CN1818713A - 有源远距离射频电子标签的超声波定位方法 - Google Patents
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Abstract
一种有源远距离射频电子标签的超声波定位方法，属于测量技术领域。本发明阅读器从系统得到对某个标签的定位的命令后，按照电子标签的通讯规范，通过射频电波发送对指定标签定位命令，在同一时刻，阅读器发送超声波声波脉冲，对于指定的标签，收到射频电波的命令后，启动超声波接收电路以及定时器，直到收到超声波信号停止定时器，忽略电磁波的传播时间，定时器的数值就是声波的传播时间，传播时间的数值由标签通过射频发送给阅读器，完成一个完整的应答过程，阅读器得到的数值并发送给系统处理，传播时间乘以音速得到距离。本发明保证了电子标签的使用寿命；成本低，精度高；实现了一种可空间定位的电子标签技术。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种测量技术领域的方法，具体地说，涉及的是一种有源远距离射频电子标签的超声波定位方法。
技术背景
定位的目的是要确定一个物体在参照系中的位置，如GPS，雷达，声纳，而对于物体的身份的识别需要另外的方法实现，自动识别技术可以实现身份的识别。在自动识别技术中，条形码和射频电子标签(Active RFID Tag)的应用非常广泛，大量的被识别物体上附着了标签，分布在一定空间区域内，但是要从中找出一个指定标签来却相当困难，对指定标签定位是有效的方法。采用有源远距离射频电子标签识别技术能做到对一定的空间范围内的大量电子标签进行识别，如果能对每一个指定的标签进行精确的、自动的空间位置定位，就能把所有的标签在空间位置上区分开来，按图索骥，解决查找的问题。电子标签的定位的技术有多种，大致可以分为2大类，一类利用电子标签阅读器的识别范围限制实现区域定位，另一类定位可以采用多点测距的方法，测量某个指定的射频电子标签到多个位置基准点(一般为固定的RFID阅读器)的距离，通过计算得到标签相对于基准点的空间位置。
经对现有技术的文献检索发现，Joshua R.Smith，等在《COMMUNICATIONS OFTHE ACM》(ACM通信September 2005/Vol.48，No.9)上发表的“RFID-BASEDTECHNIQUES FOR HUMAN-ACTIVITY DETECTION”(基于射频识别技术的人类行为探测)，该文中提出WISP方法，近距离射频识别探测到精确位置，再通过远距离射频识别传回信息。其不足在于：容易丢失信号，成本高，且不便随处定位。
LIONEL M.NI等在《Wireless Networks》(无线网络10，701-710，2004)上发表的“LANDMARC：Indoor Location Sensing Using Active RFID”(LANDMARC：基于主动射频识别技术的室内定位探测)，该文中提出LANDMARC方法，用固定的标签作为定位参照。其不足在于：精确度不高，且精确度方差较大。
Takahiro MISHIMA等在《Conference on Cybernetics and IntelligentSystems》(控制与智能系统会议Singapore，1-3 December，2004)上发表的“Toward Construction of a Mobile System with Long-range RFID Sensors”(基于大范围射频识别感知的移动系统)，该文中提出Rotating Pan-tilt平台构想，旋转射频读透以达到最大探测范围。其不足在于：精确度不高，探测不及时，且容易漏探。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种有源远距离射频电子标签的超声波定位方法，使其成本低，精度高，而且能实现可空间定位。
