CN101197000A

CN101197000A - 利用射频识别技术的位置识别方法和装置

Info

Publication number: CN101197000A
Application number: CNA2007101905330A
Authority: CN
Inventors: 张炯; 楼佩煌
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics; Jiangsu Miracle Logistics System Engineering Co Ltd
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics; Jiangsu Miracle Logistics System Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2008-06-11

Abstract

一种利用射频识别技术的位置识别方法和装置，包括：多个RFID标签，固定设置在移动载体的轨道上，或者轨道附近；至少一个RFID读卡器，设置在移动载体上，可随该移动载体在该系统的导轨上移动，经过设置RFID标签的位置，可以识读RFID标签。该移动载体上的RFID读卡器识别RFID标签后，通过控制接口将位置信息传送到移动载体的控制器上。所述的读卡器不需要外部控制指令，可自动通过读卡器内建的数据库快速的完成位置参数的识别、显示和输出。具有成本低，实时性高的特点。并十分适合大型工业装置的位置识别需求。

Description

利用射频识别技术的位置识别方法和装置

技术领域

本发明涉及一种位置识别方法和装置，具体的说是一种利用射频识别技术(下文称为“RFID”：radio frequency identification，也称为电子标签)的位置识别方法和装置。该装置利用移动RFID读卡器和RFID标签来定位物体的位置。

技术背景

随着技术的发展，各种各样的定位系统和装置应运而生。在自动化控制中，定位系统相当于控制系统的“眼睛”，可以帮助确定某一物体相对于参考点的位置，以便实现相应的控制和操作。

最知名的全球定位系统(GPS)，由24个相互隔开、并绕地球旋转的卫星构成，人们可以通过地面接收器来确定其自身的位置。该位置精度只有100到10米，军用达到1米。在高精度控制中，常见的定位装置有光栅、编码器、等，其定位精度均在0.1毫米一下，精度很高。但是这种装置用于1米一下的短距离中的定位。激光定位系统，通过安装在车间的多个反光镜和激光器组成，其定位精度在数厘米或毫米，弥补了上述两种定位系统的不足，但也存在着装置复杂、成本高昂的弊端，如果反光镜受到遮挡就会影响系统工作。

在工业应用中，有许多定位精度在数厘米或数毫米，定位距离达到数百米的设备。本发明正是利用廉价的RFID技术针对这种应用而设计。

射频识别技术(RFID)作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一，在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。射频识别技术已逐渐成为企业提高物流供应链管理水平、降低成本、企业管理信息化、参与国际经济大循环、增强竞争力不可缺少的技术工具和手段。

射频识别最初用于物流管理中，它是将已RFID标签附着于目标物并使用RFID读卡器识读RFID标签存储空间里面的信息来确认目标物的属性。RFID读卡器由天线、射频收发芯片、微控制器、电源组成，射频收发芯片产生射频信号，由天线发送出去，当RFID标签进入到该射频信号的磁场中时，在该标签内部产生感应电流从而获得能量，然后该标签向读卡器发出自生编码的信息，读卡器读取到该信息后，可以传送到外部设备。上面描述的是无源标签，RFID标签通过射频信号获得能量，也可以使用有源的标签，提高识读速度。

RFID标签中可载有关于目标物的各类信息，如：该目标物的名称、价格、厂家、生产日期、运输起点、终点及经过某地的时间等等。该RFID可以灵活附着于各种大小的物体上。

公开号为US2002/0070862的专利公开了一种基于RFID的定位系统，该系统可确定该带有电子标签(tag)的运货车的位置。该电子标签包含于运货车两侧的两个RFID标签，和位于中间的一个RF屏蔽物。但是该系统需要智能的调整读卡器的功率以确定该运货车的位置，使得系统结构较复杂。另外，该系统标签的布置要求繁琐。

美国专利号US2004/0102869A1和US2004/0102870A1公开了一种为纸仓库专门设计的定位系统，其也为一个基于RFID的定位系统，其通过设置在仓库天花板上的RFID标签进行三角测量计算，来确定该运货车的位置。该系统使用三角测算，复杂度高，另外，使用了多频率，也增加了复杂性。

公开号为US2004078151的美国专利公开了一种具有固定识读器的方案的定位系统。其中每个识读器与另一个识读器以固定的距离安装，从而形成一个识读器的网络。这些识读器通过确定物体上的标签和该识读器之间的距离，来估算该物体的位置。但是，该系统需要布置大量的识读器，成本较高。

公开号为200410094181.5的中国专利公开了一种利用射频识别技术的参考定位系统。该系统包括：多个RFID物体标签，多个参考RFID标签，多个移动的识读器。在定位过程中，使用远距离的识读器对许多标签进行多次的读取，然后对数据进行处理才能测算位置。所以该系统实时性低，成本高。

