CN103425951A - 有源射频识别电子标签室内通信区域的定位系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种有源射频识别电子标签室内通信区域的定位系统和方法，系统由RFID阅读器、一对微带阵列探测天线、有源RFID电子标签等组成；载有一微带阵列探测天线的RFID阅读器安在自动转台，与数据和显示单元连接，并与有源RFID电子标签通信；另一微带阵列探测天线通过波导同轴转换器与功率计连接，并把功率计与定位算法处理单元相连接。本发明采用阵列天线确定有源RFID电子标签的通信区域，通过RFID阅读器上的微带阵列探测天线探测到有源RFID电子标签信号时，将其接收到的信号送入数据处理和显示单元，自动转台转动，至界面上无对应信息出现止，由定位算法处理单元测出其有源RFID电子标签通信区域。本发明成本比较低，实时识别，可以同时对多个有源RFID电子标签进行识别。

Description

有源射频识别电子标签室内通信区域的定位系统及方法
技术领域
本发明属于射频识别技术领域。
背景技术
随着射频识别（RFID）的各项技术日益成熟，对于RFID电子标签室内定位具有重要意义。通过采用阵列天线的窄波束来确定有源RFID电子标签的通信区域的方法，到目前为止，全球尚无本发明所涉及的定位系统与定位方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种有源射频识别（RFID）电子标签室内通信区域的定位系统及方法。
本发明所述的有源RFID电子标签室内通信区域的定位系统，由RFID阅读器（１）、一对微带阵列探测天线（2、2′）、有源RFID电子标签（3）、自动转台（4）、功率计（5）、数据处理和显示单元（6）、波导同轴转换器（7）、定位算法处理单元（12）组成。把装载一个微带阵列探测天线（2）的RFID阅读器（1）安放在自动转台（4）上，RFID阅读器（1）与数据和显示单元（6）连接，并与有源RFID电子标签（3）进行通信（以上部件一起组成RFID自动识别系统）；把另外一个微带阵列探测天线（2′）通过波导同轴转换器（7）与功率计（5）相连接，并把功率计（5）与定位算法处理单元（12）相连接（以上部件组成定位算法处理系统）。
本发明所述的有源射频识别电子标签室内通信区域的定位方法，按如下步骤实现。
S1、当有源RFID自动识别系统和定位算法处理系统安装完成以后，开始转动自动转台。
S2、查看数据处理和显示单元是否显示有源RFID电子标签所对应的信息。
S3、如果没有显示，说明没有识别到有源RFID电子标签所对应的信息，返回步骤S1继续转动自动转台，如果有显示，转步骤S4。
S4、如果显示，说明识别到了有源RFID电子标签所对应的信息，则进行下一步骤，转动RFID阅读器上的微带阵列探测天线，直到转动到不能识别到有源RFID电子所对应的信息为止。
S5、由步骤S4的转动RFID阅读器上的微带阵列探测天线，建立有源RFID电子标签通信区域模型。
S6、通过建立的通信模型，结合数据处理单元，可以计算出通信范围的边界角。
S7、通过计算每个边界角，系统构建相应的通信区域模型，最后通过定位算法处理单元来估计有源RFID电子标签位置，由通信区域模型两个包络交叉线，来计算有源RFID电子标签的位置；假如存在两个或更多交叉线，则有源RFID电子标签位置就是交叉线的重心位置。
本发明涉及新型的定位技术和无线射频技术两种技术的集成。新型的有源RFID电子标签室内定位主要采用微带阵列天线的窄波束来确定有源RFID电子标签的通信区域，通过RFID阅读器上的微带阵列探测天线探测到有源RFID电子标签信号时，然后将其接收到的信号通过数据处理和显示单元（事先已经通过软件编好了数据处理和显示单元，建立了与电子标签ID号一一对应的数据库）。只要接收到电子标签信号，界面就会出现其对应的信息。然后让自动转台转动，直至界面上没有其对应的信息出现为止。最后通过定位算法处理单元就可以测出其有源电子标签的通信区域。
本发明的有源RFID电子标签室内通信区域的定位系统，可以应用到室内小物体的定位上去，有比较好的应用前景。采用微带阵列探测天线窄波束来对室内电子标签的通信区域定位是一种新型的定位技术，第一，成本比较低，只要一个阅读器就可以完成此定位系统，其他的算法最少要两个阅读器才能构建定位系统，第二，实时识别；第三，可以同时对多个有源RFID电子标签进行识别，并把识别到的信息及时反映到电脑界面上去。
附图说明
图1为本发明有源RFID电子标签室内通信区域定位系统的结构示意图。图中1为 RFID阅读器，2、2′为一对微带阵列探测天线，3为有源RFID电子标签，4为自动转台，5为功率计，6为数据处理和显示单元，7为波导同轴转换器，11为有源RFID电子标签的天线，12为定位算法处理单元。
图2为图1所述的有源RFID电子标签室内通信区域定位方法图。
图3为有源RFID电子标签室内通信区域定位系统的通信边界图，其中1为 RFID阅读器，2为一对微带阵列探测天线中的一个微带阵列探测天线，3为有源RFID电子标签，8为有源RFID电子标签室内通信区域边界，9为有源RFID电子标签室内通信区域边界角θ1，10为有源RFID电子标签室内通信区域边界角θ2。
具体实施方式
本发明结合附图，将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。本定位系统的组成。
本实施例的定位系统由RFID阅读器（１）、一对微带阵列探测天线（2、2′）、有源RFID电子标签（3）、自动转台（4）、功率计（5）、数据处理和显示单元（6）、波导同轴转换器（7）、定位算法处理单元（12）组成。把装载一个微带阵列探测天线（2）的RFID阅读器（1）安放在自动转台（4）上，RFID阅读器（1）与数据和显示单元（6）连接，并与有源RFID电子标签（3）进行通信；把另外一个微带阵列探测天线（2′）通过AT8391波导同轴转换器（7）与AT437C功率计（5）相连接，并把AT437C功率计（5）与定位算法处理单元（12）相连接。
实施例2。本定位系统的具体工作过程。
有源RFID阅读器天线与标签之间的通信边界角度围成的区域就是通信区域模型，通过窄波束天线探测通信区域的包络线及对应标签的边界角，经过数据处理软件系统，构建相应的通信区域模型。首先旋转RFID阅读器上的微带探测阵列天线到某一位置，测量其通信区域边界角，标签的位置就是在通信区域模型的包络边界角线上，以下为其具体的实施操作过程。
步骤1：自动转台4的移动。
为了估计有源RFID电子标签3位置，在一定的范围内，移动自动转台4，让装载微带阵列探测天线2的RFID阅读器1定时发射信号(需含有ID)。
步骤2：是否发现有源RFID电子标签。
假如有源RFID电子标签3接收到ID信号，标签返回ID响应信号到RFID阅读器。系统从接受到的ID响应信号来识别有源RFID电子标签3，这样有源RFID电子标签3可能被识别。假如有源RFID电子标签3中没有返回ID响应信号，有源RFID电子标签3是不可能被识别的。
步骤3：装载在RFID阅读器上的微带阵列探测天线的旋转。
转台在水平面上，旋转RFID阅读器1上的微带阵列探测天线2。在RFID阅读器1通信范围内，假如存在一个有源RFID电子标签3，系统能识别该电子标签。继续旋转RFID阅读器上的微带阵列探测天线，直到系统不能识别有源RFID电子标签时为止。在这段时间，系统可以计算出出通信范围的边界角。
步骤4：通信区域模型建立。
通过计算每个边界角，系统构建相应的通信区域模型。
步骤5：有源RFID电子标签位置估计计算
通过通信区域模型两个包络交叉线，来计算有源RFID电子标签的位置。假如存在两个或更多交叉线，则有源RFID电子标签位置定义为交叉线的重心位置。

Claims (2)

1.一种有源射频识别电子标签室内通信区域的定位系统，其特征是由RFID阅读器、一对微带阵列探测天线、有源RFID电子标签、自动转台、功率计、数据处理和显示单元、波导同轴转换器、定位算法处理单元组成；载一个微带阵列探测天线的RFID阅读器安放在自动转台上，RFID阅读器与数据和显示单元连接，并与有源RFID电子标签进行通信；另外一个微带阵列探测天线通过波导同轴转换器与功率计相连接，并把功率计与定位算法处理单元相连接。
2.权利要求1所述的定位系统的定位方法，其特征是按如下步骤实现：
S1、当有源RFID自动识别系统和定位算法处理系统安装完成以后，开始转动自动转台；
S2、查看数据处理和显示单元是否显示有源RFID电子标签所对应的信息；
S3、如果没有显示，说明没有识别到有源RFID电子标签所对应的信息，返回步骤S1继续转动自动转台，如果有显示，转步骤S4；
S4、如果显示，说明识别到了有源RFID电子标签所对应的信息，则进行下一步骤，转动RFID阅读器上的微带阵列探测天线，直到转动到不能识别到有源RFID电子所对应的信息为止；
S5、由步骤S4的转动RFID阅读器上的微带阵列探测天线，建立有源RFID电子标签通信区域模型；
S6、通过建立的通信模型，结合数据处理单元，可以计算出通信范围的边界角；
S7、通过计算每个边界角，系统构建相应的通信区域模型，最后通过定位算法处理单元来估计有源RFID电子标签位置，由通信区域模型两个包络交叉线，来计算有源RFID电子标签的位置；假如存在两个或更多交叉线，则有源RFID电子标签位置就是交叉线的重心位置。
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