CN111464936B - 一种缩短有源rfid基站定位时间的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种缩短有源RFID基站定位时间的方法，主要解决现有有源RFID智能固定基站覆盖范围小，基站交互定位时间长的问题。该方法通过以控制芯片为中心形成的圆周的多个等分点上设置多个RFID定位基站；通过RFID定位基站中的定向天线将信号接收或发射出去，所述定向天线根据实际的要求，按照不同的角度进行组合，形成全向天线，使天线的增益达到定向天线的增益，并且设置每个RFID定位基站中的RFID芯片的起始接收频点，设计调整频率的时间间隔和调整方向，使RFID芯片按照不同的频点同时工作，根据不同RFID芯片接收的接收信号强度值快速判断标签所在的方位，实现快速响应。因此，适于推广应用。

Description

一种缩短有源RFID基站定位时间的方法
技术领域
本发明涉及射频通信技术领域，具体地说，是涉及一种缩短有源RFID基站定位时间的方法。
背景技术
随着城市规模越来越大，人员和车辆等日益增多，城市面临的各种管理问题也日益突出。结合城市的实际特点，有源RFID智能固定基站以先进物联网技术、通信技术和信息处理技术为支撑，遵循系统先进性、安全性、可靠性、开放性、可扩充性、易维护性的指导原则，构建城市内人员定位、重要物资的快速定位和轨迹追踪系统。如何增大有源RFID智能固定基站的覆盖范围，缩短交互相应时间，一直都是业界一个比较重要的课题，谁具有更好的性能，谁就能更好的在商业竞争中占有优势，从而占有更大的市场。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缩短有源RFID基站定位时间的方法，主要解决现有有源RFID智能固定基站覆盖范围小，基站交互定位时间长的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种缩短有源RFID基站定位时间的方法，以控制芯片为中心形成的圆周的多个等分点上设置多个RFID定位基站；通过RFID定位基站中的定向天线将信号接收或发射出去，所述定向天线根据实际的要求，按照不同的角度进行组合，形成全向天线，使天线的增益达到定向天线的增益，并且设置每个RFID定位基站中的RFID芯片的起始接收频点，设计调整频率的时间间隔和调整方向，使RFID芯片按照不同的频点同时工作，根据不同RFID芯片接收的接收信号强度值快速判断标签所在的方位，实现快速响应。
进一步地，所述RFID定位基站包括：微控制单元，作为基站的信息处理单元，负责进行标签数据的处理；RFID主芯片，用于射频信号的处理，解调出有用的信息；合路器，用于将不同路的射频信号进行合成一路进行发射或将一路射频信号分成多路接收；数控衰减器，用于读取信号接收、发射中的衰减值，调整衰减量；低噪声放大器，用于对天线接收到的微弱射频信号进行放大；带通滤波器，用于滤出有用信号带宽外的干扰信号，确保有用信号通过；定向天线，用于与多个其他RFID定位基站中的定向天线按照一定的角度进行组合形成一个高增益的全向天线。
进一步地，所述信息处理单元的标签数据处理分为数据存储和上传。
进一步地，所述断标签所在的方位具体方法如下：当前检测到的接收信号强度值按照数值大小进行排列，接收信号强度值大的所对应方向就是标签所在的方向，再通过接收信号强度值调整数控衰减器调整衰减量，缩小标签范围：
当前检测到的接收信号强度值大于上次检测到的接收信号强度值，判断为需要调整可调衰减器的衰减量，调整后进行信号接收；
当前检测到的接收信号强度值小于或等于上次检测到的接收信号强度值，判断为保持现在衰减量，进行正常接收。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明覆盖范围广。采用分立的定向天线，按照一定的角度(根据天线的数量，如果是4个天线，按照90度组合；如果是6个天线按照60度组合等等)组合成全向天线，增益可以达到18dBi，增加多级带有Bypass功能的低噪声放大器，提高整个接收通路的增益，达到提高接收灵敏度，增加识别有源标签距离的目的，实际测试大于500m，覆盖范围广。
(2)本发明标签识别速度快。采用多个RFID主芯片同时工作，每个RFID主芯片只负责单独一个频点，根据有源电子标签频点数量来确定RFID主芯片的数量，当RFID主芯片识别到标签时，将标签信息存储到芯片缓存区，MCU查询所有RFID主芯片缓存区信息，确定需要查找的标签信息，相对于轮询和调频机制进行识别标签，该方案标签的识别速率高很多，实际测试1000张标签最快1s，最慢1.9s。
(3)本发明能够智能调节识别范围，通过调节射频通路上的数控衰减器和低噪声放大器的增益，来调节接收通路的增益，调节范围可以做到65.5dBc，结合辅助定位标签，定位精度步进可以达到2m。
附图说明
图1为本发明的RFID定位基站布置方式示意图。
图2为本发明中RFID定位基站的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1、2所示，本发明公开的一种缩短有源RFID基站定位时间的方法，以控制芯片为中心形成的圆周的多个等分点上设置多个RFID定位基站；通过RFID定位基站中的定向天线将信号接收或发射出去，所述定向天线根据实际的要求，按照不同的角度进行组合，形成全向天线，使天线的增益达到定向天线的增益，并且设置每个RFID定位基站中的RFID芯片的起始接收频点，设计调整频率的时间间隔和调整方向，使RFID芯片按照不同的频点同时工作，根据不同RFID芯片接收的接收信号强度值快速判断标签所在的方位，实现快速响应。在本实施例中，所述RFID定位基站设置有4个，采用4块RFID芯片，四个独立的定向天线，按照90度组合成全向天线。
所述RFID定位基站包括：微控制单元，作为基站的信息处理单元，负责进行标签数据的处理；RFID主芯片，用于射频信号的处理，解调出有用的信息；合路器，用于将不同路的射频信号进行合成一路进行发射或将一路射频信号分成多路接收；数控衰减器，用于读取信号接收、发射中的衰减值，调整衰减量；低噪声放大器，用于对天线接收到的微弱射频信号进行放大；带通滤波器，用于滤出有用信号带宽外的干扰信号，确保有用信号通过；定向天线，用于与多个其他RFID定位基站中的定向天线按照一定的角度进行组合形成一个高增益的全向天线。在本实施例中，所述定向天线采用PCB板载天线。
具体实现流程如下：
第一步：分配接收的频点和调频间隔时间。
根据实际应用的频点需求设置每个RFID芯片的起始接收频点，设计调整频率的时间间隔和调整方向。
例如：现在实际工作采用频点为A，B，C，D四个频点，按照目前有源RFID协议，频点间隔为1MHz，意思就是A，B，C，D四个频点间隔都是1MHz。
1.采用4块RFID芯片，四个独立的定向天线，按照90度组合成全向天线。
2.频点调整方向为+1MHz，意思就是A→B→C→D→A进行循环。
3.频点调整时间设定为1ms。
第二步：标签数据的处理：
标签数据的处理主要分为数据存储和上传。由于RFID芯片自带一个存储器，可一个存储7个标签的数据，如果不进行处理，接收到新的标签数据会覆盖最先接收到的标签数据。实际应用中，4个RFID芯片，理论最大可以同时处理32个标签信息。
第三步：检测RSSI判断标签的所在的方向：
当前检测到的RSSI(接收信号强度值)(A，B，C，D)，按照RSSI值大小进行排列，RSSI值大的所对应方向就是标签所在的方向。
第四步：检测RSSI调整可调衰减器，缩小标签范围：
(1)当前检测到的RSSI(YN)大于上次检测到的RSSI(YN-1)，判断为需要调整可调衰减器的衰减量。
(2)当前检测到的RSSI(YN)小于等于上次检测到的RSSI(YN-1)，判断为保持现在衰减量，进行正常接收。
通过上述设计，本发明的RFID基站通过不同角度的组合将定向天线组合成全向天线，不同的定向天线有单独的RFID芯片控制，分别独立工作。采用定向天线组合成全向天线可以提高天线的增益，根据RSSI值检测标签的方向，达到快速定位标签的目的。因此，具有很高的使用价值和推广价值。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种缩短有源RFID基站定位时间的方法，其特征在于，以控制芯片为中心形成的圆周的多个等分点上设置多个RFID定位基站；通过RFID定位基站中的定向天线将信号接收或发射出去，所述定向天线根据实际的要求，按照不同的角度进行组合，形成全向天线，使天线的增益达到定向天线的增益，并且设置每个RFID定位基站中的RFID芯片的起始接收频点，设计调整频率的时间间隔和调整方向，使RFID芯片按照不同的频点同时工作，根据不同RFID芯片接收的接收信号强度值快速判断标签所在的方位，实现快速响应：
判断标签所在的方位具体方法如下：当前检测到的接收信号强度值按照数值大小进行排列，接收信号强度值大的所对应方向就是标签所在的方向，再通过接收信号强度值调整数控衰减器调整衰减量，缩小标签范围：
当前检测到的接收信号强度值大于上次检测到的接收信号强度值，判断为需要调整可调衰减器的衰减量，调整后进行信号接收；
当前检测到的接收信号强度值小于或等于上次检测到的接收信号强度值，判断为保持现在衰减量，进行正常接收。
2.根据权利要求1所述的一种缩短有源RFID基站定位时间的方法，其特征在于，所述RFID定位基站包括：
微控制单元，作为基站的信息处理单元，负责进行标签数据的处理；
RFID主芯片，用于射频信号的处理，解调出有用的信息；
合路器，用于将不同路的射频信号进行合成一路进行发射或将一路射频信号分成多路接收；
数控衰减器，用于读取信号接收、发射中的衰减值，调整衰减量；
低噪声放大器，用于对天线接收到的微弱射频信号进行放大；
带通滤波器，用于滤出有用信号带宽外的干扰信号，确保有用信号通过；
定向天线，用于与多个其他RFID定位基站中的定向天线按照一定的角度进行组合形成一个高增益的全向天线。
3.根据权利要求2所述的一种缩短有源RFID基站定位时间的方法，其特征在于，所述信息处理单元的标签数据处理分为数据存储和上传。
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