在室内空间确定RFID电子标签位置的方法及装置

摘要

本发明涉及一种在室内空间确定RFID电子标签位置的方法，包括：定位基站上的主读写器发送数据请求，进入主读写器覆盖范围内的定位标签的第一标签芯片发送第一返回信号到主读写器；接收到第一返回信号的定位基站启动一个从读写器发送数据请求；主、从读写器的工作频段不相同；判断从读写器是否接收到来自定位标签的第二返回信号，如是，确定定位标签当前的位置范围；否则，启动定位基站中的另外一个从读写器，直到遍历所有从读写器或确定定位标签当前的位置范围。本发明还涉及一种实现上述方法的装置。实施本发明的在室内空间确定RFID电子标签位置的方法及装置，具有以下有益效果：不需要较多的数据运算就能够实现较为准确的位置确定。

说明书

技术领域

本发明涉及射频识别领域，更具体地说，涉及一种在室内空间确定RFID电子标签位置的方法及装置。

背景技术

对于人员或设备定位，如果需要在大范围或野外进行，则大多数情况下，GPS或北斗系统就能够很好地解决，为人员或设备配置上述两大系统的定位终端，就能够实现几乎所有能够接收卫星信号位置的定位，且定位位置较为准确。但是，在不能接收卫星信号、卫星信号不好或位置重叠的地方，例如，建筑物的大厅内或高楼内位置重叠的空间(例如，多个在高度上重叠的空间)，上述定位方法则不能定位或即使勉强定位，效果也非常差。而在一些时候，在上述不能定位的空间内的定位或移动轨迹的记录又非常有必要，在现有技术中，通常会采用在上述定位技术中叠加别的技术手段来实现定位，例如，采用GPS加移动基站的GPSONE。但是，由于基站的作用范围比较大，且其方向性较差，这样的定位也仅仅是一个大概位置的估计。因此，在现有技术中，对于一些特定场合中，例如，在一个建筑物的大厅或顶部封闭的庭院中，由于卫星信号的缺失，并不能实现精确的定位。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在室内由于卫星信号的缺失而不能实现较为准确的定位的缺陷，提供一种能够不用卫星信号进行室内较为准确定位的在室内空间确定RFID电子标签位置的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种在室内空间确定RFID电子标签位置的方法，包括如下步骤：

A)定位基站上的主读写器发送数据请求，进入所述主读写器覆盖范围内的定位标签的第一标签芯片发送第一返回信号到所述主读写器；

B)接收到所述第一返回信号的定位基站启动一个从读写器发送数据请求，所述从读写器覆盖范围包括所述主读写器覆盖范围的一部分；所述主、从读写器的工作频段不相同；

C)判断所述从读写器是否接收到来自所述定位标签的第二返回信号，如是，确定所述定位标签当前所在的位置范围；否则，启动所述定位基站中的另外一个从读写器重复步骤B)和C)，直到遍历所述定位基站中的所有从读写器或确定所述定位标签当前所在的位置范围。

更进一步地，所述定位基站包括一个主读写器、多个从读写器以及控制所述多个读写器的控制单元；所述多个从读写器的工作频段和使用协议相同，在所述控制单元的控制下，逐一启动工作，直到所述定位基站接收到所述定位标签发送的第二返回信号；所述多个从读写器的覆盖范围分别包括所述主读写器覆盖范围的一部分，多个从读写器的覆盖范围包括所述主读写器的覆盖范围。

更进一步地，所述从读写器通过该读写器或读写器天线的设置位置不同使得其覆盖范围不同或者所述从读写器设置位置相同但通过不同的天线结构实现不同的覆盖范围。

更进一步地，所述步骤C)中，所述定位标签在接收到所述主读写器数据请求或发送第一返回信号到主读写器时，启动该定位标签上的第二标签芯片，等待从读写器发出的数据请求。

更进一步地，所述第二标签芯片发送到所述从读写器的返回信号中，携带有由该定位标签中共享的存储器中得到的主读写器的身份识别码、第一标签芯片的身份识别码和第二标签芯片的身份识别码。

