CN104850874A - 单一矢量读写器的精准定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单一矢量读写器的精确定位方法及系统，该系统包括了触发器、读写器、电子标签和后台计算机，所述读写器包括读写器微处理器和至少三个方向不同的定向天线；所述定向天线至少用以响应所述电子标签发出的同一射频信号，并反馈至所述微处理器；所述读写器微处理器至少用以将所述定向天线的ID号与相应的收到所述射频信号的RSSI值反馈至所述后台计算机；所述后台计算机至少用以比对至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值，确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度。本发明可以判断读写器与电子标签之间的距离和相对于所述读写器的方位角度，实现读写器与电子标签之间的相对位置的定位。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别领域，尤其涉及一种单一矢量读写器的精确定位方法及系统。
背景技术
射频识别，RFID(Radio Frequency Identification)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频的话，一般是微波，1-100GHz，适用于短距离识别通信。
RFID读写器(阅读器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对电子标签识别码和内存数据的读出或写入操作。读写器通常包含发送的部分和接收的部分，分别与电子标签之间实现信号的发送与接收。
现有技术中，射频识别技术被引入到了物流运输的环境下，将电子标签设于货品上，通过一个读写器在一定范围内对电子标签进行读写，就能实现货物的识别，但随着物流行业需求的多样化，亟需一种能够利用这种射频识别技术定位读写器与电子标签之间位置关系的方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是实现读写器与电子标签之间的相对位置的定位。
为了解决这一技术问题，本发明提供了一种单一矢量读写器的精准定位方法，提供了一读写器，所述读写器包括至少三个方向不同的定向天线；该方法包括如下步骤：
S1：触发器发出触发信号；
S2：所述电子标签响应所述触发信号发出射频信号；
S3：至少三个所述定向天线响应同一电子标签发出的同一射频信号；
针对每个所述定向天线得到一个有关该射频信号的RSSI值；
S4：比对至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值，确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度。
可选的，在确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度时，得到至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值的比值，将其与预先得到的RSSI值比值表做对比，以确认最终的方位角度；
所述RSSI值比值表至少包含了不同的RSSI值的比值对应的角度。
可选的，得到所述RSSI值比值表的过程具体包括：
先实测在一个固定距离下，所述电子标签在每个定向天线的不同方位角度发出射频信号时，该定向天线接收到该信号的RSSI值，
然后，针对每个定向天线得到RSSI值与方位角度的函数关系；
再将若干方位角度代入所述函数关系，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值，
最后，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值的比值，从而形成所述RSSI值比值表。
可选的，在所述步骤S4中，还包括依据RSSI值得到所述电子标签与读写器的相对距离。
本发明还提供了一种单一矢量读写器的精确定位系统，包括了触发器、读写器、电子标签和后台计算机，所述读写器包括读写器微处理器和至少三个方向不同的定向天线；；
所述触发器至少用以发出触发信号；
所述电子标签至少用以响应所述触发信号发出一射频信号；
所述定向天线至少用以响应所述电子标签发出的同一射频信号，并反馈至所述微处理器；
所述读写器微处理器至少用以将所述定向天线的ID号与相应的收到所述射频信号的RSSI值反馈至所述后台计算机；
所述后台计算机至少用以比对至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值，确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度。
可选的，所述后台计算机还用以依据所述至少三个RSSI值得到所述电子标签与读写器的相对距离。
可选的，所述后台计算机在确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度时，进一步用以：
得到至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值的比值，将其与预先得到的RSSI值比值表做对比，以确认最终的方位角度；
所述RSSI值比值表至少包含了不同的RSSI值的比值对应的方位角度。
可选的，所述RSSI值比值表通过以下步骤获得：
先实测在一个固定距离下，所述电子标签在每个定向天线的不同方位角度发出射频信号时，该定向天线接收到该信号的RSSI值，
然后，针对每个定向天线得到RSSI值与方位角度的函数关系；
再将若干方位角度代入所述函数关系，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值，
最后，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值的比值，从而形成所述RSSI值比值表。
可选的，所述至少三个定向天线的辐射面均朝向所述读写器的外侧，且夹 角相同。
可选的，所述电子标签至少包括标签微处理器、低频接收天线和射频发射天线，所述微处理器分别连接至所述低频接收天线和射频发射天线，所述低频接收天线用以与所述触发器实现低频通信，所述射频发射天线用以与所述定向天线实现射频通信。
可选的，所述触发器包括低频发射天线、低频功率调节控制模块、触发器微处理器和电源模块，所述电源模块分别为所述触发器微控制器和低频功率调节控制模块供电，所述低频功率调节控制模块分别连接所述低频发射天线和触发器微处理器。
可选的，所述电源模块包括DC24输入电源和DC-DC转换器，DC24输入电源一方面输入至所述低频功率调节控制模块，另一方面经所述DC-DC转换器转换后输入所述触发器微控制器。
本发明为读写器配备了多个不同方向的定向天线，利用不同定向天线接收到的射频信号的RSSI值的相对不同，RSSI值本身代表了强度，强度又与信号在空间的衰减有关，所以，一方面可以判断读写器与电子标签之间的距离，另一方面，可以判断电子标签相对于所述读写器的方位角度，实现读写器与电子标签之间的相对位置的定位。
附图说明
图1是本发明一实施例中单一矢量读写器的精确定位系统的流转示意图；
图2是本发明一实施例中单一矢量读写器的精确定位方法的流程示意图；
图3是本发明一实施例中触发器的示意图；
图4和图5是本发明一实施例中读写器的示意图；
图6是本发明一实施例中电子标签的示意图。
具体实施方式
以下将结合图1至图6对本发明提供的单一矢量读写器的精确定位方法及系统进行详细的描述，其为本发明可选的实施例中，可以认为，本领域的技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，对其进行修改和润色。
请参考图2，本发明提供了一种单一矢量读写器的精准定位方法，提供了一读写器，所述读写器包括至少三个方向不同的定向天线；该方法包括如下步骤：
S1：触发器发出触发信号；
S2：所述电子标签响应所述触发信号发出射频信号；
S3：至少三个所述定向天线响应同一电子标签发出的同一射频信号；
针对每个所述定向天线得到一个有关该射频信号的RSSI值；
S4：比对至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值，确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度。
在本发明图2示意的实施例中，在所述步骤S4中，还包括依据RSSI值得到所述电子标签与读写器的相对距离。
与之相对应的，请参考图1，本发明还提供了一种单一矢量读写器的精确定位系统，包括了触发器、读写器、电子标签和后台计算机，所述读写器包括读写器微处理器和至少三个方向不同的定向天线；；
所述触发器至少用以发出触发信号；
所述电子标签至少用以响应所述触发信号发出一射频信号；
所述定向天线至少用以响应所述电子标签发出的同一射频信号，并反馈至所述微处理器；
所述读写器微处理器至少用以将所述定向天线的ID号与相应的收到所述射频信号的RSSI值反馈至所述后台计算机；
所述后台计算机至少用以比对至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值，确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度。
本发明为读写器配备了多个不同方向的定向天线，利用不同定向天线接收到的射频信号的RSSI值的相对不同，RSSI值本身代表了强度，强度又与信号在空间的衰减有关，所以，一方面可以判断读写器与电子标签之间的距离，另一方面，可以判断电子标签相对于所述读写器的方位角度，实现读写器与电子 标签之间的相对位置的定位。
本发明一可选的实施例中，请参考图4和图5，所述定向天线的数量为4个，所述至少三个定向天线的辐射面均朝向所述读写器的外侧，且夹角相同。图5中的4个定向天线的夹角为π/2，以中心为圆点，可形成极坐标系，在这一情况下，只需要确认其θ和距离l，就能确定其相对圆点的位置，圆点即时读写器所在位置，故而，可以确认标签相对于读写器的位置。请参考图4，所述读写器还包括射频接收模块，所述定向天线通过所述射频接收模块连接所述读写器微处理器。
本发明一可选的实施例中，请参考图6，所述电子标签至少包括标签微处理器、低频接收天线和射频发射天线，所述微处理器分别连接至所述低频接收天线和射频发射天线，所述低频接收天线用以与所述触发器实现低频通信，所述射频发射天线用以与所述定向天线实现射频通信。
本发明一可选的实施例中，请参考图3，所述触发器包括低频发射天线、低频功率调节控制模块、触发器微处理器和电源模块，所述电源模块分别为所述触发器微控制器和低频功率调节控制模块供电，所述低频功率调节控制模块分别连接所述低频发射天线和触发器微处理器。
进一步的，所述电源模块包括DC24输入电源和DC-DC转换器，DC24输入电源一方面输入至所述低频功率调节控制模块，另一方面经所述DC-DC转换器转换后输入所述触发器微控制器。
综上可见，本发明为读写器配备了多个不同方向的定向天线，利用不同定 向天线接收到的射频信号的RSSI值的相对不同，RSSI值本身代表了强度，强度又与信号在空间的衰减有关，所以，一方面可以判断读写器与电子标签之间的距离，另一方面，可以判断电子标签相对于所述读写器的方位角度，实现读写器与电子标签之间的相对位置的定位。
有关如何依据RSSI值得到电子标签相对所述读写器的方位角度，由于电子标签所在位置与读写器有一定的方位关系，每一个读写器的定向天线所在方向和电子标签的方向均不相同，所以，每个定向天线接收到的信号RSSI值也将不同，考虑到电子标签发射信号不尽相同，标签与读写器的直线距离也常有变化，所以，同一角度的RSSI值变化也会很大，所以，本发明创造性地采用RSSI值的比值进行方位的确定。
现有技术中存在一些方案，本发明提出了一种创造性的方案，具体来说，在单一矢量读写器的精确定位方法中：
在确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度时，得到至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值的比值，将其与预先得到的RSSI值比值表做对比，以确认最终的方位角度；
所述RSSI值比值表至少包含了不同的RSSI值的比值对应的角度。
进一步的，得到所述RSSI值比值表的过程具体包括：
先实测在一个固定距离下，所述电子标签在每个定向天线的不同方位角度发出射频信号时，该定向天线接收到该信号的RSSI值，
然后，针对每个定向天线得到RSSI值与方位角度的函数关系；
再将若干方位角度代入所述函数关系，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值，
最后，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值的比值，从而形成所述RSSI值比值表。
与之对应的，在单一矢量读写器的精确定位系统中：
所述后台计算机在确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度时，进一步用以：
得到至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值的比值，将其与预先得到的RSSI值比值表做对比，以确认最终的方位角度；
所述RSSI值比值表至少包含了不同的RSSI值的比值对应的方位角度。
可选的，所述RSSI值比值表通过以下步骤获得：
先实测在一个固定距离下，所述电子标签在每个定向天线的不同方位角度发出射频信号时，该定向天线接收到该信号的RSSI值，
然后，针对每个定向天线得到RSSI值与方位角度的函数关系；
再将若干方位角度代入所述函数关系，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值，
最后，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值的比值，从而形成所述RSSI值比值表。
综上所述，本发明为读写器配备了多个不同方向的定向天线，利用不同定向天线接收到的射频信号的RSSI值的相对不同，RSSI值本身代表了强度，强度又与信号在空间的衰减有关，所以，一方面可以判断读写器与电子标签之间的距离，另一方面，可以判断电子标签相对于所述读写器的方位角度，实现读写器与电子标签之间的相对位置的定位。
Claims (10)
1.一种单一矢量读写器的精准定位方法，其特征在于：提供了一读写器，所述读写器包括至少三个方向不同的定向天线；该方法包括如下步骤：
S1：触发器发出触发信号；
S2：所述电子标签响应所述触发信号发出射频信号；
S3：至少三个所述定向天线响应同一电子标签发出的同一射频信号；
针对每个所述定向天线得到一个有关该射频信号的RSSI值；
S4：比对至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值，确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度。
2.如权利要求1所述的单一矢量读写器的精准定位方法，其特征在于：在确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度时，得到至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值的比值，将其与预先得到的RSSI值比值表做对比，以确认最终的方位角度；
所述RSSI值比值表至少包含了不同的RSSI值的比值对应的角度。
3.如权利要求2所述的单一矢量读写器的精准定位方法，其特征在于：得到所述RSSI值比值表的过程具体包括：
先实测在一个固定距离下，所述电子标签在每个定向天线的不同方位角度发出射频信号时，该定向天线接收到该信号的RSSI值，
然后，针对每个定向天线得到RSSI值与方位角度的函数关系；
再将若干方位角度代入所述函数关系，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值，
最后，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值的比值，从而形成所述RSSI值比值表。
4.如权利要求1所述的单一矢量读写器的精准定位方法，其特征在于：在所述步骤S4中，还包括依据RSSI值得到所述电子标签与读写器的相对距离。
5.一种单一矢量读写器的精确定位系统，其特征在于：包括了触发器、读写器、电子标签和后台计算机，所述读写器包括读写器微处理器和至少三个方向不同的定向天线；；
所述触发器至少用以发出触发信号；
所述电子标签至少用以响应所述触发信号发出一射频信号；
所述定向天线至少用以响应所述电子标签发出的同一射频信号，并反馈至所述微处理器；
所述读写器微处理器至少用以将所述定向天线的ID号与相应的收到所述射频信号的RSSI值反馈至所述后台计算机；
所述后台计算机至少用以比对至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值，确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度。
6.如权利要求5所述的单一矢量读写器的精确定位系统，其特征在于：所述后台计算机还用以依据所述至少三个RSSI值得到所述电子标签与读写器的相对距离。
7.如权利要求5所述的单一矢量读写器的精确定位系统，其特征在于：所述后台计算机在确定所述电子标签相对于所述读写器的方位角度时，进一步用以：
得到至少三个所述定向天线对应的至少三个RSSI值的比值，将其与预先得到的RSSI值比值表做对比，以确认最终的方位角度；
所述RSSI值比值表至少包含了不同的RSSI值的比值对应的方位角度。
8.如权利要求7所述的单一矢量读写器的精确定位系统，其特征在于：所述RSSI值比值表通过以下步骤获得：
先实测在一个固定距离下，所述电子标签在每个定向天线的不同方位角度发出射频信号时，该定向天线接收到该信号的RSSI值，
然后，针对每个定向天线得到RSSI值与方位角度的函数关系；
再将若干方位角度代入所述函数关系，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值，
最后，得到不同方位角度时各定向天线的RSSI值的比值，从而形成所述RSSI值比值表。
9.如权利要求5所述的单一矢量读写器的精确定位系统，其特征在于：所述至少三个定向天线的辐射面均朝向所述读写器的外侧，且夹角相同。
10.如权利要求5所述的单一矢量读写器的精确定位系统，其特征在于：所述触发器包括低频发射天线、低频功率调节控制模块、触发器微处理器和电源模块，所述电源模块分别为所述触发器微控制器和低频功率调节控制模块供电，所述低频功率调节控制模块分别连接所述低频发射天线和触发器微处理器。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181002 |