CN108802672B - 使用射频标识（rfid）标签的姿态估计 - Google Patents

使用射频标识（rfid）标签的姿态估计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用射频标识(RFID)标签的姿态估计。一种装置包括定向扫描器(104)，其被设置为在定向扫描器(104)的多个方位处接收来自至少三个RFID标签(124、127、128)的信号。该装置包括姿态估计器(140)，其被配置为基于方位数据来估计包括定向扫描器(140)或耦合到定向扫描器(140)的装置的姿态，该方位数据指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器(104)的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签(124、127、128)相关联。

Description

使用射频标识(RFID)标签的姿态估计
技术领域
本公开涉及姿态估计。
背景技术
已经使用光学技术(例如，动作捕捉)和全球定位系统(GPS)来确定测量装置的三维(3D)位置。然而，光学解决方案对视线(遮挡)问题非常敏感。另外，GPS在封闭的空间中是不可靠的，在封闭的空间中对GPS信号的访问受到限制。
发明内容
在一些实施方式中，一种装置包括定向扫描器，该定向扫描器被配置为在定向扫描器的多个方位处接收来自至少三个RFID标签的信号。该装置包括姿态估计器，该姿态估计器被配置为基于方位数据估计包括定向扫描器或耦合到定向扫描器的装置的姿态，该方位数据指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。
在一些实施方式中，一种方法包括在定向扫描器的多个方位处接收来自至少三个RFID标签的信号。该方法包括基于方位数据来估计包括定向扫描器或耦合到定向扫描器的装置的姿态，该方位数据指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。
在一些实施方式中，一种设备包括用于在接收信号的构件的多个方位处从至少三个RFID标签接收信号的构件。该设备另外包括用于基于方位数据来估计包括定向扫描器或者耦合到定向扫描器的装置的姿态的构件，该方位数据指示用于接收与确定的峰值信号强度相关联的信号的构件的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。
本文中描述的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现，或者可以在其他实施例中组合，其进一步细节参考以下描述和附图被公开。
附图说明
图1示出了包括射频标识(RFID)扫描器并且被配置为基于从至少三个RFID标签接收到的信号来确定姿态估计的定位系统的示例；
图2示出了配置成使用万向架来调整定位系统的物理方位的图1的定位系统的示例；
图3示出了配置为手动重取向的图1的定位系统的示例。
图4示出了体现在移动通信装置中的图1的定位系统的示例。
图5示出了三个RFID标签的信号强度与扫描器方位的曲线的示例；
图6示出了装置坐标系与三个RFID标签之间的方向矢量的示例；
图7示出了在推导3点方法姿态估计算法中使用的矢量图的示例；
图8是确定姿态估计的一种方法的流程图；
图9是确定姿态估计的一种方法的流程图；以及
图10是根据本公开的被配置为支持确定姿态估计的计算环境的特定示例的框图。
具体实施方式
以下参考附图描述本公开的特定实施例。在描述中，在所有附图中共同的特征由共同的附图标记表示。
附图和以下描述示出了特定的示例性实施例。应该理解的是，尽管本文中没有明确地描述或示出，但是本领域技术人员将能够设计各种布置，各种布置体现本文描述的原理并且被包括在本说明书后面的权利要求的范围内。此外，本文描述的任何示例旨在帮助理解本公开的原理并且应被解读为不进行限制。结果，本公开不限于下面描述的特定实施例或示例，而是由权利要求及其等同物限制。
本文描述的示例使得能够基于来自至少三个非共线射频标识(RFID)标签的确定的信号的峰值信号强度来确定仪器(例如装置)相对于环境(例如与环境中的对象相关)的位置、方位或者位置和方位两者(例如姿态)。例如仪器或装置可以与仪器坐标系(或“装置坐标系”)相关联，并且环境(例如对象)可以与环境坐标系(或“对象坐标系”)相关联。在该示例中，该实施方式可以部分地基于来自至少三个非共线RFID标签的信号的所确定的峰值信号强度来确定仪器坐标系与环境坐标系之间的变换矩阵。可以使用三点算法、五点算法、七点算法或其他类型的算法来确定变换矩阵。可以使用变换矩阵来确定仪器相对于环境坐标系的位置、方位或位置和方位两者。可以在三维(3D)可视化应用、导航(例如汽车或机器人导航)应用或其他类型的本地化应用中使用变换矩阵、位置、方位或其组合。
图1示出了定位系统100的图示。定位系统100包括装置102(例如，仪器)，该装置102包括定向扫描器104，或者装置102耦合到定向扫描器104(例如，定向RFID扫描器、定向RFID读取器或定向RFID询问器)。图1描绘了由定向扫描器104沿着扫描路径162扫描对象108期间在方位112、114处取向。方位112、114包括第一方位112(使用实线描绘)和第二方位114(使用虚线描绘)。诸如RFID标签121、122、123、124、126、127和128的多个RFID标签与对象108相关联。在一些示例中，多个RFID标签被贴附到对象108。在一些示例中，多个RFID标签(例如，包括RFID标签121、122、123、124、126、127和128)是无源RFID标签。在沿着扫描路径162扫描对象期间，RFID标签移入和移出定向扫描器104的波束的覆盖区域。例如，在第一方位112处，RFID标签121、123、124和126在定向扫描器104的覆盖区域内。当定向扫描器104沿着扫描路径移动时，一个或多个RFID标签121、123、124和126移入和移出定向扫描器104的覆盖区域。例如，在第二方位114处，RFID标签123、124和126不再位于定向扫描器104的覆盖区域内。
定位系统100包括配置成确定装置102相对于对象108的姿态的处理器106。在一些示例中，装置102包括处理器106。在其他示例中，装置102耦合到(例如，通信地耦合到)处理器106。如下面更详细描述的，处理器106使用方位角度数据连同信号强度数据来确定至少三个RFID标签124、127、128相对于装置102的三维(3D)位置。处理器106被配置为将那些测量的位置与至少三个RFID标签124、127、128在对象108上的已知图案内的已知相对位置进行比较。该比较使用矢量对准工艺来确定装置102相对于已知图案的3D位置(即，位置和方位偏移)。
尽管描述集中于使用三点(例如三个RFID标签)结合三点算法来确定姿态估计，但是在其他示例中，至少三个RFID标签124、127、128包括多于三个RFID标签。为了说明，在一些示例中，使用五个RFID标签和五点算法来确定装置102的姿态。在其他示例中，使用七个RFID标签和七点算法来确定装置102的姿态。
在定向扫描器104的辐射增益图案包括优势波瓣(例如，主波瓣)的意义上，定向扫描器104是定向的。在一些示例中，定向扫描仪104是单向扫描仪。定向扫描仪104的检测区域基于定向扫描仪104的优势波瓣的方位。定向扫描器104的优势波瓣的方位(并且因此定向扫描器104的检测区域)基于定向扫描器104的物理方位、定向扫描器104的相控阵列设置(例如控制相控阵列天线的元件之间的相位延迟的设置)或两者。
