CN105764029A - Rfid收发器、基于rfid的视频定位系统和定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种RFID收发器、基于RFID的视频定位系统和定位方法解决利用RFID技术进行定位进而进行精确视频追踪问题。本发明涉及RFID定位技术，特别是基于RFID的视频定位系统，RFID收发器，包括至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心。其在360度范围的电磁波强度是更均匀的，因而不会有在其他方向上电磁波强度急剧衰减因而严重影响RFID感应质量的问题。

Description

RFID收发器、基于RFID的视频定位系统和定位方法

技术领域

本发明涉及RFID定位技术，特别是基于RFID的视频定位系统。

背景技术

随着中国经济的发展，人们的生活水平逐渐提高，对农产品的食品安全也越来越重视。但是市场上的农产品来源众多，不仅存在着按照国家法律法规要求生产的农产品，也大量充斥着违规使用违禁农药或者受到环境污染的农产品。劣质低价的农产品对市场的冲击严重伤害了规范生产者的积极性。可视化生态农业模式运用物联网技术将客户在绿色食品基地所自主种养的动物、农作物的现场情景与视频连接起来，时时向公众直播。该模式融合并创新了个人自主种养模式，实现真正的“人机交流”，让消费者“眼见心安”，看得见的，就是可信的。该平台的关键技术，是视频自动定位追踪技术。现阶段，人们采用了多种手段力图实现农产品个体的实时视频追踪，如大型动物可以采用佩戴有源发射信标如蓝牙或GPS等实现农场内视频定位追踪。但是，对于一些小型畜禽如鸡鸭鹅等，现有技术条件下有源信标重量过大，严重影响养殖质量而无法推广。如何实现小型畜禽散养条件下的个体视频追溯，一直是困扰可视化农业发展的瓶颈。

RFID技术因其无源、重量轻、可编程、可重复擦写、成本低的特点已在农业行业追溯领域应用多年，但是RFID信标的反馈信号易受农场环境湿度、生物体密集程度等影响，依靠现有的RFID系统的信标反馈信息误差极大，定位精度常常在1.5m-2m，无法满足使用需求。在农业行业中利用RFID技术进行定位进而进行视频追踪的技术目前应用较少。

发明内容

以下给出对一个或更多个方面的简化概述以力图提供对此类方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或更多个方面的一些概念以作为稍后给出的更加具体的说明之序。

本发明提供一种RFID收发器、基于RFID的视频定位系统和定位方法解决利用RFID技术进行定位进而进行精确视频追踪问题。

为实现上述目的，发明人提供了RFID收发器，包括至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心。

进一步中心周围的线圈为同一RFID收发模块的天线，该天线为线圈型天线，线圈分别位于不同的区域。

进一步，RFID收发器由至少两个RFID收发模块组成，中心周围的线圈为不同RFID收发模块的天线。

发明人提供一种基于RFID的视频定位系统，包括如权利要求1-3所述任一RFID收发器、摄像头、微处理器；RFID收发器和摄像头分别连接微处理器；

RFID收发器用于接收RFID信标信号；

摄像头为可活动摄像头，摄像头用于拍摄；

微处理器用于根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置；根据实时计算出的位置控制摄像头跟踪拍摄。

进一步，控制摄像头运动“为控制摄像头转动、或控制摄像头沿轨道运动、或控制安装有摄像头的无人机的航行。

进一步，微处理器用于根据至少3个RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置。

进一步，微处理器还用于根据湿度传感器获得的环境湿度信息，以及根据预存的湿度与RFID信标测距精度关系的曲线；修正计算RFID信标携带体的位置；

或微处理器还用于根据计算RFID信标携带体的位置判断信标携带体的分布密度；当分布密度超过设定值时，触发扎堆报警或对信标携带体的位置根据信标携带体的个体大小进行修正。

发明人提供一种基于RFID的视频定位方法，包括步骤：

RFID收发器用于接收RFID信标信号；

根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置；根据实时计算出的位置控制摄像头运动，以使其跟踪拍摄RFID信标携带体。

进一步，包括步骤：

“控制摄像头运动“为控制摄像头转动、或控制摄像头沿轨道运动、或控制安装有摄像头的无人机的航行；

步骤“根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置”为根据至少3个RFID收发器接收到的RFID信标信号修正计算RFID信标携带体的位置。

进一步，还包括步骤：

根据湿度传感器获得的环境湿度信息，以及根据预存的湿度与RFID信标测距精度关系的曲线；修正计算RFID信标携带体的位置；

或根据计算RFID信标携带体的位置判断信标携带体的分布密度；当分布密度超过设定值时，触发扎堆报警或对信标携带体的位置根据信标携带体的个体大小进行修正。

区别于现有技术，上述技术方案的RFID收发器相比具有多组重叠线圈的RFID收发器，其在360度范围的电磁波强度是更均匀的，因而不会有在其他方向上电磁波强度急剧衰减因而严重影响RFID感应质量的问题。

利用上述RFID收发器构建的定位系统可以更精确的定位目标RFID信标携带体，特别是在带有RFID信标的牲畜发生扎堆时，能有效的定位目标RFID信标携带体位置，从而防止因位置误差较大而在录制的视频中丢失目标RFID信标携带体，从而提高跟踪拍摄的准确度。

为能达成前述及相关目的，这一个或更多个方面包括在下文中充分描述并在所附权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了这一个或更多个方面的某些说明性特征。但是，这些特征仅仅是指示了可采用各种方面的原理的各种方式中的若干种，并且本描述旨在涵盖所有此类方面及其等效方面。

附图说明

以下将结合附图来描述所公开的方面，提供附图是为了说明而非限定所公开的方面，附图中相似的标号标示相似要素，并且在其中：

图1、具体实施例所述的RFID收发器的局部示意图(发射器截面图)；

图2、具体实施例所述的RFID收发器的局部示意图(发射器侧视图)；；

图3、具体实施方式所述的基于RFID的视频定位系统的示意图；

图4、具体实施方式所述的RFID信标距离计算示意图；

图5、具体实施方式所述的RFID网格三角定位示意图。

附图标记说明

1、金属板；

2、塑料防尘罩；

3、RFID线圈；

4、RFID信号接收器；

A1，B1：RFID信号发射器；

C1，C2：摄像头；

R1、R2、R3：RFID收发器；

A：信标与A1发射器距离；

B：信标与B1发射器距离。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。在以下描述中，出于解释目的阐述了众多的具体细节以提供对一个或更多个方面的透彻理解。但是显而易见的是，没有这些具体细节也可实践此类方面。

参见图1-图5，发明人提供一种RFID收发器，包括至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心。天线在一些实施例下为线圈。

如图1、图2所示，RFID信号发射器局部示意图，可以理解的是图中只画了一部分线圈用于标识线圈的绕线方式。线圈方式下电磁波发射方向是垂直于电磁线圈方向。金属反射隔板1分隔的每个区域中具有一个线圈3，图1中具有6组线圈、6个反射隔板将360度空间分割为6个区域。该线圈3的电磁波发射方向为背向中心向外发射，因而本发明的RFID收发器相比具有多组重叠线圈的RFID收发器，其在360度范围的电磁波强度是更均匀的，因而不会有在其他方向上电磁波强度急剧衰减因而严重影响RFID感应质量的问题。经实际测定，加装六角形RFID金属反射板比未加装单组线圈与信标的最大感应距离提升至原有的190％(单一信标，温度25-30℃，相对湿度60％)。围绕RFID信号发射器20m范围内信标读取率为100％。

上述RFID收发器具有金属隔板，能有效的在特定的方向上增强RFID收发器发射的信号。基于上述RFID收发器的智能养殖舍在小型畜禽散养条件下可以在1600平方米范围内实现5±2cm精度条件下的定位(以单一网格为例)，并且由于采用密集程度修正，定位精度稳定，满足绝大多数畜禽养殖场使用要求。一套系统在养殖舍内部可支持同时定位6000个信标，完全满足农场实际可能出现的畜禽密集程度，定位结果计算小于0.1秒，可支持实时定位。结合无人机技术，可以实现无人机实时定位。本发明结构简单，成本低，生产安装使用方便，实用性强。

在另一些实施例中，一个RFID收发器中具有多个独立的RFID收发模块，每个RFID收发模块可独立发送和接收RFID信号。在同一RFID收发设备中，各RFID收发模块的天线分别位于金属反射隔板分隔出的不同区域中。即在RFID收发器的中心周围的线圈为不同RFID收发模块的天线。在上述是实施例中，通过具有面向不同角度的发射天线，RFID收发器在360度范围内电磁波强度是更均匀的，因而不会有在其他方向上电磁波强度急剧衰减因而严重影响RFID感应质量的问题。

可以理解的是金属反射板可以是将该中心周围分隔为六角形或三角形区域的，例如图1中具有6组线圈、6个反射隔板将360度空间分割为6个区域。

提供基于RFID的视频定位系统，该系统用于跟踪拍摄目标RFID信标携带体。该系统包括RFID收发器、摄像头、微处理器；RFID收发器和摄像头分别连接微处理器；

RFID收发器用于接收RFID信标信号；

摄像头为活动摄像头，摄像头用于拍摄；

微处理器用于根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置；根据实时计算出的位置控制摄像头跟踪拍摄。

活动摄像头即可改变拍摄角度的摄像头，其可以是360度旋转的摄像头，例如云台，其也可以是沿着轨道活动的摄像头例如是带控制轨道的移动摄像头装置。微处理器根据RFID收发器识别的目标信标信号位置，以及摄像头的位置，计算摄像头的运动向量，微处理器根据计算出的运动向量，控制摄像头运动。控制摄像头运动在具体的实施例中可以是“控制摄像头转动、或控制摄像头沿轨道运动、或控制安装有摄像头的无人机的航行。

