CN105046294B - 一种基于射频识别的精确定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于射频识别的精确定位方法，包括：步骤一、驱动读卡器在所述轨道上做圆周运动；步骤二、读卡器向电子标签发送出应答信息，电子标签接收到应答信息后向读卡器发出定位信息，读卡器记录发出应答信息到接收到定位信息的时间间隔T1；步骤三、读卡器记录发出应答信息到接收到对应定位信息的时间间隔Ti，直到出现Ti与T1相等的情况；步骤四、分别记录第一位置、第二位置、第三位置；步骤五、计算电子标签所处坐标(X,Y)，完成精确定位过程。本发明采用实时运动的读卡器系统对目标电子标签进行定位，只需采集两点的位置信息即可实现电子标签的精确定位，提高了定位精度和定位速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位方法，特别是一种基于射频识别的精确定位方法。
背景技术
目前，国内市场已经开发出基于RFID技术的定位系统，采用多个读卡器实时对同一个电子标签进行测距定位，这种定位系统已经应用到厂区的考勤以及监控等一般定位精度不是太高的场所，具有一定的应用价值。
但这种定位系统的定位精度不高，无法应用于更高精度要求的场合，比如矿用人员定位系统，且需要多个读卡器同时工作，成本太高，可靠性不强，易出现故障。
发明内容
针对上述技术问题，本发明公开了一种基于射频识别的精确定位方法，采用实时运动的读卡器系统对目标电子标签进行定位，只需采集两点的位置信息即可实现电子标签的精确定位，提高了定位精度和定位速度。
为了实现根据本发明的目的，提供了一种基于射频识别的精确定位方法，包括：
步骤一、将读卡器设置在圆周轨道上，驱动读卡器在所述轨道上做圆周运动；
步骤二、读卡器向电子标签发出请求信息，电子标签接收到请求信息后向读卡器发送握手信息，读卡器接收到握手信息后向电子标签发送出应答信息，电子标签接收到应答信息后向读卡器发出定位信息，读卡器记录发出应答信息到接收到定位信息的时间间隔T1；
步骤三、以所述圆周轨道的圆心为原点建立二维坐标系，在读卡器与电子标签建立起通讯后，读卡器向电子标签实时发出应答信息，同时电子标签向读卡器实时发出定位信息，一次应答信息对应一次定位信息，同时读卡器记录发出应答信息到接收到对应定位信息的时间间隔Ti，直到出现Ti与T1相等的情况；
步骤四、分别记录第一次出现T1时读卡器的初始位置坐标(X1，Y1)，记为第一位置,以及第二次出现T1时读卡器的位置坐标(X2，Y2)，记为第二位置，电子标签所处坐标设为(X,Y)，第一位置和第二位置的中心位置(X3，Y3),记为第三位置，X3＝(X1+X2)/2,Y3＝(Y1+Y2)/2,则Y＝(Y3/X3)X,记为Y＝AX，A＝Y3/X3；
步骤五、根据时间间隔T1，算出读卡器与电子标签之间的距离记为L，则可以建立以下公式：
(X-X1)2+(Y-Y1)2＝L2
(X-X2)2+(Y-Y2)2＝L2
其中，Y＝AX，根据上述公式可以求出电子标签所处坐标(X,Y)，完成精确定位过程。
优选的，所述步骤一中，电机驱动读卡器在圆周轨道上做匀速圆周运动。
优选的，所述步骤二中，所述定位信息中包含有电子标签的卡号信息，电子标签第一次收到应答信息时，即读卡器与电子标签之间实现了通讯连接，同时，读卡器第一次获知电子标签的定位信息。
优选的，所述步骤三中，读卡器与电子标签通讯连接之后，读卡器在做圆周运动的同时，不间断地向电子标签发送应答信息，电子标签不间断的向读卡器发送定位信息，读卡器计算每一次应答信息和对应定位信息之间的时间间隔Ti，直到第二次出现时间间隔Ti等于T1。
优选的，所述步骤五中，读卡器发出应答信息和接收定位信息的时间延迟为t1，电子标签接收应答信息和发出定位
信息的时间延迟为t2，则L＝C(T1-t1-t2)/2，其中C为光速。
