CN106324560B - 一种基于标签反向定位的rfid阅读器天线定位方法 - Google Patents
一种基于标签反向定位的rfid阅读器天线定位方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106324560B CN106324560B CN201510387648.3A CN201510387648A CN106324560B CN 106324560 B CN106324560 B CN 106324560B CN 201510387648 A CN201510387648 A CN 201510387648A CN 106324560 B CN106324560 B CN 106324560B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- distance
- label
- ant
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/0273—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves using multipath or indirect path propagation signals in position determination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/0284—Relative positioning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/08—Position of single direction-finder fixed by determining direction of a plurality of spaced sources of known location
Abstract
本发明公开了一种基于标签反向定位的RFID阅读器天线定位方法,所述方法包括获取多个标签分别于所述参考天线以及多个待定位天线之间直线位置发生变化的时间点;计算参考天线与与其相邻的待定位天线之间的距离以及两个待定位天线之间的距离;根据计算得到的距离标定各个待定位天线位置;根据待定位天线与所述参考天线的距离,计算对应的待定位天线的误差弥补值;将待定位天线与所述参考天线的距离与对应的所述误差弥补值相加,得到各个所述待定位天线的当前位置。本发明实现实时的天线位置更新,并且在部署时无需在进行额外的位置测量即可确定天线位置图,为后续标签精确定位功能提供基础和保证。
Description
技术领域
本发明涉及射频标签系统领域和无线定位领域,更具体涉及一种基于标签反向定位的RFID阅读器天线定位方法。
背景技术
射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是利用射频信号,通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递,并通过所传递的信息实现识别和数据交换功能的自动识别系统,其工作原理是:标签进入磁场后,如果接收到阅读器发出的特殊射频信号,就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即PassiveTag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag,有源标签或主动标签),阅读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
射频识别技术比较于其它技术,其最明显的优点是电子标签和阅读器无需接触便可完成识别。它的出现改变了条形码依靠“有形”的一维或二维几何图案来提供信息的方式,通过芯片来提供存储在其中的数量巨大的“无形”信息。它所具有的强大优势会极大地提高信息的处理效率和准确度。射频识别技术应用范围广,遍及制造、物流、医疗、运输、零售、国防等。目前用途最普遍为图书馆书籍管理以及大型超市商品管理(如沃尔玛等)。
在现有的通过射频识别技术进行标签定位的方法中,设计者默认设定阅读器天线的位置是已知且固定的。然而,这样的假设在实际应用中并不合理。这是因为在实际应用中,部署阅读器和天线的人员大部分是缺乏专业知识的工人,他们无法帮助系统设计者去配置系统中天线的位置或者根据系统的精确要求部署天线。另外,尽管大部分情况下天线在部署之后会保持静止,但是仍然会出现由于搭载物(书架、货架等)的重新布置甚至是轻微移动而导致天线的位置变化,这使得天线位置的自动更新成为必要。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何根据实际情况自动更新天线位置。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于标签反向定位的RFID阅读器天线定位方法,所述方法包括以下步骤:
S1、设置天线和多个标签,所述天线包括一参考天线和多个待定位天线;
S2、获取多个标签分别于所述参考天线以及多个待定位天线之间直线位置发生变化的时间点;
S3、计算所述参考天线与与其相邻的所述待定位天线之间的距离以及两个所述待定位天线之间的距离;
S4、根据步骤S3计算得到的距离标定各个所述待定位天线位置;
S5、根据待定位天线与所述参考天线的距离,计算对应的所述待定位天线的误差弥补值;
S6、将各个所述待定位天线与所述参考天线的距离与对应的所述误差弥补值相加,得到各个所述待定位天线的当前位置。
优选地,所述步骤S3中,按照下面公式计算所述参考天线与与其相邻的所述待定位天线之间的距离以及两个所述待定位天线之间的距离:
其中,γ∈(0,1)是信号特征参数;表示用第k个标签TAGk计算出来的第i个天线ANTi到第j个天线ANTj的距离;表示第k个标签TAGk与第i个天线ANTi之间直线位置发生变化的时间点;表示第k个标签TAGk与第j个天线ANTj之间直线位置发生变化的时间点;表示人或物体从时间点到行走的距离。
优选地,所述步骤S6中,按照下面公式计算所述误差弥补值:
