CN106291461A - 一种rfid室内定位的方法、装置、服务器及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RFID室内定位的方法，包括：获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息；该方法通过在不同位置的定位读取器所获得的相对角度信息，来综合计算定位标签的所在位置，具有较高的定位精度，环境变化对定位精度影响较小；本发明公开了一种RFID室内定位的装置、系统及服务器，具有上述有益效果。

Description

一种RFID室内定位的方法、装置、服务器及系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别涉及一种RFID室内定位的方法、装置、服务器及系统。

背景技术

有源RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术被广泛应用于物流仓储，资产管理，人员管理等各个领域。该技术具有远距离读取能力，可扩展连接各类型传感器，读取率高以及可以结合多天线技术，实现实时精确定位的特点。通常实时精确定位系统可根据应用场景分为室内定位系统及室外定位系统。室外定位系统最为常见的定位系统包括基于GPS(Global Position System全球定位系统)技术的实时定位系统，基于移动通信基站的定位系统等。这类用于室外定位方案的技术如用于室内定位应用，往往会带来各种问题，如基于基站的定位系统定位精度低(约+/-50米)，基于GPS的定位技术信号容易被遮挡，因此无法满足大部分的室内应用。因此，如何利用RFID精确的进行室内定位，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种RFID室内定位的方法、装置、系统及服务器，通过在不同位置的定位读取器所获得的相对角度信息，来综合计算定位标签的所在位置，具有较高的定位精度，且环境变化对定位精度影响较小。

为解决上述技术问题，本发明提供一种RFID室内定位的方法，包括：

获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；

根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息。

其中，定位读取器在同一时间周期内发送目标定位标签信息及相对角度信息，包括：

定位读取器包括读取器和控制相控阵天线，所述读取器通过控制所述相控阵天线中的移相器，使主波瓣在特定角度内连续扫描并接收各个角度下所述目标定位标签的发射信号；且所述读取器采集各个角度下所述目标定位标签的发射信号的信号强度；其中，所述发射信号包括所述目标定位标签信息；

所述读取器确定信号强度最大的发射信号所对应的角度作为所述相对角度信息；

所述读取器发送所述目标定位标签信息及相对角度信息。

其中，主波瓣在特定角度内的各个角度为

其中，θ_i为主波瓣指向的角度，β为移相器引入各单元天线间的相位差，λ为工作频点的波长，d为各天线单元间的距离。

其中，根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息，包括：

S20、利用所述目标定位标签的每N-m个相对角度信息中的每两个相对角度信息的延长线确定多个交点；其中，m属于[0,N-1]且从0开始，N为同一定位标签相对应的相对角度信息的个数；

S21、计算每N-m个相对角度信息对应的多个交点的中心点，计算所述中心点到各交点的距离；

S22、当存在所述中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则计算各中心点对应的N-m个相对角度信息所对应的定位读取器组成的多边形面积值，选取面积最小值对应的N-m个相对角度信息的中心点作为所述目标定位标签的位置信息；

S23、当不存在中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则将m值加1，并判断加1后m是否小于N，若小于N继续执行S20和S21，若不小于N则结束。

本发明还提供一种RFID室内定位的装置，包括：

获取模块，用于获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；

位置信息计算模块，用于根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息。

其中，所述位置信息计算模块包括：

交点计算单元，用于利用所述目标定位标签的每N-m个相对角度信息中的每两个相对角度信息的延长线确定多个交点；其中，m属于[0,N-1]且从0开始，N为同一定位标签相对应的相对角度信息的个数；

距离计算单元，用于计算每N-m个相对角度信息对应的多个交点的中心点，计算所述中心点到各交点的距离；

位置信息确认单元，用于当存在所述中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则计算各中心点对应的N-m个相对角度信息所对应的定位读取器组成的多边形面积值，选取面积最小值对应的N-m个相对角度信息的中心点作为所述目标定位标签的位置信息；

条件判断单元，用于当不存在中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则将m值加1，并判断加1后m是否小于N，若小于N则进入交点计算单元，若不小于N则结束。