本发明是通过以下技术方案实现的，电子标签的识别设备，一般称为阅读器，从系统得到对某个标签的定位的命令后，按照电子标签的通讯规范，通过射频电波发送对指定标签(系统唯一的标签识别号)定位命令，在同一时刻，阅读器发送超声波声波脉冲，对于指定的标签，收到射频电波的命令后，启动超声波接收电路以及定时器，直到收到超声波信号停止定时器，由于电磁波的传播时间可以忽略不计，所以定时器的数值就是声波的传播时间T，传播时间T的数值由标签通过射频发送给阅读器，完成一个完整的应答过程，阅读器得到T的数值并发送给系统处理，传播时间T乘以音速得到距离。
采用多个阅读器，或者一个阅读器电气连接多个超声波发射点，使空间分布的射频电子标签能够被阅读器识别，并且能够接收到至少3个超声波发射点的信号，通过多点测距，系统能得到指定标签到多个参照点的距离。
实现上述的技术方案，要求将超声波的发射和接收组件与电子标签和阅读设备结合，并且需要增加超声波测距的工作控制过程，同时不改变电子标签基本工作原理和性能，以保证电子标签的长期可靠工作。这就要求RFID的系统是开放的。
本发明采用超声波测距与有源远距离射频电子标签技术结合的方法，利用“先闪电—后打雷”原理，即无线电波和声波的速度差，进行多点精确测距完成定位功能。本发明解决了射频电子标签的空间位置定位问题，在射频电子标签应用中具有重要意义。
本发明充分利用了有源电子标签的超低功耗的技术，保证了电子标签的使用寿命；成本低，精度高；通过本发明，可实现了一种可空间定位的电子标签技术，不但识别“身份”，还把每个“身份”在物理空间上加以区分。
附图说明
图1为本发明原理示意图。
具体实施方式
结合实例以及附图1对本发明技术方案进行详细的说明：
①按图1所示，系统连接了3台RFID的阅读器，并且3台阅读器的在坐标系中位置是已知的、不变的，阅读器可识别到多个Tag，系统可以通过阅读器得到Tag的ID号。
②如果系统要对其中的指定ID号的Tag定位，系统控制器向1号阅读器发出对指定ID号的Tag定位命令，1号阅读器收到命令后通过射频信号向指定的Tag发出定位命令，同时发出超声波脉冲信号，等待Tag返回测试数据。
③指定ID号的Tag定位收到命令后，判断命令的功能，如果是定位命令，则同时启动超声波的接收和Tag内部的定时器，当Tag检测到超声波脉冲信号时，Tag停止内部的定时器，读取定时器的数值T1，并将此数值通过射频信号发送返回给1号阅读器。
④1号阅读器收到指定ID号的Tag返回的数据，将数据传送回系统控制器。
⑤系统控制器收到1号阅读器返回的数据T1，通过计算和校正得到指定ID号的Tag距离1号阅读器的距离。
⑥系统控制器重复以上的①-⑤的过程得到2号、3号到同一个Tag的距离，通过计算得到Tag在参考坐标系的位置。
本发明中，超声波的测距的部件与RFID Tag和阅读器结合，并且受控于RFIDTag和阅读器。RFID Tag和阅读器的工作控制流程增加了测距功能。RFID Tag和阅读器增加测距功能后，不改变系统和设备的RFID识别的功能和RFID识别设备的特性，如在电池供电情况下长期可靠运行、防冲突性能、识别距离、低成本等。
Claims (3)
1、一种有源远距离射频电子标签的超声波定位方法，其特征在于，阅读器从系统得到对某个标签的定位的命令后，按照电子标签的通讯规范，通过射频电波发送对指定标签定位命令，在同一时刻，阅读器发送超声波声波脉冲，对于指定的标签，收到射频电波的命令后，启动超声波接收电路以及定时器，直到收到超声波信号停止定时器，忽略电磁波的传播时间，定时器的数值就是声波的传播时间T，传播时间T的数值由标签通过射频发送给阅读器，完成一个完整的应答过程，阅读器得到T的数值并发送给系统处理，传播时间T乘以音速得到距离。
2、根据权利要求1所述的有源远距离射频电子标签的超声波定位方法，其特征是，采用多个阅读器，或者一个阅读器电气连接多个超声波发射点，使空间分布的射频电子标签能够被阅读器识别，并且能够接收到至少3个超声波发射点的信号，通过多点测距，系统能得到指定标签到多个参照点的距离。
3、根据权利要求1或者2所述的有源远距离射频电子标签的超声波定位方法，其特征是，超声波的测距的部件与RFID Tag和阅读器结合，并且受控于RFIDTag和阅读器。
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