其中,ei为第i个所述天线ANTi对应的所述误差弥补值;di,j=pi-pj为第i个所述天线ANTi与第j个所述天线ANTj的距离矢量;Ki,j为对于为第i个所述天线ANTi与第j个所述天线ANTj的距离的测量次数;Ri,j,k为所述Ki,j次测量中第k次测量的距离值,N为除去第i个所述天线ANTi后的所有的天线的总个数。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于标签反向定位的RFID阅读器天线定位方法,本发明基于标签反向定位,实现实时的天线位置更新,并且在部署时无需在进行额外的位置测量即可确定天线位置图,为后续标签精确定位功能提供基础和保证。
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一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于标签反向定位的RFID阅读器天线定位方法流程图;
图2为利用本发明的方法进行天线位置更新的操作示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
一种基于标签反向定位的RFID阅读器天线定位方法,如图1所述,所述方法包括以下步骤:
S1、设置天线和多个标签,所述天线包括一参考天线和多个待定位天线;
S2、获取多个标签分别于所述参考天线以及多个待定位天线之间直线位置发生变化的时间点;
S3、计算所述参考天线与与其相邻的所述待定位天线之间的距离以及两个所述待定位天线之间的距离;
S4、根据步骤S3计算得到的距离标定各个所述待定位天线位置;
S5、根据待定位天线与所述参考天线的距离,计算对应的所述待定位天线的误差弥补值;
S6、将各个所述待定位天线与所述参考天线的距离与对应的所述误差弥补值相加,得到各个所述待定位天线的当前位置。
所述步骤S3中,按照下面公式计算所述参考天线与与其相邻的所述待定位天线之间的距离以及两个所述待定位天线之间的距离:
其中,γ∈(0,1)是信号特征参数;表示用第k个标签TAGk计算出来的第i个天线ANTi到第j个天线ANTj的距离;表示第k个标签TAGk与第i个天线ANTi之间直线位置发生变化的时间点;表示第k个标签TAGk与第j个天线ANTj之间直线位置发生变化的时间点;表示人或物体从时间点到行走的距离。
所述步骤S6中,按照下面公式计算所述误差弥补值:
其中,ei为第i个所述天线ANTi对应的所述误差弥补值;di,j=pi-pj为第i个所述天线ANTi与第j个所述天线ANTj的距离矢量;Ki,j为对于为第i个所述天线ANTi与第j个所述天线ANTj的距离的测量次数;Ri,j,k为所述Ki,j次测量中第k次测量的距离值。
该方法基于使用无线射频标签进行定位的一个特点进行设计。在无线射频标签定位技术中,天线的位置往往不需要确切知晓,而仅仅需要知道天线之间的相对位置即可。更进一步的,当需要确切知晓所有天线确切位置时,部署、配置某一个特定天线(如固定在墙壁上的天线)会比确定所有天线的位置更简单。因此,本方法通过不同天线接收到的标签的位置信息,反向确定天线之间的相互位置关系,从而获取全局的天线相对位置配置图。
本发明的方法具体原理如下:当天线对附着于物体上的标签进行识别时,天线可以获取该标签传输回来的射频信号的一些属性,如信号强度、多普勒频移等。通过这些射频信号属性,天线可以确定与标签之间的位置关系(距离、方向等)。根据多个天线与多个标签之间两两位置关系,计算出天线之间两两的位置关系,从而计算出所有天线的相对位置图。
本发明与以往在部署时直接测量天线位置的方法的区别在于,部署时测量的方法需要专业人员在硬件部署后进行测量和配置,而在天线位置发生移动时无法及时知晓天线位置的移动,影响后续标签定位工作的精确度,更新天线位置还需要再次进行人工测量和配置,工作量大。
本发明中以标签传输回来的射频信号产生的多普勒频移为例进行描述。当人或物体从天线和标签之间经过时,天线接收到的标签信号产生多普勒频移,从而可以获知标签、人和天线处于同一直接。该位置关系将被用于后续的天线位置定位。
假设有N个阅读器天线顺次部署在通道一侧,同时有M个射频识别标签放置在通道另一侧(如货架两侧,一侧放置一排天线,一侧货架上放置贴附射频标签的货物)。M个标签分别标记为TAG0,TAG1,…,TAGM-1。类似的,天线分别被标记为ANT0,ANT1,…,ANTN-1。特别的,天线ANT0被被固定在过道的最开端(如货架的一头)用作参考天线。当一个人在过道中走动时,天线接收到的标签信号由于其经过标签TAGi和天线ANTi的直线位置发生变化,该变化点的时间记录为HANTi;TAGj。因此,当人在通道中走动时,后台服务器会获取一系列的这种时间节点{HANTi;TAGj|i=0,1,…,N-1;j=0,1,…,M-1}。我们用It1,t2表示用惯导方式测量出来的人从时间节点t1到t2行走的距离,以及用RANTi,ANTj,TAGk表示用标签TAGk计算出来的ANTi到ANTj的距离,根据下面公式进行计算:
其中γ∈(0,1)是一个跟实验相关的参数,取决于使用的信号特征。使用上述公式,我们可以计算出所有天线两两之间关于某个特定标签计算出来的距离。
当人在过道中走动时,通过上述公式可以计算出多对天线的相对距离。当参与计算距离的天线集覆盖了所有待定位的天线时,就开始进行天线位置图的绘制。
初始化时,假设所有天线的位置都在天线ANT0处重叠。由于ANT0固定在通道一端,先通过所有获得的从ANT0开始或者结束的天线对距离,将相邻的天线根据距离更新在天线位置图上的位置;然后,利用这些已经更新位置的天线及其与相邻天线之间的距离迭代的标记余下的未更新位置的天线知道所有天线的距离都被更新,至此获得最新的阅读器天线位置图。
由于基于惯导方式获得的天线对距离存在误差,仅凭一次的位置更新无法获得精确的天线位置图。为了获得精确的天线位置图,利用最小组合约束,通过人多次通过通道获得的数据进行位置精确定位。
最小组合约束方法描述如下:假设pi是天线ANTi当前估计的位置(在本描述中为ANTi到参考天线ANT0的距离)。同时di,j=pi-pj为天线ANTi与其相邻天线ANTj的距离矢量。假设最近的Ki,j次测量被用来进行估算,而Ri,j,k为这Ki,j次测量中第k次测量。则天线ANTi当前位置的位置误差弥补ei为:
