射频定位方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种射频定位方法、装置和系统，所述方法包括以下步骤：在第一位置采用不同的方位角和俯仰角接收被测目标的电子标签发出的射频信号；从所接收到的射频信号中筛选出射频信号强度最大值，将所述射频信号强度最大值对应的方位角和俯仰角确定为所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角；根据第一位置处的所述射频信号强度最大值获得被测目标相对于所述第一位置的相对距离；根据所述第一位置的地理坐标、所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角以及所述被测目标相对于所述第一位置的相对距离，生成所述被测目标的地理坐标。

【技术实现步骤摘要】
射频定位方法、装置和系统
本专利技术涉及机电测试装置与仪器领域，特别涉及一种射频定位方法、装置和系统，更具体地说，涉及一种空间目标的全方位远距离射频定位方法、装置与系统。
技术介绍
在特定环境中，依靠现有的定位方法与手段难以实现远距离目标的三维空间定位。例如：虽然GPS和基站定位具有覆盖范围大和通用性好的特点，但容易受到环境的影响，无法在无GPS或基站信号的封闭空间(诸如地下停车场、矿井或仓库等区域)实现高精度的低成本定位；红外线室内定位仅适用于短距离传播，且极易受到荧光灯或其他光源的影响；超声波定位虽然具有较高的定位精度，但受多径效应和非视距传播影响很大；蓝牙定位技术同样受定位距离的限制，且稳定性较差，容易受到噪声信号干扰。受定位模式的限制，这些方法难以实现空间目标如经、纬度和高度的准确定位。雷达定位主要用于搜索飞机，且设备昂贵，体积庞大，不适用于一般性定位。射频识别与定位技术利用读写器与电子标签之间的通信来实现目标的识别和数据交换，可用于各种恶劣环境，被认为是21世纪最有发展前途的信息技术之一。公开号为CN102540172A的中国专利申请提供了一种无线射频定位方法及系统，但仅限于室内待测距离两端无障碍物的情况。公开号为CN103728645A的中国专利申请提出了一种室内外定位系统及其定位方法，由于受信号接收天线位置和电磁波绕射的影响，难以依靠接收定位设备确定便携设备或目标的方位角，仅能依据信号强度来推算目标与接收设备之间的距离。公开号为CN103679087A的中国专利申请提出一种基于射频技术的定位方法，依靠调节读卡器的识别范围来确定标签的大概范围，但难以确定其方位角度和高度。美国AWTHERWIRE&LOCATION公司开发的Localizers室内定位系统，至少采用3个以上的参考点，通过带定位的超宽带接收机和几个参考定位的收发信机之间的脉冲通信，监测信号中携带的伪随机码时延判断到不同参考点的距离，进而确定未知点的三维坐标，但该方案成本昂贵，只能用于室内环境，无法实现室外环境或复杂环境的便携式测量。公开号为CN101770009A的中国专利申请提出一种射频定位技术，在测量过程中需要增加一个参考信号源或参考电子标签，并且需要确定读写器与参考信号源的相对距离，才能实现目标距离的估算，增加了测量难度，并且无法实现三维空间距离的测量。公开号为CN101300504A的中国专利申请公开了一种射频定位系统，主要依靠多个定位器来实现位置的测量，该方法不仅成本高昂，而且只能实现平面位置测量，无法确定其高度范围。公开号为CN101672907A的中国专利申请依据天线组中接收到的最小功率射频信号的天线尺寸来估算与射频定位系统的距离，同样无法实现目标的三维定位。综合调研发现，虽然借助射频识别技术可以实现相对距离的测量，但测量的信息仅限于平面距离或相对距离，难以获得被测目标的地理坐标(包括经度、纬度和高度)或相对于读写器的方位角度、俯仰角度和高度信息，无法获得准确的三维空间地理坐标信息。因此，现有的定位技术无论是无线局域网定位还是射频识别的标签定位系统，只能实现二维平面上的大致测距与定位，无法实现低成本的室外或复杂环境三维坐标定位。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种射频定位方法、装置和系统，能够实现对于室内、室外空间目标的三维定位，并且能够适应不同的环境对定位数据进行修正，是一种经济有效的定位方案。本专利技术一种实施方式提供了一种射频定位方法，所述方法包括以下步骤：在第一位置采用不同的方位角和俯仰角接收被测目标的电子标签发出的射频信号；从所接收到的射频信号中筛选出射频信号强度最大值，将所述射频信号强度最大值对应的方位角和俯仰角确定为所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角；根据第一位置处的所述射频信号强度最大值获得被测目标相对于所述第一位置的相对距离；根据所述第一位置的地理坐标、所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角以及所述被测目标相对于所述第一位置的相对距离，生成所述被测目标的地理坐标。本专利技术另一实施方式提供了一种射频定位装置，所述装置包括：射频接收单元，用于在第一位置采用不同的方位角和俯仰角接收被测目标的电子标签发出的射频信号；角度测量单元，用于从所接收到的射频信号中筛选出射频信号强度最大值，将所述射频信号强度最大值对应的方位角和俯仰角确定为所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角；距离测量单元，用于根据第一位置处的所述射频信号强度最大值获得被测目标相对于所述第一位置的相对距离；位置信息生成单元，用于根据所述第一位置的地理坐标、所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角以及所述被测目标相对于所述第一位置的相对距离，生成所述被测目标的地理坐标。本专利技术又一实施方式提供一种射频定位系统，所述系统包括电子标签和前述实施方式所述的射频定位装置；所述电子标签，与被测目标连接并通过全向天线发射射频信号；所述射频定位装置，接收所述电子标签发射的射频信号并对所述被测目标进行定位，确定所述被测目标的地理坐标。本专利技术实施方式所提供的射频定位方法、装置与系统，解决了现有定位技术无法获得被测目标准确的三维空间坐标的缺陷，通过采用不同的方位角和俯仰角来搜寻被测目标的电子标签所发出的信号，确定被测目标的方位角和俯仰角以及被测目标相对于测量位置的相对距离，进而得出包含经度、纬度和高度的被测目标的地理坐标。该方案可以有效避开GPS信号盲区的影响，迅速搜索定位目标，在电动自行车、汽车和各种特种车辆防盗系统、监护系统、监狱监管系统和特殊危化品监控系统具有广泛的应用前景。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为实施例1的应用场景图；图2为实施例1的射频定位方法流程图；图3为实施例2的射频定位方法流程图；图4为实施例3的射频定位方法流程图；图5为实施例3中校准阶段测量的方位角和信号强度的关系示意图；图6为实施例3中校准阶段测量的俯仰角和信号强度的关系示意图；图7为实施例4的应用场景图；图8为实施例5射频定位装置的结构示意图；图9为实施例5射频定位装置的信息处理模块的功能框图；图10为实施例6的系统原理图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式为了更好地理解和阐释本专利技术，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。实施例1：本实施例提供一种射频定位方法，能够实现在三维空间对被测目标进行全方位的射频定位。该方法通过射频定位装置的定向天线以各种方位角和俯仰角进行三维空间的扫描来搜寻被测目标的电子标签发出的射频信号，并根据收到的射频信号的强度和方向来获得被测目标与测量位置的相对距离以及相对于测量位置的方向，从而确定被测目标的地理坐标(经度、纬度和高度)。图1为本实施例的应用场景图，下面将结合该图对本实施例的方法进行详细描述。如图1所示，在该应用场景中，通过射频定位装置对被测目标进行定位，其中，射频定位装置的定向天线可以调整方位角θ和俯仰角γ以实现各个方位的扫描。通过分析接收到的射频信号强度来确定被测目标的相对位置信息(θ,γ,d)，其中d为测量位置与被测目标的相对距离。通过将被测目标的相对位置信息以及射频定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射频定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在第一位置采用不同的方位角和俯仰角接收被测目标的电子标签发出的射频信号；从所接收到的射频信号中筛选出射频信号强度最大值，将所述射频信号强度最大值对应的方位角和俯仰角确定为所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角；根据第一位置处的所述射频信号强度最大值获得被测目标相对于所述第一位置的相对距离；根据所述第一位置的地理坐标、所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角以及所述被测目标相对于所述第一位置的相对距离，生成所述被测目标的地理坐标。

【技术特征摘要】
1.一种射频定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在第一位置采用不同的方位角和俯仰角接收被测目标的电子标签发出的射频信号；从所接收到的射频信号中筛选出射频信号强度最大值，将所述射频信号强度最大值对应的方位角和俯仰角确定为所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角；根据第一位置处的所述射频信号强度最大值获得被测目标相对于所述第一位置的相对距离；根据所述第一位置的地理坐标、所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角以及所述被测目标相对于所述第一位置的相对距离，生成所述被测目标的地理坐标；在不同于第一位置的第二位置采用不同的方位角和俯仰角接收被测目标的电子标签发出的射频信号；从所接收到的射频信号中筛选出射频信号强度最大值，将所述射频信号强度最大值对应的方位角和俯仰角确定为所述被测目标相对于所述第二位置的方位角和俯仰角；根据第二位置处的所述射频信号强度最大值获得被测目标相对于所述第二位置的相对距离；根据所述第二位置的地理坐标、所述被测目标相对于所述第二位置的方位角和俯仰角以及所述被测目标相对于所述第二位置的相对距离，生成所述被测目标的校准地理坐标；如果所述校准地理坐标和所述地理坐标之间的距离小于第一阈值，并且在所述第一位置处和所述第二位置处实际测量的误码率均低于第二阈值，则选择所述地理坐标或所述校准地理坐标的其中之一作为最终测量结果，否则选择第三位置继续测量所述被测目标的地理坐标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：针对不同的测量环境，预先获得接收误码率、所述被测目标对于测量位置的相对距离以及接收信号强度之间的对应关系；根据当前测量环境的所述对应关系和实际测量的误码率来对所述相对距离进行修正，并基于修正后的相对距离生成修正后的所述被测目标的地理坐标。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：针对不同的测量环境，预先获得俯仰角和方位角的测量偏差；依据当前测量环境中预先获得的俯仰角和方位角的测量偏差，对实际测量的所述被测目标的方位角和俯仰角进行校准；依据校准后的方位角和俯仰角对所述被测目标的地理坐标进行修正。4.一种射频定位装置，其特征在于，所述装置包括：射频接收单元，用于在第一位置采用不同的方位角和俯仰角接收被测目标的电子标签发出的射频信号；角度测量单元，用于从所接收到的射频信号中筛选出射频信号强度最大值，将所述射频信号强度最大值对应的方位角和俯仰角确定为所述被测目标相对于所述第一位置的方位角和俯仰角；距离测量单元，用于根据第一位置处的所述射频信号强度最大值获得被测目标相对于所述第一位置的相对距离；位置信息生成单元，用于根据所述第一位置的地理坐标、所述被测目标相对于所述第一位置的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚源，黄毓，魏文娟，刘苗苗，
申请(专利权)人：江苏舟航网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32