在操作期间，随着装置102沿着扫描路径162扫描，定向扫描器104的方位被改变为多个方位112、114...P。多个方位112、114...P中的每一个方位都与定向扫描器104的检测区域的不同方位相关联。在图1所示的示例中，第一方位112与检测区域116相关联，并且第二方位114与检测区域118相关联。
在一些示例中，多个方位112、114...P中的每一个方位对应于定向扫描器104的不同物理方位。在一些示例中，第一方位112而不是第二方位114对应于定向扫描器104的不同物理方位。在这些示例中，装置102被配置为物理地移动到多个方位112、114...P。例如，可以如下面参考图2描述使用万向架204移动装置102。替换性地，如下面参考图3和图4所述，装置102可以被配置为手动移动。
在其他示例中，定向扫描器104的多个方位112、114...P中的每一个方位对应于在定向扫描器104的单个物理方位处的检测区域的不同方位。为了说明，在一些示例中，定向扫描器104对应于相控阵列天线或采用相控阵列天线，并且定向扫描器104被配置为通过移动由多个辐射元件中的每一个元件发射或接收的信号的相位、增益或两者来改变定向扫描器104的检测区域，以使定向扫描器104在定向扫描器104的多个方位112、114...P处接收来自至少三个RFID标签124、127、128中的一个或多个的信号。在这些示例中，定向扫描器104的多个方位112、114...P对应于在定向扫描器104的单个物理方位处的定向扫描器104的主波瓣的多个方位。
在采用相控阵列天线的一些示例中，定向扫描器104采用广角询问器(其不采用相控阵列天线)，并且相控阵列天线被用来提供定向接收。替换性地，在采用相控阵列天线的一些示例中，定向扫描器104使用相控阵列天线以在询问期间采用波束形成并使用广角天线进行接收。可替代地或另外地，在采用相控阵列天线的一些示例中，定向扫描器104使用相控阵列天线用于询问和接收。
定位系统100包括配置为提供方位信息182的方位检测器113，方位信息182指示在定向扫描器104的多个方位112、114...P中的每一个方位处装置102相对于装置坐标系192(或“仪器坐标系”)的方位。
在一些示例中，装置102被配置为物理移动到多个方位112、114...P。在装置102被配置为物理移动的一些示例中，方位检测器113对应于惯性测量单元(IMU)，并且方位信息182指示定向扫描器104在多个方位112、114...P中的每一个方位处的摇摄角度、倾斜角度和滚动角度或其组合。
在其中装置102被配置为物理地移动到多个方位112、114...P的一些示例中，定向扫描器104被配置为使用包括旋转传感器113A、113B的万向架(例如，机动万向架)物理地移动，旋转传感器113A、113B被配置为提供方位信息182。为了进行图示，图2描绘了包括万向架204(例如，多轴万向架)的定位系统100的示例。万向架204包括旋转传感器113A、113B。在该示例中，旋转传感器113A(例如旋转编码器)对应于用于测量定向扫描器104相对于基座202的倾斜角度的倾斜角度传感器，并且旋转传感器113B对应于用于测量定向扫描器104相对于基座202的摇摄角度的摇摄角度传感器。旋转传感器113A和113B一起被配置为提供装置102在图1的第一方位112处相对于装置坐标系192的摇摄角度、倾斜角度或其组合。在一些示例中，方位检测器113对与第一方位112相关联的摇摄角度、倾斜角度或其组合进行时间戳记(time stamp)，并将与第二方位114相关联的摇摄角度、倾斜角度或其组合进行时间戳记。
在其中装置102被配置为物理地(例如，手动地)移动到多个方位112、114...P的其他示例中，定向扫描器104被配置为手动物理地移动。为了说明，图3将图1的定位系统100描绘为手电筒式装置。图3的定位系统100被配置为物理地移动(例如，沿着扫描路径)以收集在多个定位112、114...P处的一个或多个信号。作为另一个示例，如下面更详细描述的，图4将图1的定位系统100描述为被配置为物理移动(沿扫描路径)以收集信号并且确定姿态的移动通信装置。图3和图4的定位系统100包括方位检测器113。在一些示例中，图3和图4的方位检测器113对应于IMU(例如六轴IMU)以提供图3和图4的装置102的摇摄角度、倾斜角度、滚动角度或其组合。
在其他示例中，通过使用相控阵列天线来改变定向扫描器104的波束的方位，装置102被配置成在多个方位112、114...P中取向。在这些示例中的一些示例中，方位检测器113对应于相控阵列控制器(例如波束形成器)[未示出]，并且方位信息182指示在多个方位112、114...P中的每一个方位上的相控阵列的波束的相位摇摄角度、倾斜角度、滚动角度或其组合。
装置102被配置为在定向扫描器104的多个方位112、114...P的多个方位处从至少三个RFID标签124、127、128中的一个或多个接收信号。例如，在操作期间，当装置102沿着扫描路径162扫描时，装置102可以在(多个方位112、114...P的)M个特定方位处从RFID标签124接收M个信号。作为另一示例，在操作期间，当装置102沿着扫描路径162扫描时，装置102可以在(多个方位112、114...P的)N个特定方位处从RFID标签127接收N个信号。作为另一个例子，在操作期间，装置102可以在装置102沿着扫描路径162扫描时在(多个方位112、114...P的)Q个特定方位处从RFID标签128接收Q个信号。
定向扫描器104从在定向扫描器104的检测区域内的RFID标签接收在定向扫描器104的特定方位处的信号。在一些示例中，定向扫描器104的检测区域不包括在多个方位112、114...P中的每一个方位处的全部至少三个RFID标签124、127、128。在这些示例中，装置102在多个方位112、114...P中的每一个方位处没有接收来自所有至少三个RFID标签124、127、128的信号。在这些示例中，在多个方位112、114...P处从至少三个RFID标签124、127、128接收的信号不包括来自在多个方位112、114...P中的每一个方位处的所有至少三个RFID标签124、127、128的信号。在一些示例中，装置102从RFID标签124接收信号所处的一组M个特定方位不同于装置102从RFID标签127接收信号所在的一组N个特定方位，并且装置102接收来自RFID标签124的信号所在的一组M个特定方位不同于装置102从RFID标签128接收信号所在的一组Q个特定方位。另外地或可替代地，在一些示例中，装置102从RFID标签127接收信号所在的一组N个特定方位不同于装置102从RFID标签128接收信号所在的一组Q个特定方位。
可替代地或另外地，在一些示例中，一组M个特定方位包括与一组N个特定方位相同的方位或对应于与一组N个特定方位相同的方位。可替代地或附加地，一组N个特定方位包括一组Q个特定方位相同的方位或对应于与一组Q个特定方位相同的方位。可替代地或另外地，在一些示例中，一组M个特定方位包括与一组Q个特定方位相同的方位或对应于与一组Q个特定方位相同的方位。
从RFID标签接收到的信号对标签标识信息进行编码，该标签标识信息使处理器106能够区分来自RFID标签的信号。为了说明，在一些示例中，M个信号包括第一标签标识(例如，标签ID)，N个信号包括第二标签ID，并且Q个信号包括第三标签ID。在这些示例中，第一标签ID与第二标签ID和第三标签ID不同，并且第二标签ID不同于第三标签ID，因此使得处理器106能够确定M个信号由RFID标签124发送、N个信号由RFID标签126发送并且Q个信号由RFID标签128发送。
除了标签ID之外，还可以从RFID标签返回其他信息。例如，来自RFID标签的信号可以对与标签安装相关联的校准信息进行编码。另外或可替代地，来自RFID标签的信号可以对衰减分布信息进行编码。发送到装置的衰减分布信息可以使得处理器106能够更精确地估计装置和至少三个RFID标签124、127、128之间的距离(当被确定时)。