根据这个误差弥补,可以将天线ANTi的位置更新为:
pi=pi+ei
每次人通过过道时候均可以进行一次天线位置图的更新。图2显示当人从过道中通过时,天线位置图的更新情况,可以看出,当人从过道中经过10次时,误差已经非常小,位置图趋向于真值。
以上实施方式仅用于说明本发明,而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种基于标签反向定位的RFID阅读器天线定位方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1、设置天线和多个标签,所述天线包括一参考天线和多个待定位天线;
S2、当人或物体在天线与标签之间行走时,天线接收到的标签信号由于其经过标签与天线之间的直线位置发生变化,获取多个标签分别与所述参考天线以及多个待定位天线之间直线位置发生变化的时间点;
S3、计算所述参考天线与与其相邻的所述待定位天线之间的距离以及两个所述待定位天线之间的距离,计算公式为:
其中,γ∈(0,1)是信号特征参数;表示用第k个标签TAGk计算出来的第i个天线ANTi到第j个天线ANTj的距离;表示第k个标签TAGk与第i个天线ANTi之间直线位置发生变化的时间点;表示第k个标签TAGk与第j个天线ANTj之间直线位置发生变化的时间点;表示人或物体从时间点到行走的距离;
S4、根据步骤S3计算得到的距离标定各个所述待定位天线位置;
S5、根据所述待定位天线与所述参考天线的距离,计算对应的所述待定位天线的误差弥补值;
S6、将各个所述待定位天线与所述参考天线的距离与对应的所述误差弥补值相加,得到各个所述待定位天线的当前位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S5中,按照下面公式计算所述误差弥补值:
其中,ei为第i个所述天线ANTi对应的所述误差弥补值;di,j=pi-pj为第i个所述天线ANTi与第j个所述天线ANTj的距离矢量;Ki,j为对于为第i个所述天线ANTi与第j个所述天线ANTj的距离的测量次数;Ri,j,k为所述Ki,j次测量中第k次测量的距离值,N为除去第i个所述天线ANTi后的所有的天线的总个数。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510387648.3A CN106324560B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 一种基于标签反向定位的rfid阅读器天线定位方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510387648.3A CN106324560B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 一种基于标签反向定位的rfid阅读器天线定位方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106324560A CN106324560A (zh) | 2017-01-11 |
CN106324560B true CN106324560B (zh) | 2018-12-28 |
Family
ID=57726441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510387648.3A Active CN106324560B (zh) | 2015-07-03 | 2015-07-03 | 一种基于标签反向定位的rfid阅读器天线定位方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106324560B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2019475867B2 (en) * | 2019-11-30 | 2023-08-31 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method for determining positioning information, and communication apparatus |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101689256A (zh) * | 2007-01-19 | 2010-03-31 | 沃尔玛百货有限公司 | 用于控制库存和货架存货的多方向rfid读取器 |
CN102073045A (zh) * | 2009-10-16 | 2011-05-25 | Rf控制有限责任公司 | 相位测距射频标识定位系统 |
US20130314212A1 (en) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Mark P. Hinman | Rfid marking of units in a space |
CN103954929A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-07-30 | 清华大学 | 无线射频标签定位方法和系统 |
WO2014151071A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Wal-Mart Stores, Inc. | Rfid reader location self-discovery |
CN104459621A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 无锡儒安科技有限公司 | Rfid阅读器天线定位方法和系统 |
-
2015
- 2015-07-03 CN CN201510387648.3A patent/CN106324560B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101689256A (zh) * | 2007-01-19 | 2010-03-31 | 沃尔玛百货有限公司 | 用于控制库存和货架存货的多方向rfid读取器 |
