專利名稱：一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種物體位置測(cè)試技術(shù)，具體的是一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到很大的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的位置感知，是對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)中的物體的位置進(jìn)行精確的定位，目前已經(jīng)有一些較為成熟的定位技術(shù)可以使用，GPS作為目前應(yīng)用廣泛的定位技術(shù)，被應(yīng)用于各種場(chǎng)合，但在室內(nèi)等衛(wèi)星信號(hào)無(wú)法準(zhǔn)確視距傳播的范圍內(nèi)，GPS無(wú)法達(dá)到較高的定位精度，甚至失效。RFID技術(shù)是一種較為成熟的識(shí)別技術(shù)，也是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它具有非接觸， 攜帶方便，數(shù)據(jù)容量大，具有唯一標(biāo)識(shí)物體的ID等優(yōu)點(diǎn)。RFID定位技術(shù)是目前室內(nèi)小范圍定位研究的熱門，工作于UHF頻段的RFID系統(tǒng)識(shí)別距離可以達(dá)到10米以上，基本符合室內(nèi)定位環(huán)境，因此，在物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)位置感知中采用RFID技術(shù)是一個(gè)非常合適的方法。RFID測(cè)距的技術(shù)主要有基于到達(dá)信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)，信號(hào)到達(dá)時(shí)間(TOA)，信號(hào)到達(dá)時(shí)間差(TDOA)，信號(hào)到達(dá)相位差(PDOA)等方法。RSSI受傳播環(huán)境等影響較大，精度低； 室內(nèi)定位傳播距離較短TOA和TDOA對(duì)硬件要求太高，因此難于實(shí)現(xiàn)；由于閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)的過(guò)程中，載波給標(biāo)簽充電，同時(shí)標(biāo)簽通過(guò)反向散射方式將載波反射回去，閱讀器根據(jù)標(biāo)簽反向散射的信號(hào)載波與發(fā)送信號(hào)載波的相位相比較得到一個(gè)相位差，根據(jù)相位差就可以得到距離信息，即使在較復(fù)雜的傳播環(huán)境中，只要能夠讀取到標(biāo)簽都能夠得到較高的測(cè)距精度，因此采用PDOA方法對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行測(cè)距較適合室內(nèi)環(huán)境的測(cè)距。(2) PDOA 測(cè)距原理假設(shè)讀寫器發(fā)送出的信號(hào)為s (t)，在不考慮標(biāo)簽調(diào)制和噪聲影響的情況下，讀寫
器接收到的標(biāo)簽反射回來(lái)的信號(hào)可以寫為
y{t) = p-s(t)-e[-"p)(1)其中ρ與傳播距離相關(guān)的幅度，^是接收到的信號(hào)的相位。于是，標(biāo)簽與閱讀器之間的距離可以表示為
d = ^ (2) ^nf如果系統(tǒng)選用UHF的頻段是900MHz左右，波長(zhǎng)大約是33cm左右，而對(duì)于室內(nèi)的定位環(huán)境，一般是幾米到幾十米，因此，相位^存在2η π的相位模糊，從而導(dǎo)致測(cè)距不準(zhǔn)確，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法，具有動(dòng)態(tài)頻率差的PDOA測(cè)距方法，能夠保證測(cè)量系統(tǒng)的相對(duì)誤差穩(wěn)定，在實(shí)際距離較小時(shí)，減小測(cè)距誤差。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明表述一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法，其關(guān)鍵在于按以下步驟進(jìn)行步驟一建立一個(gè)三維坐標(biāo)體系，三維坐標(biāo)體系內(nèi)定位一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知系統(tǒng)主要由四個(gè)UHF RFID讀寫器，電子標(biāo)簽和總節(jié)點(diǎn)模塊組成； 各個(gè)UHF RFID讀寫器之間通過(guò)CAN總線相互連接，并都接到總節(jié)點(diǎn)上面，總節(jié)點(diǎn)和互聯(lián)網(wǎng)相連接，確定每個(gè)UHF RFID讀寫器在三維坐標(biāo)體系中的三維坐標(biāo)位置；步驟二 將電子標(biāo)簽附著在被測(cè)物體上；步驟三初次距離測(cè)試，每個(gè)UHF RFID讀寫器發(fā)送射頻信息到電子標(biāo)簽上，初步獲得每個(gè)UHF RFID讀寫器到電子標(biāo)簽的初測(cè)距離值d ；設(shè)置第一初始測(cè)量頻率Π，設(shè)定初始測(cè)量的最大距離是dmax，讀寫器分別以2個(gè)頻第一初始測(cè)量頻率f\和第二初始測(cè)量頻率f2發(fā)送信號(hào)，對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽反射回來(lái)的信號(hào)的相位分別為夠和約，電子標(biāo)簽處于最大距離是dmax時(shí)的相位差Δρ 為2π，于是可得
