CN114365421A - 用于智能室内环境中多对象定位的可扩展、稳健且具有成本效益的机制 - Google Patents

用于智能室内环境中多对象定位的可扩展、稳健且具有成本效益的机制 Download PDF

Info

Publication number
CN114365421A
CN114365421A CN201980100298.4A CN201980100298A CN114365421A CN 114365421 A CN114365421 A CN 114365421A CN 201980100298 A CN201980100298 A CN 201980100298A CN 114365421 A CN114365421 A CN 114365421A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mobile platform
rfid
antennas
value
rfid reader
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.)
Pending
Application number
CN201980100298.4A
Other languages
English (en)
Inventor
阿德南·马哈茂德
盛权政
张薇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Publication of CN114365421A publication Critical patent/CN114365421A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • 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
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10316—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers
    • G06K7/10356—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves using at least one antenna particularly designed for interrogating the wireless record carriers using a plurality of antennas, e.g. configurations including means to resolve interference between the plurality of antennas
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10366—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves the interrogation device being adapted for miscellaneous applications
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10366—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves the interrogation device being adapted for miscellaneous applications
    • G06K7/10376—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves the interrogation device being adapted for miscellaneous applications the interrogation device being adapted for being moveable
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

提供了与基于RFID的智能受限环境相关的系统和方法。提供了一种用于在智能家居中定位对象的系统，所述系统包括：单个RFID阅读器；多个无源RFID标签，每个无源RFID标签粘贴到待定位的多个对象中的一个上，并且包含相应对象的信息；以及移动平台，所述移动平台包括两根天线，所述两根天线用于发射载波信号并接收来自目标对象的反向散射信号。所述两根天线呈平行四边形形状，并沿辐射方向相互邻接。

Description

用于智能室内环境中多对象定位的可扩展、稳健且具有成本 效益的机制
技术领域
本发明实施例大体涉及基于射频识别(radio frequency identification，RFID)技术的对象定位，更具体地，涉及用于定位配备无源RFID标签的对象的方法和系统。
背景技术
智能环境概念本身源于无处不在的计算范式，该范式促进形成了一种物理世界的概念，在该物理世界中嵌入了大量传感器、执行器和某些计算元素用于增强自身的体验并确保与网络的无缝连接。此类智能空间的基本特征之一是它的自学习能力，即它应该能够获取并应用关于其居民及其环境的智能知识，以最大限度地提高舒适性、生产力、匿名性、隐私保护、可扩展性和稳健性。智能家居是智能环境的一个示例，其中智能设备采用智能连接，以便为人们提供便利、安全和保障。为了设计某些专门的智能环境，能够通过多个智能传感器对老年人进行隐蔽的监测，并在任何不可预见或异常的情况下向医疗保健部门发出警报，以便采取适当的行动，从而保护和挽救宝贵的人类生命，为此已经进行了大量的研究。例如，需要定位患有突发心脏病或任何形式出血的老年人，并应向紧急医疗保健部门发出警报以便立即做出反应。此外，还可以向附近有空的医生或医护人员发出通知，让他们提供急救服务，直至获得专业护理援助。不仅是医疗保健管理，对任何智能空间中的人类和物体进行跟踪和追踪也是至关重要的。上述所有应用场景都应考虑到人们的隐私，因此传统的基于摄像头的方法不适合这一目的。
缩略语
RFID-射频识别(Radio-frequency identification，RFID)采用电磁场自动识别和跟踪贴附在物理对象上的RFID标签。RFID标签包含电子存储的信息。完整的射频识别系统包括标签和阅读器。
RFID标签-RFID标签通常贴附在物理对象(包括人类)上。无源标签从附近的RFID阅读器询问无线电波收集能量。有源标签具有本地电源(即，电池)，并且可以在距离RFID阅读器数百米处操作。
RFID阅读器-RFID阅读器确定RFID标签的接收信号强度。
RFID天线-RFID天线帮助RFID阅读器接收信号。在一些RFID系统中，天线和阅读器组合在一个单元中。
GPS-全球定位系统
RSS-接收信号强度