来自RFID标签的由定向扫描器104在定向扫描器104的特定方位处接收到的信号强度可用于确定与RFID标签(例如，指示定向扫描器104所指向的方位)相关联的定向扫描器104的方位。来自RFID标签的在定向扫描器104的特定方位处的信号强度至少部分取决于在特定方位上的RFID标签相对于定向扫描器104的主波瓣的角度偏差。例如，在定向扫描器104距RFID标签的给定距离处，当主波瓣的峰值入射到RFID标签上时，从RFID标签接收到的信号强度可能会大于当主波瓣的非峰值部分入射在RFID标签上时从RFID标签接收到的信号强度。在定向扫描器104的不同方位处(例如，在检测区域或主波瓣的不同方位处)来自RFID标签的信号的不同的信号强度可用于确定定向扫描器104距标签的距离以及标签相对于装置坐标系192的方向。例如，对于定向扫描器104距RFID标签的固定距离，基于RFID标签在第一方位112和第二方位114处相对于主波瓣的位置，在第一方位112处从RFID标签接收的信号的强度将大于或小于在第二方位114处从RFID标签接收的信号的强度。例如，RFID标签越靠近主波瓣的峰值，从RFID标签接收的信号越强。
为了进行说明，在一个示例中，主波瓣的峰值位于检测区域的中心。在该示例中，随着检测区域的中心接近RFID标签，来自RFID标签的信号的强度增加。例如，RFID标签124可以在第一方位112处处于波束的中心，并且RFID标签124可以在另一个方位处是偏离中心的。在这个示例中，在第一方位112处从RFID标签124接收的信号的强度将大于在另一方位处从RFID标签124接收的信号的强度。
处理器106被配置为确定包括至少三个RFID标签124、127、128的至少三个候选RFID标签中的每一个标签的信号峰值(统称为信号峰值177)，并且被配置为基于选择标准选择至少三个RFID标签124、127、128。候选RFID标签可以对应于处理器106能够解析信号峰值的RFID标签。例如，定位系统100可以被配置为使用三点算法，并且在使用期间，定位系统100可以解析对应于候选RFID标签的四个RFID标签121、124、127、128的信号峰值。在此示例中，处理器106可能无法解析图1中的多个RFID标签中其余标签的信号峰值，并且因此其余的RFID标签不被视为候选RFID标签。在该示例中，处理器106被配置为基于选择标准从四个候选RFID标签121、124、127、128中选择至少三个RFID标签124、127、128。
在一些示例中，该选择标准可以对应于非共线性的等级。为了说明，处理器106可以基于确定一组RFID标签124、127、128比一组RFID标签121、124、127、一组RFID标签121、127和128以及一组RFID标签121、124和128更非共线性来选择RFID标签124、127和128作为至少三个RFID标签。
在一些示例中，选择标准对应于收集的数据量。为了说明，处理器106可以基于确定在扫描期间针对RFID标签124、127、128收集的信号数据量大于在扫描期间针对RFID标签121收集的信号数据的量来选择RFID标签124、127、128作为至少三个RFID标签。选择具有最多的收集数据的RFID标签可以提高与信号峰值相关的方位的估计的准确性。
为了确定信号峰值177，定向扫描器104向处理器106提供指示从至少三个非共线的候选RFID标签接收到的信号的数据。处理器106处理指示接收信号的数据以确定接收到的信号的幅值165。处理器106被配置为基于来自至少三个RFID标签124、127、128的信号的幅值165来确定用于至少三个RFID标签124、127、128的信号峰值177。
在一些示例中，使用数学模型来确定一个或多个信号峰值177，以基于幅值165来估计信号峰值177。在这些示例中的一些示例中，数学模型使得能够使用相对少量的样本来预测峰值。在这些示例中的一些示例中，处理器106被配置为基于与来自方位检测器113的方位信息182相关联的时间戳并且基于与接收到的信号相关联的时间戳而确定与接收到的信号相关联的方位。处理器106被配置为对基于时间戳布置的样本使用插值函数(例如样条拟合或多项式拟合)。例如，图5示出了曲线502、504、506的示例，该曲线502、504、506基于从至少三个RFID标签124、127和128接收到的信号分别指示定向扫描器104的相对幅值的摇摄角度和倾斜角度(方位)。在图5所示的示例中，曲线502基于信号样本并且基于方位信息182对应于定向扫描器104的摇摄角度和倾斜角度的曲线，从该信号样本中导出与来自RFID标签124的M个信号相关联的幅值165，并且该方位信息182指示与来自RFID标签124的M个信号中的每个信号相关联的定向扫描器104的方位。信号峰值172对应于曲线502的峰值。在图5所示的示例中，曲线504基于信号样本并且基于方位信息182对应于定向扫描器104的摇摄角度和倾斜角度的曲线，从该信号样本中导出与来自RFID标签127的N个信号相关联的幅值165，并且方位信息182指示与来自RFID标签128的N个信号中的每个信号相关联的定向扫描器104的方位。信号峰值174对应于曲线504的峰值。在图5示出的示例中，曲线506基于信号样本并且基于方位信息182对应于定向扫描器104的摇摄和倾斜的曲线拟合，从信号样本中导出与来自RFID标签128的Q个信号相关联的幅值165，并且该方位信息182指示与来自RFID标签128的Q个信号的每个信号相关联的定向扫描器104的方位。信号峰值176对应于曲线506的峰值。
处理器106被配置为确定与至少三个RFID标签124、127、128相关联的信号峰值177的峰值信号强度181。例如，处理器106可以确定与RFID标签124相关联的信号峰值172的峰值信号强度183、可以确定与RFID标签127相关联的信号峰值174的峰值信号强度184，可以确定与RFID标签128相关联的信号峰值176的峰值信号强度186。
定位系统100包括姿态估计器140。如本文所使用的，术语“姿态估计器”可包括可执行以进行针对本文中参考姿态估计器140描述的一个或多个功能的硬件系统和/或软件。例如，姿态估计器140可以包括基于存储在有形和非暂时性计算机可读存储介质(诸如，计算机存储器)上的指令来进行本文中参考姿态估计器140描述的操作的处理器106、控制器或其他基于逻辑的装置。可替代地或另外地，姿态估计器140可以包括硬连线装置，该硬连线装置基于硬连线装置的硬连线逻辑来执行本文中参考姿态估计器140描述的操作。
在一些示例中，处理器106被配置为基于方位信息182并且基于信号峰值172、174、176来确定方位数据163。例如，RFID标签124的信号峰值172可以是基于曲线502的。在该示例中，处理器106可以被配置为确定与曲线502的信号峰值172相关联的方位111。作为另一个示例，RFID标签127的信号峰值174可以是基于曲线504的，并且处理器106可以被配置为确定与曲线504的信号峰值174相关联的方位117。作为另一个示例，RFID标签128的信号峰值176可以是基于曲线506的。在该示例中，处理器106可以被配置为确定与曲线506的信号峰值176相关联的方位115。
在一些示例中，姿态估计器140被配置为确定距离数据188，距离数据188指示装置102距离至少三个RFID标签124、127、128中的每一个标签的距离。例如，姿态估计器140可以被配置为使用3点估计算法，并且可以被配置为确定距离数据188。在其他示例中，姿态估计器140没有确定距离数据188。姿态估计器140可以被配置为采用5点估计算法或7点估计算法，并且可以不确定距离数据188。在其中确定距离数据188的一些示例中，基于飞行时间数据来确定距离数据188。在其他示例中，基于峰值信号强度183、184、186和校准数据来确定距离数据188。
为了说明，在示例中，姿态估计器140基于峰值信号强度183和与RFID标签124相关联的缩放因子来确定装置102(例如，装置坐标系192的原点)与RFID标签124之间的距离190。(例如，在校准过程期间)至少部分地基于从RFID标签124返回的数据有效载荷中的校准或衰减分布信息、至少部分地基于存储在查找表中的校准或衰减分布信息或者使用描述来自RFID标签124的信号的衰减的数学模型来确定与RFID标签124相关联的缩放因子。至少部分考虑与RFID标签124的安装环境条件相关联的(来自RFID标签124的信号的)衰减来使用缩放因子。
在另一个示例中，姿态估计器140基于与RFID标签127相关联的峰值信号强度184和缩放因子来确定装置102(例如，装置坐标系192的原点)与RFID标签127之间的距离191。(例如在校准过程期间)至少部分地基于从RFID标签127返回的数据有效载荷中的校准或衰减分布信息、至少部分地基于存储在查找表中的校准或衰减分布信息或者使用描述来自RFID标签127的信号的衰减的数学模型来确定与RFID标签127相关联的缩放因子。至少部分考虑与RFID标签127的安装环境条件相关联的(来自RFID标签127的信号的)衰减来使用缩放因子。
在另一示例中，姿态估计器140基于与RFID标签128相关联的峰值信号强度186和缩放因子来确定装置102(例如，装置坐标系192的原点)与RFID标签128之间的距离193。(例如在校准过程期间)至少部分地基于从RFID标签128返回的数据有效载荷中的校准或衰减分布信息、至少部分地基于存储在查找表中的校准或衰减分布信息或者使用描述来自RFID标签128的信号的衰减的数学模型来确定与RFID标签128相关联的缩放因子。至少部分考虑与RFID标签128的安装环境条件相关联的(来自RFID标签128的信号的)衰减来使用缩放因子。
在一些示例中，姿态估计器140基于等式1-等式3确定距离190、191、193，其中k1(124)和k2(124)是与RFID标签124相关联的并且在定向扫描器104的校准期间确定的缩放因子，k1(127)和k2(127)是与RFID标签127相关联的并且在定向扫描器104的校准期间确定的缩放因子，k1(128)和k2(128)是与RFID标签128相关联的并且在定向扫描器104的校准期间确定的缩放因子，d124对应于距离190，s124对应于峰值信号强度183，d127对应于距离191，s127对应于峰值信号强度184，d128对应于距离193，并且s128对应于峰值信号强度186。
在一些示例中，姿态估计器140使用方位数据163和距离数据188结合至少三个RFID标签124、127、128相对于对象坐标系194的相对位置信息195来确定姿态196。在一些示例中，使用诸如运动捕捉应用程序、激光跟踪器、卷尺、计算机辅助设计模型等测量工具来确定相对位置信息195。可代替地或另外地，在其他示例中，使用变换矩阵至少部分地确定相对位置信息195以将装置坐标系192中的RFID标签的位置变换到对象坐标系194。
在一些示例中，姿态估计器140使用方位数据163和距离数据188来确定至少三个RFID标签124、127、128相对于装置坐标系192之间的相对关系，并且使用相对位置信息195以检索或确定至少三个RFID标签124、127、128相对于对象坐标系194之间的相对关系。在一些示例中，姿态估计器140使用至少三个RFID标签124、127、128相对于装置坐标系192之间的相对关系以及至少三个RFID标签124、127、128相对于对象坐标系194之间的相对关系来确定装置坐标系192和对象坐标系194之间的关系(例如变换矩阵197)。下面参考图6和图7更详细地描述确定变换矩阵197的示例。
在一些示例中，姿态196对应于装置坐标系192和对象坐标系194之间的关系(例如变换矩阵197)。可替代地或另外地，在一些示例中，使用装置坐标系192和对象坐标系194之间的关系(例如使用变换矩阵197)来确定姿态196。例如，一旦确定了变换矩阵197，装置102在装置坐标系192中的姿态(已知使用方位检测器113)可被变换到对象坐标系194，以表示装置102相对于使用变换矩阵197的对象坐标系194的姿态。
在一些示例中，变换矩阵197、姿态196或其组合被用于机器人运动计划或汽车导航。例如，装置102可以包括被配置为移动的汽车或机器人。处理器106可以使用变换矩阵197、姿态196或其组合来确定汽车或机器人相对于汽车或机器人在其中操作的环境的3D位置。汽车或机器人相对于环境的3D位置可用于确定、更新或通知导航解决方案。
尽管上面的描述主要集中于使用来自三个RFID标签的峰值来确定装置102的姿态196，但是用于确定装置102的姿态196的至少三个RFID标签124、127、128可以包括多于三个RFID标签。在其中处理器106被配置为基于来自三个RFID标签的信号的检测到的峰值信号强度来确定装置102的姿态的示例中，处理器106可以采用三点算法。例如，处理器106可以采用如下面参考图6和图7描述的三点算法。在其他示例中，至少三个RFID标签124、127、128可以包括多于三个的RFID标签。
例如，至少三个RFID标签124、127、128可以包括五个RFID标签。在这些示例中，处理器106被配置为确定与五个非共线和非共面RFID标签相关联的五个信号峰值(如上面针对信号峰值177所描述)。在这些示例中，如上面参考峰值信号强度183、184、186所述，处理器106另外被配置为确定与五个信号峰值相关联的五个峰值信号强度。在这些示例中，处理器106没有确定指示定向扫描器104与五个RFID之间的距离的距离数据。在这些示例中，如上面参考方位数据163所述，处理器106另外被配置为确定指示与五个峰值信号强度相关联的定向扫描器104的方位的方位数据，并且被配置为使用五点算法以基于该方位数据、距离数据和相对位置信息195来确定姿态196。
作为另一个例子，至少三个RFID标签124、127、128可以包括七个RFID标签。在这些示例中，处理器106被配置为确定与七个非共线RFID标签相关联的七个信号峰值(如上面参考信号峰值177描述)。在这些示例中，如上面参考峰值信号强度183、184、186所述，处理器106另外被配置为确定与七个信号峰值相关联的七个峰值信号强度。在这些示例中，处理器106没有使用定向扫描器104与七个RFID标签之间的测量的距离数据。在这些示例中，处理器106另外被配置为确定指示与七个峰值信号强度相关联的定向扫描器104的方位的方位数据(如上面参考方位数据163描述的)，并且使用七点算法以基于该方位数据、距离数据和相对位置信息195来确定姿态196。
因此，定位系统100被配置成基于方位数据来确定装置102的姿态，该方位数据指示与至少三个RFID标签相关联的确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器104的方位。与在室内限制对GPS信号的访问的GPS系统相比，基于与RFID标签相关联的峰值信号强度来确定姿态可以在室内提供更可靠的姿态估计。另外，与光学姿态估计装置相反，基于与RFID标签相关联的峰值信号强度来确定姿态可以使得能够在RFID标签不可视的情况下确定姿态。
参考图6和图7以及等式4-等式13描述了基于距离数据188、方位数据163和至少三个RFID标签124、127、128相对于对象坐标系194的已知相对位置来确定图1的变换矩阵197的示例。可以通过图1的姿态估计器140、图1的处理器106或其组合(如参考图6和图7以及等式4-等式13所述)来确定图1的变换矩阵197。图6示出了图1的装置102与至少三个RFID标签124、127、128之间相对于装置坐标系192的方向矢量以及至少三个RFID标签124、127和128之间的矢量。图7分别示出了在装置坐标系192中的RFID标签124和RFID标签127之间的矢量/>以及RFID标签124和RFID标签128之间的矢量/>图7还分别示出了在对象坐标系194中的RFID标签124与RFID标签127之间的矢量/>以及RFID标签124与RFID标签128之间的矢量/>