更进一步地，所述步骤C)中，通过比较所述从读写器接收到的信号中携带的主读写器的身份识别码和第一标签芯片的身份识别码是否与所述主读写器的身份识别码和所述主读写器接收到的第一标签芯片身份识别码相同，如均相同，判断该信号为第二返回信号。

更进一步地，还包括如下步骤：

依据所述第二返回信号的信号强度，查表取得所述定位标签与所述从读写器天线设置位置的距离，进一步缩小所述定位标签的所在位置的范围。

本发明还涉及一种实现上述方法的装置，包括：

第一返回信号取得单元：用于使定位基站上的主读写器发送数据请求，进入所述主读写器覆盖范围内的定位标签的第一标签芯片发送第一返回信号到所述主读写器；

从读写器启动单元：用于使接收到所述第一返回信号的定位基站启动一个从读写器发送数据请求，所述从读写器覆盖范围包括所述主读写器覆盖范围的一部分；所述主、从读写器的工作频段不相同；

位置判断单元：用于判断所述从读写器是否接收到来自所述定位标签的第二返回信号，如是，确定所述定位标签当前所在的位置范围；否则，调用所述从读写器启动单元启动所述定位基站中的另外一个从读写器并调用位置判断单元，直到遍历所述定位基站中的所有从读写器或确定所述定位标签当前所在的位置范围。

更进一步地，所述定位基站包括一个主读写器、多个从读写器以及控制所述多个读写器的控制单元；所述多个从读写器的工作频段和使用协议相同，在所述控制单元的控制下，逐一启动工作，直到所述定位基站接收到所述定位标签发送的第二返回信号；所述多个从读写器的覆盖范围分别包括所述主读写器覆盖范围的一部分，多个从读写器的覆盖范围包括所述主读写器的覆盖范围；所述从读写器通过该读写器或读写器天线的设置位置不同使得其覆盖范围不同或者所述从读写器设置位置相同但通过不同的天线结构实现不同的覆盖范围。

更进一步地，还包括：

信号强度判断单元：用于依据所述第二返回信号的信号强度，查表取得所述定位标签与所述从读写器天线设置位置的距离，进一步缩小所述定位标签的所在位置的范围。

实施本发明的在室内空间确定RFID电子标签位置的方法及装置，具有以下有益效果：通过使用具有多个、且具有主从关系的读写器的定位基站和具有多个、且相关的电子标签芯片的定位电子标签配合，由不同的读写器上取得不同的电子标签芯片发送的返回信号，并对这些返回信号携带的身份识别信息进行处理，确定这些信号由同一个定位标签发出；由于多个读写器的覆盖范围是重叠且已知的，因此通过上述具有逻辑关系的信号的接收，通过简单的逻辑判断，就能够逐步缩小该定位标签所在的位置，进而较为准确地得到携带该定位标签的人员所在的位置。因此，其不需要较多的数据运算就能够实现较为准确的位置确定。

附图说明

图1是本发明在室内空间确定RFID电子标签位置的方法及装置实施例中的方法流程图；

图2是所述实施例中一个空间定位基站位置及覆盖范围示意图；

图3是所述实施例中定位基站的结构示意图；

图4是所述实施例中定位标签的结构示意图；

图5是所述实施例中装置的接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明的在室内空间确定RFID电子标签位置的方法及装置实施例中，其定位系统的组成包括多个设置在需要定位的室内空间的定位基站、与所述定位基站通过网络连接的服务器以及由人员携带的定位标签。其中，每个定位基站包括一个主RFID读写器(主读写器)和多个从RFID读写器(从读写器)，上述一个主读写器和多个从读写器由控制单元控制，在定位基站开始工作时，主读写器工作，但多个从读写器并不工作；只有在该主读写器接收到一个定位标签发送的返回信号时，这些从读写器才在控制单元的控制下，逐一工作。换句话说，一个从读写器工作时，其他从读写器是不工作的。从读写器工作并接收到第二返回信号(该信号由上述定位标签的不同部分发出)时，控制单元将两次接收的信号中的数据内容上传给通过网络连接的服务器，服务器根据这些数据内容，经过简单的逻辑判断就能够得到定位标签所在的位置范围。如果后续再选择其他方式进行验证，则可以将判断得到的定位标签的位置限制在一个较小的范围内，从而实现较为准确的定位。在本实施例中，定位标签并不只是传统意义上的RFID电子标签，而是一个具有多个电子标签芯片的复合体；定位标签至少包括两个电子标签芯片，一个用于与上述主读写器之间进行数据交互，另一个用于与从读写器之间进行数据交互，在上述定位标签上同样通过设置在其上的控制单元控制上述与从读写器进行数据交互的电子标签芯片。具体来讲，在本实施例中，上述定位方法包括：

步骤S11定位基站的主读写器取得定位标签发送第一返回信号：在本实施例中，定位基站上的主读写器发送数据请求，进入该主读写器覆盖范围内的定位标签的第一标签芯片发送第一返回信号到该主读写器。由于在一个室内空间可能安装多个定位基站，每个定位基站的覆盖范围或作用范围各不相同，但多个定位基站基本上覆盖该室内空间。在没有任何一个定位标签进入上述室内空间时，上述各定位基站的主读写器工作，各从读写器均不工作。这样不仅能够节省电源消耗、减少该空间内的电磁波干扰，还能够在一个定位标签进入上述室内空间时，根据接收到第一返回信号的主读写器大致上确定其所在区域。而在定位标签没有进入任何一个定位基站的作用范围时，该定位标签上也只有一个电子标签芯片部分(通常为第一电子标签芯片，包括其连接的天线和与另一个电子标签芯片部分共享的存储器等)工作，另一个电子标签芯片部分(通常为第二电子标签芯片部分)是不工作的，也不会接受到任何读写器发送的信号；因此，当一个定位标签进入一个定位基站的覆盖区域时，定位标签中的第一电子芯片部分接收到定位基站的主读写器发出的数据请求，发送返回信号到上述主读写器，该返回信号为第一返回信号，其中携带有第一电子标签芯片部分的身份识别码。在上述第一电子芯片部分接收到定位基站的主读写器发出的数据请求时，该数据请求中携带有主读写器的身份识别编码，定位标签中的控制单元将由该信号中取出上述主读写器的身份识别编码，并将其存储到该定位标签的多个电子标签芯片部分共享的存储单元中的指定位置，以便于后续步骤中的使用。在本实施例中，如果上述存储单元中的指定位置上原先有数据，则在上述过程中，原先的数据将被覆盖。

步骤S12启动定位基站上的一个从读写器，接收该定位标签发送的返回信号：在本步骤中，定位基站上的主读写器接收到上述第一返回信号后，通过设置在上述定位基站上的控制单元使得该控制基站上的一个从读写器启动，该从读写器启动后，发出数据请求或激活信号；此时，对于上述定位标签而言，由于其已经接收或发送射频信号，因此其上的控制单元已经将该定位标签上的第二电子标签芯片部分启动。由于定位基站的上的主读写器和定位标签上的第一电子标签芯片部分采用相同的频段和协议；定位基站上的从读写器和定位标签上的第二电子标签芯片采用相同的频段和协议，因此定位标签上的第二电子标签芯片部分能够接收到上述定位基站的从读写器发出的数据请求或激活信号，于是，该第二电子标签芯片部分发送返回信号到上述定位基站的该从读写器，这个返回信号是第二返回信号。

步骤S13判断是否接收到返回信号以及是否第二返回信号，如是执行下一步骤；否则，返回上述步骤S12，启动两外一个在本次判断中尚未启动过的从读写器。在本实施例中，由于一个定位基站中包括多个从读写器，而每个从读写器的覆盖范围不同，多个从读写器的覆盖范围包括上述主读写器的覆盖范围，因此，可能在一个从读写器启动后并不能得到定位标签的返回信号或返回的信号并不是上述第二返回信号，这种情况通常是上述定位标签并在该从读写器的覆盖范围内。因此，在本步骤中，需要判断是否接收到上述第二返回信号。具体来讲包括两个步骤，一个是是否有信号返回，另外一个是返回的信号是否是上述第二返回信号，如果两个步骤中均能够得到肯定的判断，则认为接收到的信号是由上述定位标签发送到上述从读写器的第二返回信号；其中任何一个步骤不能肯定，则判断没有接收到第二返回信号或接收到的信号不是第二返回信号，此时，不再执行下一步骤，而是返回步骤S12，启动该定位基站上的另外一个从读写器，再次在上述主读写器的覆盖范围内的另外一个区域发送数据请求或激活信号，并判断是否接收到第二返回信号。值得一提的是，在开启另外一个从读写器之时，原先开启但没有接收到信号或接收到的信号不是第二返回信号的从读写器将会被关闭。也就是说，任何时候，一个定位基站上最多只有一个从读写器工作。这样设置的好处在于，一个定位基站上的从读写器的覆盖范围，由于摆放位置的限定和天线结构的限定，不可避免地存在重叠的位置，如果两个覆盖范围重叠的从读写器同时开启，处于重叠位置上的定位标签的第二返回信号会被两个从读写器同时接收，这样会给其中一个从读写器的判断带来困难，并会增加判断的步骤。在本实施例中，如果一直没有接受到上述第二返回信号，则该定位基站的从读写器将会一直轮换启动，直到接收到上述第二返回信号或遍历该定位基站的所有从读写器。

在本实施例中，所述从读写器通过该读写器或读写器天线的设置位置不同使得其覆盖范围不同或者所述从读写器设置位置相同但通过不同的天线结构实现不同的覆盖范围。而在上述定位标签中，其第二电子标签芯片部分发送到所述从读写器的第二返回信号中，携带有由该定位标签中共享的存储器中得到的主读写器的身份识别码、第一电子标签芯片部分的身份识别码和第二电子标签芯片部分的身份识别码。在本步骤中，定位基站判断接收到的信号是否为第二返回信号时，一个关键的步骤是比较该信号中是否携带有上述身份识别码，以及这些身份识别码(主要是主读写器和第一电子标签芯片部分的身份识别码)是否和该定位基站已知的主读写器和第一电子标签芯片部分的身份识别码相同。这样的判断通过简单的对比就可以实现，不需要涉及复杂的计算。

步骤S14依据两个读写器覆盖范围，确定该定位标签的位置范围：在本实施例中，有上述两个返回信号中，能够轻易得到上述主读写器和一个从读写器的身份识别码，对于系统而言，每个主读写器或从读写器的覆盖范围是事先设置的或知道的，在这种情况下，由上述主读写器的身份识别码就能够知道该定位标签在上述室内空间的大致位置，再通过从读写器的身份识别码将该范围缩小到该从读写器的覆盖范围中，对于一个定位基站上的主、从读写器而言，从读写器的覆盖范围在主读写器的覆盖范围内，且为主读写器覆盖范围的一部分。这样，在本实施例中，只需要简单的判断，就能够得到定位标签的较为准确的位置，免去了复杂的计算过程。在本实施例中的一些情况下，这样的位置范围已经能够满足要求。

步骤S15依据第二返回信号的强度进一步缩小该定位标签所在位置范围：在本步骤中，通过对上述第二返回信号的信号强度的检测，得到表示信号强度的参数，例如RSSI或类似的参数，再通过查找事先存在定位基站中或读写器中信号强度与距离对应关系的表格的方式，进一步缩小该定位标签在从读写器覆盖范围中的位置范围，得到更为准确的定位信息。在本实施例中，在一些情况下，也可以不仅仅对上述第二返回信号进行上述信号强度检测，还可以对上述接收到的第一返回信号进行信号强度检测，并查表得到该定位标签在主读写器覆盖范围内的较为确定的位置。这样，可以将两个查表得到的位置相互对照或取其平均值，然后再进行处理或计算最后得到一个较为准确的位置信息。当然，这样做的好处比较明显，但代价也比较明显，其运算量会加大。

值得一提的是，在本实施例中，定位基站发送到服务器的定位信息通常是多个身份识别码和返回信号的信号强度。在大多数情况下，服务器通过这些身份识别码和信号强度，以及存储在服务器上的位置信息、信号强度表格等等，就能够得到定位标签的位置。而定位标签的两个身份识别码被传输到服务器还有一个作用是能够将定位标签上的身份识别码纪律下来，确认定位标签的身份。在后续该定位标签出现时，对其进行验证或者发现新进入的定位标签。因为定位系统不可能知道所有定位标签的身份识别码。当一个从来没出现过的定位标签出现在一些场合时，提醒操作人员前往查看，确保安全。

图2示出了一个室内空间中，一个定位基站的覆盖情况。其中室内空间20内设置有多个定位基站(图2中示出其中一个)，这些定位基站的作用范围覆盖整个室内空间20，图2中的定位基站的主读写器的覆盖范围21，三个从读写器的覆盖范围为21、22和23。图2中从读写器的覆盖范围将主读写器的覆盖范围划分为多个部分，因此，当确定一个从读写器接收到上述第二返回信号时，就能够将定位标签的位置由主读写器的覆盖范围缩小到该从读写器的覆盖范围。在一些情况下，由于室内空间形状的复杂性，可能在多个主读写器的覆盖范围上出现重叠，此时，也可以采用多个定位基站轮询的方式。由于定位基站的数量要远远小于采用独立的读写器将上述室内空间划分为可以接受的位置区域的方式，因此，即使在这种极端情况下，采用本实施例中的方法的定位系统的轮询时间也远远小于采用独立的读写器的轮询时间，这意味着在同等定位标签密度的情况下，采用本实施例中方法的定位系统有较多的时间处理冲突，出现漏报的可能性大大降低。

图3和图4示出了在本实施例中，定位基站和定位标签的一种结构。可以看出，在图3和图4中，开始维持工作的是定位基站的主读写器和定位标签的第一RFID电子标签芯片。在定位基站接收到第一返回信号和电位标签接收或发送射频信号后，分别通过各自的控制单元，使得从读写器和第二RFID电子标签芯片开始工作。

本发明还涉及一种实现上述方法的装置，包括第一返回信号取得单元1、从读写器启动单元2、位置判断单元3和信号强度判断单元4；其中，第一返回信号取得单元1用于使定位基站上的主读写器发送数据请求，进入所述主读写器覆盖范围内的定位标签的第一标签芯片发送第一返回信号到所述主读写器；从读写器启动单元2用于使接收到所述第一返回信号的定位基站启动一个从读写器发送数据请求，所述从读写器覆盖范围包括所述主读写器覆盖范围的一部分；所述主、从读写器的工作频段不相同；位置判断单元3用于判断所述从读写器是否接收到来自所述定位标签的第二返回信号，如是，确定所述定位标签当前所在的位置范围；否则，调用所述从读写器启动单元启动所述定位基站中的另外一个从读写器并调用位置判断单元，直到遍历所述定位基站中的所有从读写器或确定所述定位标签当前所在的位置范围；信号强度判断单元4用于依据所述第二返回信号的信号强度，查表取得所述定位标签与所述从读写器天线设置位置的距离，进一步缩小所述定位标签的所在位置的范围。

此外，在本实施例中，所述定位基站包括一个主读写器、多个从读写器以及控制所述多个读写器的控制单元；所述多个从读写器的工作频段和使用协议相同，在所述控制单元的控制下，逐一启动工作，直到所述定位基站接收到所述定位标签发送的第二返回信号；所述多个从读写器的覆盖范围分别包括所述主读写器覆盖范围的一部分，多个从读写器的覆盖范围包括所述主读写器的覆盖范围；所述从读写器通过该读写器或读写器天线的设置位置不同使得其覆盖范围不同或者所述从读写器设置位置相同但通过不同的天线结构实现不同的覆盖范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。