射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是最简单、应用最广泛的非侵入式室内定位技术之一。RFID是指使用无线非接触系统通过射频电磁场发射传输和存储数据，以便跟踪和识别对象。典型的RFID系统包括RFID阅读器和贴附在对象上的RFID标签。基于RFID的系统已成为许多行业的标准，例如，贴附在装配线中汽车上的RFID标签通常可以用于跟踪汽车的生产进度，可以在仓库中跟踪带有RFID标签的药品、服装和资产(即，资产管理)，并且还可以用于积极识别和定位人类(即，特别是老年人)和动物(即，植入RFID微芯片最近已用于此目的)。有两种基于RFID的系统：有源和无源。有源RFID标签由电池供电，并周期性地广播其自己的信号或标识。此类标签通常用作实时跟踪对象和高速环境中的信标，即用于收费目的。有源RFID标签能够提供相当长的距离，即约数百米，并且可以轻松地嵌入不同的对象中。然而，有源RFID系统无法实现亚米级精度，而且本质上通常更昂贵(即，每个介于5美元到15美元之间)。相反，无源RFID标签不会连接到任何电源，并且仅在接收到来自其附近的任何阅读器的低频、高功率RF信号时广播信号。当RFID阅读器询问时，无源标签采用反向散射信号调制来反射数据信号。无源RFID系统的通信范围相对有限，并且准确度和精确度较低。然而，与有源RFID系统相比，无源RFID系统的成本低得多(即，每个约介于10美分到50美分之间)、尺寸更小、重量更轻，并且低廉的标签单价使得其部署对于许多应用非常经济。此外，无源RFID标签可以承受恶劣的环境条件，因为它们可以容易地密封。最近，无源RFID标签已设计为在医疗保健部门中耐高温，以便确定医疗器械在医用高压灭菌器中以及在恶劣的仓库和室外环境中经历的循环次数，以便抵御灰尘、碎片和冰。此外，值得一提的是，无源RFID标签通常以三个频率工作，并且这些(低、高和超高)频率范围与其它因素可在很大程度上确定RFID读取范围和应用选项。此外，作为一般规则，较低频率具有较长的波长，反之，读取范围较短，反之亦然。
发明内容
根据本发明，本文公开了用于提供可扩展、可靠且具有成本效益的对象定位的各种技术。
成角度的RFID天线在机器人平台上的部署
根据一个实施例，在移动平台(机器人)上适当地安装了成角度的RFID天线。所述天线相对于垂直于辐射方向的方向以45°的角度布置，以(a)最大化智能生活空间的覆盖范围；(b)减轻所述天线的重叠覆盖区域以避免可能的干扰；(c)允许所述移动平台(机器人)沿检测所述目标对象的所述天线的方向瞬时遍历。所述RFID天线可以是多向RFID天线。
用于室内定位目的的基于跳的定位机制
基于跳的定位机制确保所述移动平台(机器人)通过在尽可能短的时间内缩小到可能的目标区域来定位必要的物理对象，而不需要任何复杂的训练或参考点的支持。
用于确保可扩展性的即插即用机制
即插即用机制确保具有无源RFID标签的任何新的物理对象可以集成在智能空间中，而不需要部署任何附加的基础设施，即具有两根以适当角度安装的RFID天线的单个RFID阅读器满足整个目的。唯一不可缺少的要求是对所述新的物理对象进行剖析，以便在其RFID标签中捕获其显著特征。
用于多跳决策的马尔可夫决策过程
马尔可夫决策过程使得多跳决策能够以找到机器人决策的最优策略为主要目的，即用于指定机器人在状态“s”下将选择的动作“a”，以达到最优状态“s”，从而最大化即时回报。
移动RFID天线平台(移动平台)
根据本发明的一个实施例，移动RFID天线平台具有精确定位物理对象的能力，因为RFID图形对它们的当前环境很敏感，并且在每个转换点处动态地变化。
根据本发明，提供了与基于RFID的智能受限环境相关的系统和方法。在本发明的一个方面，提供了一种用于在智能家居中定位对象的系统，所述系统包括：单个RFID阅读器；多个无源RFID标签，所述无源RFID标签中的每一个粘贴到待定位的多个对象中的一个上，并且包含相应对象的信息；以及移动平台，所述移动平台包括两根天线，所述两根天线用于发射载波信号并接收来自目标对象的反向散射信号。在一个实施例中，所述两根天线呈平行四边形形状，并沿辐射方向相互邻接。
在本发明的另一方面，提供了一种用于定位目标对象的方法，所述目标对象具有粘贴在其上并且位于受限环境中的无源射频识别(radio frequency identification，RFID)标签。所述方法可以包括：提供一种移动平台，所述移动平台配备两根天线，所述两根天线连接到所述受限环境；通过所述两根天线中的至少一根接收来自所述无源RFID标签的反向散射信号；响应于所述反向散射信号测量第一接收信号强度(received signalstrength，RSS)值；确定所述第一RSS值是否大于预定阈值。当确定所述第一RSS值大于所述预定阈值时，所述方法得出所述移动平台在所述对象的范围内的结论，并停止所述过程。当确定所述第一RSS值不大于所述预定阈值时，所述方法将指示所述移动平台移至中间位置。
所述方法还包括：通过所述中间位置处的所述两根天线中的至少一根测量第二RSS值，并确定所述第二RSS值是否大于所述预定阈值。当确定所述第二RSS值大于所述预定阈值时，所述方法得出所述中间位置处的所述移动平台在所述对象的所述范围内，并确定已找到所述对象。当确定所述第二RSS值不大于所述预定阈值时，所述方法重复所述测量和所述确定步骤以指示所述移动平台朝向所述对象移动。根据一个实施例，所述移动平台将以小于4跳的方式在所述对象的所述范围内。
根据以下附图和具体实施方式，本发明的益处和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了根据本发明的一些实施例提供的用于创建智能空间的设想的基于RFID的定位场景；
图2示出了根据本发明的一实施例提供的基于RFID的定位系统的架构；
图3示出了根据本发明的一实施例提供的基于RFID的室内定位系统的简化逻辑流程；
图4示出了根据本发明的一实施例提供的智能起居室中的室内定位的可视化；
图5示出了根据本发明的一实施例提供的两根RFID天线的示例性设置；
图6示出了根据本发明的一实施例提供的智能起居室中的室内定位的可视化；
图7示出了根据本发明的一实施例提供的智能起居室(网格)中的室内定位的可视化；
图8示出了根据本发明的一实施例提供的用于使用粘贴在其上的无源RFID标签定位对象的方法的简化流程图；
图9示出了根据本发明的一实施例提供的专用计算机系统90的简化框图。
具体实施方式
本发明提供了应对以下挑战的技术方案：
现有基于RFID的机制利用机器学习技术来执行室内定位。为了实现高定位精度，通常需要大量的训练数据。此外，一旦部署环境发生变化，就需要进行训练。因此，本发明实施例提供了一种不需要任何类型训练的动态过程解决方案，从而大大降低了部署、维护和定位过程的复杂性。
现有方法本质上是侵入性的(例如，采用摄像头)或昂贵的(例如，采用有源RFID)。本发明实施例提供了一种低成本、非侵入性过程，该低成本、非侵入性过程可以保证个人隐私并降低定位系统的总体成本。
现有解决方案主要依赖于静态RFID阅读器和天线，并且需要在智能家居的每个房间中部署相同的解决方案。本发明可应对动态环境中的挑战，一方面，当向定位区域添加新房间时，不需要任何额外的安装和部署，另一方面，保证以即插即用的方式并入新的物理对象。
本发明人出于以下原因选择RFID标签ID标识用于智能家居中的室内定位：
现有解决方案主要采用机器学习技术，这些技术需要大量的数据集和时间来训练，以便学习并不断发展到足以满足室内定位的目的。
现有解决方案本质上是侵入性的，因此不能保证用户在所有环境中的隐私。
可扩展性、成本和稳健性是现有解决方案中的其它问题，即：(a)它们不能精确地支持多对象定位；(b)因部署用于定位的RFID网格而特别昂贵；(c)不能以即插即用的方式并入新的物理对象。
现有定位基础设施涉及在智能生活空间中安装静态RFID天线，因此，尚未深入考虑围绕移动RFID天线平台的复杂性。
根据本发明实施例，提供了一种智能空间(智能生活空间)内基于RFID的示例性定位场景。在该特定场景中，每个静止对象(沙发、冰箱、音乐系统、门、钥匙、恒温器等)以及移动对象(例如，宠物、人类)均粘贴有单个无源RFID标签。图1示出了根据本发明的一实施例提供的用于创建智能生活空间10的基于RFID的定位系统。参考图1，智能生活空间10可以包括一个或多个智能摄像头11、一个或多个智能LED灯12以及网络路由器13。