方向矢量中的每个方向矢量描述从装置坐标系192的原点到相应的RFID标签的距离和方向。使用图1的方位数据163确定方向矢量/> 中的每个方向矢量以确定图1的方向(例如单位矢量)和距离数据188，从而确定方向矢量的幅值。
基于方向矢量确定装置坐标系192中至少三个RFID标签124、127、128彼此之间的相对关系。例如，在一些方面，装置坐标系192中的至少三个RFID标签124、127、128之间的相对关系对应于图7的矢量/>和/>
此外，检索或确定对象坐标系194中至少三个RFID标签124、127、128彼此之间的相对关系。在一些示例中，图1的相对位置信息195对应于或包括在对象坐标系194中从RFID标签124到RFID标签127的方向矢量和从RFID标签124到RFID标签128的方向矢量/>图7示出了在对象坐标系194中从RFID标签124到RFID标签127的方向矢量/>并示出了相对于对象坐标系194从RFID标签124到RFID标签128的方向矢量/>
方向矢量和/>的矢量法线/>和方向矢量/>和/>的矢量法线/>可以分别如等式4和等式5中那样被确定为叉积。
旋转轴和/>可以分别如等式6和等式7确定为叉积。
如等式8，关于旋转轴的旋转角θ1可被确定为矢量法线/>和/>的幅值的点积。如等式9，关于旋转轴/>的旋转角θ2可被确定为方向矢量/>和/>的幅值的点积。
可以使用旋转轴和/>以及使用旋转角θ1和θ2分别基于等式10、等式11和等式12来确定旋转矩阵R1、R2和R12
R12＝R1·R2 等式12
其中f1()对应于从以下的角度-轴线定义中生成3*3旋转矩阵的函数。
其中cθ＝cos(θ)、sθ＝sin(θ)、vθ＝1-cos(θ)并且
可以基于等式13来确定变换矩阵197(例如)。
图8示出了用于估计姿态的方法800。在一些示例中，由图1的定位系统100执行方法800。方法800包括在802处在定向扫描器的多个方位处接收来自至少三个RFID标签的信号。在一些示例中，定向扫描器对应于上面针对图1描述的定向扫描器104。在一些示例中，多个方位对应于上面针对图1描述的多个方位112、114...P。在一些示例中，信号对应于上面针对图1描述的M个信号、对应于N个信号和/或对应于Q个信号。
在定向扫描器的多个测量的方位处接收来自至少三个RFID标签的信号包括改变定向扫描器的方位。在一些示例中，通过改变定向扫描器的物理方位来改变该定向扫描器的方位。在其中通过改变扫描器的物理方位来改变定向扫描器的方位的一些示例中，定向扫描器的方位被手动改变(例如，如针对图3和图4所描述)或者经由万向架改变(例如，如上面针对图2所描述)。在其他示例中，在不改变定向扫描器104的物理方位的情况下改变定向扫描器的方位。例如，可以通过使用如上面参考图1描述的相控阵列来改变RFID波束的方位，从而改变定向扫描器的方位。
方法800包括在804处基于方位数据来估计包括定向扫描器的装置的姿态，该方位数据指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。在一些示例中，可以由图1、图2、图3、图4或图10的处理器106(诸如通过图1、图2、图3、图4或图10的姿态估计器140)来估计装置的姿态。在一些示例中，如以上参考图1所述，姿态对应于姿态196、变换矩阵197或者姿态196和变换矩阵197二者。在一些示例中，方位数据对应于如上面参考图1描述的方位数据163。在一些示例中，峰值信号强度对应于上面参考图1描述的峰值信号强度183、184、186。
在一些实施方式中，基于指示定向扫描器与至少三个RFID标签之间的距离的距离数据来估计姿态。在一些示例中，距离数据对应于图1的距离数据188并且如上面参考图1描述的那样被确定。在一些实施方式中，基于检测到的峰值信号强度(如上面参考图1的峰值信号强度183、184和186所描述)来确定距离。
在图8的一些实施方式中，估计姿态包括执行校准操作以使用与装置相关联的装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系以及对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系来确定装置坐标系与对象坐标系之间的关系。在一些示例中，装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系对应于上面参考图6和图7描述的方向矢量和/>并且对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系可以对应于方向矢量/>和/>在一些实施方式中，如上面针对图1和图6所描述的，基于距离数据和方位数据来确定装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系。在一些示例中，从装置的存储器检索对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系。例如，在执行方法800之前，可以确定对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系并将其存储在装置的存储器中。
在一些示例中，方法800包括基于来自惯性测量单元的方位信息来确定定向扫描器的多个方位。在一些示例中，基于如上面参考图1描述的方位信息182和参考图3-图4描述的IMU(诸如通过处理器106)确定定向扫描器的多个方位。
尽管上面与图8相关联的描述主要集中于使用来自三个RFID标签的峰值来确定装置的姿态，用于确定装置的姿态的至少三个RFID标签可以包括多于三个RFID标签。例如，至少三个RFID标签可以包括五个RFID标签。在这些示例中，如上面参考信号峰值177所描述的，方法800可以包括确定与五个非共线和非共面的RFID标签相关联的五个信号峰值。在这些示例中，方法800可以另外包括确定与五个信号峰值相关联的五个峰值信号强度(如上面参考峰值信号强度183、184、186所描述)。在这些示例中，方法800可以另外包括确定指示与五个峰值信号强度相关联的定向扫描器104的方位的方位数据(如上面参考方位数据163所描述)，并且使用五点算法来基于方位数据和相对位置信息195求解姿态。
作为另一个示例，至少三个RFID标签可以包括七个RFID标签。在这些示例中，方法800可以另外包括确定与七个非共线RFID标签相关联的如上面参考信号峰值177所描述的七个信号峰值。在这些示例中，方法800可以另外包括确定与七个信号峰值相关联的七个峰值信号强度(如上面参考峰值信号强度183、184、186所描述)。在这些示例中，方法800可以另外包括确定指示与七个峰值信号强度相关联的定向扫描器104的方位的方位数据(如上面参考方位数据163所描述)，以及使用七点算法来基于方位数据和相对位置信息195来求解姿态。
因此，方法800基于指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器的方位的方位数据来确定装置的姿态，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。与在室内限制对GPS信号的访问的GPS系统相比，基于与RFID标签相关联的峰值信号强度来确定姿态可以在室内提供更可靠的姿态估计。另外，与光学姿态估计装置相反，基于与RFID标签相关联的峰值信号强度来确定姿态可以使得能够确定在RFID标签不可视的情况下的姿态。