以上都是基于射频识别的定位装置，多用于二维、三维方向上的定位。本发明提供一种用于一维方向上定位装置，通过组合也可以构成二维、三维定位。本发明只要使用短距离读卡器一次读取就可以完成定位，实时性高，成本低。适合移动物体实时定位和位置识别。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种利用射频识别技术的位置识别方法和装置，其成本低、实时性高，实现物体的定位和位置识别。

本发明利用射频识别技术的位置识别装置，包括设置在移动载体的路径上或者路径附近的若干RFID标签(2)，设有移动RFID读卡器(1)的移动载体，所述移动RFID读卡器(1)包括微控制器(11)、电源(12)、射频收发芯片(13)、天线(14)，其特征在于所述的移动RFID读卡器(1)还包含数据库(17)，其存储了所述多个RFID标签(2)的标签ID与位置信息的对应关系，和控制接口，用于将所识别的RFID标签(2)的位置信息传送出去。

本发明利用射频识别技术的位置识别装置，其中所述的移动RFID读卡器(1)还包含显示装置(16)，实时显示当前的位置信息。

本发明利用射频识别技术的位置识别装置，其中所述的RFID标签(2)设置在移动载体路径的轨道或地面或钢架等固定的位置上。

本发明利用射频识别技术的位置识别装置，其中所述的轨道是单轨、双轨、磁导引线构成的轨道和道路。

本发明利用射频识别技术的位置识别装置，其中所述的RFID标签(2)为非接触式集成电路卡，内部设有用于存储其位置信息的存储单元。

本发明利用射频识别技术的位置识别方法，包括如下步骤：

(1)在移动载体的路径上或者路径附近设置若干RFID标签(2)，所述RFID标签(2)内部相应存储空间存放当前的位置坐标；

(2)在移动载体上设置移动RFID读卡器(1)，RFID读卡器(1)中存储了所述多个RFID标签(2)的标签ID与位置信息的对应关系；

(3)当移动读卡器经过所述RFID标签的位置时，读卡器(1)识读RFID标签(2)，能迅速的把标签ID对应的位置参数从数据库中查找出来；

(3)通过所述移动RFID读卡器的控制接口传送所识别的结果。

本发明利用射频识别技术的位置识别方法，其中还包括所述RFID读卡器显示所识别的RFID标签(2)的位置参数的步骤，用于实时显示当前的位置信息，方便使用和系统调试。

本发明利用射频识别技术的位置识别方法，其中如果数据库里没有该ID对应的位置参数，则读取该RFID标签存储空间内相应的位置参数，然后根据参数自动进行数据库的更新；下次经过该RFID标签时就不需要再读取存储空间的内容，大大提高了识别的效率和速度。

RFID所使用的电波频率是50KHz-5.8GHz，频率越高，识别速度越快，可识别距离越远。例如在2.4GHz的读卡器常识别距离是一百米以内。本发明利用RFID来定位对其识别距离有一定的要求，如果太大那么就无法帮助定位的准确和精度，所以应该考虑安装条件和可靠识别的前提下，识别距离越小，定位精度越高。本发明的定位精度约为1-5厘米。

因此本发明的特征是，可以廉价的实现一维实时的位置识别功能，特别适合于多个移动装置在自动控制中的自主位置识别。而且通过组合使用本发明也易于实现二维、三维等多维的位置识别功能。

而且本发明安装容易，使用简单，只需要对相应需要定位的地方安装RFID标签即可，移动RFID读卡器自动更新数据库来完成快速的识别。

附图说明

图1是本发明位置识别装置原理图；

图2是本发明实施例的位置识别示意图；

图3是传统RFID读卡器的软件流程图；

图4是本发明实施例的RFID读卡器软件流程图。

图中：移动RFID读卡器1、微控制器11、电源12、射频收发芯片13、天线14、控制接口15、显示装置16、数据库17、RFID标签2、导轨3、移动载体4。

具体实施方式

参见图1，本发明利用射频识别技术的位置识别装置，包括设置在移动载体的路径上或者路径附近的若干RFID标签(2)，设有移动RFID读卡器(1)的移动载体如图2，所述移动RFID读卡器(1)包括微控制器(11)、电源(12)、射频收发芯片(13)、天线(14)，数据库(17)，其存储了所述多个RFID标签(2)的标签ID与位置信息的对应关系，和控制接口(15)，用于将所识别的RFID标签(2)的位置信息传送出去。

