一種基于非精確錨節(jié)點的rfid定位系統(tǒng)及定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)及定位方法，系統(tǒng)主要包括貨架、貨品、RFID標(biāo)簽、讀寫器、天線等。在待定位環(huán)境中，部署坐標(biāo)位置已知的貨架，貨架上擺放附有RFID標(biāo)簽的貨品，貨品的精確位置未知，只能獲取其分類在貨架上的起止位置。本發(fā)明通過使用這些沒有精確位置信息的貨品標(biāo)簽為錨節(jié)點，基于貨品種類的分布情況，搭建了一種RFID定位系統(tǒng)，并提出行之有效的定位方法。該系統(tǒng)不需要獲得貨品的精確位置信息，只需要通過掃描到的貨品分類信息即可完成定位操作。
【專利說明】一種基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)及定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種RFID定位方法，具體是一種基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng) 及定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的RFID標(biāo)簽被使用，使得在一些環(huán)境中（比 如超市、圖書館、貨品倉庫等）會有著大量RFID標(biāo)簽的存在，雖然不能獲取這些錨節(jié)點的精 確位置，但其分類所在位置范圍已知。上述環(huán)境中也有著對人員進行定位的需求，以提供更 為人性化的服務(wù)，如：導(dǎo)航、附近貨品查詢等。然而目前僅僅依靠現(xiàn)有環(huán)境中RFID標(biāo)簽，無 法準(zhǔn)確定位人員，必須借助于參考標(biāo)簽。
[0003] 而貨品上的標(biāo)簽，本來是用于標(biāo)識貨品的信息便于獲知其相關(guān)信息，但是由于 RFID技術(shù)中包含的基礎(chǔ)無線特性（信號衰減、信號傳播的方向性等），實際可以擴展其他功 能，然而現(xiàn)有技術(shù)并沒有充分挖掘其中的潛力。本發(fā)明通過利用這些看似別無他用的貨品 標(biāo)簽，即可對目標(biāo)物體進行定位工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)及其 方法，該系統(tǒng)無須另外布置參考標(biāo)簽節(jié)點，只利用已有貨品上的RFID標(biāo)簽進行定位操作， 即可準(zhǔn)確定位用戶位置。
[0005] 本發(fā)明所述的一種基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)，其包括以下組件：
[0006] 貨架：用于擺放貼有RFID標(biāo)簽的貨品，貨架的位置固定，并知道每個貨架上貨品 分類的起止位置；
[0007] RFID標(biāo)簽：貼在貨品上的包含貨品信息的普通RFID標(biāo)簽；
[0008] 移動裝置：其上搭載RFID閱讀器和天線，由用戶推動，通過對移動裝置的定位，即 可得到用戶的位置信息；
[0009] RFID閱讀器和天線：用于收集貨品的標(biāo)簽信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給運算服務(wù)器中 的信息處理模塊；
[0010] 信息處理模塊：由收集到的貨品的標(biāo)簽信息，計算出移動裝置的位置。
[0011] 本發(fā)明還提供了基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)的定位方法，其包括以下步 驟：
[0012] 1)用戶推動裝載RFID閱讀器及天線的移動裝置，進入在貨架的物品上部署RFID 標(biāo)簽的可定位環(huán)境中，該環(huán)境中貨架的位置固定，即各排貨架的y坐標(biāo)位置已知；
[0013] 2)RFID閱讀器及天線收集周邊物品上的RFID標(biāo)簽信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳入信息處 理模塊進行位置運算操作；
[0014] 3)信息處理模塊獲得各RFID標(biāo)簽所屬分類的信息，由于待定位目標(biāo)所在貨架y坐 標(biāo)位置已知，只需計算待定位目標(biāo)所在的X坐標(biāo)位置，即可定位目標(biāo)。
[0015] 對于步驟3)的具體定位過程有以下幾種并列方法：
[0016] 其一：信息處理模塊獲得各RFID標(biāo)簽所屬分類的信息，因為每個種類的起始位置 xiiS及結(jié)束位置Xu已知，使用各種類中被識別的標(biāo)簽數(shù)叫為加權(quán)權(quán)值，通過加權(quán)求平均 的方法即可以計算得出目標(biāo)的X坐標(biāo)位置，該計算過程用以下公式進行描述：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)，其特征在于包括以下組件： 貨架：用于擺放貼有RFID標(biāo)簽的貨品，貨架的位置固定，并知道每個貨架上貨品分類 的起止位置； RFID標(biāo)簽：貼在貨品上的包含貨品信息的普通RFID標(biāo)簽； 移動裝置：其上搭載RFID閱讀器和天線，由用戶推動，通過對移動裝置的定位，即可得 到用戶的位置信息； RFID閱讀器和天線：用于收集貨品的標(biāo)簽信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給運算服務(wù)器中的信 息處理模塊； 信息處理模塊：由收集到的貨品的標(biāo)簽信息，計算出移動裝置的位置。
2. 權(quán)利要求1所述基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于包括以 下步驟： 1) 用戶推動裝載RFID閱讀器及天線的移動裝置，進入在貨架的物品上部署RFID標(biāo)簽 的可定位環(huán)境中，該環(huán)境中貨架的位置固定，即各排貨架的y坐標(biāo)位置已知； 2. RFID閱讀器及天線收集周邊物品上的RFID標(biāo)簽信息，并通過網(wǎng)絡(luò)傳入信息處理模 塊進行位置運算操作； 3) 信息處理模塊獲得各RFID標(biāo)簽所屬分類的信息，由于待定位目標(biāo)所在貨架y坐標(biāo)位 置已知，只需計算待定位目標(biāo)所在的X坐標(biāo)位置，即可定位目標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于 步驟3)的具體過程為： 信息處理模塊獲得各RFID標(biāo)簽所屬分類的信息，因為每個種類的起始位置Xi，s及結(jié)束 位置Xu已知，使用各種類中被識別的標(biāo)簽數(shù)^為加權(quán)權(quán)值，通過加權(quán)求平均的方法即可 以計算得出目標(biāo)的X坐標(biāo)位置，該計算過程用以下公式進行描述：
這里，k是被識別的種類數(shù)，Wi是相對應(yīng)分類的權(quán)值，其可通過使用該種類中被識別的 標(biāo)簽數(shù)除以所有被識別的標(biāo)簽數(shù)得到；在這個方法中，使用貨品種類的中間位置
作為種類的位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于 步驟3)的具體過程為： 信息處理模塊獲得各RFID標(biāo)簽所屬分類的信息，因為每個種類的起始位置Xi，s及結(jié)束 位置Xi，e已知，而各RFID標(biāo)簽距離天線在識別區(qū)域上的投影距離越近，其RSSI值就越高， 這里使用每個貨品種類的總RSSI值做為權(quán)值，通過加權(quán)求平均的方法即可以計算得出目 標(biāo)的X坐標(biāo)位置，計算方法描述如下：
其中，k表示選取的k個具有最強RSSI平均值的貨品分類，^為獲取的貨品分類中所 有標(biāo)簽的RSSI值的平均值，Wi為根據(jù)Si算出的每個分類權(quán)值，由于每個分類的起止位置已 知，即可根據(jù)該算法算出移動裝置的位置信息。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于 步驟3)的具體過程為： 信息處理模塊獲得各RFID標(biāo)簽所屬分類的信息，因為每個種類的起始位置Xi，s及結(jié)束 位置Xi，e已知；與此同時，在掃描過程中，可以獲知每個分類里面的標(biāo)簽數(shù)，把這些獲得的 各分類標(biāo)簽數(shù)作為一個向量，所有被識別到的標(biāo)簽分類所覆蓋的范圍作為可能位置范圍， 從可能位置范圍的左側(cè)開始，每隔Ad距離，就以可能的位置為中心，以主要識別區(qū)間的 半徑向外畫一個圈，可以獲得一系列的標(biāo)簽數(shù)向量表，通過匹配識別的標(biāo)簽數(shù)向量和計算 得出的標(biāo)簽向量，通過一個k近鄰算法，找到k個最類似的向量，再根據(jù)他們的可能位 置，估算出目標(biāo)的X坐標(biāo)位置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非精確錨節(jié)點的RFID定位系統(tǒng)的定位方法，其特征在于 步驟3)的具體過程為： 通過實驗得到了不同RFID標(biāo)簽密度情況下，RSSI強度與標(biāo)簽到天線投影距離間的關(guān) 系訓(xùn)練集!^，通過計算每個標(biāo)簽距離天線投影距離，給出每個標(biāo)簽對于投影位置的預(yù)判位 置；通過計算這些預(yù)判位置的中心位置，即為需要計算的目標(biāo)位置。
【文檔編號】G06K17/00GK104217231SQ201410439297
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】謝磊, 魯翔, 殷亞鳳, 王煒, 陸桑璐 申請人:南京大學(xué)