图9图示用于估计姿态的方法900。在一些示例中，通过图1的定位系统100来执行方法900。方法900包括在902处将定向扫描器在多个方位处取向。在一些示例中，通过改变定向扫描器的物理方位来将定向扫描器在多个方位处取向。例如，可以如上面参考图1、图3和图4描述的那样手动地改变定向扫描器的物理方位。作为另一个示例，可以使用诸如针对图1和图2描述的万向架的自动化装置改变定向扫描器的物理方位。
方法900包括在多个方位处从一个或多个RFID标签接收一个或多个信号。在一些示例中，多个方位可以对应于上面针对图1描述的多个方位112、114...P，并且定向扫描器在如上面参考图1描述的多个方位112、114...P的M个特定方位处接收来自第一RFID标签(例如，RFID标签122)的M个信号。在另一个示例中，多个方位对应于上述的多个方位112、114...P，并且定向扫描器可以在如上面针对图1所述的多个方位112、114...P中的N个特定方位处从第二RFID标签(例如，RFID标签124)接收N个信号。在另一个示例中，多个方位对应于上述的多个方位112、114...P，并且定向扫描器在如上针对图1所述的多个方位112、114...P的Q个特定方位处接收来自第三标签(例如，RFID标签126)的Q个信号。
方法900包括在904处获取在定向扫描器的多个方位处接收的信号的幅值。在一些示例中，在多个方位处接收到的信号的幅值可以由图1的处理器106确定并且可以对应于如上针对图1描述而确定的幅值165。
方法900包括在906处获取指示定向扫描器相对于装置坐标系的多个方位的方位信息。在一些示例中，该方位信息对应于如上针对图1所述的方位信息182，并且由如上针对图1描述的方位检测器113、处理器106或两者获取方位信息。
当可以根据所获取的幅值和方位信息确定与RFID标签相关联的信号峰值时，方法900包括在908处确定指示与信号峰值相关联的定向扫描器的方位的方位数据，并且包括确定在信号峰值处的信号强度。方位数据可以对应于图1的方位数据163，峰值信号强度可以对应于峰值信号强度183、184和186，并且可以由如上针对图1描述的处理器106确定方位数据和峰值信号强度。方法900另外包括在910处确定定向扫描器和与信号峰值相关联的RFID标签之间的距离。例如，可以如上针对距离数据188描述的那样确定距离。方法900另外包括在912处存储方位数据163、距离数据188以及与确定其信号峰值的RFID标签相关联的RFID标签。
当不能根据所获取的幅值和方位信息确定与RFID标签相关联的信号峰值并且未针对至少三个非共线标签确定峰值时，方法900包括在914处将扫描器在一个或多个附加方位处重新取向并且基于在一个或多个附加方位处获取的数据迭代方法900。在其中定向扫描器被配置为手动物理地移动到多个方位的示例中，装置(例如，装置102)可以提供指示应该收集以确定姿态的附加数据的指示。在一些示例中，装置经由显示器(例如诸如图4的移动通信装置的显示器)提供向操作员指示定向扫描器应该被重新取向以收集附加数据(例如幅值、方位信息等)的指示。
当已经针对至少三个非共线标签确定峰值时，方法900包括在916处估计定向扫描器的姿态。在一些示例中，如上面参考图1、图6、图7或图8描述的，姿态对应于姿态196或变换矩阵197，并且由处理器106、姿态估计器140或它们的组合来确定姿态。
方法900另外包括在918处输出在916处确定的姿态。在一些示例中，在图4的适配的通信装置的显示器处输出姿态。
图10是包括被配置为支持根据本公开的计算机实现的方法和计算机可执行程序指令(或代码)的实施例的装置1010(例如通用计算装置)的计算环境1000的框图的图示。例如，计算装置1010或计算装置1010的各部分可以执行指令以执行定位系统100的功能或定位系统100的一部分(诸如处理器106或姿态估计器140)的功能。控制定位系统100(或诸如处理器106或姿态估计器140的定位系统100的一部分)的指令可包括用于基于方位数据估计包括定向扫描器104或耦合到定向扫描器104的装置的姿态的指令，该方位数据指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器104的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。计算装置1010或其各部分可以进一步根据本文描述的任何方法(诸如图8的方法800或图9的方法900)执行指令。
处理器106可以与系统存储器1030、一个或多个存储装置1040、一个或多个输入/输出接口1050、一个或多个通信接口1060或其组合进行通信。系统存储器1030可以包括易失性存储器装置(例如，随机存取存储器(RAM)装置)、非易失性存储器装置(例如，只读存储器(ROM)装置、可编程只读存储器和闪存)或两者。系统存储器1030可以包括操作系统1032，该操作系统1032可以包括用于引导计算装置1010的基本/输入输出系统以及使计算装置1010能够与用户、其他程序和其他装置进行交互的完整的操作系统。系统存储器1030可以包括可以由处理器106执行的一个或多个应用程序1034。例如，一个或多个应用程序1034可以包括可由处理器1020执行的指令以确定如上面针对图1-图9描述的装置的姿态。
处理器1020还可以与一个或多个存储装置1040进行通信。例如，一个或多个存储装置1040可以包括诸如磁盘、光盘或闪存装置的非易失性存储器装置。存储装置1040可以包括可移除存储器装置和不可移除存储器装置。存储装置1040可以被配置为存储操作系统、操作系统的镜像、应用程序和程序数据。存储装置1040还可以存储相对位置信息195。在特定实施例中，系统存储器1030、存储装置1040或两者包括有形的计算机可读介质。
处理器106可以与使计算装置1010能够与一个或多个输入/输出装置1070进行通信以促进用户交互的一个或多个输入/输出接口1050进行通信。该输入/输出接口1050可以包括串行接口(例如，通用串行总线(USB)接口或电气和电子工程师协会(IEEE)1394接口)、并行接口、显示适配器、音频适配器和其他接口。输入/输出装置1070可以包括键盘、定点装置、显示器、扬声器、麦克风、触摸屏以及其他装置。处理器106可以基于经由输入/输出接口1050接收的用户输入来检测交互事件。另外，处理器106可以经由输入/输出接口550向显示装置(例如输出装置180)发送显示。
处理器106可以经由一个或多个通信接口1060与定向扫描器104、一个或多个装置1080或其组合进行通信。一个或多个装置1080可以包括图1的装置102。图1、图3和图4的方位检测器113；图2的旋转传感器113A、113B、图2的三轴IMU 113C或其组合。一个或多个通信接口1060可以包括有线以太网接口、IEEE 802无线接口、其他无线通信接口或其他网络接口。一个或多个装置1080可以包括主机计算机、服务器、工作站和其他计算装置。
结合所描述的示例，公开了一种包括用于在定向扫描器的多个方位处从至少三个RFID标签接收信号的构件的系统或设备。在一些示例中，接收信号的构件对应于上面针对图1描述的定向扫描器104。至少三个RFID标签可以对应于上面参考图1描述的至少三个RFID标签124、127、128。在一些示例中，多个方位对应于上面针对图1描述的多个方位112、114...P。
设备另外包括用于估计装置的姿态的构件，装置包括该构件或耦合到该构件，该构件基于指示用于接收与确定的峰值信号强度关联的信号的构件的方位的方位数据而接收信号，确定的峰值信号强度与至少三个RFID相关联。在一些示例中，估计姿态的构件对应于图1的处理器106并且该姿态对应于如上面针对图1、图6、图7、图8或图9描述而确定的姿态196或变换矩阵197。
