RFID标识的定位系统及定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种RFID标识的定位系统及方法，该系统至少包括：接收天线网络，至少包括4个接收天线，可设置在需要监控区域的预定位置或任何位置，用以接收收发机/RFID发射的射频信号；一个或多个收发机无线移动或静止的收发机/RFID，在检测到中心收发站的呼叫信号后，发射包括自身信息的射频信号；以及中心收发站，定时发射呼叫信号，并在检测到有收发机/RFID在监控区域后，根据该射频信号包含的信息以及其传输到不同天线的时间差进行计算和校正，给出该收发机/RFID的三维位置信息，通过本发明专利技术，可以实现对RFID标识精确实时跟踪和定位的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种定位系统及方法，特别是涉及一种RFID标识的定位系统及定位方法。
技术介绍
目前，通用的方法是利用现有的无线网络系统来跟踪和定位特定场合的RF标识。接收机通过对接收到的信号进行处理，识别手持设备的信息和跟踪、定位该设备。一般的识别定位系统通常利用信号的幅度来判断发射机的位置。通常这种系统可以给出米量级的测量精度，在不需要很高精度的情况下这种系统就可以工作，然而，这种测量精度限制了需要精确、实时的实际应用。比如基于计算机控制的虚拟空间的跟踪，在游戏 性。在这种情况下，目前的定位系统无法达成要求。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术之目的在于提供一种RFID标识的定位系统及定位方法，其通过利用RF信号传输到不同接收天线的时间差来快速，精确的定位校正，实现了精确的实时跟踪和定位的目的。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种RFID标识的定位系统，至少包括接收天线网络，至少包括4个接收天线，可设置在需要监控区域的预定位置或任何位置，用以接收收发机/RFID发射的射频信号；一个或多个收发机无线移动或静止的收发机/RFID，在检测到中心收发站的呼叫信号后，发射包括自身信息的射频信号；以及中心收发站，定时发射呼叫信号，并在检测到有收发机/RFID在监控区域后，根据该射频信号包含的信息以及其传输到不同天线的时间差进行计算和校正，给出该收发机/RFID的三维位置信息。进一步地，当接收天线的位置为任意摆放时，需要一个已知尺寸的发射模具来校正接收天线的三维空间位置。进一步地，该收发机/RFID先后放置于在该发射模具的不同点发射射频信号，该中心收发站对不同点发射的射频信号进行处理，得到对应的时间差信息以进行位置校正。进一步地，对于包含四个接收天线的定位系统，需要最少4个已知位置参考点。进一步地，该中心收发站包括收发双工器、射频低噪声放大器、射频功率放大器、BPSK调制器、带通滤波器、模拟信号数字化电路、开关电路、参考晶体振荡器、RF射频信号产生器、0° /90°移相器以及FPGA/数字信号处理器，该收发双工器和开关电路由该FPGA/数字信号处理器控制其工作状态，当该中心收发站在呼叫时，该收发双工器处于发射位置，反之则处于接收位置，该开关电路则在其中3条接收天线之间切换，用以和另一条接收天线的相位进行比较，接收到的信号通过BPSK调制器进行下变频调制，得到的中频信号送至该模拟信号数字化电路进行数字化，最后把数字化的信号送至该FPGA/数字信号处理器进行信号处理，并结合相应的算法，得到所需的RFID标识的位置信息，送至后续处理。进一步地，该些接收天线设置于收发机/RFID的周围。为达到上述及其他目的，本专利技术还提供一种RFID标识的定位方法，包括如下步骤中心收发站定时发射呼叫信号；收发机/RFID标识在检测到中心收发站的呼叫信号后，发射包括自身信息的射频信号; 接收天线与该中心收发站接收RFID发射的射频信号；以及 该中心收发站根据该射频信号包含的用户信息以及其传输到不同天线的时间差进行计算和校正，给出用户的三维位置信息。进一步地，当接收天线的位置为任意摆放时，采用一个已知尺寸的发射模具来校正接收天线的三维空间位置。进一步地，将收发机/RFID先后放置于在该发射模具的不同点发射射频信号，该中心收发站对不同点发射的射频信号进行处理，得到对应的时间差信息以进行位置校正。进一步地，该收发机/RFID标识的位置可以通过如下方程组，用LM算法进行计算而得到Z1 = ^ix2 -X)2 + (j-2 -γ)2 + (ζ2 -2 ~ -χ)2 + ζ}\-)02 + ( -ζ)2/2 = ^Jix3 -χ)2 + (>3 — y〕2 + (ζ3-ζ) 2 - V -χ)2 + (j\ -y)2 + Iz1 - z) 2/3 = V(λ-4-χ)2 + (ji - y)2 + Ui - 2·)2 - V (ai -a')2 + ~ + ( ~ζ 其中(XyyyZi, i = 1,2,3,4)是从校正过程中得到的结果，(x，y，ζ)是需要计算得到的RFID标识的位置坐标。与现有技术相比，本专利技术一种RFID标识的定位系统及定位方法通过利用RF信号传输到不同接收天线的时间差来快速，精确的定位校正，实现了精确的实时跟踪和定位的目的。附图说明图I为本专利技术一种RFID标识的定位系统的系统架构图；图2为本专利技术一种RFID标识的定位系统之较佳实施例的架构示意图；图3为本专利技术较佳实施例中RFID标识收发器11的结构框图；图4为本专利技术较佳实施例中中心收发站13的结构框图；图5为本专利技术一种RFID标识的定位方法的步骤流程图；图6给出了任意放置接收天线校正的一个例子的示意图；图7给出了计算RFID标识位置的Levenberg-Marquardt算法的流程框图；图8给出了一个设置接收天线和计算RFID标识位置的例子的示意图。具体实施例方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图I为本专利技术一种RFID标识的定位系统的系统架构图。如图I所不，本专利技术一种RFID标识的定位系统，至少包括接收天线网络101、一个或多个无线移动或静止的收发机/RFID102以及中心收发站103。其中，接收天线网络101至少包括4个接收天线，接收天线可设置在需要监控区域的预定位置或任何位置，一般放置在收发机/RFID102的周围，用以接收收发机/RFID102发射的射频信号；收发机/RFID102在检测到中心收发站103的呼叫信号后，发射出包括自身信息的射频信号；中心收发站103定时发射呼叫信号，在检测到有用户在监控区域后，根据用户的信息以及其传输到不同天线的时间差进行计算和校正，给出用户的三维位置信息。当接收天线的位置是任意摆放时，则需要一个校正用的已知尺寸的发射模具来校正接收天线的三维空间位置。 在本专利技术较佳实施例中，为了计算每个任意放置的接收天线的三维空间位置，收发机/RFID102需要放置在一个已知形状尺寸的模具的一个点上发射射频信号，四个任意放置的接收天线接收到该射频信号，中心收发站103对收到的射频信号进行处理，得到对应的时间差信息，然后再移动收发机/RFID102到另一个摸具的点上进行相同的信号处理，得到与之相对应的时间差信息。对于最简单的四个接收天线的系统，则需要最少4个已知位置参考点。当接收天线的三维空间位置确定后，在接收天线形成的监控区域内，收发机/RFID102就可以很容易地被跟踪和定位。图2为本专利技术一种RFID标识的定位系统之较佳实施例的架构示意图。如图2所示，该定位系统包括一个RFID标识收发器11，它的位置(X，y, ζ)需要计算得到；接收天线网络包括12a-12d四个接收天线，它们的三维空间位置(Xi，yi，Zi)用前述方法获得；以及中心收发站13和计算机/数字信号处理器14。该系统在三维空间定位，需要最少4个接收天线和一个RFID标识收发器。接收天线网络包括最少4个接收天线12a_12d，接收天线放置在一个R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RFID标识的定位系统，至少包括：接收天线网络，至少包括4个接收天线，可设置在需要监控区域的预定位置或任何位置，用以接收收发机/RFID发射的射频信号；一个或多个收发机无线移动或静止的收发机/RFID，在检测到中心收发站的呼叫信号后，发射包括自身信息的射频信号；以及中心收发站，定时发射呼叫信号，并在检测到有收发机/RFID在监控区域后，根据该射频信号包含的信息以及其传输到不同天线的时间差进行计算和校正，给出该收发机/RFID的三维位置信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王利军，
申请(专利权)人：王利军，
类型：发明
国别省市：