本发明专利技术涉及近距离或室内空间的定位方法与系统，具体讲涉及信号到达角度定位与信号波程差测量装置和方法。为提供能抵消掉由于干扰信号产生的变化，并大大提高定位的精度的定位方法与系统，本发明专利技术采用的技术方案是，包括用于发射指令射频信号和接收由各个应答器器发送的射频信号的天线；用来发射应答器通信指令的发射机；用来接收应答器发射的射频信号，并进行信号处理的接收机；AD转换器，其作用是对接收机输出的基带正弦波进行均匀周期采样，将采样的电压值转换为一定精度的数字码送到计算机处理；终端处理计算机，输入预先编好的波程差测量算法程序和坐标定位算法程序，并通过显示器输出应答器坐标。本发明专利技术主要应用于近距离或室内空间的定位。
【技术实现步骤摘要】
本发涉及近距离或室内空间的定位方法与系统，应用射频识别(RFID， Radio FrequencyIDentification)技术完成对物体的定位，涉及一种可以提高定位精度的RFID 定位方法与系统，具体讲涉及。
技术介绍
移动计算技术和无线局域网技术的飞速发展促进了移动定位技术的突飞猛进。对 于室外定位系统而言，最著名的全球定位系统GPS的应用随处可见，但对于应用于近距离 或室内空间中的定位系统，GPS系统具有明显的局限性，而应用诞生于自动识别领域的射频 识别(RFID)技术进行室内封闭空间中的定位，以其非接触、非视距、定位精度高且成本低 等其他定位技术无可比拟的优势，获得了越来越多人的关注。 在应用RFID技术进行定位的各种方法中，信号到达角度定位法(AOA)是新提出 的，可以提高定位精度的一种重要思想。通常是基于几组阅读器(最少是两组)，通过计算 应答器反射信号与阅读器的夹角，然后结合两组阅读器之间的距离，完成对应答器的定位。 基于AOA (angle ofarrival)信号到达角度定位方法具有低成本，易实现，抗干扰能力强，原 理简单等优点。基于信号到达角度的RFID定位方法所用的应答器既可以是有源应答器，也 可以是无源应答器。 基于AOA (angle of arrival)信号到达角度定位方法的RFID定位系统主要采用 如下的工作方式阅读器发出射频信号，该信号到达应答器，应答器完成信号处理任务后再 将射频信号反射回阅读器。如附图l所示，假定标签在天线阵列的远处，标签与天线之间的 距离>>天线阵列元的间距，则标签的信号到达天线处可以看做平面波，若已知天线阵列元之间的间距，阵列组间距离，根据三角函数算法，可得"-arccos(^1)其中a为到达信号与天线的夹角，d为相邻两个天线的距离，A e为接收到的信号的相位差，l为信号调制 到低频后阅读器输出的正弦波的波长。因此要求得到达信号夹角a，需要知道相邻两个天 线收到信号的相位差A 9 。在求得返回信号和阅读器的夹角后，利用三角函数算法得到相 应的坐标公式，然后就可得到标签在空间的坐标值。我们把这种定位方法称为基于信号到 达角度信号到达角度方法的无源RFID定位，该定位的数据计算可以由相关的定位算法程 序完成。它不用改变用于读写识别的常规阅读器和应答器的硬件结构，只需外接模拟数字 信号转换器，由相关定位算法程序通过计算应答器反射信号与阅读器的夹角，最终完成对 应答器的定位。 现有的基于信号到达阅读器定位方法中，利用信号的衰减来确定应答器的位置， 在阅读器与应答器距离稍远的定位场合，计算信号衰减时用到的接收信号的强度值会有较大的失真，从而严重影响定位精度。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种信号到达角度定位与信号波 程差测量装置和方法，能抵消掉由于干扰信号产生的变化，并大大提高定位的精度。为达到上 述目的，本专利技术采用的技术方案是， 一种信号到达角度定位与信号波程差测量方法，包括 (1)使阅读器经发送天线发出射频信号； (2)使待定位的应答器利用应答器天线接收阅读器发送的射频信号，信号处理完 毕依然采用调制后的射频信号返回阅读器； (3)使阅读器对高频信号进行调制解调，输出解调后的低频正弦波信号； (4)使AD转换器对阅读器发送出的正弦波信号均匀采样，将采样得到的电压转换为数字量，将转换后的数字量发送到计算机，由计算机根据表征信号的数字量，得到相邻两个天线接收到的正弦波的波程差，结合三角函数算法计算应答器反射信号与阅读器的夹角，再根据天线的距离，得到应答器的坐标值数学表达式，完成对应答器的定位。 