CN102073045A (zh) * | 2009-10-16 | 2011-05-25 | Rf控制有限责任公司 | 相位测距射频标识定位系统 |
US20130314212A1 (en) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Mark P. Hinman | Rfid marking of units in a space |
WO2014151071A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Wal-Mart Stores, Inc. | Rfid reader location self-discovery |
CN103954929A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-07-30 | 清华大学 | 无线射频标签定位方法和系统 |
CN104459621A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 无锡儒安科技有限公司 | Rfid阅读器天线定位方法和系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106324560A (zh) | 2017-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Al-Ali et al. | Mobile RFID tracking system | |
Wang et al. | Dude, where's my card? RFID positioning that works with multipath and non-line of sight | |
CN107923960B (zh) | 用于在空间内定位标签的系统和方法 | |
Razavi et al. | Using reference RFID tags for calibrating the estimated locations of construction materials | |
Lipka et al. | An extended Kalman filter for direct, real-time, phase-based high precision indoor localization | |
US20110050421A1 (en) | Systems, methods and apparatus for determining direction of motion of a radio frequency identification (rfid) tag | |
US20160003932A1 (en) | Method and System for Estimating Error in Predicted Distance Using RSSI Signature | |
EP3304121B1 (en) | Systems and methods for locating and determining the orientation of a handheld device | |
US20150186693A1 (en) | Systems and Methods for Radio Frequency Identification (RFID) Localization | |
US20080297319A1 (en) | Article management system | |
CN102184436A (zh) | 一种物联网物体位置感知方法 | |
CN102841345A (zh) | 电子装置、定位方法与系统、计算机程序产品与记录介质 | |
CN103954929A (zh) | 无线射频标签定位方法和系统 | |
JP2007114003A (ja) | 非接触icタグ位置検出システム | |
CN103644905A (zh) | 一种情境相关的室内定位方法及系统 | |
Kim et al. | RFID-based location-sensing system for safety management | |
CN103592617B (zh) | 一种基于空间关联性的射频识别导航的方法及装置 | |
CN107396311A (zh) | 一种无接触感知定位方法 | |
Zhang et al. | RFID based vehicular localization for intelligent transportation systems | |
Scherhäufl et al. | A blind calibration method for phase-of-arrival-based localization of passive UHF RFID transponders | |
Tsang et al. | A bluetooth-based indoor positioning system: a simple and rapid approach | |
Zhu et al. | An improved three-point localization method based on RSS for transceiver separation RFID systems | |
US20080204200A1 (en) | Systems and methods of locating raido frequency identification tags by radio frequencey technology | |
CN106324560B (zh) | 一种基于标签反向定位的rfid阅读器天线定位方法 | |
Ma et al. | Fine-grained RFID localization via ultra-wideband emulation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |