CN210572710U - 一种基于漏波天线的rfid定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于漏波天线的RFID定位系统，尤其是涉及一种物体运动过程中的数据识别及坐标定位的方法，该系统包括标签、漏波天线、阅读器，控制处理器以及PC端。本实用新型的定位区间是由若干根漏波天线交叉排列而成的天线阵列网格，每根漏波天线起始端都连接有阅读器用以检测信息标签。阅读器为多端口阅读器，可负载多根漏波天线用以发送指令和解调阅读信息。所述的控制处理器可与多个阅读器相连接用以控制多个阅读器以及定位信息的计算处理。待定位标签可放置于定位区间的任意位置，控制及信息处理器将阅读器所反馈回的标签信息做处理并计算出标签的位置，PC端的上位机显示标签位置的分布状况。

Description

一种基于漏波天线的RFID定位系统

技术领域：

本实用新型属于定位技术领域，具体涉及一种基于漏波天线技术的RFID精确定位系统。

技术背景：

射频识别技术（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。

由于商品的生产销售，货物的管理与分配，智能识别等领域都需要对目标产品的定位，定位系统越来越受到大众的欢迎。目前常见的定位有无线局域网定位、蓝牙定位、GPS定位等等。采用RFID作为定位识别技术的典型代表是SpotON。该系统基于信号强度分析，发展了一种聚合算法对三位空间进行定位，SpotON系统中标签成网络状分布，无需中央处理单元，通过标签检测到的信号强弱来表征标签之间的距离，但是该系统目前仍不完善。Cricket Location-Support System和Active BAT是采用超声波的定位方法，采用的是超声波延时信号进行定位，其整体的定位较高，但是底层硬件成本很大。当然，还有UWB、Blutooth等定位方法，但是都有一定的优缺点。本实用新型的目的，充分利用RFID技术非接触和非视距的优点，结合漏波天线的均匀分布，很大程度上提升了定位精度和覆盖范围。该系统可以在较短时间内大范围地实现对多个目标静态或动态的检测，而且铺设简单灵活，可以在工厂，球场等多方面的室内外定位中使用。

发明内容：

为了克服其他定位技术的缺点，充分利用RFID定位技术和漏波天线的优势，本实用新型提供了一种基于漏波天线的 RFID定位系统，该系统具有定位精度高，速度快，铺设方便灵活、覆盖范围大以及多目标定位的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供的定位系统包括标签、漏波天线、阅读器、控制处理器以及PC端，其特征是系统的定位区间是由若干根漏波天线交叉排列而成的方形天线阵列网格，每根漏波天线的起始端都与阅读器相连接，待定位标签可处于天线阵列网格的任意位置，可移动也可静止。阅读器将各通道相连接的漏波天线所检测到的待定位标签信息及其强度发送给控制及信息处理器中，处理器通过各漏波天线所检测的标签信息及其强度可精确地计算出标签所在的位置，并按照位置关系通过PC端在显示器上显示标签的位置分布。

进一步地，所述的漏波天线RFID定位系统的定位区域为方形天线整列网格区域，其具体的覆盖范围可通过实际情况增加或减少漏波天线确定。

进一步地，所述的漏波天线 RFID定位系统定位区间的坐标化是以横纵向第一根漏波天线的交汇处为坐标原点O建立直角坐标系，X轴和Y轴的单位坐标由各漏波天线排列的距离所确定，由此坐标系可由横向漏波天线和纵向漏波天线的交汇点将其坐标化，方便于系统的定位计算。

进一步地，所述的漏波天线 RFID定位系统的阅读器个数可根据漏波天线的数量适当增加或减少。

本发明的优点和有益效果：

所述的一种基于漏波天线的RFID定位系统通过铺设漏波天线阵列网格可以实现精确的区域定位，可以在较短时间内大范围地实现对多个目标静态或动态的检测，而且具有非接触操作、检测灵敏、铺设简单等优点，可以在工厂，球场等多方面的室内外定位中按需铺设使用。

附图说明：

图1是本实用新型一种基于漏波天线的RFID定位系统工作流程

图2是本实用新型一种基于漏波天线的RFID定位系统结构

图3是本实用新型一种基于漏波天线的RFID定位系统精确定位方法

具体实施方式：

下面结合附图进一步对本实用新型进行说明。

如图1，一种基于漏波天线的RFID定位系统，主要由标签、漏波天线阵列、阅读器、控制及信息处理器以及PC端组成。漏波天线阵列成方形，由多根漏波天线交叉组合而成。待定位标签写入自身ID信息，用于确认身份，该标签可以在方形定位区域静止或者移动，在该标签周围固定设置的漏波天线发射信号激活待定位标签，检测该标签的信号强度并将信息反馈到控制及信息处理器中。控制及信息处理器收到各通道漏波天线检测的信号后，依次进行范围的确定、距离的计算以及通过漏波天线设置的位置确定标签具体的位置信息。控制及信息处理器与PC端相连接进行数据通信，将计算结果传输到PC端，PC端通过上位机根据位置坐标信息显示出坐标位置。