无源RFID标签未设内部电源，通过从一个或多个RFID阅读器传输的电磁能供电。根据一个实施例，基于RFID的定位系统可以包括移动平台(例如，机器人)15，该移动平台配备安装在移动平台上的两根RFID天线Ant 0和Ant 1。RFID天线已以适当角度安装，以便：(a)在任何给定时间和位置最大化智能生活空间的覆盖范围；(b)减轻各个RFID天线的重叠覆盖区域；(c)允许移动平台(机器人)在已实时检测必要的物理对象的所述天线的区域内瞬时遍历，而不需要复杂的训练以及过多的网络管理开销。基于RFID的定位系统还可以包括RFID阅读器17和定位服务器(例如，计算机系统)19。在一个实施例中，RFID阅读器17可以通过有线连接(例如，以太网局域网)或无线空中接口(例如，Wi-Fi)耦合到定位服务器19。在一个实施例中，RFID阅读器17可以通过路由器耦合到定位服务器19。定位服务器19用于控制和/或编程RFID阅读器。安装在移动平台上的RFID天线Ant 0、Ant 1通过电气连接件16与RFID阅读器连接，该电气连接件被配置为电磁能(数据信号)从RFID阅读器传输到天线并返回的介质。电气连接件16的长度和额定值取决于总损耗(例如，电缆衰减、串扰、回波损耗、噪声等)和智能生活空间的大小。
RFID阅读器17用于使用时分双工(time-division duplex，TDD)、频分双工(frequency-division duplex，FDD)、半双工或全双工技术与移动平台15(包括天线Ant 0、Ant 1)进行通信。RFID阅读器通过移动平台的天线向智能生活空间中的无源RFID标签提供阅读器到标签的传输。无源RFID标签中的每一个从通过空中接口14接收的RF信号中清除电能，然后又做出响应，通过移动平台的天线重新与RFID阅读器进行相应的标签到阅读器通信。然后，RFID阅读器将从无源RFID标签接收的数据和信息发送到定位服务器进行存储和处理。
在一个实施例中，移动平台(机器人)可以在其上安装数字摄像头103。在一个实施例中，当机器人(移动平台)在目标对象的预定范围内(例如，1米内)时，打开数字摄像头，以进行识别。根据本发明的一些实施例，基于RFID的定位系统执行剖析和逻辑操作，以便在其相应的RFID标签中存储不同对象(移动和静止)的独特的关键特征和特性。根据本发明，任何新对象都必须通过剖析阶段，以允许基于RFID的定位系统彼此区分。
图2示出了根据本发明的一实施例提供的基于RFID的定位系统20的示例性结构。参考图2，系统20包括5个紧密互连的模块：输入块模块201、数据访问模块202、虚拟化模块203、事件检测和聚合模块204以及输出块模块205。如本文所使用的，模块可以包括集成电路设备、用户可配置逻辑以及可由处理器执行的软件程序代码，所述处理器执行分配给模块的功能和操作。将来自输入块模块201(人、宠物、家具、植物、家电等物理对象)的信息或数据流向计算和存储过程(在数据访问模块202、虚拟化模块203以及事件检测和聚合模块204中转接)，最后对事件、数据和服务进行处理，所产生的结果通过输出块模块205可见和/或发送给用户。
在一个实施例中，输入块模块201为各种类型的物理对象提供即插即用操作。物理对象可以包括移动对象(例如，宠物、人类)和静止对象(例如，家具、餐具、家电、植物等)。输入块模块201可扩展，使得其容量可以根据需要增加，而不需要对系统进行任何修改。换句话说，可以在智能生活空间中添加家电、家具、宠物、人类等，而不需要对系统进行修改或更改。输入块模块201通过连接件212将物理对象的数据和信息传送到数据访问模块202。数据访问模块202可以用于收集、过滤从输入块模块201接收的数据和信息。物理对象的数据和信息可以包括物理对象的特性，诸如物理特征(对象是移动还是静止)、天线的接收信号强度值、移动平台(机器人)的物理位置等。
此外，输入块模块201还通过连接件213将物理对象的数据和信息传送到虚拟化模块203。虚拟化模块203提供物理对象到相应虚拟对象的映射。虚拟化模块203通过连接件223就每个虚拟对象与数据访问模块202进行通信，以收集和解释相应物理对象的状态，即查询物理对象的状态和/或精确位置。虚拟化模块203提供可以用作存储所收集的信息(例如，相应物理对象的状态)的存储器的平台，并响应于所收集的信息通过连接件234向事件检测和聚合模块204生成事件。
事件检测和聚合模块204包括事件检测模块或电路204a，该事件检测模块或电路可以包括RFID阅读器，该RFID阅读器用于检测从标记有RFID标签的对象接收的接收信号强度指示(received signal strength indicator，RSSI)信号。事件检测模块或电路204a可以基于具有最大信号强度的RSSI区域确定对象的地理位置。事件检测模块或电路204a还可以包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于检测物理对象的状态变化(无论灯具、家电、节温器的开关状态如何)。
事件检测和聚合模块204还可以包括事件聚合模块或电路204b，该事件聚合模块或电路用于分析和关联具有相应延迟的物理对象之间的事件。在一个实施例中，事件的上下文可以包括标识(例如，静止对象的标识、多个用户的剖析数据库)、地理位置(空间性)和时间戳(时间性)。
输出块模块205可以包括规则编写器模块205a，该规则编写器模块可以是具有用于以拖放方式创建规则的用户友好型图形用户界面(graphic user interface，GUI)的基于Web的应用。输出块模块205还可以包括基于Web的用户界面205b，以使用户能够使用三维(three-dimensional，3D)智能生活空间中的3D定点程序和设备管理感兴趣的物理对象。输出块模块205还可以包括短消息业务(short message service，SMS)通知电路或设备205c，该短消息业务通知电路或设备用于向应急机构发送SMS通知消息以发出警报和响应特定事件。输出块模块205通过通信链路245与事件检测和聚合模块204进行通信交互。例如，输出块模块205可以将事件和支持数据转换为服务。服务可以以符合表征状态转移(REST)的应用编程接口(application programming interface，API)的形式存储在服务存储库中。通信链路212、213、223、234和245可以是无线通信链路或有线通信链路。
图3示出了根据本发明的一实施例提供的用于支持基于RFID的室内定位系统的方法30的逻辑流程。在过程步骤301，将无源RFID标签贴附在智能生活空间中并且要监测和定位的静止对象和移动对象(包括人类和宠物)上。在过程步骤302，所述方法包括：通过移动平台的天线测量对象的接收信号强度值，并将RSSI信息(RSS值)与相应的RFID标签和时间戳相关联。在过程步骤303，所述方法包括：过滤和清理接收到的RSSI信息，以确保移除所有离群值和异常值。例如，将接收信号强度最大的RSSI区域确定为对象的位置。所述方法还包括将物理对象映射到计算机存储器中的虚拟对象。通过创建虚拟地址映射可以节省大量处理时间，并且可以减少对存储器数据结构的访问时间。例如，对象的标识、用户的剖析数据库、智能生活空间中发生的事件都可以存储在计算机存储器中。在过程步骤304，所述方法包括：通过输出块模块以对用户有意义的格式处理和转换对象的信息、数据。输出块模块可以处理读数并提取有价值的信号值以识别目标物理对象的位置，并为用户提供基于Web的用户界面以管理(例如，监测)感兴趣的物理对象。例如，输出块模块将事件和信息转换为服务(例如，向个人的家人和/或医疗保健提供商发送SMS通知)。