本发明还提供一种服务器，包括：根据上述所述的RFID室内定位的装置。

本发明还提供一种RFID室内定位的系统，包括：根据上述所述的服务器，与所述服务器相连的至少两个定位读取器及定位标签；

其中，所述定位读取器包括读取器和控制相控阵天线。

其中，所述服务器与所述定位读取器通过网络控制器相连；其中，

服务器与至少一个所述网络控制器并联，各网络控制器与至少一个定位读取器串联。

其中，所述网络控制器与所述定位读取器串联采用主从工作模式。

本发明所提供的RFID室内定位的方法，包括：获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息；

该方法通过在不同位置的定位读取器所获得的相对角度信息，来综合计算定位标签的所在位置，很大程度上降低了由于遮挡、反射等导致的定位误差，具有较高的定位精度，环境变化对定位精度影响较小，不受定位目标的表面材料，放置方式、方向等影响，因此系统的拓扑结构易于实施；本发明还提供一种RFID室内定位的装置、系统及服务器，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的RFID室内定位的方法的流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种定位读取器设置的结构框图；

图3为本发明实施例所提供的定位读取器的结构框图；

图4为本发明实施例所提供的八单元天线阵列的示意图；

图5为本发明实施例所提供的八单元天线阵列的坐标示意图；

图6为本发明实施例所提供的多径效应示意图；

图7为本发明实施例所提供的RFID室内定位的方法中计算示意图；

图8为本发明实施例所提供的RFID室内定位的装置的结构框图；

图9为本发明实施例所提供的RFID室内定位的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种RFID室内定位的方法、装置、系统及服务器，通过在不同位置的定位读取器所获得的相对角度信息，来综合计算定位标签的所在位置，具有较高的定位精度，且环境变化对定位精度影响较小。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的RFID室内定位的方法的流程图；该方法可以包括：

S100、获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；

其中，该实施例中为了降低环境等因素对定位精度的影响，采用多个定位读取器同时对目标定位标签发射信号进行接收，以便根据多个数据共同计算得到目标定位标签的位置信息，从而提高定位精度。因此，这里并不对定位读取器的数量进行限制，根据用户实际需求进行设置；在设置的过程中可以考虑实际的定位区域大小，环境复杂程度等因素。

由于在同一个定位区域内的定位标签的数量可以不止一个，因此，为了防止出现多定位标签发生碰撞现象，该实施例中在每一个定位周期即同一时间周期内仅有一个定位标签作为目标定位标签；具体实现形式可以是使定位标签采用载波侦听方式加入网络，发射信号。这样的实现方式还可以进一步降低定位标签的功耗，即在定位标签未接入网络时可以进入休眠模式，休眠模式为低耗模式，可以节省定位标签的电量，便于系统的推广，降低系统成本和功耗。

为了保证位置信息的计算精度，这里在同一时间周期内接收到目标定位标签的发射信号的定位读取器，均选择在该周期内接收到的发射信号的信号强度最大的接收角度，作为相对角度信息发送给系统的计算装置例如服务器。其中，发射信号包含目标定位标签信息，这里的目标定位标签信息可以包括定位标签ID以及与定位相关的特定信息。

即定位读取器在同一时间周期内发送目标定位标签信息及相对角度信息，包括：定位读取器包括读取器和控制相控阵天线，读取器通过控制相控阵天线中的移相器，使主波瓣在特定角度内连续扫描并接收各个角度下目标定位标签的发射信号；且读取器采集各个角度下目标定位标签的发射信号的信号强度；其中，发射信号包括目标定位标签信息；读取器确定信号强度最大的发射信号所对应的角度作为相对角度信息；读取器发送目标定位标签信息及相对角度信息。

请参考图2以4个定位读取器为例进行说明。其中，定位读取器包括读取器及相控阵天线两部分请参考图3。其中读取器负责接收信号的解调，控制相控阵天线，计算波达角，通过网络接口，上报定位标签ID及其与定位读取器之间的相对角度信息。相控阵天线接收从读取器发来的指令，通过改变移相器的相位信息，实现天线阵列主波束在一定角度内重复的扫描。通过在一定范围内的扫描，来波的波达角可被估算出，该波达角即为相对角度信息。即这里的定位读取器的工作过程具体如下：

首先，相控阵天线接收读取器的控制命令，通过改变移相器实现在水平空间[-θ,+θ]之间持续扫描主波束。假设在[-θ,+θ]间等分m个角度，每个角度上停留一定时间ΔT，则完成一次扫描所需时间为T_R＝m*ΔT，因此，要确保定位标签在T_R时间内一直处于发射状态。

相控阵天线主波束在每个角度上停留ΔT时间，接收定位标签所发射的信号，发射信号内容包括定位标签ID以及相关定位信息。读取器采集在该角度上接收到的信号强度RSSI_i，其中i∈[1，m]，代表不同的主波束角度。

读取器对比每个角度上收集到的RSSI_i，接收到信号强度最大的角度θ_i，在没有多径效应，即只有直达波的情况下，就是来波的角度，也即是定位标签与定位读取器之间的相对角度信息也可以称为相对角度。

其中，根据图3所示，读取器改变相控阵天线的与各个天线单元所连接的移相器相位，从而控制每个单元发射信号之间的相位差，使得各个发射信号(接收信号同理)在空间叠加后，实现在一定角度内主波瓣的扫描。各个单元间的相位差信息在理想情况下需满足如下要求，即主波瓣在特定角度内的各个角度为

${\mathrm{\θ}}_i={\cos }^{-1}\left(\frac{\mathrm{\λ}\mathrm{\β}}{2\mathrm{\π}d}\right)$

其中，θ_i为主波瓣指向的角度，β为移相器引入各单元天线间的相位差，λ为工作频点的波长，d为各天线单元间的距离。

假设该相控阵天线为八单元天线阵列，其示意图如图4所示，坐标示意图如图5所示。该天线阵列采用四分之一波长单极子天线作为单元阵子，同时，可选的，为提高单元前后向比，可以加入高度等效于半波长或更长的反射板，可提高前后向比大于3dB。加入反射板以及实际测试中，各个天线单元相位差需基于以上计算公式进行微调，以实现精确控制主波瓣的扫描角度。即通过改变相控阵天线的主波瓣方向，实现在一定空间内扫描，从而判断出来波的相对角度信息。

S110、根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息。

其中，在实际室内定位环境中，多径效应会影响定位精度，尤其是对采用信号强度的定位方法以及对采用基于角度信息定位的定位方法。当采用角度信息进行定位的时候，由于多径影响，单个定位读取器在某些角度会出现角度判断错误。后台定位算法如果直接采用该角度进行定位计算，得出的位置信息与实际位置会有较大偏差。为说明多径效应对角度定位信息所产生影响，以两条信号路径为例，如图6所示。多径效应的产生，其中主要原因是信号在空间的反射，叠加及衰落。如图6中的假设，定位标签发射信号后，经过两条路径到达定位读取器，其中路径一(Path1)信号到达定位读取器的角度为角度3(Angle3)，路径二(Path2)到达定位读取器的角度为角度10(Angle10)。在路径一上，由于有遮挡，导致信号衰减值为Atten1，加上路径损耗Loss1，信号经过路径一的损耗为Atten1+Loss1。而在路径二上，由于没有遮挡，因此信号经过路径二后的损耗为Loss2，且路径二距离与路径一相差不大，路径二的的路径损耗Loss2与路径一的路径损耗Loss1接近。但由于路径一上由于引入了由于遮挡导致的信号衰落Atten1，因此信号经过路径一所引入的损耗Atten1+Loss1，大于路径二上信号的损耗Loss2。定位读取器在扫描主波瓣的时候，在角度10上所接收到的信号强度强于角度3上所接收到的信号，定位读取器则判定来波角度为角度10。如采用该角度作为主要因素进行定位计算，必然导致定位错误。

因此，可以在定位区域设置多个定位读取器(即每个定位区域采用大于两个定位读取器)，当定位区域有多个定位读取器时，即在同一时间周期获得定位标签相对于多个读取器的角度其中i∈[1，m]为不同的来波角度，R∈[1，N]为接收到标签信号的定位读取器编号，N为定位读取器的个数。通过计算每个定位区域内对应射线的交点，得出定位标签的相对信息。采用多定位读取器可以有效克服多径效应对定位精度的影响。根据定位读取器以及相对角度信息可以利用各个相对角度的两两交点的多边形确定中心点的方式进行定位，也可以根据各个定位读取器及相对角度信息确定出的重合面积的中心点的方式进行定位。

请参考图7，其中Tag为定位标签；可选的，根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息，包括：

S20、利用所述目标定位标签的每N-m个相对角度信息中的每两个相对角度信息的延长线确定多个交点；其中，m属于[0,N-1]且从0开始，N为同一定位标签相对应的相对角度信息的个数；