在一些示例中，估计姿态的构件被配置为基于来自用于检测方位的构件的方位信息来确定定向扫描器的多个方位。例如，该方位信息可以对应于上面针对图1描述的方位信息182并且用于检测方位的构件可以对应于上面针对图1、图2、图3或图4描述的方位检测器113。
在一些示例中，估计姿态的构件被配置为基于距离数据来估计姿态，该距离数据指示接收信号的构件与至少三个RFID标签之间的距离。例如，估计姿态的构件可以被配置为至少部分地基于如上面针对图1、图6、图7、图8或图9描述的图1的距离数据188来估计姿态。在一些示例中，估计姿态的构件被配置为基于所确定的峰值信号强度来确定距离。例如，峰值信号强度可以对应于上面参考图1描述的峰值信号强度183、184、186，并且估计姿态的构件被配置为基于如上面针对图1、图6、图7、图8或图9描述的峰值信号强度183、184、186来确定距离。在其他示例中，估计姿态的构件被配置为基于飞行时间确定距离(如上面参考图1描述的)。注意，在其他示例中(例如当使用5点算法或7点算法时)，估计姿态的构件在没有距离数据的情况下确定姿态(例如估计姿态的构件没有确定距离)。
在一些示例中，估计姿态的构件被配置为使用装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系以及在对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系来确定与装置相关联的装置坐标系与对象坐标系之间的关系。例如，与装置相关联的装置坐标系与对象坐标系之间的关系可以对应于上面参考图1描述的变换矩阵197。另外，装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系可以对应于方向矢量和/>并且对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系可以对应于方向矢量/>和/>
本文描述的示例的图示旨在提供对各种实施例的结构的通常理解。这些图示并非旨在用作利用本文描述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的完整描述。在阅读本公开后，许多其他实施例对于本领域技术人员来说可能是显而易见的。可以利用其他实施例并从本公开导出其它实施例，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑替换和改变。例如，可以以与图中所示不同的顺序执行方法步骤，或者可以省略一个或多个方法步骤。因此，本公开和附图被认为是说明性的而不是限制性的。
附图中示出的流程图、模块或组件可以表示基于软件指令和硬件逻辑操作的硬件、引导硬件执行操作的软件或其组合。具体地，与不具有上面参考图1-图10描述的姿态估计器140的处理器相比，上面针对图1-图10描述的姿态估计器140将上面针对图1-图10描述的处理器106转换成专用处理器。
此外，虽然本文已经图示说明了和描述了具体示例，但应该理解的是，被设计为实现相同或相似结果的任何后续布置可以替代所示的具体实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有后续调适或变化。上述实施例的组合以及本文中未具体描述的其他实施例对于本领域技术人员在查阅说明书后将是显而易见的。
提交本公开的摘要需要认识到，它不会被用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前面的详细描述中，出于简化本公开的目的，各种特征可以被组合在一起或在单个实施例中描述。如以下权利要求反映的，要求保护的主题可以指向少于任何一个公开的示例中的所有特征。
此外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种定位系统，其包括：
定向扫描器，其被配置为在定向扫描器的多个方位处接收来自至少三个射频标识(RFID)标签的信号；以及
姿态估计器，其被配置为基于方位数据来估计包括定向扫描器或耦合到该定向扫描器的装置的姿态，该方位数据指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。
条款2.根据条款1所述的定位系统，其还包括惯性测量单元，其中该定向扫描器被配置为手动移动以改变该定向扫描器的方位，并且其中惯性测量单元被配置为提供指示多个方位的方位信息。
条款3.根据条款1所述的定位系统，其还包括万向架，该万向架包括被配置为提供指示定向扫描器的多个方位的方位信息的旋转传感器。
条款4.根据条款3所述的定位系统，其中旋转传感器包括倾斜角度传感器和摇摄角度传感器。
条款5.根据条款1所述的定位系统，其中定向扫描器是单向扫描器。
条款6.根据条款1所述的定位系统，其中姿态估计器进一步被配置为基于距离数据来估计姿态，该距离数据指示定向扫描器与至少三个RFID标签之间的距离，其中该距离是基于所确定的峰值信号强度确定的。
条款7.根据条款6所述的定位系统，其中姿态估计器进一步被配置为使用装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系以及对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系来确定装置坐标系和对象坐标系之间的关系。
条款8.根据条款7所述的定位系统，其中基于距离数据和方位数据来确定装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系。
条款9.一种方法，其包括：
在定向扫描器的多个方位处接收来自至少三个射频标识(RFID)标签的信号；以及
基于方位数据来估计包括定向扫描器或耦合到该定向扫描器的装置的姿态，该方位数据指示与确定的峰值信号强度相关联的定向扫描器的方位，所确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。
条款10.根据条款9所述的方法，还包括基于来自惯性测量单元的方位信息来确定定向扫描器的多个方位。
条款11.根据条款9所述的方法，其中基于距离数据来估计姿态，该距离数据指示定向扫描器和至少三个RFID标签之间的距离。
条款12.根据条款11所述的方法，其中基于所确定的峰值信号强度来确定该距离。
条款13.根据条款12所述的方法，其中估计姿态包括使用装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系以及对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系来确定对象坐标系和与装置相关联的装置坐标系之间的关系。
条款14.根据条款13所述的方法，其中基于距离数据和方位数据来确定装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系。
条款15.根据条款14所述的方法，其中使用三个RFID标签来确定装置坐标系和对象坐标系之间的相对关系。
条款16.一种设备，其包括：
用于在接收信号的构件的多个方位处接收来自至少三个射频标识(RFID)标签的信号的构件；以及
用于估计装置的姿态的构件，所述装置包括或耦合到基于方位数据来接收信号的构件，所述方位数据指示接收与确定的峰值信号强度相关联的信号的构件的方位，确定的峰值信号强度与至少三个RFID标签相关联。
条款17.根据条款16所述的设备，还包括用于检测方位的构件，该构件被配置为提供指示接收信号的构件的多个方位的方位信息。
条款18.根据条款16所述的设备，其中估计姿态的构件被配置为基于距离数据来估计姿态，该距离数据指示接收信号的构件与至少三个RFID标签之间的距离。