根据本发明的一些实施例，基于RFID的室内定位系统可以包括单个RFID阅读器、连接到单个RFID阅读器的两根成角度的RFID天线以及贴附在智能生活空间中的每个静止对象和移动对象的单个无源RFID标签。RFID标签包含相应对象的概要信息，该概要信息可以通过RFID阅读器方便地读取，以进行识别和定位。在从两根天线提取接收信号强度(received signal strength，RSS)值之后，系统通过清除和修剪(过滤)噪声对RSS值进行预处理。在数据分析阶段之后，已经设想并实现了设计的基于跳的机制(主要基于马尔可夫决策过程)，以实现用于定位必要的物理对象的最佳决策，并且其本质上主要依赖于从目标RFID对象接收最大信号强度的天线的方向。
图4示出了根据本发明的一实施例提供的智能起居室中的室内定位系统的可视化。室内定位系统有两个主要组件：功能组件和可视化组件。功能组件用于收集、处理RSS值以获取处理后的数据，并使用处理后的数据检测目标对象的位置。可视化组件用于描绘智能家居布局和定位过程。参考图4，可视化组件提供了矩形智能生活空间40，该矩形智能生活空间长4.77m、宽4.57m，总表面为21.8m2。所示生活空间具有配备两根天线Ant 0和Ant 1的移动平台401。如本文所使用的，术语“活动平台”、“移动平台”、“机器人设备”和“机器人”可互换使用。活动平台401还包括耦合到天线Ant 0和Ant 1的RFID阅读器402。活动平台401还包括摄像头403，该摄像头用于在活动平台在目标对象的预定距离内时，拍摄物理对象的图像。活动平台401还可以包括可充电电池404，该可充电电池用于向RFID阅读器供电。需要注意的是，活动平台示出为类人机器人。然而，应当理解，该形状被认为是说明性的，而不是限制性的。在一些实施例中，活动平台可以呈盘形、盒形，其具有安装在其下表面的多个滚轮，并且用于在目标方向上移动活动平台。在一些实施例中，滚轮由电机驱动。
本发明实施例提供了智能家居场景下的智能室内定位方法的工作流程。下面描述了设置天线的过程以及定位物理对象(例如，椅子)的过程。
图5，包括图5A、图5B和图5C，示出了本发明中使用的两根RFID天线的设置。参考图5C，两根RFID天线(表示为天线0和天线1)可以安装在移动平台的上部(例如，机器人或机器人设备的头部)，或者天线可以安装在机器人或机器人设备的主干(身体)上。参考图5A和图5B，RFID天线中的每一根是平面导电线圈，该平面导电线圈用于产生磁场，该磁场从所述线圈中的电流感应。所述线圈可以在印刷电路板的表面上形成一个或多个矩形导线匝或平行四边形导线匝。矩形线圈或平行四边形线圈具有预定长度和宽度，该预定长度和宽度用于提供大体呈三角形的地理形状的覆盖区域，如图5A和图5B所示。
在一些实施例中，RFID天线共享公共短边，并且以V形(图5A)或倒V形(图5B)设置。根据本发明，两根RFID天线中的每一根呈平行四边形形状，两个相对的长边彼此平行设置，两个相对的短边彼此平行设置。两根天线相对于垂直于辐射方向502的方向501以45°的角度布置。天线的这种设置提供了覆盖大体呈三角形的覆盖区域的天线波束，以便在智能生活空间中定位对象。在一些实施例中，机器人的头部和/或身体可以单独且独立地旋转。
应当理解，为了使说明简单清楚，附图中所示的元件未必按比例绘制。例如，为了清楚起见，相对于其它元件，某些元件的尺寸较大。
尽管附图中的移动平台示出为类人机器人，但本发明的范围不限于此。根据本发明，移动平台可以具有其它形状，诸如圆鼓、圆形或椭圆盘、矩形盒和任何其它物理形式的形状。应当理解，天线可以不同于附图所示的其它形式设置在移动平台上。在图5A所示的示例中，两根V形天线沿垂直方向设置在移动平台的上表面上，使得两根天线的辐射图的主瓣位于垂直平面。在图5B中，两根倒V形天线被理解为沿水平方向设置，使得两根天线的辐射图的主瓣位于水平平面。虽然这两根天线被示出为物理耦合到其短边中的一个，但是本领域技术人员将理解，这两根天线可以相邻但物理上彼此分离。换句话说，两根天线不需要共享公共短边。
在一些实施例中，RFID阅读器可以安装在智能生活空间的墙壁或天花板上，并通过电气连接件(例如，电缆)连接到机器人(移动平台)，并且RFID阅读器通过电源连接器从电源装置接收供电，并向移动平台提供部分电力。在其它实施例中，RFID阅读器可以集成在移动平台中，该移动平台还包括可充电电池，该可充电电池用于向集成的RFID阅读器供电。根据发明，智能生活空间中的每个物理对象贴附RFID标签，该RFID标签具有其自己的感应线圈，通过该感应线圈，向所述标签的电子电路传输由RFID阅读器传输的磁场能量的一部分。RFID阅读器可以通过有线连接或无线连接与定位服务器连接。本发明实施例提供的智能室内定位方法的工作流程可以包括以下流程：
A.一般工作流程。一旦RFID天线检测到待定位的目标对象的RFID标签(取决于用户需求)，机器人相应地沿检测该对象的天线的方向遍历。在两根天线都检测到必要对象的情况下，机器人将沿已从相应RFID标签拾取较高信号强度的天线的方向遍历。
B.基于跳的方法。由于两根RFID天线以适当角度安装，以覆盖智能生活空间的整个覆盖区域，因此机器人将始终以以下方式遍历：通过在尽可能短的时间内缩小到可能的目标区域，以最小可能的跳数到达必要的目标。同时，机器人可以执行许多动作，包括但不限于向前、向右或向左移动等。一旦达到特定信号强度的阈值(例如，10,000个单位)，机器人将打开数字摄像头以识别对象。在一些实施例中，每一跳的滞后约为0.5秒，在此期间，执行与定位相关的所有RSS提取、数据分析和计算，然后决定并触发下一跳。基于跳的方法进一步确保在每一跳收集的数据(即，RSS值)不仅稳定而且极其可靠。值得一提的是，在跳转换过程中，任何RFID天线都不会收集信号强度，因为这不仅是不必要的，而且还会导致不准确的数据点，因为RFID图形对它们在跳转换的每个点期间改变的环境极其敏感。
因此，一旦进行了必要的跳，机器人立即停止，将记录准确的信号强度值，以便机器人做出准确的决定。通常，可以在标准大小的起居室(例如，20m2到30m2)中的数秒(例如，＝2秒到3秒)持续时间内执行的3-4跳内跟踪任何对象。还需要强调的是，根据本发明的解决方案，只要智能家居的内壁既不是用混凝土填充的，也不是由几块多层砖组成的，就可以定位其它房间的宠物和人类。
提出的智能室内定位系统主要依赖于马尔可夫决策过程，该过程是基于四元组原理(S，A，Pra，Rwa)的离散随机控制机制，其中：
S＝有限组状态(在本发明的一些实施例中称为跳数)，
A＝有限组动作，
Pra(s,s’)＝时间t的状态s下的特定动作a转到时间t+1的另一状态s’的概率，
Rwa＝因从状态s转换到状态s’的动作a接收的即时回报(Rwa：
Figure BDA0003543163660000081
是回报函数)。
当且仅当已根据历史记录获取相关信息的情况下，状态St被视为马尔可夫函数，即
P(St+1|St)＝P(St+1|S1,…,St)
其中，P(St+1|St)是依赖于状态S1至St的概率。
因此，给定机器人已经遍历的整个状态序列，遍历到下一状态的概率等于给定当前状态转到下一状态的概率，即，给定当前状态，未来与过去无关。可以推导出状态转移概率，如下所示：
Pra(s,s’)＝P(St+1＝s’|St＝s)。
马尔可夫决策过程的核心理念是找到机器人决策的最优策略π，即用于指定机器人在状态“s”下将选择的动作“a”，即a＝π(s)，以达到最优状态“s”，从而最大化即时回报。该策略的价值函数(即，折扣回报的预期和)为：
Vπ(s)＝E[R(so)+γR(so)+γ2R(so)+…|so＝s,π]，
其中，γ是折扣因子。最优价值函数(即，折扣回报的最佳可能预期和)为：Vπ(s)＝E[R(so)+γR(so)+γ2R(so)+…|so＝s，
