一种无线射频识别测距或定位系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无线射频识别测距或定位系统及其方法，属于无线射频识别技术领域。该系统包括参数设置模块、数据读取模块、计时模块、数据处理模块和信息处理模块。本发明专利技术可有效减少空间中障碍物或物体的变化对射频识别测距或定位结果的影响，在不增加系统复杂度的情况下，大幅度提高测距和定位精度。此外，本发明专利技术采用多次测量阅读器读取标签的计时时间的方法，减少了系统延迟时间的误差对整个测距和定位功能精度的影响，增加了系统的可靠性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线射频识别
，特别涉及。
技术介绍
随着全球经济的快速腾飞，科学技术的迅猛发展，以及汽车和智能手机的普及，无线定位技术日趋完善和成熟，在生产、仓储、物流、交通等全球各个领域和行业都有广泛应用。在室外定位方面，基于卫星通信的全球定位系统(GPS)导航系统技术发展已经十分成熟，从车内的导航系统到个人手机的自助定位和导航服务，都可以实现较为精确地定位和导航功能。水平定位精度约为20-30米，理论值为2. 93-29米，由于地球内部没有卫星， 因此，其垂直定位精度偏低，仅为45-100米，如果采用传感器辅助，可改善为5-10米。在所有条件良好的情况下，GPS启动获取时间约为I分钟。近年来，随着我国经济的增长，城市的规模快速扩张，越来越多的大型建筑涌现出来，例如地铁系统，大型展会建筑，大型商场，博物馆、图书馆等。这些大型建筑在提供大型的室内空间的同时，也给我们带来了一个室内定位和导航的新难题。然而，在这些封闭或者半封闭的区间，GPS信号受墙壁或者其他障碍物的阻碍会大大减弱，无法进行精确的定位和导航。因此，我们需要研究新的无线定位技术来弥补GPS定位在室内环境下和高精度情况下的不足。目前，应用于室内和高精度定位的无线技术主要有超声波、红外线、蓝牙、WLAN、射频识别、超宽带和ZigBee等。这些技术中比较成功的系统是将超声波和射频识别技术相结合的Cricket系统，该系统定位精度可达到厘米级别，目前已投入商业应用。Cricket室内定位系统的是由用户携带的接收器、固定放置在建筑物内的参考节点以及中心服务器组成。每一个参考节点被赋予唯一的识别码，以识别自身所在的区域，同时转发数据给服务器。由服务器完成对数据的进一步计算处理，从而实现定位功能。其数据处理利用的主要是TDOA (到达时间差)算法，即移动端所持的接收机发射超声波信号和射频信号，附近的参考节点收到信号后，反馈带有自身位置信息的射频信号和超声波信号，接收机根据接收到两种信号的时间差来计算与参考节点之间的距离，然后根据已知的参考节点位置计算出移动端所在的地理位置信息。这种定位系统可以有效地解决室内环境下人员对自身的定位，为人员的出行和物流等行业提供了极大的便利。但是，这种定位系统只能实现人员或车辆的主动式定位，而无法实现对于大量同类物品的被动式定位，例如图书馆内书籍的定位或博物馆内展品的定位或超市等大型购物中心商品的定位等。实际上，这种被动式定位应用的场景还有很多，与人们的生活息息相关，在日常生活中，人们有很多重要的物品或文件常常会记不起放置的地方，经常需要花费大量的时间和精力来寻找。如果可以对这些物品或文件精确定位，即可节省大量的时间，也免去不少麻烦。然而，这种被动式定位针对的是书籍或者随身携带的小物品等，因此要求用于该定位的系统必须成本低而且体积小，适合量产，易于携带和推广。在上述的这些无线定位技术中，只有射频识别(RFID)技术可以满足以上要求。RFID是利用无线电波对目标进行识别和读写，其最大的优点是不需要人工干预，RFID机器会自动获取RFID标签上的数据并传送到计算机系统中进一步应用。该技术作为快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术和信息标准化的基础，已经被世界公认为本世纪十大重要技术之一，在生产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用前景。RFID根据标签的不同，具有不同的应用场景。RFID的无源标签价格低廉，从阅读器发出的电磁场获得能量，适用于短距离的定位；RFID的有源标签包含电池，自身即可提供能量，适用于长距离的通信。 目前，RFID实时定位系统尚未大规模展开针对此被动式定位场景下的研究，主要是针对主动式定位场景下的研究。研究采用的技术主要包括基于测距的定位和无须测距的定位两种，其中，基于测距的定位常用的技术包括接收信号强度检测(RSSI)和相位变化检测两种。这两种技术都会受信号传播过程中路径的干扰影响，导致结果误差较大，精度较低，迟迟无法推广。因此，我们亟需完善和提高被动式定位场景下的定位系统和精度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，解决了现有技术中无线射频技术对于室内被动式定位时的定位精度不准确的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种无线射频识别测距的系统，包括参数设置模块、数据读取模块、计时模块和数据处理模块；所述参数设置模块用于设定发送射频信号的次数，所述数据读取模块根据所述发送射频信号的次数，阅读器读取标签的信息，所述计时模块用于当所述阅读器开始读取标签信息时，记录开始时间，根据所述发送射频信号的次数，所述阅读器读取标签信息结束后，记录结束时间，所述数据处理模块根据所述阅读器读取标签的信息、所述开始时间和所述结束时间，计算所述标签与所述阅读器之间的距离，所述参数设置模块分别与所述数据读取模块、所述计时模块和所述数据处理模块通过数据接口相连，所述数据读取模块分别与所述计时模块和所述数据处理模块通过数据接口相连，所述计时模块与所述数据处理模块通过数据接口相连。进一步地，所述系统还包括用户交互模块，所述用户交互模块与所述数据处理模块通过数据接口相连，所述用户交互模块用于图形显示所述读取标签的信息、所述开始时间、所述结束时间和所述标签与所述阅读器之间的距离。一种无线射频识别测距的方法，包括如下步骤步骤101 :设定发送射频信号的次数；步骤102 :根据所述发送射频信号的次数，阅读器读取标签的信息；步骤103 :当所述阅读器开始读取标签信息时，记录开始时间，根据所述发送射频信号的次数，所述阅读器读取标签信息结束后，记录结束时间；步骤104 :根据所述阅读器读取标签的信息、所述开始时间和所述结束时间，计算所述标签与所述阅读器之间的距离。进一步地，所述计算标签与阅读器之间的距离的方法如式(I)和式(2)所示Δ t= (Τ0/Ν) - ( Λ T+ Λ T1+ Λ T2+ Δ T3)(I)其中，Ttl为所述阅读器读取操作的过程所需要的时间，N为发送射频信号的次数，AT为所述结束时间与所述开始时间的差，AT1为所述阅读器延迟一段时间完成发送射频信号命令需要的时间，AT2为所述标签接收到所述射频信号，将其转换为自己的能量，并返回电磁信号的过程需要的时间，AT3为所述阅读器接收到来自所述标签的反馈信号进行处理直至开始延时过程需要的时间，At为所述射频信号在所述阅读器与所述标签之间的传播路径上的单次往返时间；S=V* Δ t/2(2) 其中，V为所述射频信号的传输速度，△ t为所述射频信号在所述阅读器与所述标签之间的传播路径上的单次往返时间，S为所述阅读器与所述标签之间的距离。进一步地，所述测距的方法还包括步骤105 :图形显示所述读取标签的信息、所述开始时间、所述结束时间和所述标签与所述阅读器之间的距离。一种无线射频识别测距的系统，包括参数设置模块、数据读取模块、数据分析模块、计时模块和数据处理模块；所述参数设置模块用于设定发送射频信号的次数，所述数据读取模块根据所述发送射频信号的次数，阅读器读取标签的信息，所述数据分析模块用于统计所述阅读器读取标签信息的个数，所述计时模块用于当所述阅读器开始读取标签信息时，记录开始时间，根据所述发送射频信号的次数，所述阅读器读取标签信息结束后，记录结束时间，所述数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线射频识别测距的系统，其特征在于，包括参数设置模块、数据读取模块、计时模块和数据处理模块；所述参数设置模块用于设定发送射频信号的次数，所述数据读取模块根据所述发送射频信号的次数，阅读器读取标签的信息，所述计时模块用于当所述阅读器开始读取标签信息时，记录开始时间，根据所述发送射频信号的次数，所述阅读器读取标签信息结束后，记录结束时间，所述数据处理模块根据所述阅读器读取标签的信息、所述开始时间和所述结束时间，计算所述标签与所述阅读器之间的距离，所述参数设置模块分别与所述数据读取模块、所述计时模块和所述数据处理模块通过数据接口相连，所述数据读取模块分别与所述计时模块和所述数据处理模块通过数据接口相连，所述计时模块与所述数据处理模块通过数据接口相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张学艳，刘振宇，朱坤顺，张海英，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：