使AD转换器对阅读器发送出的正弦波信号均匀采样是使和相邻两个阅读器连接的两个AD转换器是在同一采样时钟控制下对相邻两个天线收到信号进行4倍频采样，得到两个天线收到信号中先到达信号的采样值L = sin A ，G =sin(/l + ;)。得到后到达信号的采样值I2 = sin"，込^inOu + ^)，分别求出两路信号的合成矢量角度《=arctan,，《二arctan,，进而求出相邻两个天线收到信号的相位差A e = | e 「 e 21 ，当信号波长为A/91时，将相邻信号的波程差用相位差A e表示出来，既波程差tPcos"-":，可以得到 "=arccos(^)，与阅读器相连接的四个用于收发射频信号的天线每相邻两个组成一个天线阵列共两个天线阵列，假设其中一个天线阵列的坐标值为(o，o)，另一个天线阵列的坐标值为(O，h)，两个参考标签测得目标标签信号入射角分别为a和P，则根据三角函数知识，/z /z cot A目标应答器的位置可以通过下式得到:x=十丄t/ 'y= +丄"十,cot or + cot cot or + cot" —种信号到达角度定位与信号波程差测量装置，包括至少四个用于应答器读取 识别的阅读器、与阅读器相连接的四个用于收发射频信号的天线、四个外接高精度AD转换 器、待定位的无源应答器和计算机，所述的单个阅读器和AD转换器，包含 —个天线，用于发射指令射频信号和接收由各个应答器器发送的射频信号。 —个发射机，用来发射应答器通信指令的电路模块。 —个接收机，用来接收应答器发射的射频信号，并进行信号处理的电路模块。 —个AD转换器，其作用是对接收机输出的基带正弦波进行均匀周期采样，将采样 的电压值转换为一定精度的数字码送到计算机程序处理。 —个终端处理计算机，输入预先编好的波程差测量算法程序和坐标定位算法程 序，并通过显示器输出应答器坐标。 和相邻两个阅读器连接的两个AD转换器在同一采样时钟控制下对相邻两个天 线收到信号进行4倍频采样，得到两个天线收到信号中先到达信号的采样值^ = sin入，<formula>formula see original document page 6</formula>得到后到达信号的采样值<formula>formula see original document page 6</formula>分别求出两路信号 的合成矢量角度e,arctan,"2-arctan,魂而求出相邻两个天线收到信号的相位差<formula>formula see original document page 6</formula>当信号波长为i时，将相邻信号的波程差用相位差a e表示出来，既波 程差？<formula>formula see original document page 6</formula>可以得到<formula>formula see original document page 6</formula>^)，与阅读器相连接的四个用于收发射频信号的天线每相邻两个组成一个天线阵列共两个天线阵列，假设其中一个天线阵列的坐标值 为(o，o)，另一个天线阵列的坐标值为(0， h)，两个参考标签测得目标标签信号入射角分别为a和g ，则根据三角函数知识，目标应答器的位置可以通过下式得到<formula>formula see or本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种信号到达角度定位与信号波程差测量方法，其特征是，包括：（１）使阅读器经发送天线发出射频信号；（２）使待定位的应答器利用应答器天线接收阅读器发送的射频信号，信号处理完毕依然采用调制后的射频信号返回阅读器；（３）使阅读器对高频信号进行调制解调，输出解调后的低频正弦波信号；（４）使ＡＤ转换器对阅读器发送出的正弦波信号均匀采样，将采样得到的电压转换为数字量，将转换后的数字量发送到计算机，由计算机根据表征信号的数字量，得到相邻两个天线接收到的正弦波的波程差，结合三角函数算法计算应答器反射信号与阅读器的夹角，再根据天线的距离，得到应答器的坐标值数学表达式，完成对应答器的定位。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：毛陆虹，王淼，王峥，张世林，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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