条款19.根据条款18所述的设备，其中估计姿态的构件被配置为基于确定的峰值信号强度来确定该距离。
条款20.根据条款16所述的设备，其中估计姿态的构件被配置为使用装置坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系以及对象坐标系中的至少三个RFID标签之间的相对关系来确定与装置相关联的装置坐标系与对象坐标系之间的关系。
以上描述的示例说明但不限制本公开。还应该理解的是，根据本公开的原理，许多修改和变化是可能的。因此，本公开的范围由以下权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种定位系统，其包括：
定向扫描器，其被配置为接收来自至少三个非共线射频识别RFID标签的信号；
万向架，其被配置为向所述定向扫描器提供多个方位以接收来自所述至少三个非共线RFID标签的所述信号，所述万向架包括旋转传感器，所述旋转传感器被配置为生成指示所述多个方位的方位信息；
姿态估计器，其被配置为基于方位数据估计包括所述定向扫描器或耦合到所述定向扫描器的装置的姿态，所述方位数据基于所述方位信息指示与来自所述至少三个非共线RFID标签的信号的所确定的峰值信号强度相关联的所述定向扫描器的方位，其中所述至少三个非共线RFID标签属于所述定位系统已知的图案，
其中所述姿态估计器进一步被配置为使用装置坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的相对关系以及对象坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的相对关系来确定所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的关系，
其中所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的所述关系包括所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的变换矩阵，并且所述姿态估计器被配置为使用对应于所述至少三个非共线RFID标签的若干点算法来确定所述变换矩阵。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述旋转传感器包括倾斜角度传感器和摇摄角度传感器。
3.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述定向扫描器是单向扫描器。
4.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述姿态估计器还被配置为基于距离数据来估计所述姿态，所述距离数据指示所述定向扫描器与所述至少三个非共线RFID标签中的每一个之间的距离，并且其中基于所确定的峰值信号强度来确定所述距离。
5.根据权利要求4所述的定位系统，其中基于所述距离数据和所述方位数据来确定所述装置坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的所述相对关系。
6.根据权利要求1所述的定位系统，其中所述定向扫描器被配置为在相同位置处从所述至少三个非共线RFID标签接收所述信号。
7.一种定位方法，其包括：
移动定位系统的定向扫描器以便接收来自至少三个非共线射频识别RFID标签的信号，
其中所述移动是通过所述定位系统的万向架实施的，所述万向架向所述定向扫描器提供多个方位以用于所述接收，所述万向架包括旋转传感器，所述旋转传感器生成指示所述多个方位的方位信息；以及
基于方位数据来估计包括所述定向扫描器或耦合到所述定向扫描器的装置的姿态，所述方位数据基于所述方位信息指示与来自所述至少三个非共线RFID标签的信号的所确定的峰值信号强度相关联的所述定向扫描器的方位，其中所述至少三个非共线RFID标签属于所述定位系统已知的图案，
其中所述方法进一步包括使用装置坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的相对关系以及对象坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的相对关系来确定所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的关系，
其中所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的所述关系包括所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的变换矩阵，并且确定所述变换矩阵是使用对应于所述至少三个非共线RFID标签的若干点算法实施的。
8.根据权利要求7所述的定位方法，其中基于距离数据来估计所述姿态，所述距离数据指示所述定向扫描器与所述至少三个非共线RFID标签中的每一个之间的距离。
9.根据权利要求8所述的定位方法，其中基于所确定的峰值信号强度来确定所述距离。
10.根据权利要求8所述的定位方法，其中基于所述距离数据和所述方位数据来确定所述装置坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的所述相对关系。
11.根据权利要求10所述的定位方法，其中使用三个RFID标签来确定所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的所述相对关系。
12.一种定位设备，其包括：
用于移动定位系统的定向扫描器以便接收来自至少三个非共线射频识别RFID标签的信号的工具，
其中所述移动是通过所述定位系统的万向架实施的，所述万向架向所述定向扫描器提供多个方位以用于所述接收，所述万向架包括旋转传感器，所述旋转传感器生成指示所述多个方位的方位信息；以及
用于基于方位数据来估计包括所述定向扫描器或耦合到所述定向扫描器的装置的姿态的工具，所述方位数据基于所述方位信息指示与来自所述至少三个非共线RFID标签的信号的所确定的峰值信号强度相关联的所述定向扫描器的方位，其中所述至少三个非共线RFID标签属于所述定位系统已知的图案；以及
用于使用装置坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的相对关系以及对象坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的相对关系来确定所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的关系的工具，
其中所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的所述关系包括所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的变换矩阵，并且确定所述变换矩阵是使用对应于所述至少三个非共线RFID标签的若干点算法实施的。
13.根据权利要求12所述的定位设备，其中所述用于估计姿态的工具被配置为基于指示所述定向扫描器与所述至少三个非共线RFID标签中的每一个之间的距离的距离数据来估计所述姿态。
14.根据权利要求13所述的定位设备，其中基于所确定的峰值信号强度来确定所述距离。
15.根据权利要求13所述的定位设备，其中所述装置坐标系中的所述至少三个非共线RFID标签之间的所述相对关系是基于所述距离数据和所述方位数据确定的。
16.根据权利要求15所述的定位设备，其中所述装置坐标系与所述对象坐标系之间的所述相对关系是使用三个RFID标签确定的。
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