專利名稱：一種基于反饋射頻損耗估計距離的定位方法及基站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識別領(lǐng)域，特別涉及一種基于反饋射頻損耗距離估計的定位方法
及基站。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)定位開始得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用?，F(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)中，往往采用射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification,簡稱RFID)進行定位。專利號201010134769.4提出的基于RSSI的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位方法，根據(jù)待測點與錨節(jié)點的RSSI (Received Signal Strength Indication,接收信號強度)獲得兩者之間的距離信息。錨節(jié)點通過發(fā)送固定的功率以及接收待測點反饋的功率，根據(jù)傳播損耗計算待測點相應(yīng)的距離。但是，當(dāng)距離小時待測點距離的微小變化就導(dǎo)致?lián)p耗的較大變化，而當(dāng)距離較遠時傳播損耗對距離的變化不敏感了，同時，遠距離的無阻擋直視看見的傳播損耗和近距離的有阻擋如墻壁等傳播損耗相等或接近時，會產(chǎn)生很大的誤差，而在實際工程中，待測節(jié)點和錨節(jié)點不可能都在直視環(huán)境，因阻擋折射，反射等造成的多徑衰減損耗等。故采用該技術(shù)方案進行定位的精確度不高，誤差較大，實用性不強。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例第一目的在于提供一種基于反饋射頻損耗估計距離的定位方法，采用本技術(shù)方案可以根據(jù)反饋的射頻損耗估計移動標簽的距離，自適應(yīng)調(diào)節(jié)射頻發(fā)送功率，提高定位的精準性，減少誤差。本發(fā)明實施例第二目的在于提供一種基站，采用本技術(shù)方案可以根據(jù)反饋的射頻損耗估計移動標簽的距離，自適應(yīng)調(diào)節(jié)射頻發(fā)送功率，提高定位的精準性，減少誤差。第一方面，本發(fā)明提供一種基于反饋射頻損耗估計距離的定位方法，包括:基站向移動標簽發(fā)送載波，并接收所述移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包；其中，所述數(shù)據(jù)包包含信息:所述移動標簽的身份標識、所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時使用的發(fā)送功率、所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度；所述基站根據(jù)所述載波的發(fā)送功率、以及所述數(shù)據(jù)包中包含的所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第一射頻傳播損耗；所述基站根據(jù)所述第一射頻傳播損耗，查詢所述載波的發(fā)送功率對應(yīng)的傳播損耗映射表，所述傳播損耗映射表為:所述基站與所述移動標簽之間的傳播損耗、與所述載波的有效覆蓋距尚之間的映射關(guān)系表；如果所述第一射頻傳播損耗高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、或者低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限，則所述基站減小所述載波的發(fā)送功率，再次向所述移動標簽發(fā)送所述載波，返回步驟:接收所述移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包；
如果所述第一射頻傳播損耗低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、以及高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限，則基站根據(jù)所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時的發(fā)送功率、與所述基站接收所述數(shù)據(jù)包時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第二射頻傳播損耗；根據(jù)所述第二射頻傳播損耗的值、以及所述傳播損耗映射表中的數(shù)據(jù)，采用線性差值法，計算出所述基站與所述移動標簽之間的距離，以確定所述移動標簽的位置。結(jié)合第一方面，在第一種實現(xiàn)方式下，在所述計算出所述基站與所述移動標簽的距離，以確定所述移動標簽的位置之后，還包括:所述基站向定位系統(tǒng)發(fā)送定位消息，其中，所述定位消息包括:所述基站的身份標識、所述移動標簽的身份標識、所述基站與所述移動標簽之間的距離、以及時間信息，以供所述定位系統(tǒng)根據(jù)至少三個具有相同所述移動標簽的身份標識、以及具有不同所述基站的身份標識的所述定位消息，計算獲得所述移動標簽當(dāng)前相對于至少三個所述基站之間的平面坐標。第二方面，本發(fā)明提供一種基站，包括:射頻收發(fā)器，用于向移動標簽發(fā)送載波，并接收所述移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包；其中，所述數(shù)據(jù)包包含信息:所述移動標簽的身份標識、所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時使用的發(fā)送功率、所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度；計算器，用于根據(jù)所述載波的發(fā)送功率、以及所述數(shù)據(jù)包中包含的所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第一射頻傳播損耗，以及用于在查詢確定器查詢傳播損耗映射表，確定所述第一射頻傳播損耗低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、以及高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限時，根據(jù)所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時的發(fā)送功率、與所述基站接收所述數(shù)據(jù)包時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第二射頻傳播損耗，以及用于根據(jù)所述第二射頻傳播損耗的值、以及所述傳播損耗映射表中的數(shù)據(jù)，采用線性差值法，計算出所述基站與所述移動標簽之間的距離，以確定所述移動標簽的位置；其中，所述傳播損耗映射表為:所述基站與所述移動標簽之間的傳播損耗、與所述載波的有效覆蓋距離之間的映射關(guān)系表；所述查詢確定器，用于根據(jù)所述第一射頻傳播損耗，查詢所述載波的發(fā)送功率對應(yīng)的傳播損耗映射表，確定所述第一射頻傳播損耗是否在所述損耗映射表中傳播損耗上限與下限之內(nèi)；所述射頻收發(fā)器還用于:在所述查詢確定器確定所述第一射頻傳播損耗高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、或者低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限時，減小所述載波的發(fā)送功率，再次向所述移動標簽發(fā)送所述載波。結(jié)合第二方面，在第一種實現(xiàn)方式下，所述射頻收發(fā)器還用于:向定位系統(tǒng)發(fā)送定位消息，其中，所述定位消息包括:所述基站的身份標識、所述移動標簽的身份標識、所述基站與所述移動標簽之間的距離、以及時間信息，以供所述定位系統(tǒng)根據(jù)至少三個具有相同所述移動標簽的身份標識、以及具有不同所述基站的身份標識的所述定位消息，計算獲得所述移動標簽當(dāng)前相對于至少三個所述基站之間的平面坐標。由上可見，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用固定的發(fā)送功率，根據(jù)基站與移動標簽之間的射頻傳播損耗確定距離，由于射頻傳播損耗與傳播距離并非線性關(guān)系，確定的距離準確度不高，存在較大的誤差。而采用本發(fā)明技術(shù)方案，基站向移動標簽發(fā)送載波，根據(jù)移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包，計算第一射頻傳播損耗，并查詢傳播損耗映射表，確定該移動標簽是否在該發(fā)送功率下的有效覆蓋范圍內(nèi)。如果不是，則根據(jù)減少載波的發(fā)送功率，再次發(fā)送載波，并重新接收反饋的數(shù)據(jù)包，直到確定該移動標簽在該發(fā)送功率下的有效覆蓋范圍內(nèi)。然后基站根據(jù)該數(shù)據(jù)包包含的該移動標簽發(fā)送該數(shù)據(jù)包時的發(fā)送功率、以及該基站接收該數(shù)據(jù)包時的接收信號強度，計算基站與移動標簽之間的第二射頻傳播損耗?；靖鶕?jù)第二射頻傳播損耗的值、以及傳播損耗映射表中的數(shù)據(jù)，采用線性差值法，計算出基站與移動標簽之間的距離，以確定移動標簽的位置。 雖然射頻傳播損耗與傳播距離并非線性關(guān)系，但是，在一定范圍的傳播距離內(nèi)，射頻傳播損耗與傳播距離能近似為線性。由于傳播損耗等于發(fā)送功率減去接收信號強度，本發(fā)明技術(shù)方案根據(jù)反饋的射頻損耗，調(diào)節(jié)載波的射頻發(fā)送功率，從而調(diào)節(jié)射頻傳播損耗與傳播距離之間的關(guān)系，不同的距離采用不同的發(fā)送功率，將兩者的函數(shù)關(guān)系由非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為分散線性關(guān)系，使得在不同的區(qū)間內(nèi)，射頻傳播損耗與傳播距離都呈線性關(guān)系，再采用線性差值法計算基站與移動標簽的距離，能提高定位的精確度，減少誤差。進一步的，基站將自身身份標識、移動標簽標識、時間信息以及兩者之間的距離信息發(fā)送給定位系統(tǒng)，定位系統(tǒng)通過至少三個基站關(guān)于同一移動標簽標識的距離信息，確定該移動標簽當(dāng)前與該至少三個基站之間的平面坐標，進一步提高定位的準確性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實施例1提供的一種基于反饋射頻損耗估計距離的定位方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實施例2提供的一種基站的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1:參見圖1，本實施例提供了一種基于反饋射頻損耗估計距離的定位方法，適用于物聯(lián)網(wǎng)的目標位置管理。譬如室內(nèi)定位，無法使用衛(wèi)星定位進行目標位置管理的行業(yè)應(yīng)用，如物流，監(jiān)獄，俱樂部，敬老院，大型廠礦企業(yè)等。其主要步驟及原理如下:步驟101:基站向移動標簽發(fā)送載波。在本實施例中，基站默認的以最大發(fā)送功率向移動標簽發(fā)送載波?；镜纳漕l發(fā)送器與射頻接收器同時工作，但頻道錯開。在保證5Mhz以上的頻率隔離基礎(chǔ)上，微功率基站可使用的發(fā)送頻點為Fi (i=l，2，3,4, 5，6)，接收頻點為Fij(i=l，2，3，4，5, 6 ；j=l, 2，3，4，5....12)，每個發(fā)送頻點對應(yīng)12個接收頻點，一旦發(fā)送頻點確定，就不再更改，但接收頻點會在12頻點間通過一定規(guī)則實現(xiàn)跳頻。微功率基站采用6個發(fā)送頻點可以確保，任何空間上相鄰的微功率基站都可以使用不同的頻點，避免同頻干擾。在本實施例中，基站可以但不限于為微功率基站。步驟102:接收該移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包。在本實施例中，移動標簽在移動之前，可以進入靜默狀態(tài)，不發(fā)送任何射頻信號，僅僅當(dāng)檢測到自身的運動才啟動載波偵測，只有在偵測到微功率基站存在時，才會發(fā)送射頻信號到微功率基站。具體步驟為:標簽上電初始化時，一旦檢測到移動標簽的運動，就開始分別偵測Fi(i=l，2，3，4，5，6)，偵測間 隔為I秒，偵測持續(xù)時間為I毫秒。移動標簽偵測不到任何頻點時，表示移動標簽不在基站覆蓋范圍內(nèi)，標簽就再次進入休眠，等待標簽定時喚醒，再次檢測標簽是否運動。該移動標簽進入靜默狀態(tài)能避免移動標簽持續(xù)發(fā)送射頻信號或者持續(xù)接收射頻信號，避免電池過早耗盡，提高移動標簽的工作壽命。移動標簽在接收該載波后，會反饋一數(shù)據(jù)包給基站，該數(shù)據(jù)包包含信息有:該移動標簽的身份標識、該移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時使用的發(fā)送功率、該移動標簽接收該載波時的接收信號強度。在本實施例中，該載波中包含該基站允許使用的接收頻點的點Fij的跳頻規(guī)則。移動標簽通過跳頻機制可以保證多個標簽在和微功率基站交互時不發(fā)生干擾，也增加安全性，有效防止竊聽和篡改標簽信息。步驟103:基站根據(jù)該載波的發(fā)送功率、以及數(shù)據(jù)包中包含的該移動標簽接收載波時的接收信號強度，計算基站與移動標簽之間的第一射頻傳播損耗。在本實施例中，由于無線信號在自由空間下的傳播損耗公式為:Los=32.44+201g(d)+201g (f)，其中，Pout - Pin=Los,因此 Pout-Pin=32.44+201g(d)+201g(f)。公式中字母代表含義為:d傳播距離單位公里f---無線信號頻率單位MhzLos傳播損耗單位dBPout---發(fā)送功率單位dBmPin接收信號強度單位dBm在本實施例中，基站根據(jù)該公式、以及載波的發(fā)送功率、以及數(shù)據(jù)包中包含的該移動標簽接收載波時的接收信號強度，計算出所述基站與所述移動標簽之間的第一射頻傳播損耗。
步驟104:基站根據(jù)該第一射頻傳播損耗，查詢該載波的發(fā)送功率對應(yīng)的傳播損耗映射表。在本實施例中，該傳播損耗映射表為:基站與移動標簽的傳播損耗與所述載波的有效覆蓋距尚之間的映射關(guān)系表。作為本實施例的舉例，以下表格為其中一種形式:表一:基站發(fā)送射頻功率_20dBm，最大有效覆蓋范圍為半徑5米。
權(quán)利要求
1.一種基于反饋射頻損耗估計距離的定位方法，其特征在于，包括: 基站向移動標簽發(fā)送載波，并接收所述移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包； 其中，所述數(shù)據(jù)包包含信息:所述移動標簽的身份標識、所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時使用的發(fā)送功率、所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度； 所述基站根據(jù)所述載波的發(fā)送功率、以及所述數(shù)據(jù)包中包含的所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第一射頻傳播損耗； 所述基站根據(jù)所述第一射頻傳播損耗，查詢所述載波的發(fā)送功率對應(yīng)的傳播損耗映射表，所述傳播損耗映射表為:所述基站與所述移動標簽之間的傳播損耗、與所述載波的有效覆蓋距尚之間的映射關(guān)系表； 如果所述第一射頻傳播損耗高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、或者低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限， 則所述基站減小所述載波的發(fā)送功率，再次向所述移動標簽發(fā)送所述載波，返回步驟:接收所述移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包； 如果所述第一射頻傳播損耗低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、以及高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限， 則基站根據(jù)所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時的發(fā)送功率、與所述基站接收所述數(shù)據(jù)包時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第二射頻傳播損耗； 根據(jù)所述第二射頻傳播損耗的值、以及所述傳播損耗映射表中的數(shù)據(jù)，采用線性差值法，計算出所述基站與所述移動標簽之間的距離，以確定所述移動標簽的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 在所述計算出所述基站與所述移動標簽的距離，以確定所述移動標簽的位置之后，還包括: 所述基站向定位系統(tǒng)發(fā)送定位消息，其中，所述定位消息包括:所述基站的身份標識、所述移動標簽的身份標識、所述基站與所述移動標簽之間的距離、以及時間信息， 以供所述定位系統(tǒng)根據(jù)至少三個具有相同所述移動標簽的身份標識、以及具有不同所述基站的身份標識的所述定位消息，計算獲得所述移動標簽當(dāng)前相對于至少三個所述基站之間的平面坐標。
3.一種基站，其特征在于，包括: 射頻收發(fā)器，用于向移動標簽發(fā)送載波，并接收所述移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包； 其中，所述數(shù)據(jù)包包含信息:所述移動標簽的身份標識、所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時使用的發(fā)送功率、所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度； 計算器，用于根據(jù)所述載波的發(fā)送功率、以及所述數(shù)據(jù)包中包含的所述移動標簽接收所述載波時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第一射頻傳播損耗， 以及用于在查詢確定器查詢傳播損耗映射表，確定所述第一射頻傳播損耗低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、以及高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限時，根據(jù)所述移動標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)包時的發(fā)送功率、與所述基站接收所述數(shù)據(jù)包時的接收信號強度，計算所述基站與所述移動標簽之間的第二射頻傳播損耗， 以及用于根據(jù)所述第二射頻傳播損耗的值、以及所述傳播損耗映射表中的數(shù)據(jù)，采用線性差值法，計算出所述基站與所述移動標簽之間的距離，以確定所述移動標簽的位置；其中，所述傳播損耗映射表為:所述基站與所述移動標簽之間的傳播損耗、與所述載波的有效覆蓋距離之間的映射關(guān)系表； 所述查詢確定器，用于根據(jù)所述第一射頻傳播損耗，查詢所述載波的發(fā)送功率對應(yīng)的傳播損耗映射表，確定所述第一射頻傳播損耗是否在所述損耗映射表中傳播損耗上限與下限之內(nèi)； 所述射頻收發(fā)器還用于:在所述查詢確定器確定所述第一射頻傳播損耗高于所述傳播損耗映射表的傳播損耗上限、或者低于所述傳播損耗映射表的傳播損耗下限時，減小所述載波的發(fā)送功率，再次向所述移動標簽發(fā)送所述載波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基站，其特征在于， 所述射頻收發(fā)器還用于:向定位系統(tǒng)發(fā)送定位消息，其中，所述定位消息包括:所述基站的身份標識、所述移動標簽的身份標識、所述基站與所述移動標簽之間的距離、以及時間信息，以供所述定位系統(tǒng)根據(jù)至少三個具有相同所述移動標簽的身份標識、以及具有不同所述基站的身份標識的所述定位消息，計算獲得所述移動標簽當(dāng)前相對于至少三個所述基站之間的平面坐標。`
全文摘要
本發(fā)明涉及射頻識別領(lǐng)域，公開了一種基于反饋射頻損耗估計距離的定位方法及基站。該方法包括基站向移動標簽發(fā)送載波，并接收反饋的數(shù)據(jù)包；根據(jù)數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)，計算基站與移動標簽之間的第一射頻傳播損耗；查詢該載波的發(fā)送功率對應(yīng)的傳播損耗映射表，如果第一射頻傳播損耗不在該傳播損耗映射表內(nèi)，則減小載波的發(fā)送功率，再次向移動標簽發(fā)送載波，返回步驟接收移動標簽反饋的數(shù)據(jù)包；否則，根據(jù)數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)、基站的接收信號強度，計算第二射頻傳播損耗；結(jié)合傳播損耗映射表中的數(shù)據(jù)，采用線性差值法，計算出兩者之間的距離。采用本技術(shù)方案可以根據(jù)反饋的射頻損耗估計距離，自適應(yīng)調(diào)節(jié)射頻發(fā)送功率，提高定位的精準性，減少誤差。
文檔編號H04W64/00GK103167608SQ20131009844
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者魏中海 申請人:廣州數(shù)通科技有限公司