V*(s)＝maxπVπ(s)。
图6示出了根据本发明的一实施例提供的用于在智能起居室中执行室内定位的示例性方法的可视化。参考图6，在实验室环境中安装并实验了技术实施方式的示例性基本机制。该实验室环境包括配备台式PC 602的办公桌601、设置书籍的金属架603、智能电视604、多把办公椅605a、605b、605c、沙发606和智能设备607。所有这些对象配备齐全，使得该实验室环境类似于一般的生活环境，其中的干扰由各种家具引起。这些对象中的每一个都粘贴有相应的无源RFID标签。每个RFID标签可以包含对象的概要信息和识别数据、位置信息或其它属性，诸如植物、宠物、人类、家具、家电等。
在一示例性实施例中，目标对象(即，椅子)606c已由位置0处的天线1读取。随后，机器人以适当的跳长(一般建议介于0.5米到1.0米之间)沿天线1的方向直行。到达位置1时，接收信号强度(received signal strength，RSS)值已显著增加(例如，从2184个单位增加到7778个单位)，这表明机器人正沿适当轨迹遍历，因此随后沿天线1的方向进行了适当的跳数。然而，在位置2，RSS值已显著下降(例如，从7778个单位下降到2358个单位)，这意味着机器人已开始远离目标对象遍历，然后在右操纵器中按指示移至位置3，其中，RSS值增加到超过阈值(例如，11559个单位，超过10,000个单位的预定阈值)，并且机器人打开数字摄像头，该数字摄像头拍摄图像以识别对象。
在一个实施例中，机器人可以使用以下数据格式将接收到的RSS值发送至定位服务器：
“标签ID，天线ID，接收RSS值的时间，以及相应的RSS值”，
其中，标签ID表示无源RFID标签的标识，天线ID表示用于接收无源RFIS标签的反向散射信号的天线的标识，时间表示与天线接收到反向散射信号的位置相关联的时间戳值，RSS值表示测量的反向散射信号的接收信号强度值。
在一个数值示例性实施例中，由定位服务器接收的数据格式可以如下：
0000…0000000001(标签ID)，1(天线ID)，22:30:35.628(小时、分钟、秒钟时间值)，13162(对应于天线1的位置测量的RSS值)。
在所示示例中，标签ID可以具有任意数量的位，例如，10位至128位，具体取决于应用。天线ID具有1位，用于识别天线是天线0还是天线1。时间值显示对应于机器人平台位置的当前时间，采用小时、分钟、秒钟以及秒的小数位数的格式。测量的RSS值是由该位置处的天线获取的接收信号强度值。在一个实施例中，定位服务器使用所有这些信息来确定机器人平台的下一运动方向。本领域技术人员将理解，数据格式的序列可以具有不同的顺序格式，位数可以具有不同的位长度，并且RSS值和时间戳值的分辨率可以具有不同的格式，这些仍在本发明范围内。
图7，包括图7A至图7D，示出了根据本发明的一实施例提供的用于在智能起居室(网格)中执行室内定位的方法的可视化。参考图7A，机器人平台的两根天线(天线0、天线1)(描绘为圆圈)用于覆盖智能起居室的地理区域。参考图6和图7A，在时间0，机器人位于位置0，天线1测量从目标对象(描绘为黑色三角形)接收的2184个单位的平均RSS值，该目标对象粘贴有相应的标签ID。天线0也测量从目标对象接收的RSS值。在定位服务器中提取两根天线的接收信号强度(received signal strength，RSS)值，该定位服务器响应于接收的RSS值控制机器人。在定位服务器的控制下，机器人在时间1前进到位置1，并通过天线1测量平均RSS值7778(图6)。定位服务器确定机器人正沿正确的方向移动，使得机器人继续沿该方向向位置2移动。在位置2，天线1测量的RSS值低于在位置1处测量的RSS值。然后，定位服务器命令机器人改变方向，以在位置3处获得更强的RSSI值。由于定位服务确定天线1的测量值超过预定阈值，因此确定机器人在目标对象的范围内，并使安装在机器人上的摄像头拍摄目标对象的照片进行识别。
根据不同的实施例，本发明的特征和技术可以提供以下一种或多种优点：
成角度的RFID天线在移动机器人平台上的部署
本发明采用设计的方法在移动机器人平台上以适当角度安装RFID天线。在一个实施例中，以适当角度安装的RFID天线包括两根天线，这两根天线具有相同的尺寸(物理尺寸)并且沿垂直于辐射方向的方向以45°的角度倾斜，以最大化智能生活空间的覆盖范围；减轻天线的重叠覆盖区域以避免可能的干扰；允许机器人平台沿检测目标对象的天线的方向瞬时遍历。以上结合图5描述了RFID天线的属性和特征。
用于室内定位目的的基于跳的定位机制
本发明采用基于跳的定位机制，以确保机器人平台通过在尽可能短的时间内缩小到可能的目标区域来定位必要的物理对象，而不需要任何复杂的训练或参考点的支持。
本发明实施例在不同方面提供了许多优点和好处，如下所述：
a.物理对象发现范围。无源标签的读取范围取决于许多因素，诸如操作频率、RFID阅读器的功率、来自其它射频信号的干扰。通过采用两根天线的特定设置，这两根天线呈平行四边形形状，在短边邻接，并且相对于水平面以约45度的角度倾斜，可以实现对分辨率约为100cm(约1米)的目标对象的正确位置估计。
b.可扩展性。以高效方式智能并入和编排1到256个物理对象(静止对象和移动对象)。
c.即插即用模式。基于RFID的定位系统可以检测引入智能生活空间的新对象是否存在，而无需部署任何额外的基础设施。换句话说，对于定位服务器，用户看不到，位于在智能生活空间以外，并且在用户可能不知道存在服务器的情况下远程控制机器人平台。为了捕获相应物理对象的显著特征，只需对新的RFID标签进行剖析。
d.定位物理对象所需的最大跳数基于RFID的定位系统只需要3跳或4跳就可以根据生活空间的尺寸和可能引起干扰的障碍物的数量来定位目标对象。该系统通过使用马尔可夫决策过程来实现如此少的跳数，该马尔可夫决策过程指定机器人平台在状态“s”下将选择的动作“a”，以达到最佳状态“s”，从而最大化即时回报。
e.定位物理对象所需的最大时间基于RFID的定位系统通常需要几秒钟到达目标对象(即，在每跳，机器人平台建立下一跳所花费的时间为0.5秒，然而，跳转换时间依赖于机器人的速度)。
f.准确性-一般情况下大于90％。
g.成本效益。基于RFID的定位系统采用无源RFID标签：一个无源RFID标签(约10美分-50美分)/对象。
根据本发明，基于RFID的定位系统可以应用于个人医疗服务部、私人住宅中的个人安全区服务部、医疗环境(疗养院、医院)，用于准确跟踪医生、护士和患者。在一些实施例中，参考图1，基于RFID的定位系统包括可在智能生活空间10中移动的机器人平台15。所述机器人平台包括设置在所述机器人平台的相对侧的两根天线(表示为Ant 0、Ant 1)。基于RFID的定位系统还包括安装在智能生活空间10的天花板或墙壁上并与定位服务器19通信的RFID阅读器17，定位服务器19可以位于智能生活空间的内部或外部。在一个实施例中，电缆16提供阅读器17与机器人平台15之间的通信连接。RFID阅读器17通过无线(例如，Wi-Fi)或有线(例如，以太网有线局域网)通信技术与定位服务器19进行通信连接。
参考图4，除两根天线Ant 0、Ant 1之外，机器人平台401还可以包括数字摄像头403，该数字摄像头用于在机器人平台在目标对象的预定范围内时拍摄目标对象的一个或多个图像。在一些实施例中，RFID阅读器402可以集成到机器人平台401中。RFID阅读器402可以与远程定位服务器(图4中未示出)进行无线通信。机器人平台401还可以包括内置可充电电池404，该可充电电池用于向RFID阅读器402供电。