现有的RFID信标的在信标携带体密集时，反馈信号误差大，应用在视频定位跟踪领域，定位精度常常在1.5m-2m，而导致拍摄视野中常常不存在跟踪目标，无法满足需求。而本发明中的RFID收发器通过上述反射隔板的作用，增强了对信标信号的接收，特别是在带有RFID信标的牲畜发生扎堆时，能有效的定位目标RFID信标携带体位置，从而准确的跟踪拍摄。优选的微处理器用于根据至少3个RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置。这三个RFID收发器位于养殖舍的不同位置。通过三个RFID收发器接收信号校正信标位置。

微处理器还用于根据湿度传感器获得的环境湿度信息，以及根据预存的湿度与RFID信标测距精度关系的曲线；修正计算RFID信标携带体的位置；

或微处理器还用于根据计算RFID信标携带体的位置判断信标携带体的分布密度；当分布密度超过设定值时，触发扎堆报警或对信标携带体的位置根据信标携带体的个体大小进行修正。

在上述基于RFID的视频定位系统中，对应工作方法包括步骤：

RFID收发器用于接收RFID信标信号；

根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置；根据实时计算出的位置控制摄像头运动，以使其跟踪拍摄RFID信标携带体。

“控制摄像头运动“为控制摄像头转动、或控制摄像头沿轨道运动、或控制安装有摄像头的无人机的航行；

步骤“根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置”为根据至少3个RFID收发器接收到的RFID信标信号修正计算RFID信标携带体的位置。

根据湿度传感器获得的环境湿度信息，以及根据预存的湿度与RFID信标测距精度关系的曲线；修正计算RFID信标携带体的位置；

或根据计算RFID信标携带体的位置判断信标携带体的分布密度；当分布密度超过设定值时，触发扎堆报警或对信标携带体的位置根据信标携带体的个体大小进行修正。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法所述的全部或部分步骤。所述计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；所述的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。

上述各实施例是参照根据实施例所述的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.RFID收发器，其特征在于，包括至少3个金属反射隔板，所有金属反射隔板的一侧边指向同一中心，从而将该中心周围的360度的空间分隔为不同的区域；在不同的区域中分别具有RFID收发器的天线，并且天线位置靠近该中心。

2.根据权利要求1所述的RFID收发器，其特征在于，中心周围的线圈为同一RFID收发模块的天线，该天线为线圈型天线，线圈分别位于不同的区域。

3.根据权利要求1所述的RFID收发器，其特征在于，RFID收发器由至少两个RFID收发模块组成，中心周围的线圈为不同RFID收发模块的天线。

4.基于RFID的视频定位系统，其特征在于，包括如权利要求1-3所述任一RFID收发器、摄像头、微处理器；RFID收发器和摄像头分别连接微处理器；

RFID收发器用于接收RFID信标信号；

摄像头为可活动摄像头，摄像头用于拍摄；

微处理器用于根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置；根据实时计算出的位置控制摄像头跟踪拍摄。

5.根据权利要求4所述的基于RFID的视频定位系统，其特征在于，控制摄像头运动“为控制摄像头转动、或控制摄像头沿轨道运动、或控制安装有摄像头的无人机的航行。

6.根据权利要求4所述的基于RFID的视频定位系统，其特征在于，

微处理器用于根据至少3个RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置。

7.根据权利要求4所述的基于RFID的视频定位系统，其特征在于，微处理器还用于根据湿度传感器获得的环境湿度信息，以及根据预存的湿度与RFID信标测距精度关系的曲线；修正计算RFID信标携带体的位置；

或微处理器还用于根据计算RFID信标携带体的位置判断信标携带体的分布密度；当分布密度超过设定值时，触发扎堆报警或对信标携带体的位置根据信标携带体的个体大小进行修正。

8.基于RFID的视频定位方法，其特征在于，包括步骤：

RFID收发器用于接收RFID信标信号；

根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置；根据实时计算出的位置控制摄像头运动，以使其跟踪拍摄RFID信标携带体。

9.根据权利要求8所述的基于RFID的视频定位方法，其特征在于，包括步骤：

“控制摄像头运动“为控制摄像头转动、或控制摄像头沿轨道运动、或控制安装有摄像头的无人机的航行；

步骤“根据RFID收发器接收到的RFID信标信号计算RFID信标携带体的位置”为根据至少3个RFID收发器接收到的RFID信标信号修正计算RFID信标携带体的位置。

10.根据权利要求8所述的基于RFID的视频定位方法，其特征在于，还包括步骤：

根据湿度传感器获得的环境湿度信息，以及根据预存的湿度与RFID信标测距精度关系的曲线；修正计算RFID信标携带体的位置；

或根据计算RFID信标携带体的位置判断信标携带体的分布密度；当分布密度超过设定值时，触发扎堆报警或对信标携带体的位置根据信标携带体的个体大小进行修正。