一种融合强度与相位信息的声表面波定位系统及定位方法技术方案

本发明专利技术公开一种融合强度与相位信息的声表面波定位系统及定位方法。声表面波标签为双频双通道结构，两个传播通道的反射栅到叉指换能器的中心距与其中心频率成反比。阅读器通过一分三开关连接三个阅读器天线，三个阅读器天线分别位于三个固定位置。系统定位前将定位区域划分成若干个不存在相位模糊问题的子区域，在子区域的几何质心设置指纹点以建立指纹库，每个指纹点的特征值包括回波信号强度和相位共12个特征值，然后采用指纹定位算法确定定位目标所在的子区域，最后以回波信号的无模糊相位差作为测距信息，通过三边定位算法获得定位目标的二维坐标。本发明专利技术的特点是定位精度高、系统成本低，不仅解决了相位模糊性问题，而且消除了温度影响。

【技术实现步骤摘要】
一种融合强度与相位信息的声表面波定位系统及定位方法
：本专利技术涉及一种融合强度与相位信息的声表面波定位系统及定位方法，属于射频识别定位领域。
技术介绍
：近年来，随着对位置服务的需求不断增长，推动了定位技术的快速发展。射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)技术凭借其系统结构简单、传播方式非接触等特点在定位领域得到了广泛应用。根据定位过程中测距方法的不同，RFID定位技术主要分为基于接收信号强度(ReceivedSignalStrengthIndicator,RSSI)和到达时间(TimeOfArrival,TOA)的方法。由于相位与时间存在着对应关系，近年来，基于接收信号相位(ReceivedSignalPhase,RSP)的RFID定位技术也逐渐开展起来。在上述测距方法的基础上，定位算法可根据基于几何定位、基于场景定位两种类型进行划分，三边定位和指纹定位分别为这两种类型中最典型的定位算法。对于指纹定位而言，其定位精度主要取决于指纹库的数据密度。鉴于声表面波(SurfaceAcousticWav本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种融合强度与相位信息的声表面波定位系统，由声表面波标签和阅读器构成；其中，所述阅读器包括发射模块、收发隔离模块、接收模块、信号处理模块、一分三开关、第一阅读器天线、第二阅读器天线以及第三阅读器天线；所述收发隔离模块为单刀双掷开关；所述发射模块的输出端连接收发隔离模块的第二端口，收发隔离模块的第三端口连接接收模块的输入端，接收模块的输出端连接信号处理模块的输入端，收发隔离模块的第一端口与一分三开关的第一端口连接，一分三开关的第二端口与第一阅读器天线连接，一分三开关的第三端口与第二阅读器天线连接，一分三开关的第四端口与第三阅读器天线连接；所述三个阅读器天线为全向天线，分别位于三个固定位置；声...

【技术特征摘要】
1.一种融合强度与相位信息的声表面波定位系统，由声表面波标签和阅读器构成；其中，所述阅读器包括发射模块、收发隔离模块、接收模块、信号处理模块、一分三开关、第一阅读器天线、第二阅读器天线以及第三阅读器天线；所述收发隔离模块为单刀双掷开关；所述发射模块的输出端连接收发隔离模块的第二端口，收发隔离模块的第三端口连接接收模块的输入端，接收模块的输出端连接信号处理模块的输入端，收发隔离模块的第一端口与一分三开关的第一端口连接，一分三开关的第二端口与第一阅读器天线连接，一分三开关的第三端口与第二阅读器天线连接，一分三开关的第四端口与第三阅读器天线连接；所述三个阅读器天线为全向天线，分别位于三个固定位置；声表面波标签贴附在定位目标上，其特征在于：所述声表面波标签为双频双通道单端延迟线型结构，包括压电基底、第一叉指换能器、第二叉指换能器、第一反射栅、第二反射栅、标签天线；
所述第一叉指换能器、第一反射栅沉积在压电基底的上半部分，构成声表面波的第一传播通道；第二叉指换能器、第二反射栅沉积在压电基底的下半部分，构成声表面波的第二传播通道；两个传播通道的叉指换能器孔径、反射栅孔径均相等，两个传播通道之间彼此独立；通过设计第一叉指换能器的指条宽度和第一反射栅的栅条宽度，使第一传播通道的中心频率f1为842.5MHz；通过设计第二叉指换能器的指条宽度和第二反射栅的栅条宽度，使第二传播通道的中心频率f2为922.5MHz；
所述第一叉指换能器、第二叉指换能器沉积在压电基底左侧，二者通过并联的方式与标签天线连接；
所述标签天线为双频全向天线，涵盖840～845MHz、920～925MHz两个频段。


2.根据权利要求1所述的融合强度与相位信息的声表面波定位系统，其特征在于：所述第一反射栅到第一叉指换能器的中心距L1与第二反射栅到第二叉指换能器的中心距L2满足L1/L2＝f2/f1的比例关系。


3.一种如权利要求1所述的融合强度与相位信息的声表面波定位系统的定位方法，其特征在于：包括如下步骤：其中步骤A和步骤B为定位离线阶段：
步骤A：根据声表面波标签的两个传播通道的中心频率差Δf＝f2-f1，计算出采用回波信号相位差信息测距时的无相位模糊测距长度，从而将定位区域划分成若干个不存在相位模糊问题的子区域，并确定每个子区域对应的三个阅读器天线的相位测距整数部分；
步骤B：根据定位区域中不存在相位模糊问题的子区域来设置指纹点、建立指纹库；
步骤C：阅读器发射模块产生载波频率为f1的激励脉冲信号；
步骤D：阅读器收发隔离模块的单刀双掷开关掷于第二端口，一分三开关掷于第二端口；
步骤E：激励脉冲信号经过收发隔离模块的第二端口和第一端口进入一分三开关，再经过一分三开关的相应端口进入相应的阅读器天线，通过该阅读器天线发射激励脉冲信号；
步骤F：声表面波标签的标签天线接收激励脉冲信号，仅中心频率与激励脉冲信号的载波频率一致的传播...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智军，代重阳，韩宇，陈智，熊志强，徐辅庆，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32