参考图5(包括图5A、5B和5C)，两根天线(表示为天线0、天线1)可以呈矩形或平行四边形，即两个相对的长边彼此平行，两个相对的短边彼此平行。两根天线中的每一根具有一个或多个导线匝，该一个或多个导线匝形成磁线圈，用于将RF能量传输给粘贴在相应物理对象上的RFID标签。在一个实施例中，天线在其短边中的一个处彼此邻接，并且相对于垂直于电磁辐射的传播方向的方向以约45度的角度布置，如图5A和图5B所示。在一些实施例中，两根天线配备或安装在机器人平台的上表面。在其它实施例中，天线配备或安装在机器人平台的主体上，如图5C所示。
图8示出了根据本发明的一实施例提供的用于使用粘贴(贴附)在其上的无源RFID标签定位对象的方法80的简化流程图。在801，当将移动平台提供给对象所在的智能生活空间并且需要确定其位置时，通常可以开始方法80。根据本发明，移动平台配备两根天线，这两根天线相对于垂直于天线的辐射方向的方向以45度的角度布置。在803，移动平台在两根天线中的一根处接收来自贴附在对象上的无源RFID标签的反向散射信号。在805，测量接收的反向散射信号以获取接收信号强度(received signal strength，RSS)值。在807，所述方法确定RSS值是否大于预定阈值。当确定RSS值大于预定阈值(在807，为是)时，移动平台经确定在对象的可接受范围内(在809)。当确定RSS值不大于预定阈值(在807，为否)时，在811，移动平台移至中间位置，并且所述方法在803、805和807重复这些过程，以指示移动平台移至对象，并且当移动平台在对象的可接受范围内时，在809停止。
图9示出了根据本发明的一实施例提供的专用计算机系统90的简化框图。专用计算机系统90可以实现上述方法80。在一个实施例中，专用计算机系统90可以是图1所示的定位服务器19。专用计算机系统90包括：处理器91，该处理器提供用于执行计算机软件的执行平台；存储器92，该存储器可以包括非易失性存储器，其中存储计算机软件的副本；静态随机存取存储器，其中计算机软件可以在运行时间期间驻留；输入设备93，该输入设备可以包括供用户将信息输入计算机系统90的任何类型的设备(键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、音频输入设备等)；输出设备94，该输出设备可以包括用于向用户输出信息(显示、打印输出、事件以及音频和视觉警报)的机制。
专用计算机系统90还包括通信接口设备95，该通信接口设备提供与RFID阅读器、路由器等其它设备的接口。通信接口设备95可以包括以太网设备、调制解调器(电话、电缆)、无线网络接口设备等。专用计算机系统90还包括显示器96，该显示器允许用户使用鼠标或触摸屏面板选择对象、文本、命令、图标等。该显示器还可以显示智能起居室以及位于其中的物理对象的3D图示。专用计算机系统90还包括总线系统97，该总线系统将所有设备91至96耦合在一起。总线系统97可以包括多个总线子系统，该总线子系统提供用于连接专用计算机系统90的各种设备和组件的机制。专用计算机系统90可以包括执行图2和图3中描述的方法和功能的硬件、固件模块和软件代码。
虽然已结合示例对实施例进行了描述，但是本领域技术人员将能够在不脱离本发明范围的情况下对所描述的实施例进行修改。本领域技术人员将认识到，根据以下权利要求中定义的范围可以发生变化。

Claims (20)

1.一种用于定位对象的基于射频识别(radio frequency identification，RFID)的系统，其特征在于，所述系统包括：
RFID阅读器；
多个无源RFID标签，所述多个无源RFID标签中的每一个放置在待定位的多个对象中的一个上，并包含相应对象的数据；
移动平台，所述移动平台包括两根天线，所述两根天线用于发射载波信号并接收来自与所述多个无源RFID标签中的一个相关联的目标对象的反向散射信号，所述两根天线沿辐射方向相互邻接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述RFID阅读器进行无线通信的定位服务器，所述定位服务器用于以数据格式提取所述目标对象的信息，所述信息包括以下至少一种：所述目标对象的标签识别；识别所述两根天线中的一根的天线识别；与所述移动平台的位置相关联的接收信号强度(received signal strength，RSS)值；与所述RSS值相关联的时间戳值。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括与所述RFID阅读器进行无线通信的定位服务器，其中，所述定位服务器指示所述移动平台使用基于跳的机制接近所述目标对象。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两根天线各包括平行四边形，所述平行四边形具有两个相对的长边和两个相对的短边，所述两根天线在所述短边中的一个上电连接。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两根天线相对于垂直于所述辐射方向的方向以约45度的角度布置。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两根天线中的每一根具有波束方向图，所述波束方向图用于提供区域的三角形覆盖范围。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动平台还包括数字摄像头，所述数字摄像头用于在所述移动平台在所述目标对象的预定范围内时，拍摄所述目标对象的图像。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RFID阅读器位于所述移动平台中，所述系统还包括可充电电池，所述可充电电池用于为所述RFID阅读器供电。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电线，所述电线用于在所述RFID阅读器与所述移动平台之间提供通信连接。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述RFID阅读器、所述多个无源RFID标签和所述移动平台位于受限环境中。
11.一种用于在受限环境中定位粘贴在对象上的无源射频识别(radio frequencyidentification，RFID)标签的方法，其特征在于，所述方法由配备两根天线的移动平台执行，并且包括：
通过第一位置处的所述两根天线中的至少一根接收来自所述无源RFID标签的反向散射信号；
根据所述反向散射信号获取第一接收信号强度(received signal strength，RSS)值；
当所述第一RSS值不大于预定阈值时：
将所述移动平台移至中间位置；
当所述第一RSS值大于所述预定阈值时：
停止移动所述移动平台。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
通过所述中间位置处的所述两根天线中的至少一根获取第二RSS值；
当所述第二RSS值大于所述预定阈值时：
停止移动所述移动平台；
当所述第二RSS值不大于所述预定阈值时：
重复所述接收和获取步骤，将所述移动平台朝向所述对象移动。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述第一RSS值大于所述预定阈值时，通过安装在所述移动平台上的数字摄像头拍摄所述对象的图像。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述移动平台移至所述中间位置包括离散时间随机控制机制，所述离散时间随机控制机制可用于基于以下各项选择所述中间位置：
一组位置；
一组动作；
第一时间值的所述第一位置转到第二时间值的第二位置的概率；
