基于RFID技术的室内定位系统技术方案

本发明专利技术旨在提供一种新的基于ＲＦＩＤ技术的，在室内范围内进行较精确定位的系统。如图１所示，本系统主要由ＲＦＩＤ读写器、ＲＦＩＤ参照标签、ＲＦＩＤ跟踪标签等构件组成。用户可以通过个人智能设备连接到无线局域网从而获取相应的定位服务。本系统使用无线信号强度作为定位依据。标签与读写器之间通过无线电波进行通讯，每个读写器每过一定的时间会读取并记录一次所有标签的信号强度。我们布置了一些已知位置的参照标签作为参考点，根据这些参考点的信号强度特征，按照我们提出的定位方法，通过比较跟踪标签的信号强度与参照标签的信号强度，可以获得跟踪标签较为精确的位置信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种利用RFID技术来实现人员、车辆及其它物品的室内定位的系 统。该系统可应用于展会、博物馆、停车场、商场等大型室内场所的人员、车 辆及物品的定位，并可以与手机、PDA等电子设备配合使用，达到精准定位的 目的。
技术介绍
射频识别技术(RFID S卩Radio Frequency Identification的縮写)，又称为电 子标签或无线射频识别技术，是一种可通过无线电信号识别特定目标并读写相 关数据的技术。RFID技术涉及信息、制造、材料等诸多高
，涵盖无线 通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封装、系统集成、信息安全等 技术。 一些国家和国际跨国公司都在加速推动RFID技术的研发和应用进程。从 20世纪80年代开始RFID技术逐步走向成熟，在过去十年间，共产生数千项关 于RFID技术的专利，主要集中在美国、欧洲、日本等国家和地区。由于利用射 频方式进行双向通信交换数据而达到识别的目的，不需要识别系统与特定目标 之间建立机械或光学接触等特性，RFID技术显示出了巨大的发展潜力与应用空 间，被认为是21世纪的最有发展前途的信息技术之一。目前，RFID被广泛应 用于超市，图书馆管理，仓储管理，交通运输控制管理，工业自动化，商业自 动化，动物跟踪和管理，防伪甚至军事等众多领域。同样，也可以利用RFID技 术进行定位。无线通信技术的成熟和发展，带动了新兴无线业务的出现，越来越多的应 用都需要定位服务。定位技术是一种重要的而且实用的技术，它为人们提供了丰富的绝对位置和相对位置的信息。三角定位、图像分析和信标定位是三大主 要自动定位技术。作为一个成功的定位系统，GPS己经广泛的应用在汽车导航 系统中，这大大提高了人们出行的效率，极大的方便了生活，同时也一定程度上节约了能源。GPS系统是利用卫星信号进行定位的，当卫星信号受到物体遮 挡时，例如建筑物、树木、高山等，定位的精度就会大幅下降，甚至出现错误， 因此，该系统只适应于室外或者开阔的场地。作为对GPS系统的补充，室内定 位系统越来越引起人们的关注，常用的室内定位技术主要有红外线、802.11、超 声波、RFID技术、微雷达技术和UWB(ultrawideband,超宽带)技术。各国的科 学家和研究人员提出了许多的室内定位方案，例如由微软提出的RADAR系统， 它是利用无线网络(802.11)的信号强度，通过对室内不同位置的信号强度建模 并与当前信号强度比较，来确定被定位目标的位置。这种方法的不足之处在于， 需要大量的数据进行训练，同时在干扰较多的情况下，无法进行准确定位。另 外还有利用超声波技术的Cricket和Active Bat系统等，这些系统需要搭建专门 的系统，成本较高。基于RFID的室内定位系统采用了射频识别(RFID)技术，在任何室内环境中 都是可用的。通过预先在室内布置辅助标签，记录下辅助标签的能量值，当自 身贴有标签的跟踪目标进入了跟踪区域时，我们通过获得跟踪标签的能量值， 与辅助标签进行比较后，通过预先设计好的算法，就可以判断出跟踪目标的具 体位置，当然，它的精度是与辅助标签的覆盖范围有很大的关系，但是，和传 统的定位系统比较起来，定位的精度有了很大的提高，可以很好地应用于室内 定位中。采用RFID定位技术的典型代表是SpotON。该系统基于信号强度分析，发展 了一种聚合算法对三维空间进行定位。SpotON系统中硬件标签成网络状分布，无需中央控制单元，通过标签检测到的信号强弱来表征标签之间的几何距离。但是，完整的SpotON系统到目前为止还未建成。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了克服上述诸多的不足之处，旨在提供一种新的基于RHD技术的，在室内范围内进行较精确定位的系统。该系统是根据无线射频 信号的能量与距离的关系，来实现对佩戴RFID跟踪标签的人或物体进行定位的 功能。如图1所示，本系统主要由RFID读写器(用于读取两种RFID标签的信号强 度值)、RFID参照标签(事先布置在系统覆盖的区域内，其信号强度是实现定位 的参照值)、RFID跟踪标签(被跟踪的人或物体随身佩戴的标签，其信号强度是 实现定位的关键输入值)、数据库(存储RFID读写器所读取各个时刻的标签信号 强度数据和其他相关数据)、后台应用程序(从数据库提取数据来计算跟踪标签的 位置信息，并将其直观地在客户端显示出来)、便携智能设备(智能手机、PDA、 笔记本电脑等)、展台中的计算机(用于自动放映)和主服务器组成。本系统使用无线信号强度作为定位依据。标签与读写器之间通过无线电波 进行通讯，每个读写器每过一定的时间会读取并记录一次所有标签的信号强度 (signal strength)。由于无线信号强度与距离之间存在一定的关系(非线性关系), 所以，可以利用这个关系和参照标签的位置信息来实现定位。我们布置了一些 已知位置的参照标签作为参考点，根据这些参考点的信号强度特征，按照我们 提出的虚拟定位算法，可以实时的计算出整个监控区域中任意一点的信号强度 特征，通过比较跟踪标签的信号强度特征与计算所得的信号强度特征，可以获 得较为精确的位置信息，信号特征与跟踪标签最为接近的点被认为是该标签的本系统能较为准确的定位跟踪标签的位置，具有很强的实用性，有很高的 应用价值。按照我们提出的虚拟定位算法，可以获得较为精确的位置信息(误差在0.3米之内)。用户可利用手机、PDA及笔记本电脑中的无线网络链接功能，与室内(展会会场、大型商场等)的无线网络进行连接。经过认证(进入时需要登 记)以后，可以获得相关的地图信息以及标签位置信息，并且可以实时更新。 如果在展会中应用本系统，在参观人员进入相应展台的区域时，本系统会在相 应的屏幕上自动播放展品的讲解内容。本系统最大的优点是对于用户的便利性。随着便携智能设备的普及程度越 来越高，人们对于在便携设备上接入室内定位服务的需求越来越强烈，本系统 即可在最大程度上满足终端用户的这种需要。应用了本系统之后，普通的终端 用户可以方便地用自己的智能设备接入室内定位服务，并且这种定位服务可以 保证相对较高的精度。附图说明结合附图来阅读可以更好地理解本专利技术的组成部分及整个系统的工作流程。图1为本室内定位系统的组成框架图。图2为虚拟定位算法中虚拟参照标签分布图。 图3为虚拟定位算法中对近似图取交集过程。 图4为本室内定位系统的工作流程图。 具体实施例方式如图1所示，本系统包含硬件部分和软件部分，软件部分运行在服务器上, 为本系统的核心部分。该软件的计算机程序代码是用0++语言编写，基于 Microsoft Visual Studio 2005集成开发环境进行开发，后台的数据库系统是Microsoft SQL Server 2005。本系统中的RFID标签和读写器的数量依照应用场景的实际情况而定，参照标签和跟踪标签都采用有源标签。作为服务器的PC主 机内存必须达到2G或2G以上，CPU为双核，主频2.3G赫兹以上，硬盘空间 至少达到360G。管理员终端只需普通的显示器和键盘即可，服务器是管理员终 端机的主机。每个展台附近配备的计算机只需要普通的PC主机即可，但其必须 支持多媒体功能，并且具有19寸或19寸以上的液晶显示器。本系统的定位服 务是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＲＦＩＤ技术的，在室内范围内进行较精确定位的系统。其特征包括：该系统主要由ＲＦＩＤ读写器（用于读取两种ＲＦＩＤ标签的信号强度值）、ＲＦＩＤ参照标签（事先布置在系统覆盖的区域内，其信号强度是实现定位的参照值）、ＲＦＩＤ跟踪标签（被跟踪的人或物体随身佩戴的标签，其信号强度是实现定位的关键输入值）、数据库（存储ＲＦＩＤ读写器所读取各个时刻的标签信号强度数据和其他相关数据）、后台应用程序（从数据库提取数据来计算跟踪标签的位置信息，并将其直观地在客户端显示出来）、便携智能设备（智能手机、ＰＤＡ、笔记本电脑等）、展台中的计算机（用于自动放映）和主服务器组成。该系统是根据无线射频信号的能量与距离的关系，来实现对佩戴ＲＦＩＤ跟踪标签的人或物体进行定位的功能。定位方法如下：在定位环境中定义坐标系，布置辅助标签和读写器，利用有线网络连接读写器和计算机。预先在数据库中保存参照标签的位置信息，当有跟踪标签进入感应范围内时，阅读器发现新标签，将该标签的信号强度值定期传输到计算机，然后使用虚拟定位算法对参照标签和跟踪标签的信号强度进行比较，根据信号强度与位置的关系，定位出跟踪标签的坐标位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪明选，赵弋洋，高民，
申请(专利权)人：广州香港科大研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]