优选的，所述步骤五中，根据步骤五中的公式可推得：
X＝(X12-X22+Y12-Y22)/2(X1-X2+AY1-AY2)；
Y＝AX
其中，A＝Y3/X3，X3＝(X1+X2)/2,Y3＝(Y1+Y2)/2。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明中只需采用一个读卡器即可实现精确定位，定位系统成本低，且不易出现故障；
2、只需采集读卡器两个位置处的定位信息即可得知电子标签的位置信息，定位速度更快；
3、消除了过程中发送/接收时间延迟的的影响，提高了定位精度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明的基于射频识别的精确定位方法的流程示意图；
图2是本发明的基于射频识别的精确定位方法的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1和2所示的是根据本发明的基于射频识别的精确定位方法的一种实现形式，其中包括一下步骤：
步骤一、在现场安装一个圆周轨道，将读卡器设置在圆周轨道上，同时驱动电机驱动读卡器在所述轨道上做圆周扫描运动，圆周轨道的直径越大，定位精度越高，圆周运动的速度越高，定位过程越快速；
步骤二、读卡器实时向电子标签发出请求信息，电子标签接收到请求信息后启动工作，向读卡器发送握手信息，读卡器接收到握手信息后向电子标签发送出应答信息，使得读卡器确认电子标签的信息，判断是否是目标电子标签，目标电子标签接收到应答信息后向读卡器发出定位信息，即读卡器与目标电子标签之间建立了通讯，读卡器记录发出应答信息到接收到对应定位信息的时间间隔T1；
步骤三、以所述圆周轨道的圆心为原点建立二维坐标系，如图2所示，在读卡器与电子标签建立起通讯后，读卡器向电子标签实时发出应答信息，也就是第二次、第三次、..第N次应答信息，同时电子标签向读卡器实时发出定位信息，一次应答信息对应一次定位信息，在此过程中，读卡器一直在运动过程中，同时读卡器记录发出应答信息到接收到对应定位信息的时间间隔Ti，直到出现Ti与T1相等的情况，也就是在圆周上第二次出现与初始位置处读卡器与电子标签距离相等的点，可以理解的是，读卡器记录发出应答信息到接收到对应定位信息的时间间隔很短，在此过程中电子标签的位置变化不影响读卡器的记录过程；
步骤四、分别记录第一次出现T1时读卡器的初始位置坐标(X1，Y1)，记为第一位置,以及第二次出现T1时读卡器的位置坐标(X2，Y2)，记为第二位置，电子标签所处坐标设为(X,Y)，第一位置和第二位置的中心位置(X3，Y3),记为第三位置，X3＝(X1+X2)/2,Y3＝(Y1+Y2)/2,则Y＝(Y3/X3)X,记为Y＝AX，A＝Y3/X3，如图2所示，电子标签所处坐标(X,Y)处于坐标(X1，Y1)和坐标(X2，Y2)的垂直均分线上，坐标(X1，Y1)和坐标(X2，Y2)可通过定位系统自身确定；
步骤五、根据时间间隔T1，算出读卡器与电子标签之间的距离记为L，则可以建立以下公式：
(X-X1)2+(Y-Y1)2＝L2
(X-X2)2+(Y-Y2)2＝L2
其中，Y＝AX，坐标(X,Y)到处于坐标(X1，Y1)和坐标(X2，Y2)的距离都为L，根据上述公式可以求出电子标签所处坐标(X,Y)，完成精确定位过程，具体求解步骤为：
X＝(X12-X22+Y12-Y22)/2(X1-X2+AY1-AY2)；
Y＝AX
其中，A＝Y3/X3，X3＝(X1+X2)/2,Y3＝(Y1+Y2)/2。
上述技术方案中，所述步骤二中，所述定位信息中包含有电子标签的卡号信息，电子标签第一次收到应答信息时，即读卡器与电子标签之间实现了通讯连接，同时，读卡器第一次获知电子标签的定位信息，读卡器分析出电子标签中携带的信息，从而完成定向定位。
上述技术方案中，所述步骤三中，读卡器与电子标签通讯连接之后，读卡器在做圆周运动的同时，不间断地向电子标签发送应答信息，电子标签不间断的向读卡器发送定位信息，读卡器计算每一次应答信息和对应定位信息之间的时间间隔Ti，直到第二次出现时间间隔Ti等于T1。
上述技术方案中，所述步骤五中，读卡器发出应答信息和接收定位信息的时间延迟为t1，电子标签接收应答信息和发出定位信息的时间延迟为t2，则L＝C(T1-t1-t2)/2，其中C为光速，消除时间延迟，使得对电子标签的定位更加精确。
由上所述，本发明只需采用一个读卡器即可实现精确定位，定位系统成本低，且不易出现故障；只需采集读卡器两个位置处的定位信息即可得知电子标签的位置信息，读卡器一直在转动过程中，起到了扫描和定位雷达的功效，使得定位速度更快更精确；同时，消除了过程中发送/接收时间延迟的影响，进一步提高了定位精度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种基于射频识别的精确定位方法，其特征在于，包括：
步骤一、将读卡器设置在圆周轨道上，驱动读卡器在所述轨道上做圆周运动；
步骤二、读卡器向电子标签发出请求信息，电子标签接收到请求信息后向读卡器发送握手信息，读卡器接收到握手信息后向电子标签发送出应答信息，电子标签接收到应答信息后向读卡器发出定位信息，读卡器记录发出应答信息到接收到定位信息的时间间隔T1；
步骤三、以所述圆周轨道的圆心为原点建立二维坐标系，在读卡器与电子标签建立起通讯后，读卡器向电子标签实时发出应答信息，同时电子标签向读卡器实时发出定位信息，一次应答信息对应一次定位信息，同时读卡器记录发出应答信息到接收到对应定位信息的时间间隔Ti，直到出现Ti与T1相等的情况；
步骤四、分别记录第一次出现T1时读卡器的初始位置坐标(X1，Y1)，记为第一位置,以及第二次出现T1时读卡器的位置坐标(X2，Y2)，记为第二位置，电子标签所处坐标设为(X,Y)，第一位置和第二位置的中心位置(X3，Y3),记为第三位置，X3＝(X1+X2)/2,Y3＝(Y1+Y2)/2,则Y＝(Y3/X3)X,记为Y＝AX，A＝Y3/X3；
步骤五、根据时间间隔T1，算出读卡器与电子标签之间的距离记为L，则可以建立以下公式：
(X-X1)2+(Y-Y1)2＝L2
(X-X2)2+(Y-Y2)2＝L2
其中，Y＝AX，根据上述公式可以求出电子标签所处坐标(X,Y)，完成精确定位过程。
2.如权利要求1所述的基于射频识别的精确定位方法，其特征在于，所述步骤一中，电机驱动读卡器在圆周轨道上做匀速圆周运动。
3.如权利要求2所述的基于射频识别的精确定位方法，其特征在于，所述步骤二中，所述定位信息中包含有电子标签的卡号信息，电子标签第一次收到应答信息时，即读卡器与电子标签之间实现了通讯连接，同时，读卡器第一次获知电子标签的定位信息。
4.如权利要求3所述的基于射频识别的精确定位方法，其特征在于，所述步骤三中，读卡器与电子标签通讯连接之后，读卡器在做圆周运动的同时，不间断地向电子标签发送应答信息，电子标签不间断的向读卡器发送定位信息，读卡器计算每一次应答信息和对应定位信息之间的时间间隔Ti，直到第二次出现时间间隔Ti等于T1。
5.如权利要求4所述的基于射频识别的精确定位方法，其特征在于，所述步骤五中，读卡器发出应答信息和接收定位信息的时间延迟为t1，电子标签接收应答信息和发出定位信息的时间延迟为t2，则L＝C(T1-t1-t2)/2，其中C为光速。
6.如权利要求5所述的基于射频识别的精确定位方法，其特征在于，所述步骤五中，根据步骤五中的公式可推得：
X＝(X12-X22+Y12-Y22)/2(X1-X2+AY1-AY2)；
Y＝AX
其中，A＝Y3/X3，X3＝(X1+X2)/2,Y3＝(Y1+Y2)/2。
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