因从所述第一位置转换到所述第二位置的动作产生的回报。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
通过RFID阅读器向定位服务器发送所述第一RSS值。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述移动平台以不超过4跳的方式移动到所述对象。
17.一种用于定位配备无源射频识别(radio frequency identification，RFID)标签的对象的移动平台，其特征在于，所述移动平台包括：
两根天线，所述两根天线与RFID阅读器通信连接，并且用于在第一位置接收来自所述无源RFID标签的反向散射信号；
存储器，所述存储器用于存储计算机指令；
处理器，所述处理器耦合至所述存储器，并且用于执行所述计算机指令，其中，所述计算机指令使所述移动平台用于：
根据所述反向散射信号获取第一接收信号强度(received signal strength，RSS)值；
当所述第一RSS值不大于预定阈值时，移至中间位置；
当所述第一RSS值大于所述预定阈值时，停止移动。
18.根据权利要求17所述的移动平台，其特征在于，所述两根天线包括两根平行四边形天线，所述两根平行四边形天线相对于垂直于辐射方向的方向以约45度的角度布置。
19.根据权利要求17所述的移动平台，其特征在于，所述RFID阅读器位于所述移动平台中，所述移动平台还包括可充电电池，所述可充电电池用于为所述RFID阅读器供电。
20.根据权利要求17所述的移动平台，其特征在于，还包括数字摄像头，所述数字摄像头用于在所述移动平台在所述对象的预定范围内时，拍摄所述对象的图像。
CN201980100298.4A 2019-10-08 2019-10-08 用于智能室内环境中多对象定位的可扩展、稳健且具有成本效益的机制 Pending CN114365421A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2019/109922 WO2021068106A1 (en) 2019-10-08 2019-10-08 Towards scalable, robust and cost-efficient mechanism for multiple object localization in smart indoor environment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114365421A true CN114365421A (zh) 2022-04-15

Family

ID=75437607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980100298.4A Pending CN114365421A (zh) 2019-10-08 2019-10-08 用于智能室内环境中多对象定位的可扩展、稳健且具有成本效益的机制

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220300780A1 (zh)
EP (1) EP4022567A4 (zh)
CN (1) CN114365421A (zh)
WO (1) WO2021068106A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11805389B2 (en) * 2020-10-27 2023-10-31 International Business Machines Corporation Evaluation of device placement
JP2023082577A (ja) * 2021-12-02 2023-06-14 東芝テック株式会社 通信装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101666878A (zh) * 2009-07-09 2010-03-10 天津大学 能提高信噪比与定位精度的无源rfid定位方法与系统
CN103268616A (zh) * 2013-04-18 2013-08-28 北京工业大学 多特征多传感器的移动机器人运动人体跟踪方法
WO2015077829A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Ranasinghe Damith Chinthana System for monitoring subject movement
CN107544054A (zh) * 2017-08-15 2018-01-05 西京学院 一种基于环境反向散射的室内定位方法和装置
CN108871332A (zh) * 2018-04-26 2018-11-23 广西大学 一种基于XGBoost的RFID室内定位系统及方法
CN109324310A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 佛山市顺德区中山大学研究院 一种基于rfid的室内定位系统
CN110132273A (zh) * 2019-04-17 2019-08-16 华中科技大学 一种基于rfid伺服技术的移动机器人导航方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7236851B2 (en) * 2005-06-17 2007-06-26 Epc4Roi Limited Partnership Self-contained RF identification apparatus for pallet conveyances
US8952790B2 (en) * 2010-11-18 2015-02-10 Moon J. Kim Strong passive ad-hoc radio-frequency identification
CN106842119B (zh) * 2017-01-09 2019-07-09 广东南海鹰视通达科技有限公司 一种基于柔性rfid无源标签的室内空间定位方法
US10656263B2 (en) * 2017-09-14 2020-05-19 Qualcomm Incorporated Extended localization range and assets tracking
JP6957286B2 (ja) * 2017-09-15 2021-11-02 東芝テック株式会社 読取装置及び読取方法
US10618733B2 (en) * 2017-11-10 2020-04-14 Toshiba Tec Kabushiki Kaisha Wireless tag reading system
US20190220715A1 (en) * 2018-01-18 2019-07-18 Precision Dynamics Corporation Object tracking and locating
JP7238268B2 (ja) * 2018-04-27 2023-03-14 日本電気株式会社 情報処理装置、情報処理方法及びプログラム
WO2020061382A1 (en) * 2018-09-19 2020-03-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems, methods, and media for multi-antenna, directional backscatter tags
US10943419B2 (en) * 2019-02-15 2021-03-09 Nec Corporation Physical structure, state machine, and concepts of a RFID walk-through gate
US11132876B1 (en) * 2020-05-28 2021-09-28 Toshiba Global Commerce Solutions Holdings Corporation Systems and methods of using multiple RFID devices to implement in-store point-of-sale buy-zones and related articles of manufacture
US11907779B2 (en) * 2020-08-17 2024-02-20 Sensormatic Electronics, LLC Passive-radio frequency blocking of side-lobe reads

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101666878A (zh) * 2009-07-09 2010-03-10 天津大学 能提高信噪比与定位精度的无源rfid定位方法与系统
CN103268616A (zh) * 2013-04-18 2013-08-28 北京工业大学 多特征多传感器的移动机器人运动人体跟踪方法
WO2015077829A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Ranasinghe Damith Chinthana System for monitoring subject movement
CN109324310A (zh) * 2017-08-01 2019-02-12 佛山市顺德区中山大学研究院 一种基于rfid的室内定位系统
CN107544054A (zh) * 2017-08-15 2018-01-05 西京学院 一种基于环境反向散射的室内定位方法和装置
CN108871332A (zh) * 2018-04-26 2018-11-23 广西大学 一种基于XGBoost的RFID室内定位系统及方法
CN110132273A (zh) * 2019-04-17 2019-08-16 华中科技大学 一种基于rfid伺服技术的移动机器人导航方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021068106A1 (en) 2021-04-15
EP4022567A4 (en) 2022-12-14
EP4022567A1 (en) 2022-07-06
US20220300780A1 (en) 2022-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10824774B2 (en) Methods and apparatus for healthcare facility optimization
Khelifi et al. A survey of localization systems in internet of things
US11429761B2 (en) Method and apparatus for interacting with a node in a storage area
CN107017707B (zh) 无线充电方法及系统
EP3395101B1 (en) Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
Alsinglawi et al. RFID localisation for Internet of Things smart homes: a survey
US20220300780A1 (en) Towards scalable, robust and cost-efficient mechanism for multiple object localization in smart indoor environment
US20120092134A1 (en) Determining item location within a space based on feedback from radio frequency identification (rfid) readers and tags
US11710321B2 (en) Systems and methods of object detection in wireless power charging systems
CN109196873A (zh) 支持电气监视和网络的电气面板
EP2847610B1 (en) System and method for locating objects using radio frequency identifiers
US10210356B2 (en) Multi signal diffusion integrated system and method
US10410027B1 (en) RFID module for through boundary location accuracy
Bouchard et al. Accurate trilateration for passive RFID localization in smart homes
US20150134145A1 (en) Method and apparatus for controlling movement of medical device
CN114125719B (zh) 一种移动轨迹生成方法和装置
Motamedi Improving facilities lifecycle management using RFID localization and BIM-based visual analytics
US11900021B2 (en) Provision of digital content via a wearable eye covering
Patarot et al. A Geodata Production System: To allow people to stay at home or follow medical equipments in the hospitals
KR101638177B1 (ko) 사용자 지향적 보호객체 모니터링 장치
Bandarupalli Vehicle detection and tracking using wireless sensors and video cameras
Bhuiyan Innovative RFID based loacalization system for advance telemedicine application exploiting multiplicity and diversity of tags
JP2019002713A (ja) 見守り装置
Alsinglawi et al. International Journal of Computer Networks & Communications (IJCNC)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220415

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication