CN116209060B - 标签定位方法及其标签、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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- CN116209060B CN116209060B CN202310467078.3A CN202310467078A CN116209060B CN 116209060 B CN116209060 B CN 116209060B CN 202310467078 A CN202310467078 A CN 202310467078A CN 116209060 B CN116209060 B CN 116209060B
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Abstract
本申请涉及通信技术领域，提供一种标签定位方法及其标签、装置、电子设备和存储介质，该方法包括：向各标签发送标签查询信息；接收各标签基于标签查询信息发送的各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；基于各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息；基于各标签的拓扑信息，确定各标签的位置信息。本申请通过标签之间临近检测和拓扑推理，确定标签的局部拓扑信息，基于局部拓扑信息构建小区级的标签拓扑，再进行标签定位，如此，提高了标签定位的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种标签定位方法及其标签、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
万物互联的物联网需求给移动通信技术带来了发展机遇，但是现有物联网接入技术已经无法满足日益增长的接入需求，主要原因有：物联网设备数量多；物联网终端对电源的高度依赖，部署环境高度分散，分布的广泛性和位置的移动性都对现有技术体系提出挑战。另外，受限于物联网设备电池供电以及部署环境通常比较恶劣等问题，终端电池的寿命可能会急剧减少，极大限制了设备的部署范围。
基于此，无源蜂窝物联网技术在此背景下应运而生的。对应用于货物运输场景的无源蜂窝物联网标签，其工作场景主要包括在仓库码头等固定场地存储期间的货物盘点，还包括在交通工具运输过程中沿途以及停靠中转站点等盘点。因此，对标签的定位是一项重要需求，但目前存在对标签定位准确性低的问题，从而无法准确地确定货物的位置。
发明内容
本申请提供一种标签定位方法及其标签、装置、电子设备和存储介质，用以解决标签定位准确性低的问题，通过标签之间临近检测和拓扑推理，确定标签的局部拓扑信息，基于局部拓扑信息构建小区级的标签拓扑，再进行标签定位，如此，提高了标签定位的准确性。
本申请提供一种标签定位方法，包括：
向各标签发送标签查询信息；
接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息。
在一个实施例中，所述基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息，包括：
确定所述各标签的关联信息表；
基于所述各标签的关联信息表，对所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息进行信息整合，得到所述各标签的拓扑信息。
在一个实施例中，所述基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息，包括：
基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签与目标标签的相对位置；
基于所述各标签与所述目标标签的相对位置，确定所述各标签的位置信息。
本申请还提供一种标签定位方法，包括：
当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；
接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值。
在一个实施例中，所述基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息，包括：
基于所述相邻标签的应答信号强度，确定所述相邻标签与所述当前标签的距离信息；
基于所述距离信息，确定所述当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息。
在一个实施例中，所述当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，包括：
当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间；
若所述应答延迟时间小于第一设定值，则在下一个应答时隙将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
若所述应答延迟时间大于或等于所述第一设定值，则以标签储能达到所述第二门限值的时间为起点，在第二设定值对应的下一个应答时隙，将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
其中，所述第一设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与接收到所述标签查询信息的时间之间的差值；所述第二设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与所述应答延迟时间的和值。
在一个实施例中，所述当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间之后，还包括：
若在所述应答延迟时间内，接收到所述基站发送的标签查询信息，则执行当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间的步骤。
在一个实施例中，所述当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息之前，还包括：
接收无线传能器发送的无线传能信号，以基于所述无线传能信号进行标签储能；
所述标签储能达到第一门限值之后，包括：
接收所述无线传能器发送的问询消息，所述问询消息包括所述无线传能器的ID；
所述标签储能达到第二门限值之后，包括：
基于所述问询消息，向所述无线传能器发送第二应答信号。
本申请还提供一种标签，应用于上述标签定位方法，所述标签包括天线和能量采集模块、调制解调模块、编解码模块和拓扑记录模块；
所述天线和能量采集模块，用于采集环境能量；
所述调制解调模块，用于接收基站和无线传能器发送的信息，以及对反馈信息进行调制；
所述编解码模块，用于对所述基站和所述无线传能器发送的信息进行解码，以及对所述反馈信息进行编码；
所述拓扑记录模块，用于检测目标标签的相邻标签，并记录所述目标标签与其相邻标签的拓扑信息。
本申请还提供一种定位装置，包括：
标签查询信息发送模块，用于向各标签发送标签查询信息；
应答数据接收模块，用于接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
拓扑信息确定模块，用于基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
定位模块，用于基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息。
本申请还提供一种定位装置，包括：
标签查询信息接收模块，用于当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；
信号强度确定模块，用于接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
局部拓扑信息确定模块，用于基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
应答数据发送模块，用于当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值。
本申请还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述标签定位方法。
本申请还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述标签定位方法。
本申请提供的标签定位方法及其标签、装置、电子设备和存储介质，通过向各标签发送标签查询信息；接收各标签基于标签查询信息发送的各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；基于各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息；基于各标签的拓扑信息，确定各标签的位置信息。本申请通过标签之间临近检测和拓扑推理，确定标签的局部拓扑信息，基于局部拓扑信息构建小区级的标签拓扑，再进行标签定位，如此，提高了标签定位的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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是本申请提供的标签定位方法的流程示意图之一；
图2是本申请提供的标签定位方法的流程示意图之二；
图3是本申请提供的应答数据包的结构示意图；
图4是本申请提供的无源蜂窝物联网通过查询标签以及标签之间的拓扑信息示意图；
图5是本申请提供的临近标签的应答信号的监听示意图；
图6是本申请提供的标签物理堆叠方式示意图；
图7是本申请提供的标签检测到基站的标签查询信息后继续监听的流程示意图；
图8是本申请提供的标签充电过程示意图；
图9是本申请提供的具有拓扑感知能力的无源蜂窝物联网标签应用场景示意图；
图10是本申请提供的工作于与无源蜂窝物联网中具有拓扑感知能力的标签架构示意图；
图11是本申请提供的标签定位装置的结构示意图之一；
图12是本申请提供的标签定位装置的结构示意图之二；
图13是本申请提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合图1-图13描述本申请的标签定位方法及其标签、装置、电子设备和存储介质。
具体地，本申请提供了一种标签定位方法，参照图1，图1是本申请提供的标签定位方法的流程示意图之一。
本申请实施例提供的标签定位方法，包括：
步骤100，向各标签发送标签查询信息；
本申请实施例的执行主体为基站，如蜂窝基站。
基站采用广播或者组播方式发送向各标签发送标签查询信息，其中，标签查询信息包括查询序号、待查询标签ID或者ID组对应的特征码等信息，该特征码被一个标签归属组的密钥加密。
步骤200，接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
本申请实施例采用的是无源标签，该无源标签需要依赖外部电磁场或者其他能量来工作，当标签储能达到第二门限值时，标签进入接收状态，接收基站发送的标签查询信息；当标签储能达到第二门限值时，标签进入应答状态，然后基于基站发送的标签查询信息，向基站发送应答信号，此时，基站接收到标签发送的应答信号，其中，该应答信号中携带有应答数据，应答数据包括各标签的ID、各标签的少量信息负载、各标签与其相邻标签的局部拓扑信息、相邻标签的ID等信息。例如，参考图3，图3为标签A的应答数据包结构，当标签A满足应答条件时，即标签储能达到第二门限值时，使用图3所示的应答数据包向基站上报两个相邻标签的拓扑信息。可选地，上报相邻标签拓扑信息的个数可基于上报需求确定，如可配置定为2个或3个。
步骤300，基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
需要说明的是，在无源物联网系统中，对标签查询的主要目的是获取当前位置有哪些标签，即进行标签登记。因此，基站在读取标签信息时，标签需要上报自身的ID、相邻标签的ID、以及与相邻标签的局部拓扑信息，基站在收集到多个标签的上报后，可以通过信息综合，获得当前区域中标签之间整体的拓扑关系。
基站接收到各标签发送的应答数据后，基于应答数据中各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息。具体地，确定各标签的关联信息表；基于各标签的关联信息表，对各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息进行信息整合，得到各标签的拓扑信息。
例如，基站收到各标签上报的应答数据后，建立各标签的关联信息表，该关联信息表用于表征各标签之间的关联关系，包括各标签的ID，各标签的相邻标签等信息，然后基于关联信息表，对各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息进行信息整合，例如，假设标签A上报的应答数据包括与标签B和标签C的局部拓扑信息，标签B上报的应答数据包括与标签A、标签D和标签E的局部拓扑信息，进行信息整合后，得到标签A、标签B、标签C、标签D以及标签E的拓扑信息。基于此，基站基于各标签上报的局部拓扑关系后，可以构建出一个小区级的标签拓扑。例如，参加图4，图4是本申请提供的无源蜂窝物联网通过查询标签以及标签之间的拓扑信息示意图，由图4中可以确定各标签之间的拓扑关系。
需要说明的是，标签上报的相邻标签的ID数量越多，表示局部拓扑关系越复杂，需要的能量也越多，基于此，可配置一个标签上报2至3个相邻标签的ID。
步骤400，基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息。
基站在确定各标签的拓扑信息后，基于该拓扑信息确定各标签的位置信息，具体地，基于各标签的拓扑信息，确定各标签与目标标签的相对位置，然后基于各标签与目标标签的相对位置，确定各标签的位置信息，其中，目标标签可以理解为参考标签，参考标签可以是设置在固定位置的标签。例如，仓库中的货物都贴上了标签，基站已确定货物上各标签的拓扑信息，如果需要确定某货物的位置信息，则直接通过确定该货物上的标签位置信息即可，即利用货物上各标签的拓扑信息，结合部署在仓库等固定位置的参考标签，即可确定该标签与参考标签的相位位置，从而确定该标签的位置信息，基于此，可以提高室内环境下标签定位的精度。
可选地，对于通过交通工具运输过程中在沿途以及停靠中转站点等处的货物盘点场景，通过在车厢内部署无线传能器，采用上述标签定位方法可完成在车辆移动状态下车厢内货品的盘点，并获得各标签之间的拓扑信息。当发生震动等状况，造成标签拓扑发生变化时，也可通过上述过程获取到变化信息，且其拓扑信息不受车辆运动以及不同基站查询的影响。基于此，可以提高室内环境下标签定位的精度。
本申请实施例提供的标签定位方法，通过向各标签发送标签查询信息；接收各标签基于标签查询信息发送的各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；基于各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息；基于各标签的拓扑信息，确定各标签的位置信息。本申请通过标签之间临近检测和拓扑推理，确定标签的局部拓扑信息，基于局部拓扑信息构建小区级的标签拓扑，再进行标签定位，如此，提高了标签定位的准确性。
参照图2，图2是本申请提供的标签定位方法的流程示意图之二。
本申请实施例提供的标签定位方法，包括：
步骤500，当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；
本申请实施例的执行主体为标签，具体为一种无源标签，如无源蜂窝物联网标签。无源标签没有电源，因此需要依赖外部电磁场或者其他能量来工作，例如，通过接收特定的某种或者多种环境能量实现通信。
可选地，本申请实施例通过无线传能器为无源标签进行供能，例如，对应用于货物运输场景的无源蜂窝物联网标签，其工作场景主要包括仓库码头等固定场地存储期间的货物盘点，还包括在交通工具运输过程中沿途以及停靠中转站点等处的盘点。当标签工作在仓库码头等固定场地存储期间，例如一个货物托盘上存放有多个带有标签的货物，而一个存放地点包含有大量货物托盘，此时，可以在仓库的顶部或者存放托盘的货架附近，部署多个无线传能器。无线传能器根据配置信息在指定时间向指向区域内的无源标签提供无线射频能量。
可选地，无线传能器包括两种类型，一种类型是无控制模块，用于对目标区域内的无源标签进行周期性无线充电，该类型的无线传能器适用于较大的仓库等标签比较多的区域；另一种类型的无线传能器带有一个5G网络终端，可以根据收到的基站发送的询问信号，开启无线充电模块，对目标区域内的无源标签进行无线充电，当基站查询结束后，关闭设备，即停止向无源标签提供能量，以节省能源。
若标签处于无线传能器的有效的传能范围内，则基于标签中的无线和能量采集模块，采集无线传能器传送的无线射频能量，以基于采集到的无线射频能量进行充电。当标签储能达到第一门限值时，标签进入接收状态，此时，标签通过调制解调模块接收基站发送的标签查询信息，并通过编解码模块使用本地密钥对标签查询信息进行解密，得到基站发送的特征码，然后，将该特征码与标签自身ID进行比对，如果标签自身ID处于待查询号段，则记录当前标签查询信息的序号，并继续采集无线传能器传送的无线射频能量。
步骤600，接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
当标签储能达到第一门限值，但未达到第二门限值，标签在该阶段会监听相邻标签向基站发送的第一应答信号。当相邻标签向基站发送第一应答信号时，当前标签会接收该第一应答信号，并基于第一应答信号确定相邻标签的应答信号强度。
参考图5，对于一个处于监听状态的标签Tag A，如果相邻标签Tag B正在发送应答信号，则Tag A可以通过接收机对Tag B的应答信号强度进行估计，同时，Tag A保存接收到的Tag B的ID以及其应答信号的能量等级。例如，相邻标签在发送应答信号时，应答数据包中第一个位置为标签自身的ID，该部分内容可采用公钥加密或者不加密，处于监听状态的标签可以读取该ID信息。由于无源标签的应答能量受限，且标签接收机灵敏度不高，因此，一般只有距离较近的标签信息能被检测到。当有多个标签向基站发送应答信号时，能量最大的标签ID因信噪比最大，可以被相邻标签检测到。在监听相邻标签的应答信号时，对于检测到的应答信号，将该应答信号中携带的标签ID以及该应答信号的强度，例如，将参考信号接收功率（Reference Signal Receiving Power，RSRP）存到本地。
如果监听到其他标签的应答信号，在进行本地存储时，基于RSRP排序更新本地存储的ID信息。例如，假设本地配置保存2个相邻标签的ID信息，配置开两个缓存，如果当前监听到的其他标签的应答信号，如果该应答信号对应的RSRP比当前本地记录的RSRP大，则使用该应答信号携带的标签ID替换本地存储的ID，如当前监听到应答信号的RSRP比本地存储的标签C的RSRP大，此时，将该应答信号携带的标签ID替换标签C的ID。
可选地，参考图6，图6是本申请提供的标签物理堆叠方式示意图，图6中标签ID的存储顺序是基于每个标签的应答信号强度确定的，例如，标签M至标签D的应答信号强度为越来愈强，或者标签M至标签D的应答信号强度为越来愈弱。
可选地，在一个周期上报结束后，标签会周期性或者根据基站指示清除本地的相邻标签的ID记录，并重新开始监听，例如，清除存储堆栈中相邻标签的队列信息。
步骤700，基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
基站在确定相邻标签的应答信号强度后，以基于该应答信号强度确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息。具体地，基于相邻标签的应答信号强度，确定相邻标签与当前标签的距离信息，然后基于距离信息，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息。
需要说明的是，距离越近，信号强度越强；距离越远，信号强度越弱，基于此，预先建立应答信号强度与距离的关联信息表，在确定相邻标签的应答信号强度后，将相邻标签的应答信号强度与该关联信息表进行匹配，以确定与该应答信号强度匹配的距离。在确定当前标签与其相邻标签的距离后，基于该距离可以确定当前标签与其相邻标签的相对位置，以基于该相对位置确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息。
步骤800，当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值。
当标签储能达到第二门限值时，标签进入应答状态，此时将本地缓存的应答数据使用密钥加密后调制到应答载波，以发送至基站。例如，预先查询基站在广播消息中指示标签的应答发送功率，以通过该指示功率向基站发送应答信号，该应答信号携带应答数据，应答数据包括当前标签的ID、信息负载以及当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息等信息。同时，在发送应答数据之前，更新拓扑记录模块中相邻标签队列信息，即更新各相邻标签的ID和应答信号强度的排序信息。然后通过编解码模块使用密钥对应答数据进行编码，再通过调制解调模块将加密后的应答数据调制到应答载波，以通过应答发送功率，将应答数据发送至基站。
可选地，标签在每次应答时都采用基站配置的固定功率发送应答信号，但在时间域可以采用重复方式多次重发应答信号。
需要说明的是，标签的应答能量与标签的应答机制有关，对于采用反向散射通信（backscatter communication，BC）的标签，在进行应答时，标签通过改变自身的散射阻抗等参数进行上线反馈，即标签只是利用自身存储的能量进行本地阻抗变换的控制。如果本地储能较多，标签可以持续更长的时间进行反向散射通信操作。当标签存储的能量耗尽，标签即停止应答。
可选地，当多个标签的标签储能达到第二门限值时，各标签采用以下方式向基站发送应答信号，例如，假设标签ID长度为k BYTE，当基站轮询控制消息到达时发送一个查询地址s，标签根据接收到的查询地址s与自身ID进行对比，当查询地址s有效位与自身ID一致，则开启上报模式进行应答。当基站发送的掩码与自身ID重合，则将剩余ID比特累加，根据配置规则进行应答或者不应答，实施例如下：
假设标签ID为二进制“01001010”；
基站查询地址s为二进制“0100xxxx”，其中“x”表示不限制；
标签将自身ID与查询地址s进行模运算，前4比特“0100”匹配，标签将后4比特与当前帧号比对，如果与当前帧号后4位一致，标签进行应答；如果不一致则只监听，不进行应答。
本申请实施例提供的标签定位方法，通过当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；接收相邻标签的第一应答信号，基于第一应答信号确定相邻标签的应答信号强度；基于相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；当标签储能达到第二门限值时，向基站发送当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；基站基于接收到的至少一个当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于各标签的拓扑信息确定各标签的位置信息；第一门限值小于第二门限值。通过标签之间临近检测和拓扑推理，在减少标签同时反馈应答造成冲突的同时，提高对密集空间内多标签拓扑信息的感知能力，其外，通过确定标签的局部拓扑信息，基于局部拓扑信息构建小区级的标签拓扑，再进行标签定位，如此，提高了标签定位的准确性。
基于上述实施例，所述当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，包括：
步骤810，当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间；
步骤820，若所述应答延迟时间小于第一设定值，则在下一个应答时隙将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
步骤830，若所述应答延迟时间大于或等于所述第一设定值，则以标签储能达到所述第二门限值的时间为起点，在第二设定值对应的下一个应答时隙，将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站。
需要说明的是，第一设定值为标签储能达到第二门限值的时间与接收到标签查询信息的时间之间的差值；第二设定值为标签储能达到第二门限值的时间与应答延迟时间的和值。
参考图7，标签应答蜂窝基站查询以及感知相邻标签拓扑信息的方式分两个阶段：第一阶段为信息收集和更新阶段，第二阶段为上报阶段。
在信息上报阶段，标签并不是在收集的外部能源达到第二门限值后立即向蜂窝基站发送应答信号，而是利用伪随机回退过程，延迟一定时间后再发送应答消息。
其中，伪随机生成应答延迟时间发送应答信号的步骤如下：
（1）以标签接收到基站发出的标签查询信息为计时起点t0；
（2）当标签充电（即标签储能）达到第二门限值时设时间点为t1，此时标签使用天线噪声能量等级生成一个整数作为应答延迟时间；
例如，通常情况下，标签基于基站发送的标签查询信号进行应答，具体每个标签的无线信号接收机在进行信号检测时，可以得到该天线端口的能量等级，例如，标签收到的基站发送的标签询问信号的信号强度RSRP在-65dBm，无标签询问信号时，天线端口噪声能量等级在-97dBm，此时认为天线端口噪声与标签询问信号功率差为30dB，此时可设为较小的值，例如设为1，表示标签在收到基站的标签询问信号时在第一个应答时隙就进行反向散射。如果天线端口噪声与标签询问信号功率差为20dB，/>可设2或3，其原理是对于下行标签询问信号信噪比较小的情况，标签尽量多等待一些，/>加长使得标签可以获得更长的充电时间，在应答时可以使用更多能力赖对抗上线信道噪声。
（3）当<t1-t0时，标签在下一个应答时隙立即响应基站应答；当/>≥t1-t0时，标签则以t1为起点，在t1+/>的下一个应答时隙响应基站应答；
（4）如果在指定的应答延迟时间内，标签接收到了新的标签查询信号，则重新开始步骤2和步骤3。
可选地，在实际应用中，可基于具体的要求和环境进行参数调整和优化。
本申请实施例通过利用伪随机回退过程，延迟一定时间后再发送应答消息，可以防止不同标签同时响应基站的标签查询信号，从而避免碰撞和干扰。
基于上述实施例，所述当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息之前，还包括：
步骤510，接收无线传能器发送的无线传能信号，以基于所述无线传能信号进行标签储能；
所述标签储能达到第一门限值之后，包括：
接收所述无线传能器发送的问询消息，所述问询消息包括所述无线传能器的ID；
所述标签储能达到第二门限值之后，包括：
基于所述问询消息，向所述无线传能器发送第二应答信号。
参考图8，标签的充电过程包括：
无线传能器根据配置周期T1向标签发送无线传能信号，同时，在每次发送无线传能信号后，向标签发送无加密的问询消息，该问询消息包含无线传能器ID，然后打开监听接收机对标签的应答数据进行监听。
处于无线传能器有效范围内的标签，当标签储能达到第一门限值，标签进入接收状态，在收到无线传能器问询消息后，记录当前无线传能器ID。标签利用储能监听周边蜂窝基站发送的标签查询信息，当收到标签查询信息且当前标签的ID处于标签归属组内，标签需要在采集的外部能源达到第二门限值后，向基站发送第一应答数据，同时向无线传能器发送第二应答信号。无线传能器收到标签发送的第二应答信号后，使用配置周期T2发送向标签发送无线传能信号，可选地，T1>T2。
本申请实施例通过无线传能器为标签功能，减少终端对电源的依赖，扩大终端的部署范围。
本申请提供的标签是一种无源标签，如无源蜂窝物联网标签，无源蜂窝物联网标签采用反射式收发信机通信。标签不需要电源，只需接收特定的某种或者多种环境能量，例如，标签接收无线传能器发送的无线电能信号，并将其反射回给蜂窝网络中的基站，即可完成通讯。由于标签没有电源，因此其需要依赖外部电磁场或者其他能量来工作，而反射式接收机可以在比较低的能量水平下工作，因此适合用于无源标签。
在一个实施例中，本申请具体提出一种工作于与无源蜂窝物联网中具有拓扑感知能力的无源标签。如图9至图10所示，该无源标签由天线和能量采集模块、调制解调模块、编解码模块以及拓扑记录模块四部分组成。
天线和能量采集模块，用于采集环境能量。通常情况下，标签所需能量可以由部署在仓库内距离标签较近的无线传能器提供，可选地，无线传能器还可以部署在运输货物车辆的货箱等处为无源标签提供外部能源。
调制解调模块，用于接收基站和无线传能器发送的信息，以及对反馈信息进行调制。例如，接收基站发送的标签查询信息，在满足反馈条件（如标签储能达到第二门限值）时，对需要反馈至基站的应答数据进行调制；或者接收无线传能器发送的询问信息，在满足反馈条件（如标签储能达到第二门限值）时，对需要反馈至无线传能器的应答数据进行调制。
编解码模块，用于对基站和无线传能器发送的信息进行解码，以及对反馈信息进行编码。例如，对基站发送的标签查询信息进行解码，以及对需要反馈至基站的应答数据进行编码；或者对无线传能器发送的询问信息进行解码，以及对需要反馈至无线传能器的应答数据进行编码。
拓扑记录模块，用于检测目标标签的相邻标签，并记录目标标签与其相邻标签的拓扑信息。例如，拓扑记录模块在感知到相邻标签时，记录自身标签与该标签的拓扑关系。
本申请实施例通过在标签中增加拓扑记录模块，使得标签具备记录与其相邻标签的拓扑信息，基于拓扑信息对标签进行定位，提高了标签的准确性。
图11是本申请提供的标签定位装置的结构示意图之一，参照图11，本申请的实施例提供了一种标签定位装置，包括标签查询信息发送模块1101，应答数据接收模块1102，拓扑信息确定模块1103和定位模块1104。
标签查询信息发送模块1101，用于向各标签发送标签查询信息；
应答数据接收模块1102，用于接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
拓扑信息确定模块1103，用于基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
定位模块1104，用于基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息。
本申请实施例提供的标签定位装置，通过向各标签发送标签查询信息；接收各标签基于标签查询信息发送的各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；基于各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息；基于各标签的拓扑信息，确定各标签的位置信息。本申请通过标签之间临近检测和拓扑推理，确定标签的局部拓扑信息，基于局部拓扑信息构建小区级的标签拓扑，再进行标签定位，如此，提高了标签定位的准确性。
在一个实施例中，所述拓扑信息确定模块1103，具体用于：
确定所述各标签的关联信息表；
基于所述各标签的关联信息表，对所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息进行信息整合，得到所述各标签的拓扑信息。
在一个实施例中，所述定位模块1104，具体用于：
基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签与目标标签的相对位置；
基于所述各标签与所述目标标签的相对位置，确定所述各标签的位置信息。
图12是本申请提供的标签定位装置的结构示意图之二，参照图12，本申请的实施例提供了一种标签定位装置，包括标签查询信息接收模块1201，信号强度确定模块1202，局部拓扑信息确定模块1203和应答数据发送模块1204。
标签查询信息接收模块1201，用于当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；
信号强度确定模块1202，用于接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
局部拓扑信息确定模块1203，用于基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
应答数据发送模块1204，用于当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值。
本申请实施例提供的标签定位装置，通过当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；接收相邻标签的第一应答信号，基于第一应答信号确定相邻标签的应答信号强度；基于相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；当标签储能达到第二门限值时，向基站发送当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；基站基于接收到的至少一个当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于各标签的拓扑信息确定各标签的位置信息；第一门限值小于第二门限值。通过标签之间临近检测和拓扑推理，在减少标签同时反馈应答造成冲突的同时，提高对密集空间内多标签拓扑信息的感知能力，其外，通过确定标签的局部拓扑信息，基于局部拓扑信息构建小区级的标签拓扑，再进行标签定位，如此，提高了标签定位的准确性。
在一个实施例中，所述局部拓扑信息确定模块1203，具体用于：
基于所述相邻标签的应答信号强度，确定所述相邻标签与所述当前标签的距离信息；
基于所述距离信息，确定所述当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息。
在一个实施例中，所述应答数据发送模块1204，具体用于：
当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间；
若所述应答延迟时间小于第一设定值，则在下一个应答时隙将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
若所述应答延迟时间大于或等于所述第一设定值，则以标签储能达到所述第二门限值的时间为起点，在第二设定值对应的下一个应答时隙，将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
其中，所述第一设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与接收到所述标签查询信息的时间之间的差值；所述第二设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与所述应答延迟时间的和值。
在一个实施例中，所述应答数据发送模块1204，具体用于：
若在所述应答延迟时间内，接收到所述基站发送的标签查询信息，则执行当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间的步骤。
在一个实施例中，所述标签查询信息接收模块1201，还用于：
接收无线传能器发送的无线传能信号，以基于所述无线传能信号进行标签储能；
所述标签储能达到第一门限值之后，包括：
接收所述无线传能器发送的问询消息，所述问询消息包括所述无线传能器的ID；
所述标签储能达到第二门限值之后，包括：
基于所述问询消息，向所述无线传能器发送第二应答信号。
图13示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1310、通信接口(CommunicationsInterface)1320、存储器(memory)1330和通信总线1340，其中，处理器1310，通信接口1320，存储器1330通过通信总线1340完成相互间的通信。处理器1310可以调用存储器1330中的逻辑指令，以执行标签定位方法，该方法包括：
向各标签发送标签查询信息；
接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息。
或者，当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；
接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值。
此外，上述的存储器1330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本申请还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的标签定位方法，该方法包括：
向各标签发送标签查询信息；
接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息。
或者，当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息；
接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种标签定位方法，其特征在于，包括：
向各标签发送标签查询信息，所述标签为无源标签；
接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息；
其中，当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间；
若所述应答延迟时间小于第一设定值，则在下一个应答时隙将当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至基站；
若所述应答延迟时间大于或等于所述第一设定值，则以标签储能达到所述第二门限值的时间为起点，在第二设定值对应的下一个应答时隙，将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
其中，所述第一设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与接收到所述标签查询信息的时间之间的差值；所述第二设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与所述应答延迟时间的和值。
2.根据权利要求1所述的标签定位方法，其特征在于，所述基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息，包括：
确定所述各标签的关联信息表；
基于所述各标签的关联信息表，对所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息进行信息整合，得到所述各标签的拓扑信息。
3.根据权利要求1所述的标签定位方法，其特征在于，所述基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息，包括：
基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签与目标标签的相对位置；
基于所述各标签与所述目标标签的相对位置，确定所述各标签的位置信息。
4.一种标签定位方法，其特征在于，包括：
当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息，所述标签为无源标签；
接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值；
所述当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，包括：
当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间；
若所述应答延迟时间小于第一设定值，则在下一个应答时隙将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
若所述应答延迟时间大于或等于所述第一设定值，则以标签储能达到所述第二门限值的时间为起点，在第二设定值对应的下一个应答时隙，将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；
其中，所述第一设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与接收到所述标签查询信息的时间之间的差值；所述第二设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与所述应答延迟时间的和值。