權(quán)利要求
1.一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行步驟一建立一個(gè)三維坐標(biāo)體系，三維坐標(biāo)體系內(nèi)定位一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知系統(tǒng)， 物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知系統(tǒng)由四個(gè)UHF RFID讀寫器，電子標(biāo)簽和總節(jié)點(diǎn)模塊組成；各個(gè)UHF RFID讀寫器之間通過(guò)CAN總線相互連接，并都接到總節(jié)點(diǎn)上面，總節(jié)點(diǎn)和互聯(lián)網(wǎng)相連接，確定每個(gè)UHFRFID讀寫器在三維坐標(biāo)體系中的三維坐標(biāo)位置；步驟二 將電子標(biāo)簽附著在被測(cè)物體上；步驟三初次距離測(cè)試，每個(gè)UHF RFID讀寫器發(fā)送射頻信息到電子標(biāo)簽上，初步獲得每個(gè)UHF RFID讀寫器到電子標(biāo)簽的初測(cè)距離值d;設(shè)置第一初始測(cè)量頻率Π，設(shè)定初始測(cè)量的最大距離是Clmax,讀寫器分別以2個(gè)頻第一初始測(cè)量頻率和第二初始測(cè)量頻率f2發(fā)送信號(hào)，對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽反射回來(lái)的信號(hào)的相位分別為約和終，電子標(biāo)簽處于最大距離是dmax時(shí)的相位差Δρ為 2 π，于是可得=4π ·(/2-^)/ c(3)C為光速值；從而得到UHF RFID讀寫器到電子標(biāo)簽的初測(cè)距離值d為d = c-^-(4)AnAf步驟四根據(jù)初測(cè)距離值d，重新設(shè)定最大距離dmax' = d+1. 5m ；據(jù)(4)式可求出相應(yīng) ，第一初始測(cè)量頻率4不變，也就能確定第二二次測(cè)量頻率f2'；讀寫器分別以2 個(gè)頻率發(fā)送信號(hào)，測(cè)量標(biāo)簽反射回來(lái)的信號(hào)的相位分別為灼和㈣，求出Δ<，據(jù)⑷ 式可求出精確的實(shí)際距離d'；步驟五四個(gè)UHF RFID讀寫器通過(guò)總節(jié)點(diǎn)發(fā)送精測(cè)距離到中央處理器，中央控制器結(jié)合四個(gè)UHF RFID讀寫器在三維坐標(biāo)體系中的三維坐標(biāo)位置，求得電子標(biāo)簽在三維坐標(biāo)體系中的準(zhǔn)確位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法，其特征在于所述UHFRFID 讀寫器由主控制模塊，射頻電路模塊，功率放大模塊，CAN通信模塊，環(huán)行器，相位差獲取模塊和天線組成；所述主控制模塊用于對(duì)標(biāo)簽的讀取，和總節(jié)點(diǎn)通信；所述射頻電路模塊用于實(shí)現(xiàn)編解碼，調(diào)制解調(diào)生成射頻信號(hào)，采用集成芯片AS3992 和相應(yīng)的外圍電路實(shí)現(xiàn)；但射頻模塊出來(lái)的功率小，功率放大模塊增加發(fā)射的功率；所述CAN通信模塊，由獨(dú)立CAN收發(fā)控制器SJA1000和CAN總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C250組成，用于和總節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；所述環(huán)行器用于收發(fā)信號(hào)分離；所述相位差獲取模塊用于獲取發(fā)送信號(hào)載波和標(biāo)簽反向散射回來(lái)的載波直接的相位差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法，其特征在于所述總節(jié)點(diǎn)設(shè)置有CAN模塊與所述UHF RFID讀寫器連接；所述總節(jié)點(diǎn)設(shè)置有互聯(lián)網(wǎng)通信模塊與互聯(lián)網(wǎng)連接；所述總節(jié)點(diǎn)設(shè)置有中央控制器中央控制器計(jì)算電子標(biāo)簽在三維坐標(biāo)體系中的準(zhǔn)確位置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知方法，其特征在于建立一個(gè)三維坐標(biāo)體系，定位一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)物體位置感知系統(tǒng)由四個(gè)UHF RFID讀寫器，電子標(biāo)簽和總節(jié)點(diǎn)模塊組成；確定每個(gè)UHF RFID讀寫器在三維坐標(biāo)體系中的三維坐標(biāo)位置；將電子標(biāo)簽附著在被測(cè)物體上；初次距離測(cè)試，獲得初測(cè)距離值d；求出精確的實(shí)際距離d′；求得電子標(biāo)簽的準(zhǔn)確位置。其顯著效果是具有動(dòng)態(tài)頻率差的PDOA測(cè)距方法，能夠保證測(cè)量系統(tǒng)的相對(duì)誤差穩(wěn)定，在實(shí)際距離較小時(shí)，減小測(cè)距誤差。
文檔編號(hào)G01S13/08GK102184436SQ201110124859
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者但成福, 劉國(guó)金, 唐盟, 宋林帥, 曾孝平, 楊學(xué)敏, 熊東, 王峰, 王靖, 胡磊, 趙宇, 陳佳, 陳磊 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)