如图2，一种基于漏波天线的RFID定位系统，定位区域是由若干根漏波天线交叉排列而成的方形天线阵列网格，可根据实际检测范围对漏波天线的数量作出灵活调整，每根漏波天线的起始端都与阅读器相连接。天线阵列网格是由多根漏波天线交叉排列而成，以横纵向的第一根漏波天线的交汇处O为坐标原点建立坐标系，水平方向为X轴，垂直方向为Y轴，漏波天线之间的距离为单位距离，可得到每个交汇处精确的坐标值。阅读器将各通道相连接的漏波天线所检测到的待定位标签信息发送给控制及信息处理器中，处理器通过X和Y方向各漏波天线所检测的标签信息可精确地锁定标签所在的位置区域。

以两个阅读器为例的一种基于漏波天线的RFID定位系统，为了进一步提高定位精度，当标签置于检测区域内时，系统可通过阅读器A和阅读器B所负载的若干根漏波天线检测到的标签信息及其信号强度确定标签所在的范围。如图2所示，当标签置于检测范围内时，由检测到信号强度最强的漏波天线A2、A3、B3、B4确定标签所在的范围CDFE，并得到各点的坐标值C、D、E、F。如图3所示，以这四点作为参考点，漏波天线A2、A3、B3、B4分别检测标签的信号强度PA2、PA3、PB3、PB4，由信号强度和距离的关系可以得到距离a2、a3、b3、b4，结合坐标点C、D、E、F即可获得标签坐标M（XM,YM）的位置坐标，这样就进一步地增加了标签定位的精确性。其中，信号强度依据公式为：

坐标定位公式为：

以4×4的漏波天线阵列为例，定位区域为方形区域，设定漏波天线间距为3m，由此可得到XOY坐标图，假设待定位标签在检测区域内，系统即可确定标签精确的位置信息。具体步骤如下：

（1）网格坐标初始化；

（2）阅读器A和阅读器B负载的漏波天线不断进行动态扫描待定位标签发射的信号，由于各漏波天线位置已经固定，阅读器将各通道天线采集到的标签信息状况反馈到控制及信息处理器中。

（3）控制及信息处理器根据各通道漏波天线所检测得到的标签信息及其信号强度获得坐标C（3,9），D（6,9），E（3,6），F（6,6），此时系统就可将标签所在的位置定位到CDEF的范围内，然后根据各漏波天线检测到的标签信号强度并通过坐标公式计算出标签距各天线的距离a2、a3、b3、b4，确定出标签的具体位置坐标M（3+a2,6+b3）。

（4）控制及信息处理器将具体的坐标信息上传到PC端，在PC端的显示器上显示标签的位置分布状况。

同理，根据上述步骤可对多个标签进行定位监测，重复上述步骤可得到待定位标签实时的位置信息。

实施方式仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴。

Claims (4)

1.一种基于漏波天线的RFID定位系统，包括标签、漏波天线、阅读器、控制及信息理器以及PC端，其特征在于：系统的定位区间是由若干根漏波天线交叉排列而成的方形天线阵列网格，每根漏波天线的起始端都与阅读器相连接，待定位标签可处于天线阵列网格的任意位置，可移动也可静止；阅读器将各通道相连接的漏波天线所检测到的待定位标签信息及其强度发送给控制及信息处理器中，处理器通过各通道漏波天线所检测的待定位标签信息及其强度确定标签所在的位置，并按照位置关系通过PC端在显示器上显示标签的位置分布。

2.根据权利要求1所述的漏波天线 RFID定位系统，其特征在于定位区域为方形天线整列网格区域，其覆盖范围可根据实际情况增加或减少漏波天线确定覆盖面积。

3.根据权利要求1所述的漏波天线 RFID定位系统，其特征在于阅读器的个数可根据漏波天线的数量适当增加或减少。

4.根据权利要求1所述的漏波天线 RFID定位系统，其特征在于以横纵向第一根漏波天线的交汇处为坐标原点O建立直角坐标系，X轴和Y轴的单位坐标由各漏波天线排列的距离所确定，由此坐标系可由横向漏波天线和纵向漏波天线的交汇点将其坐标化。

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