點和藍(lán)牙定位控制器，所述藍(lán)牙定位控制器包括用于接收藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)信號的通信接口 模塊、集成信息處理模塊和監(jiān)控探頭轉(zhuǎn)臺控制模塊；
[0011] 其中所述集成信息處理模塊執(zhí)行基于RSSI的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)定位，依據(jù)定位RFID標(biāo)簽 在藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)下移動時的無線RSSI信號強度精確定位RFID標(biāo)簽；監(jiān)控探頭轉(zhuǎn)臺控制模塊 根據(jù)定位數(shù)據(jù)信息，發(fā)出指令動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)臺；
[0012] 所述RSSI信號強度為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于RFID和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于唯一標(biāo)示目標(biāo)的定 位RFID標(biāo)簽、與之連接的RFID閱讀器模塊，用于進行無線定位的藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)和控制監(jiān)控探 頭跟隨移動的監(jiān)控探頭轉(zhuǎn)臺；所述RFID閱讀器模塊包括天線、RFID芯片、微控制器和藍(lán)牙 信號收發(fā)模塊，所述藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)包括藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器、藍(lán)牙節(jié)點和藍(lán)牙定位控制器，所述藍(lán) 牙定位控制器包括用于接收藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)信號的通信接口模塊、集成信息處理模塊和監(jiān)控探 頭轉(zhuǎn)臺控制|吳塊； 其中所述集成信息處理模塊執(zhí)行基于RSSI的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)定位，依據(jù)定位RFID標(biāo)簽在藍(lán) 牙區(qū)域網(wǎng)下移動時的無線RSSI信號強度精確定位RFID標(biāo)簽；監(jiān)控探頭轉(zhuǎn)臺控制模塊根據(jù) 定位數(shù)據(jù)信息，發(fā)出指令動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)臺； 所沭RSST信號強庠為：
，其中，d為需要計算的未知節(jié)點到信標(biāo)節(jié)點的距離，η 為路徑損耗指數(shù)，依賴于藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)，PL(d)為未知節(jié)點接收到的信號強度，PUcU為參考 距離屯處的信號強度，屯為參考節(jié)點到信標(biāo)節(jié)點的距離，ε為定位誤差。
2. -種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述監(jiān)控探頭轉(zhuǎn)臺控制模塊，通過調(diào)節(jié)PWM方式來控 制轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向。
3. -種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述藍(lán)牙信號收發(fā)模塊和藍(lán)牙區(qū)域網(wǎng)采用2. 4GHz射 頻信號。
4. 一種如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述藍(lán)牙定位控制器采用雙ARM內(nèi)核處理單元，所述 通信接口模塊采用異步收發(fā)傳輸器。
5. -種如權(quán)利要求1-4其中之一所述的基于RFID和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控定位系統(tǒng)進行定 位的方法，包括步驟： 1) 采樣階段： 在定位區(qū)域內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器或藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)節(jié)點作為參考節(jié)點，藍(lán)牙網(wǎng) 絡(luò)調(diào)節(jié)器和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組網(wǎng)完成后，所述參考節(jié)點的位置信息均已知； 測量相互間的衰減強度RSSI值，構(gòu)建儲備區(qū)DR的輸出矩陣; 藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器經(jīng)由UART將此Wwt發(fā)送到藍(lán)牙定位控制器； 將定位RFID標(biāo)簽移入藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)中定義為網(wǎng)絡(luò)的初始狀態(tài)，所述初始狀態(tài)定義為0,即 χ(〇) = 〇 ； 訓(xùn)練定位樣本（u(n)，n= 1，2,…P)經(jīng)過輸入矩陣Win被加入到儲備區(qū)DR中，其中P為 樣本數(shù)量，依次完成系統(tǒng)狀態(tài)和誤差輸出4?)的計算和收集； 計算輸出矩陣W^，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)器從某一時刻m開始收集內(nèi)部狀態(tài)變量，并以向量 (xl (i), x2⑴…，xN(i)) (i = m, m+1,…，P)為行構(gòu)成矩陣B(P-m+l, N),同時相應(yīng)的樣本定 位數(shù)據(jù)ε (n)也被收集，并構(gòu)成一個列向量T(P_m+l，l); 2) 權(quán)值計算階段： 根據(jù)在采樣階段收集到定位系統(tǒng)狀態(tài)矩陣和定位RFID標(biāo)簽移動樣本數(shù)據(jù)，計算輸出 連接權(quán)矩陣; 狀態(tài)變量x(n)和輸出之間是線性關(guān)系，利用回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)實際輸出^幻逼近期 望輸出ε (η)，所述￡·(?) = ￠(0) =
，計算權(quán)值>1卩"滿足網(wǎng)絡(luò)定位均方差最小：
?))2，所述為矩陣Wwt的元素； wi 求矩陣B的逆矩陣，即Wwt = B<T，完成回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，根據(jù)訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)對定位 RFID標(biāo)簽進行實時跟隨定位。
【文檔編號】H04W4/02GK104105063SQ201410363157
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】郭陽斌, 經(jīng)鋒, 郭陽勇, 李曉龍, 劉小平 申請人:成都聯(lián)星微電子有限公司