参考图2，本发明实施例的位置识别示意图，包括：移动RFID读卡器1、RFID标签2、导轨3、移动载体4。移动RFID读卡器1设置在移动载体4上，RFID标签2固定在导轨上需要定位处。移动载体4沿着导轨移动，当移动RFID读卡器1靠近RFID标签到一定的范围内，移动RFID读卡器1就可以正确识读RFID标签2的ID号，根据ID号经过查找数据库得出移动载体当前的位置。

本发明实施例的RFID标签2是Philips的mifare射频卡，将其设置在需要定位的地方，标签内部相应的存储空间预先通过RFID写卡器存入相应的位置信息，用于移动RFID读卡器1自动更新数据库。

本发明实施例中，移动RFID读卡器1为13.56M的近距离读卡模块，其型号为ZLG500CTG，读卡距离50～100mm，具有RS232接口，其组成包括：天线、射频收发芯片、微控制器、控制接口、电源。在该模块扩展一个用于位置信息显示的显示装置16，显示装置16由ZLG7290和4位共阴极数码管构成，显示装置通过I2C总线连接ZLG500CTG构成。

如图3为传统RFID读卡器的软件流程图，读卡操作、读取卡片内信息的操作等都是需要外部控制来启动，读卡器只有读取卡片内的信息才能得到有用的数据。

如图4，本发明实施例所述的移动RFID读卡器1能自动不断检测RFID标签2，不需要外部设备不断给其发送控制指令，为了快速的完成位置信息的识别，在移动RFID读卡器1内部建立了数据库17，这样移动RFID读卡器1只需要一次读取操作识别RFID标签2的ID，然后查找数据库17，找到该ID对应的位置参数，通过控制接口15把位置信息输出。这样经过一次读卡操作就可以得到位置参数，避免了传统读卡器需要第二次操作识别相应ID内的存储内容才能得到信息而造成的延时，这非常适用于移动载体4移动时的位置识别。当在数据库17没有搜索到标签ID对应得位置参数时，移动RFID读卡器1才读取RFID标签2内存储空间的位置信息，然后用该信息更新数据库17，从而再次遇到该RFID标签2时一次读取操作就能完成位置识别。

所述的数据库对应关系如下：

标签ID	位置参数
标签ID	位置参数	00000001	A1
00000002	A2	00000001	A1
00000002	A2	00000003	A3
00000004	A4	00000003	A3

RFID读卡器内的微控制器可以采用高度单片机、DSP等高性能的微处理器，进一步增加数据库查找的速度，增加RFID读卡器识别速度，从而进一步提高位置识别的实时性，满足移动载体位置识别的需要。

本发明以上述实施例进行了具体说明，但是本发明并不限于上述具体实施例。本发明还可以用于自动化立体库、汽车生产线、轨道式输送机等大型工业设备所需要的位置识别系统。

Claims

1.一种利用射频识别技术的位置识别方法，包括如下步骤：

(4)通过所述移动RFID读卡器的控制接口传送所识别的结果。

2.根据权利要求1所述的利用射频识别技术的位置识别方法，其中还包括所述RFID读卡器显示所识别的RFID标签(2)的位置参数的步骤，用于实时显示当前的位置信息。

3.根据权利要求1或2所述的利用射频识别技术的位置识别方法，其中如果数据库里没有该ID对应的位置参数，则读取该RFID标签存储空间内相应的位置参数，然后根据参数自动进行数据库的更新；下次经过该RFID标签时就不需要再读取存储空间的内容。

4.一种利用射频识别技术的位置识别装置，包括设置在移动载体的路径上或者路径附近的若干RFID标签(2)，设有移动RFID读卡器(1)的移动载体，所述移动RFID读卡器(1)包括微控制器(11)、电源(12)、射频收发芯片(13)、天线(14)，其特征在于所述的移动RFID读卡器(1)还包含数据库(17)，其存储了所述多个RFID标签(2)的标签ID与位置信息的对应关系，和控制接口，用于将所识别的RFID标签(2)的位置信息传送出去。

5.根据权利要求4所述的利用射频识别技术的位置识别装置，其特征在于所述的移动RFID读卡器(1)还包含显示装置(16)，实时显示当前的位置信息。

6.根据权利要求4或5所述的利用射频识别技术的位置识别装置，其特征在于所述的RFID标签(2)设置在移动载体路径的轨道或地面或钢架等固定的位置上。

7.根据权利要求6所述的利用射频识别技术的位置识别装置，其特征在于所述的轨道是单轨、双轨、磁导引线构成的轨道和道路。

8.根据权利要求4或5所述的利用射频识别技术的位置识别装置，其特征在于所述的RFID标签(2)为非接触式集成电路卡，内部设有用于存储其位置信息的存储单元。