CN112363111A - 一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法及系统，包括将有源RFID标签置于被管理物体表面；在室内放置射频读写设备，接收所述有源RFID标签发出的信息；根据不同射频读写设备接收的数据，利用RSSI算法以及三角定位法计算出所述被管理物体的位置信息。本发明充分利用了RFID有源标签的优势，具有识别距离远，稳定性高，速度快等优势；结合定位算法能够实时计算出贴着有源标签的设备的位置，对带有标签的高价值设备进行快速定位，服务于资源管理部门；该定位服务，不仅可以对设备定位，也可以基于此方法提升为批量定位检索行为，进行类似于资源(硬件设备)盘点的工作，使得管理部门通过配套的软件系统能够及时做出决策，节省人力资源。
Description
技术领域
本发明涉及基于有源标签进行定位的技术领域，尤其涉及一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法及系统。
背景技术
无线射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术，是利用无线射频通信实现的非接触式自动识别、分别技术，通过无线射频方式在阅读器和标签之间进行非接触双向数据传输，从而达到目标识别和数据交换的目的。无线射频识别技术具有非接触、作用距离远、精度高、适用于恶劣环境及可识别运动目标等一系列优点。先进主动式RFID技术的有源标签，即内设电源的电子标签，可设定频率发射信号，具有更久的寿命和更远的距离。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有设备精准定位存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：设备资源缺乏明确定位手段，在查找设备时需消耗大量的人力和时间，工作效率较低。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：将有源RFID标签置于被管理物体表面；在室内放置射频读写设备，接收所述有源RFID标签发出的信息；根据不同射频读写设备接收的数据，利用RSSI算法以及三角定位法计算出所述被管理物体的位置信息。
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的一种优选方案，其中：所述在室内放置射频读写设备包括，使用合适的硬件，将所述射频读写设备固定在安装位置，调整所述射频读写设备到房间中心的水平面高度以及方位角，为了保证信号强度和定位准确性将设备挂在受控房间的角落位置，使得读写设备中的天线向地面倾斜与水平线的夹角为60-75度，天线偏向地面方向的夹角约为30-40度。
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的一种优选方案，其中：所述利用三角定位法计算被管理物体的位置信息包括，所述三角定位法即利用三个点的坐标位置信息来计算出当前的位置信息，其中设定三个点位置的坐标为(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)，所要计算位置的坐标为(x,y)，并且设定所述三点位置到计算位置的距离为d0，d1,d2，以d0，d1,d2为半径作三个圆，依据毕达哥拉斯定理，得出未知点的位置计算公式，那定位的问题就转化成了求圆交点坐标的问题，其公式表示为：
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的一种优选方案，其中：所述计算被管理物体的位置信息还包括，房间区域由4个信号接收设备组成，并且信号接收设备的位置坐标是已知的，然后在该区域内的读卡器可以获取到信号接收设备的坐标信息和接收的信号强度，根据接收的信号强度值以及信号衰减曲线可以推导出距离各个信号接收设备的距离值，将距离转化成求交点坐标的问题。
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的一种优选方案，其中：所述RSSI算法包括，对于读写器接收有源标签信号采用RSSI算法。
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的一种优选方案，其中：所述有源RFID标签包括，在标签的内部有一定的存储空间，可以存储一个唯一的编码，用于标识物体，并且还可以存储物体的一些属性和信息，标签内的信息能够被读写设备读取，也可以被写入和修改。
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的一种优选方案，其中：所述射频读写设备包括，所述射频读写设备接收所述有源RFID标签的发射信号，并进行滤波、解调和解码，从而获取标签中的信息。
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位系统的一种优选方案，其中：有源RFID标签即内设电源的电子标签，用于存储设备信息，发出电磁波；射频读写设备连接于所述有源RFID标签，用于接收所述有源RFID标签发出的电磁波，并对信号强度、标签内置信息进行读取；网络模块连接于所述射频读写设备和后台服务模块，将所述射频读写设备接收到的信息传输至所述后台服务模块；后台服务模块根据接收到的信息进行被测物体的定位计算。
作为本发明所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位系统的一种优选方案，其中：所述射频读写设备包括，主机用于产生发射信号和对接收的有源RFID标签的信号进行处理；天线连接于所述主机和有源RFID标签，用于接收有源RFID标签的电磁波信号，并将主机的指令发射给有源RFID标签。
本发明的有益效果：本发明充分利用了RFID有源标签的优势，具有识别距离远，稳定性高，速度快等优势；结合定位算法能够实时计算出贴着有源标签的设备的位置，对带有标签的高价值设备进行快速定位，服务于资源管理部门；该定位服务，不仅可以对设备定位、为工作人员提供查找的辅助，也可以基于此方法提升为批量定位检索行为，进行类似于资源(硬件设备)盘点的工作，使得管理部门通过配套的软件系统能够及时做出决策，节省人力资源。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明第一个实施例所述的一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的流程示意图；
图2为本发明第一个实施例所述的一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的总体原理图；
图3为本发明第一个实施例所述的一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的网络资产标签的安装图；
图4为本发明第一个实施例所述的一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的写卡示例代码图；
图5为本发明第一个实施例所述的一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法的读卡示例代码图；
图6为本发明第二个实施例所述的一种基于有源标签及射频读取器的设备定位系统的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1～6，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法，包括：
S1：将有源RFID标签置于被管理物体表面。参照图3，有源RFID标签包括，在标签的内部有一定的存储空间，可以存储一个唯一的编码，用于标识物体，并且还可以存储物体的一些属性和信息，标签内的信息能够被读写设备读取，也可以被写入和修改。
S2：在室内放置射频读写设备，接收有源RFID标签发出的信息。需要说明的是，
在室内放置射频读写设备包括，使用合适的硬件，将射频读写设备固定在安装位置，调整射频读写设备到房间中心的水平面高度以及方位角，为了保证信号强度和定位准确性将设备挂在受控房间的角落位置，使得读写设备中的天线向地面倾斜与水平线的夹角为60-75度，天线偏向地面方向的夹角约为30-40度；
进一步的是，射频读写设备包括，射频读写设备接收有源RFID标签的发射信号，并进行滤波、解调和解码，从而获取标签中的信息；是利用无线射频通信实现的非接触式自动识别、分别技术，通过无线射频方式在阅读器和标签之间进行非接触双向数据传输，从而达到目标识别和数据交换的目的，无线射频识别技术具有非接触、作用距离远、精度高、适用于恶劣环境及可识别运动目标等一系列优点，先进主动式RFID技术的有源标签，即内设电源的电子标签，可设定频率发射信号，具有更久的寿命和更远的距离。
S3：根据不同射频读写设备接收的数据，利用RSSI算法以及三角定位法计算出被管理物体的位置信息。其中需要说明的是，
利用三角定位法计算被管理物体的位置信息包括，三角定位法即利用三个点的坐标位置信息来计算出当前的位置信息，其中设定三个点位置的坐标为(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)，所要计算位置的坐标为(x,y)，并且设定三点位置到计算位置的距离为d0，d1,d2，以d0，d1,d2为半径作三个圆，依据毕达哥拉斯定理，得出未知点的位置计算公式，那定位的问题就转化成了求圆交点坐标的问题，其公式表示为：
进一步的是，计算被管理物体的位置信息还包括，房间区域由4个信号接收设备组成，并且信号接收设备的位置坐标是已知的，然后在该区域内的读卡器可以获取到信号接收设备的坐标信息和接收的信号强度，根据接收的信号强度值以及信号衰减曲线可以推导出距离各个信号接收设备的距离值，将距离转化成求交点坐标的问题，然后根据不同接收设备之间的差异使用三角定位法等定位方法计算出设备在房间中的具体位置信息，其中无线信号的传播存在以下规律：接收方测得的信号强度越强，则发送方就离接收方越近，接收方测得的信号强度越弱，则发送方就离接收方越远；RSSI算法包括，对于读写器接收有源标签信号采用RSSI算法。
更进一步的是，读取有源RFID标签的流程包括，首先进行RFID模块复位，对被测设备进行电子标签的监测，在检测到电子标签时选择其中的一张保存其电子标签的序号，登录电子标签数据库中对上述选择的标签进行读写，对所述标签进行数据输入以及获取标签中已有数据，其读卡、写卡部分示例代码参照图4～5所示；
为了更好地对本发明方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例中进行实例测试，以科学论证的手段进行实验，验证本方法所具有的真实效果；
在房间中选择一个设备进行定位，选择三个固定位置的读写器，并且调整读写器方位角，使天线向地面倾斜与水平线的夹角为60-75度，天线偏向地面方向的夹角约为30-40度，由于读写器的位置已知，根据三角定位法可以计算出被测设备的位置，其定位算法代码如下所示：
通过定位算法的代码可以得到设备位置，并且在进行所得计算结果的时间为3秒，与传统人工定位方法相比，人工方法需要根据设备登记清单或者通过设备管理系统等辅助方式来获得设备大概位置，再去到位置范围的地方寻找，所花费时间约为30分钟，因此本发明从时间上以及前期工作上投入的时间都将大大缩短，尤其本发明方法可以避免在人工方法中，碰到不确定的事情如未实时登记或胸痛记录错误，导致寻找时间的变长以及成本的增加的问题。
实施例2
参照图6，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种基于有源标签及射频读取器的设备定位系统，包括：有源RFID标签100、射频读写设备200、网络模块300以及后台服务模块400；有源RFID标签100即内设电源的电子标签，用于存储设备信息，发出电磁波；射频读写设备200连接于有源RFID标签100，用于接收有源RFID标签100发出的电磁波，并对信号强度、标签内置信息进行读取；网络模块300连接于射频读写设备200和后台服务模块400，将射频读写设备200接收到的信息传输至后台服务模块400；后台服务模块400根据接收到的信息进行被测物体的定位计算。
其中需要说明的是，射频读写设备200还包括主机201和天线202，其中主机201用于产生发射信号和对接收的有源RFID标签100的信号进行处理，将电磁波信息进行滤波、解调和解码，获取标签中的设备信息，天线202用于接收有源RFID标签100的电磁波信号，并将主机201的指令发射给有源RFID标签100。
不难理解的是，本实施例中所提供的系统，其涉及有源RFID标签100、射频读写设备200、网络模块300以及后台服务模块400的连接关系，例如可以是运行在计算机可读程序，通过提高各模块的程序数据接口实现。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳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，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于有源标签及射频读取器的设备定位方法，其特征在于：包括，
将有源RFID标签置于被管理物体表面；
在室内放置射频读写设备，接收所述有源RFID标签发出的信息；
根据不同射频读写设备接收的数据，利用RSSI算法以及三角定位法计算出所述被管理物体的位置信息。
2.如权利要求1所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法，其特征在于：所述在室内放置射频读写设备包括，
使用合适的硬件，将所述射频读写设备固定在安装位置，调整所述射频读写设备到房间中心的水平面高度以及方位角，为了保证信号强度和定位准确性将设备挂在受控房间的角落位置，使得读写设备中的天线向地面倾斜与水平线的夹角为60-75度，天线偏向地面方向的夹角约为30-40度。
3.如权利要求2所述的基于有源标签及射频读取器的设备位方法，其特征在于：所述利用三角定位法计算被管理物体的位置信息包括，
所述三角定位法即利用三个点的坐标位置信息来计算出当前的位置信息，其中设定三个点位置的坐标为(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)，所要计算位置的坐标为(x,y)，并且设定所述三点位置到计算位置的距离为d0，d1,d2，以d0，d1,d2为半径作三个圆，依据毕达哥拉斯定理，得出未知点的位置计算公式，那定位的问题就转化成了求圆交点坐标的问题，其公式表示为：
4.如权利要求1～3任一所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法，其特征在于：所述计算被管理物体的位置信息还包括，
房间区域由4个信号接收设备组成，并且信号接收设备的位置坐标是已知的，然后在该区域内的读卡器可以获取到信号接收设备的坐标信息和接收的信号强度，根据接收的信号强度值以及信号衰减曲线可以推导出距离各个信号接收设备的距离值，将距离转化成求交点坐标的问题。
5.如权利要求1所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法，其特征在于：所述RSSI算法包括，对于读写器接收有源标签信号采用RSSI算法，以接收的信号强度为测算基准，进而根据该数据进行距离的计算。
6.如权利要求1或6所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法，其特征在于：所述有源RFID标签包括，
在标签的内部有一定的存储空间，可以存储一个唯一的编码，用于标识物体，并且还可以存储物体的一些属性和信息，标签内的信息能够被读写设备读取，也可以被写入和修改。
7.如权利要求1所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位方法，其特征在于：所述射频读写设备包括，
所述射频读写设备接收所述有源RFID标签的发射信号，并进行滤波、解调和解码，从而获取标签中的信息。
8.一种基于有源标签及射频读取器的设备定位系统，其特征在于：包括，
有源RFID标签(100)即内设电源的电子标签，用于存储设备信息，发出电磁波；
射频读写设备(200)连接于所述有源RFID标签(100)，用于接收所述有源RFID标签(100)发出的电磁波，并对信号强度、标签内置信息进行读取；
网络模块(300)连接于所述射频读写设备(200)和后台服务模块(400)，将所述射频读写设备(200)接收到的信息传输至所述后台服务模块(400)；
后台服务模块(400)根据接收到的信息进行被测物体的定位计算。
9.如权利要求8所述的基于有源标签及射频读取器的设备定位系统，其特征在于：所述射频读写设备(200)包括，
主机(201)用于产生发射信号和对接收的有源RFID标签(100)的信号进行处理；
天线(202)连接于所述主机(201)和有源RFID标签(100)，用于接收有源RFID标签(100)的电磁波信号，并将主机(201)的指令发射给有源RFID标签(100)。
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