其中，选择多个定位读取器，数量为N，组成定位读取器组，用于计算定位标签的位置。目标定位标签发射信号，N个读取器获得相对角度信息，每两个相对角度的延长线将交可获得一个交点，因此可获得M个交点，其数量小于或等于首次开始计算时m为0，即N个定位读取器对应的相对角度信息均参与计算。目标定位标签的每N-m个相对角度信息也可以理解为从N个定位读取器中重新选择N-m个定位读取器对应的相对角度信息，因此这里每N-m个的组合数量可以为

S21、计算每N-m个相对角度信息对应的多个交点的中心点，计算所述中心点到各交点的距离；在每一种N-m个相对角度信息情况下计算出所有的M个交点。以及这M个交点的中心点，计算每个交点与中心点之间的距离D。

S22、当存在所述中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则计算各中心点对应的N-m个相对角度信息所对应的定位读取器组成的多边形面积值，选取面积最小值对应的N-m个相对角度信息的中心点作为所述目标定位标签的位置信息；即面积最小的有最高优先级，面积大的优先级低。

S23、当不存在中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则将m值加1，并判断加1后m是否小于N，若小于N继续执行S20和S21，若不小于N则结束。

其中，当经过上述循环计算过程后只有两个定位读取器组成定位读取器组时，系统只能给出区域信息(目标定位标签现在位于这两个读取器之间)，不给出精确位置信息。当只有一个定位读取器组成定位读取器组时，系统只能给出区域信息(定位标签现位于该定位读取器附近)。

仍以图7为例，假设有4个定位读取器，一个标签。其中定位读取器1,2,3所得出的标签角度θ₁,θ₂和θ₃为正确角度，而定位读取器4得出的角度θ₄'为错误角度。其计算步骤如下：

1、以4个读取器为单位，进行分组。

2、计算交点，获得五个交点L1，L2，L3，L4和L5。

3、点C为5个交点的中心点。

4、计算每一点到C点的距离D。

5、最小的D大于预设值R，因此C点不是有效位置点。

6、减少定位分组读取器数目到3。定位读取器分组信息及交点信息如表一所示：

表一、定位读取器分组及交点信息

分组	定位读取器	交点
			Group 1	1,2,3	L3,L4,L5
Group 2	1,2,4	L1,L2,L5
			Group 3	1,3,4	L2,L3
Group 4	2,3,4	L1,L2,L5

7、每组都有其自身的中心点以及每个交点相对于各自中心点的距离D。假设Group1，Group3，Group4中都能满足交点到各自中心点的距离小于预设值R，因为Group1的面积最小，有最高优先级，则判定基于Group1计算出来的中心点位置即为最终位置信息。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的RFID室内定位的方法，通过在不同位置的定位读取器所获得的相对角度信息，来综合计算定位标签的所在位置，具有较高的定位精度，环境变化对定位精度影响较小，且不受定位目标的表面材料(如金属材料)，放置方式、方向等影响。

下面对本发明实施例提供的RFID室内定位的装置、系统及服务器进行介绍，下文描述的RFID室内定位的装置、系统及服务器与上文描述的RFID室内定位的方法可相互对应参照。

请参考图8，图8为本发明实施例所提供的RFID室内定位的装置的结构框图；该装置可以包括：

获取模块110，用于获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；

位置信息计算模块120，用于根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息。

可选的，所述位置信息计算模块200包括：

交点计算单元，用于利用所述目标定位标签的每N-m个相对角度信息中的每两个相对角度信息的延长线确定多个交点；其中，m属于[0,N-1]且从0开始，N为同一定位标签相对应的相对角度信息的个数；

距离计算单元，用于计算每N-m个相对角度信息对应的多个交点的中心点，计算所述中心点到各交点的距离；

位置信息确认单元，用于当存在所述中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则计算各中心点对应的N-m个相对角度信息所对应的定位读取器组成的多边形面积值，选取面积最小值对应的N-m个相对角度信息的中心点作为所述目标定位标签的位置信息；

条件判断单元，用于当不存在中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则将m值加1，并判断加1后m是否小于N，若小于N则进入交点计算单元，若不小于N则结束。

本发明实施例还提供一种服务器，包括：根据上述实施例所述的RFID室内定位的装置。

本发明实施例还提供一种RFID室内定位的系统，该系统可以包括：根据上述实施例所述的服务器，与所述服务器相连的至少两个定位读取器及定位标签；其中，所述定位读取器包括读取器和控制相控阵天线。

其中，定位读取器包括读取器(即有源RFID读取器)以及相控阵天线。读取器接收定位标签发出的无线信号，从中获得标签ID以及其它相关信息。另外，读取器连接相控阵天线，通过在特定角度内扫描天线阵列主波束，获取接收信号的相对角度。最后定位读取器将定位标签号码及其对应的信号角度信息发送到服务器(后台服务器)进行位置计算。定位标签可以为有源标签按照约定的通信方式，发射其ID信息及定位专用信息。服务器，负责各类算法如定位算法，多读取器协同工作算法的实现，给用户提供操作界面等功能。

为实现实时定位，在定位区域内需要架设至少两个定位读取器。对于地形复杂，面积较大的定位区域，更需要使用多个定位读取器以实现全方位的覆盖。因此，定位读取器的架设，也就是网络的布局，必须简单可靠。基于以上考虑，可选的，请参考图9，所述服务器与所述定位读取器通过网络控制器相连；其中，服务器与至少一个所述网络控制器并联；各网络控制器与至少一个定位读取器串联。定位读取器之间及定位读取器与网络控制器之间可以为串行有线数据传输。

具体的，根据物理位置，通过串行方式连接位置相近的定位读取器即这里网络控制器连接定位读取器的数量可以根据位置约束和实际定位速度进行考虑。每一组串接的定位读取器最终被连接到网络控制器，网络控制器完成对该串行子网络的控制，数据分配以及为该子网络内各个定位读取器供电的任务。各个网络控制器通过并行的方式连接到后台服务器。

在该网络中，定位读取器之间的串行工作方式，可通过RS485网络连接或者任何可实现串接的网络拓扑结构实现。采用串行方式工作主要基于三点考虑。1)每个定位读取器数据量相对较小，仅需要传输自身监控范围内定位标签的ID以及相关定位信息。2)考虑到网络的实时性以及可控性，需要严格控制每个串行子网络内所有定位读取器所收集的定位信息必须在指定的时间内完成上报。3)考虑到定位读取器数量众多，如每个子网络不采用串行连接，而采用类似以太网的并行连接，布线工程复杂，且并行网络，考虑到各个节点的延时以及数据丢包的情况，不适用于需要实时定位的系统。因此，在子网络内部，采用基于串行形式的网络拓扑结构。

其中，网络控制器负责为定位读取器提供电源，收集定位读取器所接收到的数据，汇总分类后通过以太网端口将数据发送到服务器。

其中，该实时定位系统包括定位读取器，定位标签，网络控制器，服务器。定位标签随机发射信号，信号内容包括标签ID以及与定位相关的特定信息。定位读取器结合了有源相控阵天线及读取器(即有源RFID读取器)，其在一定的角度内，连续扫描主波瓣并接收信号，通过比较在各个角度接收到的信号，判断出标签与定位读取器之间的相对角度。在同一时刻，只要有超过两个定位读取器接收到定位标签所发送的定位信息，并成功获取该相对角度信息，则可以通过计算射线交点的方式，得到标签相对位置信息。

可选的，所述网络控制器与所述定位读取器串联采用主从工作模式。

网络控制器与定位读取器之间采用主从工作模式，网络控制器工作在主模式下，定位读取器工作于从模式。每次通讯都由网络控制器发起，定位读取器响应。网络控制器负责每个子网络的数据收集，数据整合、过滤，控制定位读取器的工作状态。并且严格控制定位读取器的数据上报时间。同时，网络控制器也负责给自身子网络内的定位读取器供电。网络控制器在完成了数据的收集，过滤及重新打包整合后，会通过并行以太网将数据上报给后台服务器。采用并行以太网主要基于以下三点考虑。1)网络控制器已经收集了整个子网络内所有定位读取器的数据，因此其需要上报后台服务器数据量较大，采用并行以太网可以保证大数据传输速率。2)与实时定位相关的数据已经完成处理，在网络控制器处的不确定延时，不会导致定位出错。3)网络控制器数量较定位读取器已经大大减少，且网络控制器的物理位置选择与定位精确度无关，选址简单，仅需要考虑布线难度和成本即可。因此，网络控制器可直接采用并行形式的网络拓扑结构。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的RFID室内定位的系统，将主要的运算工作集成在定位读取器端及服务器端，降低了每个定位标签的复杂度，因此标签成本较低，针对大量用户的应用场景，系统成本被极大的减低。该定位系统包括定位用读取器(结合了相控天线阵列，有源RFID读取器)，定位标签例如有源RFID标签，结合混合网络拓扑结构，实现了精确的室内定位，定位精度达到+/-1米。定位用读取器通过控制相控阵天线阵列的主波瓣以及结合有源RFID技术，在一定范围连续扫描天线阵列的主波瓣，接收定位标签发射的电信号。定位读取器通过运行角度判断算法，获取定位标签和定位读取器之间的相对角度，获得标签的位置信息。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的RFID室内定位的方法、装置、系统及服务器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种RFID室内定位的方法，其特征在于，包括：

获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；

根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定位读取器在同一时间周期内发送目标定位标签信息及相对角度信息，包括：

定位读取器包括读取器和控制相控阵天线，所述读取器通过控制所述相控阵天线中的移相器，使主波瓣在特定角度内连续扫描并接收各个角度下所述目标定位标签的发射信号；且所述读取器采集各个角度下所述目标定位标签的发射信号的信号强度；其中，所述发射信号包括所述目标定位标签信息；

所述读取器确定信号强度最大的发射信号所对应的角度作为所述相对角度信息；

所述读取器发送所述目标定位标签信息及相对角度信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，主波瓣在特定角度内的各个角度为

其中，θ_i为主波瓣指向的角度，β为移相器引入各单元天线间的相位差，λ为工作频点的波长，d为各天线单元间的距离。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息，包括：

S20、利用所述目标定位标签的每N-m个相对角度信息中的每两个相对角度信息的延长线确定多个交点；其中，m属于[0,N-1]且从0开始，N为同一定位标签相对应的相对角度信息的个数；

S21、计算每N-m个相对角度信息对应的多个交点的中心点，计算所述中心点到各交点的距离；

S22、当存在所述中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则计算各中心点对应的N-m个相对角度信息所对应的定位读取器组成的多边形面积值，选取面积最小值对应的N-m个相对角度信息的中心点作为所述目标定位标签的位置信息；

S23、当不存在中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则将m值加1，并判断加1后m是否小于N，若小于N继续执行S20和S21，若不小于N则结束。

5.一种RFID室内定位的装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取多个定位读取器在同一时间周期内发送的目标定位标签信息及相对角度信息；其中，所述相对角度信息为定位读取器在同一时间周期内不同扫描角度下，接收到目标定位标签的发射信号的信号强度最大时所对应的相对角度信息；

位置信息计算模块，用于根据所述相对角度信息，利用多定位读取器协同工作算法计算所述目标定位标签的位置信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述位置信息计算模块包括：

交点计算单元，用于利用所述目标定位标签的每N-m个相对角度信息中的每两个相对角度信息的延长线确定多个交点；其中，m属于[0,N-1]且从0开始，N为同一定位标签相对应的相对角度信息的个数；

距离计算单元，用于计算每N-m个相对角度信息对应的多个交点的中心点，计算所述中心点到各交点的距离；

位置信息确认单元，用于当存在所述中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则计算各中心点对应的N-m个相对角度信息所对应的定位读取器组成的多边形面积值，选取面积最小值对应的N-m个相对角度信息的中心点作为所述目标定位标签的位置信息；

条件判断单元，用于当不存在中心点到各交点的距离不大于预定阈值时，则将m值加1，并判断加1后m是否小于N，若小于N则进入交点计算单元，若不小于N则结束。

7.一种服务器，其特征在于，包括：根据权利要求5或6所述的RFID室内定位的装置。

8.一种RFID室内定位的系统，其特征在于，包括：根据权利要求7所述的服务器，与所述服务器相连的至少两个定位读取器及定位标签；

其中，所述定位读取器包括读取器和控制相控阵天线。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述服务器与所述定位读取器通过网络控制器相连；其中，

服务器与至少一个所述网络控制器并联，各网络控制器与至少一个定位读取器串联。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述网络控制器与所述定位读取器串联采用主从工作模式。