5.根据权利要求4所述的标签定位方法，其特征在于，所述基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息，包括：
基于所述相邻标签的应答信号强度，确定所述相邻标签与所述当前标签的距离信息；
基于所述距离信息，确定所述当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息。
6.根据权利要求4所述的标签定位方法，其特征在于，所述当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间之后，还包括：
若在所述应答延迟时间内，接收到所述基站发送的标签查询信息，则执行当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间的步骤。
7.根据权利要求4所述的标签定位方法，其特征在于，所述当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息之前，还包括：
接收无线传能器发送的无线传能信号，以基于所述无线传能信号进行标签储能；
所述标签储能达到第一门限值之后，包括：
接收所述无线传能器发送的问询消息，所述问询消息包括所述无线传能器的ID；
所述标签储能达到第二门限值之后，包括：
基于所述问询消息，向所述无线传能器发送第二应答信号。
8.一种标签，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一项所述的标签定位方法，所述标签包括天线和能量采集模块、调制解调模块、编解码模块和拓扑记录模块；
所述天线和能量采集模块，用于采集环境能量；
所述调制解调模块，用于接收基站和无线传能器发送的信息，以及对反馈信息进行调制；
所述编解码模块，用于对所述基站和所述无线传能器发送的信息进行解码，以及对所述反馈信息进行编码；
所述拓扑记录模块，用于检测目标标签的相邻标签，并记录所述目标标签与其相邻标签的拓扑信息。
9.一种定位装置，其特征在于，包括：
标签查询信息发送模块，用于向各标签发送标签查询信息，所述标签为无源标签；
应答数据接收模块，用于接收所述各标签基于所述标签查询信息发送的所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；
拓扑信息确定模块，用于基于所述各标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定所述各标签的拓扑信息；
定位模块，用于基于所述各标签的拓扑信息，确定所述各标签的位置信息；
其中，当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间；若所述应答延迟时间小于第一设定值，则在下一个应答时隙将当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至基站；若所述应答延迟时间大于或等于所述第一设定值，则以标签储能达到所述第二门限值的时间为起点，在第二设定值对应的下一个应答时隙，将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；其中，所述第一设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与接收到所述标签查询信息的时间之间的差值；所述第二设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与所述应答延迟时间的和值。
10.一种定位装置，其特征在于，包括：
标签查询信息接收模块，用于当标签储能达到第一门限值时，接收基站发送的标签查询信息，所述标签为无源标签；
信号强度确定模块，用于接收相邻标签的第一应答信号，基于所述第一应答信号确定所述相邻标签的应答信号强度；
局部拓扑信息确定模块，用于基于所述相邻标签的应答信号强度，确定当前标签与其相邻标签的局部拓扑信息；
应答数据发送模块，用于当标签储能达到第二门限值时，向所述基站发送所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息；所述基站基于接收到的至少一个所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息，确定各标签的拓扑信息，基于所述各标签的拓扑信息确定所述各标签的位置信息；所述第一门限值小于所述第二门限值；
所述应答数据发送模块，还用于当标签储能达到第二门限值时，基于天线噪声能量等级确定应答延迟时间；若所述应答延迟时间小于第一设定值，则在下一个应答时隙将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；若所述应答延迟时间大于或等于所述第一设定值，则以标签储能达到所述第二门限值的时间为起点，在第二设定值对应的下一个应答时隙，将所述当前标签的ID及与其相邻标签的局部拓扑信息发送至所述基站；其中，所述第一设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与接收到所述标签查询信息的时间之间的差值；所述第二设定值为标签储能达到所述第二门限值的时间与所述应答延迟时间的和值。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述标签定位方法。
12.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述标签定位方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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