CN103150527A

CN103150527A - 射频识别标签定位方法及设备

Info

Publication number: CN103150527A
Application number: CN2011104024849A
Authority: CN
Inventors: 陆应亮; 于浩; 孟遥
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: CN103150527B

Abstract

一种对射频识别标签进行定位的方法和设备。该方法包括步骤：在使两个或更多个射频识别标签组成的队列相对于读取器运动的情况下，由读取器以预定时间间隔发射无线信号以试图读取射频识别标签；以及根据队列中各射频识别标签被读取成功的次数随时间的分布来确定射频识别标签在队列中的位置。

Description

射频识别标签定位方法及设备

技术领域

本发明涉及一种射频识别(RFID)标签定位方法和设备，具体涉及对队列中的RFID标签进行定位的方法和装置。

背景技术

基于RFID的定位技术通常是指通过RFID标签或者其它无线收发器以非接触的手段发送数据来进行自动身份辨认的技术。目前，RFID定位服务被广泛地应用于例如田径比赛时间检测、运输仓储、图书馆导游交互、室内位置感知、人员跟踪系统等。其定位技术主要为位置感知技术，即：通过在跟踪对象上安装RFID标签，然后将RFID标签读取器放置在已知位置，当跟踪对象进入到感知范围内时就可以检测到被跟踪对象的位置。该方式只能测定标签是否在读取器的读取范围之内，所以定位精度是较低的。

进来，通过对RFID标签定位来实现对目标物体的定位的方法已经在例如物流及生产线的领域显得越来越重要。另外，通过定位RFID标签的方法来确定携带RFID读取器的移动物体的位置的方法也在机器人控制领域得到了广泛的应用。通过超高频的RFID可以远距离识读标签，通过该频段可以识读距离长达10m左右的无源标签，该性能大大的提高了RFID标签在物流及生产线上应用的可能性。随着超高频RFID技术的广泛应用，一个RFID读取器可以同时识读其读写区域内的多个标签，随之而来的问题是，当多个贴有RFID标签的物体在同一个读取范围内时，将难以查找指定的物体。在很多情况下，要定位的目标物体被整齐的排列在读取器天线前，且标签的尺寸可以小到1-2cm左右。因此，要在多个标签中寻找指定的标签是困难的。

至今已经有多种定位方法被开发出来，如利用RSS(receiving signalstrength：接收信号强度)、AOA(angle of arrival：到达角度)、TOA(timeof arrival：到达时间)、TDOA(time difference of arrival：到达时间差)等信号特征来实现定位的方法。但是现有的方法存在成本高、计算负荷大、以及定位精度低(例如RSS方法的误差可达几米)的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种RFID标签定位方法和装置，其能够以较高准确度快速地定位队列中的RFID标签。

根据本发明的一个实施例，提供一种对射频识别标签进行定位的方法，包括步骤：在使两个或更多个射频识别标签组成的队列相对于读取器运动的情况下，由读取器以预定时间间隔发射无线信号以试图读取射频识别标签；以及根据队列中各射频识别标签被读取成功的次数随时间的分布来确定射频识别标签在队列中的位置。

根据本发明的另一个实施例，提供一种用于对射频识别标签进行定位的设备，包括：读取装置，被配置为在两个或更多个射频识别标签组成的队列相对于读取装置运动的情况下，以预定时间间隔发射无线信号以试图读取射频识别标签；以及位置确定装置，被配置为根据队列中各射频识别标签被读取成功的次数随时间的分布确定射频识别标签在队列中的位置。

根据本发明的又一个实施例，提供一种射频识别标签读取器，其包括上述的用于对射频识别标签进行定位的设备。

附图说明

参照以下结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其它细节。

图1示出根据本发明实施例的RFID标签定位方法的流程图；

图2示出用于确定读取器输出功率的过程的流程图；

图3示出图2所示的输出功率确定过程中采用的读取器与标签队列的相对位置的示例；

图4示出RFID标签队列中各RFID标签被读取成功的次数随时间的分布的示例；

图5是示出根据本发明实施例的RFID标签定位设备的结构示例的框图；

图6是示出根据本发明另一个实施例的定位设备的结构示例的框图；

图7是示出根据本发明另一个实施例的定位设备的结构示例的框图；

图8是示出根据本发明另一个实施例的定位设备的结构示例的框图；以及

图9示出根据本发明实施例的RFID标签定位方法和设备的一个应用示例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

图1示出根据本发明实施例的RFID标签定位方法的流程图。

在步骤S110，在使RFID标签(下文中将其简称为“标签”)组成的队列相对于读取器运动的情况下，由读取器以预定时间间隔发送无线信号以试图读取标签。

标签队列可以是被固定在一系列静止对象(例如文件架上的一排文件)上的标签组成的队列。在标签队列静止的情况下，可以手动地或者通过致动机构使读取器相对于标签队列运动。

另外，可以使读取器静止，而使标签队列运动。这种情形的示例包括，持有电子票据的人排队通过电子检票装置、带有ETC(电子收费)卡的车辆相继通过ETC通道等。

接下来，在步骤S120，根据标签被读取成功的次数随时间的分布来确定标签在队列中的位置。

这里，标签在队列中的位置一般指标签在队列中的排列位置，也就是排在第几个。然而，例如在标签的排列位置与其空间坐标位置具有对应关系，例如队列中标签间的距离已知的情况下，可以通过标签的排列位置得到其空间坐标位置。

根据本发明的一个实施例，可以根据标签被读取成功的次数达到预定阈值的先后顺序确定标签在队列中的位置。

根据本发明的另一个实施例，可以将指定时间窗内被读取成功次数越多的标签确定为位置越靠前。

在步骤S110中，读取器可以按预定时间间隔以固定的输出功率发送无线信号以试图读取标签，该功率应使得在读取器与标签队列相对运动过程中，队列中的每个标签都能至少被读取到一次。可以根据读取器与标签队列的距离，通过计算或查询表(look-up table)等方式确定合适的输出功率，也可以通过检测的方式确定合适的输出功率。

根据不同的应用，例如针对不同的相对运动速度，发送无线信号的时间间隔可以不同。

根据本发明的一个实施例，读取器可以以两个或更多个输出功率交替地发射无线信号以试图读取标签。这样做的目的是，即使在读取器和标签队列的相对运动路径上的近似同一位置处，也能够通过不同的输出功率检测出标签的位置信息。例如，在读取器和标签队列的相对运动过程中某一时刻t，读取器以输出功率P1读取标签，结果读取到了标签A，在时刻t+Δt，读取器以大于P1的输出功率P2读取标签，结果读取到了标签A和B。在输出功率切换频率足够快时，可以认为读取器和标签队列的相对位置在时刻t与时刻t+Δt近似相同，这样，通过上述两次读取，可以得到标签A很可能在标签B之前的信息。相反地，如果仅以一个输出功率进行上述两次读取，例如在两次读取都使用输出功率P1的情况下，在时刻t和t+Δt有可能都只读取到标签A，而在两次读取都使用输出功率P2的情况下，在时刻t和t+Δt有可能都读取到标签A和B，因此不能得到关于标签A和标签B的相对位置的信息。

相应地，可以有多种确定读取器的输出功率组合的方法。例如，可以根据手动输入的或检测到的读取器与标签队列之间的距离，通过计算或查询表等方式确定合适的输出功率组合。或者，如后面将会具体说明的，可以通过自动测定的方式确定输出功率组合。

图2示出用于确定读取器的输出功率的过程的流程图。

在步骤S210，将读取器置于相对运动路径上离队列中的一个标签最近的位置；

在步骤S220，调节读取器的输出功率，例如从最小值逐渐增大输出功率，并检测读取到的标签的数量；

在步骤S230，将能够使读取器读取到不同数量个标签的输出功率设置为输出功率组合。例如，将使得读取器读取到一个标签的输出功率和使得读取器读取到两个的标签的输出功率设置为输出功率组合。

在步骤S210中，优选地可以将读取器置于相对运动路径上离标签队列端部的标签最近的位置。例如，图3示出图2所示的输出功率确定方法中采用的读取器与标签队列的相对位置的示例，其中，将读取器置于相对运动路径上离队列中的第一个标签最接近的位置。

在步骤S220中，可以连续地或步进地调节读取器的输出功率，并记录每个输出功率下检测到的标签的数量。例如，如图3所示，将读取器的输出功率依次设置为P₁、P₂、...、P_i、P_j、...。在输出功率为P_i时，能够检测到标签1，在输出功率为P_j时，能够检测到标签1和标签2。因此在步骤S230中，将P_i设置为第一输出功率，将P_j设置为第二输出功率，并将其作为输出功率组合。

另外，在以较小步长或近似连续地调节读取器的输出功率的情况下，可以将能够检测到一个标签的多个输出功率中最小的一个或者接近中间值的一个作为第一功率，类似地，可以将能够检测到两个标签的多个输出功率中最小的一个或者接近中间值的一个作为第二功率。此外，可以以类似方式在输出功率组合中设置更多个的输出功率。

图4示出应用根据本发明实施例的方法得到的标签队列中各标签被读取成功的次数随时间的分布的示例，其中横坐标指示时间(单位为秒)，纵坐标指示标签ID。

图4的示例中，所检测的标签间隔为1.5cm、标签队列与读取器之间距离为2mm、读取器的输出功率组合被设置为10dB与10.3dB。

根据本发明的一个实施例，可以根据标签被读取成功的次数达到预定阈值的先后顺序确定标签在队列中的位置。例如，在图4的示例中，例如在将阈值设置为10的情况下，可以确定各标签被读取到的次数达到该阈值的时间分别为：标签35在第4秒、标签36在第7秒、标签37在第13秒、标签38在第14秒、......。由此可以确定，标签35-38在队列中的排列顺序与其编号相符合。而对于标签3A和3B，其被读取到的此时达到阈值10的时间分别为：标签3A在第16秒、标签3B在第15秒，由此可以将标签3A和3B的顺序确定为标签3A在3B之后。

另外，也可以将指定时间窗内被读取成功次数较多的标签确定为位置较为靠前。例如，在图4的示例中，对于标签44-46，可以在22-24秒的时间窗中对读取次数进行比较，标签44、45和46在该时间窗内的读取次数分别是6次、5次和7次，从而可以将其排列顺序确定为标签46早于标签44早于标签45。

根据本发明的定位方法不限于通过上述方式确定标签的先后顺序，也可以使用其它时序分析方法确定标签的先后顺序。

图5是示出根据本发明实施例的RFID标签定位设备500的结构示例的框图。定位设备500包括读取装置510和位置确定装置520。读取装置510被配置为在两个或更多个射频识别标签组成的队列相对于读取装置510运动的情况下以预定时间间隔发射无线信号以试图读取射频识别标签；位置确定装置520被配置为根据队列中各射频识别标签被读取成功的次数随时间的分布确定射频识别标签在队列中的位置。

根据一个实施例，位置确定装置520被配置为根据射频识别标签被读取成功的次数达到预定阈值的先后顺序确定射频识别标签在队列中的位置。

根据另一个实施例，位置确定装置520被配置为将指定时间窗内被读取成功的次数越多的射频识别标签确定为位置越靠前。

图6是示出根据本发明另一个实施例的定位设备600的结构示例的框图。定位设备600包括读取装置610、位置确定装置620以及功率切换装置630。其中，读取装置610和位置确定装置620与图5中的读取装置510和位置确定装置520类似。功率切换装置630被配置为将两个或更多个输出功率交替地提供给读取装置610。

图7是示出根据本发明又一个实施例的定位设备700的结构示例的框图。定位设备700包括读取装置710、位置确定装置720、功率切换装置730以及功率计算装置740。其中，读取装置710、位置确定装置720和功率切换装置730与图6中的读取装置610、位置确定装置620和功率切换装置630类似。功率计算装置740被配置为根据队列相对于读取装置710运动时读取装置710与队列的距离以及队列中相邻射频识别标签的间隔来确定两个或更多个输出功率，并将所确定的输出功率提供给功率切换装置730，以将这两个或更多个输出功率交替地提供给读取装置710。

图8是示出根据本发明再一个实施例的定位设备800的结构示例的框图。定位设备800包括读取装置810、位置确定装置820、功率切换装置830以及功率测定装置840。其中，读取装置810、位置确定装置820和功率切换装置830与图6中的读取装置610、位置确定装置620和功率切换装置630类似。功率测定装置840被配置为：例如通过功率切换装置830调节读取装置810的输出功率；检测读取装置810读取到的射频识别标签的个数；将能够使读取装置810读取到不同数量个射频识别标签的输出功率设置为输出功率组合，例如，将只能读取到一个射频识别标签的输出功率设置为第一输出功率，将能够读取到两个的射频识别标签的输出功率设置为第二输出功率，将这两个输出功率作为输出功率组合。另外，功率测定装置840将所测定的输出功率的信息提供给功率切换装置830，以便在定位过程中将这两个或更多个输出功率交替地提供给读取装置810。

应用示例

图9示出根据本发明实施例的RFID标签定位方法和设备的一个应用示例的示意图。在所示出的示例中，利用定位设备对贴有射频识别标签的一排文件进行定位，并且通过以手动方式令读取器相对于标签队列运动以进行定位过程。在其它情形中，例如，在不便于以手持方式进行定位的情况下，定位设备还可以包括致动机构以提供读取器与标签队列的相对运动。通过对标签队列进行定位，可以检测出贴有标签的物品的排列顺序，以检验其排列得是否正确，或者可以从队列中快速地找到其中一件物品。类似的应用还可以包括例如书架上的书、货架上的商品等。

另外，根据本发明的定位方法和设备还可以用于读取器静止而检测对象运动的情形，例如电子检票系统、车辆ETC通道、货物传送系统等。

此外，虽然以上示例中定位对象被排成队列，然而在定位对象以二维或三维方式排列成阵列的情况下，也可以通过根据本发明的方法和设备确定标签在至少一个方向上的位置，进而通过在多个方向上进行定位，确定其在整个阵列中的位置。

利用根据本发明的标签定位方法和装置，通过在相对运动的情况下对标签队列进行读取，并根据标签被读取到的次数随时间的分布确定标签在队列中的位置，使得即便在读取器的读取范围内存在多个标签的情况下，也能够以较高准确度快速地定位队列中的标签。

虽然参考附图详细说明了本发明的实施例，然而本领域技术人员应该了解可以根据设计需要对本发明进行各种变型、修改、组合以及子组合，只要该修改落入所附权利要求书的实质和范围内即可。

附记：

附记1.一种对射频识别标签进行定位的方法，包括步骤：

在使两个或更多个射频识别标签组成的队列相对于读取器运动的情况下，由所述读取器以预定时间间隔发射无线信号以试图读取射频识别标签；以及

根据所述队列中各射频识别标签被读取成功的次数随时间的分布来确定所述射频识别标签在所述队列中的位置。

附记2.根据附记1所述的方法，其中，确定射频识别标签在所述队列中的位置包括确定射频识别标签在至少一个方向上在所述队列中的位置，并且针对每一个方向，根据射频识别标签被读取成功的次数达到预定阈值的先后顺序确定所述射频识别标签在所述队列中的位置。

附记3.根据附记1所述的方法，其中，确定射频识别标签在所述队列中的位置包括确定射频识别标签在至少一个方向上在所述队列中的位置，并且针对每一方向，将指定时间窗内被读取成功次数越多的射频识别标签确定为位置越靠前。

附记4.根据附记1-3中任一项所述的方法，其中，所述读取器以两个或更多个输出功率交替地发射无线信号以试图读取射频识别标签。

附记5.根据附记4所述的方法，其中，根据当所述队列相对于所述读取器运动时所述读取器与所述队列的距离以及所述队列中相邻射频识别标签的间隔来确定所述两个或更多个输出功率。

附记6.根据附记4所述的方法，其中，通过如下方式确定所述输出功率：

将所述读取器和所述队列的相对位置设置为在所述队列相对于所述读取器运动的过程中所述射频识别标签之一与所述读取器最接近时的相对位置；

调节所述读取器的输出功率，并检测读取到的射频标签数量；

将所述两个或更多个输出功率设置为能够使所述读取器读取到不同数量个射频识别标签的输出功率。

附记7.一种用于对射频识别标签进行定位的设备，包括：

读取装置，被配置为在两个或更多个射频识别标签组成的队列相对于所述读取装置运动的情况下，以预定时间间隔发射无线信号以试图读取射频识别标签；以及

位置确定装置，被配置为根据所述队列中各射频识别标签被读取成功的次数随时间的分布确定所述射频识别标签在所述队列中的位置。

附记8.根据附记7所述的设备，其中，所述位置确定装置被配置为根据所述射频识别标签被读取成功的次数达到预定阈值的先后顺序确定所述射频识别标签在所述队列中的位置。

附记9.根据附记7所述的设备，其中，所述位置确定装置被配置为将指定时间窗内被读取成功的次数越多的射频识别标签确定为位置越靠前。

附记10.根据附记7-9中任一项所述的设备，还包括功率切换装置，被配置为将两个或更多个输出功率交替地提供给所述读取装置。

附记11.根据附记10所述的设备，还包括功率计算装置，被配置为根据所述队列相对于所述读取装置运动时所述读取装置与所述队列的距离以及所述队列中相邻射频识别标签的间隔来确定所述两个或更多个输出功率。

附记12.根据附记10所述的设备，还包括功率测定装置，其被配置为：调节所述读取装置的输出功率；检测所述读取装置读取到的射频识别标签的个数；以及将所述两个或更多个输出功率设置为能够使所述读取装置读取到不同数量个射频识别标签的输出功率。

附记13.一种射频识别标签读取器，其包括如附记7至12中任一项所述的用于对射频识别标签进行定位的设备。

Claims

1.一种对射频识别标签进行定位的方法，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定射频识别标签在所述队列中的位置包括确定射频识别标签在至少一个方向上在所述队列中的位置，并且针对每一个方向，根据射频识别标签被读取成功的次数达到预定阈值的先后顺序确定所述射频识别标签在所述队列中的位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定射频识别标签在所述队列中的位置包括确定射频识别标签在至少一个方向上在所述队列中的位置，并且针对每一方向，将指定时间窗内被读取成功次数越多的射频识别标签确定为位置越靠前。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述读取器以两个或更多个输出功率交替地发射无线信号以试图读取射频识别标签。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过如下方式确定所述输出功率：

6.一种用于对射频识别标签进行定位的设备，包括：

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述位置确定装置被配置为根据所述射频识别标签被读取成功的次数达到预定阈值的先后顺序确定所述射频识别标签在所述队列中的位置。

8.根据权利要求6或7所述的设备，还包括功率切换装置，被配置为将两个或更多个输出功率交替地提供给所述读取装置。

9.根据权利要求8所述的设备，还包括功率测定装置，其被配置为：调节所述读取装置的输出功率；检测所述读取装置读取到的射频识别标签的个数；以及将所述两个或更多个输出功率设置为能够使所述读取装置读取到不同数量个射频识别标签的输出功率。

10.一种射频识别标签读取器，其包括如权利要求6至9中任一项所述的用于对射频识别标签进行定位的设备。