CN204129215U - 有源射频识别室内定位*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供有源射频识别室内定位***，包括主阅读器、至少三个从阅读器和设置于被定位物上的电子标签，所述主阅读器包括第一控制模块，以及与第一控制模块分别相连的第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块，所述从阅读器包括第二控制模块，以及与第二控制模块分别相连的第二射频识别模块和第二超声波发射模块，所述电子标签包括第三控制模块，以及与第三控制模块分别相连的第三射频识别模块和超声波接收模块，其中，所述三个从阅读器分别为第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器，其中，以所述主阅读器为原点，所述第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器分别设置于三维坐标系的坐标轴上。
Description
技术领域
本实用新型涉及定位***，尤其是涉及有源射频识别室内定位***。
背景技术
随着生产生活智能化程度的提高，对于室内位置的感知显得越来越重要。现有技术中存在多种室内定位技术，例如，射频识别、超声波测距、超宽带、红外线和蓝牙等等。但现有的室内定位技术难以兼具高精度和低功耗。
实用新型内容
为克服上述缺陷，本实用新型提供有源射频识别室内定位***，包括主阅读器、至少三个从阅读器和设置于被定位物上的电子标签，所述主阅读器包括第一控制模块、第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块，所述第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块分别与所述第一控制模块相连，所述从阅读器包括第二控制模块、第二射频识别模块和第二超声波发射模块，所述第二射频识别模块和第二超声波发射模块分别与所述第二控制模块相连，所述电子标签包括第三控制模块、第三射频识别模块和超声波接收模块，所述第三射频识别模块和超声波接收模块分别与所述第三控制模块相连,其中，所述三个从阅读器分别为第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器，其中，以所述主阅读器为原点，所述第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器分别设置于三维坐标系的坐标轴上。
进一步的，所述第一超声波发射模块和所述第二超声波发射模块的发射部件为喇叭。
进一步的，所述超声波接收模块的接收部件为全向型咪头。
进一步的，所述RS232模块的接口为DB9。
本实用新型的有益效果是：通过采用主阅读器、从阅读器和电子标签的方式，且同时利用射频识别模块和超声波模块，通过两个模块在信号接收端的到达时间差，实现了精确定位，且具有较低的功耗，同时，实现容易、结构简单、硬件要求低、成本低。
附图说明
图1是本实用新型有源射频识别室内定位***的结构图；
图2是本实用新型主阅读器的结构图；
图3是本实用新型从阅读器的结构图；
图4是本实用新型电子标签的结构图；
图5是本实用新型一种实施例下的有源射频识别室内定位***的结构图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细描述。
本申请的有源射频识别室内定位***，包括主阅读器、至少三个从阅读器和设置于被定位物上的电子标签，所述主阅读器包括第一控制模块、第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块，所述第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块分别与所述第一控制模块相连，所述从阅读器包括第二控制模块、第二射频识别模块和第二超声波发射模块，所述第二射频识别模块和第二超声波发射模块分别与所述第二控制模块相连，所述电子标签包括第三控制模块、第三射频识别模块和超声波接收模块，所述第三射频识别模块和超声波接收模块分别与所述第三控制模块相连,其中，所述三个从阅读器分别为第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器，其中，以所述主阅读器为原点，所述第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器分别设置于三维坐标系的坐标轴上。
通过采用主阅读器、从阅读器和电子标签的方式，且同时利用射频识别模块和超声波模块，通过两个模块在信号接收端的到达时间差，实现了精确定位，且具有较低的功耗，同时，实现容易、结构简单、硬件要求低、成本低。
在本申请中，有源射频识别室内定位***，如图1所示，包括主阅读器、至少三个从阅读器和电子标签。其中，主阅读器和从阅读器均能够进行射频识别(RFID，Radio FrequencyIdentification)通信和超声波发射，从阅读器设置于定位点上，具体的，主阅读器唯一，从阅读器的数量与定位点的数量相同。电子标签用于与阅读器进行RFID通信和接收阅读器发射的超声波信号，电子标签设置于被定位物上，被定位物通过电子标签能够实现定位，当被定位物为多个时，在每个被定位物上均设置一电子标签。优选的，阅读器和电子标签之间的直线距离小于10m。
在本申请中，如图2所示，主阅读器包括第一控制模块、第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块，所述第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块分别与所述第一控制模块相连。第一射频识别模块用于向外界发送射频数据，以及接收外界传入的射频数据。第一超声波发射模块用于发射超声波到电子标签。温度检测模块用于检测环境温度。RS232模块用于上传数据到上位机。第一控制模块用于控制上述各个模块的工作时序。
在本申请中，如图3所示，从阅读器包括第二控制模块、第二射频识别模块和第二超声波发射模块，所述第二射频识别模块和第二超声波发射模块分别与所述第二控制模块相连。第二射频识别模块用于向外界发送射频数据，以及接收外界传入的射频数据。第二超声波发射模块用于发射超声波到电子标签。第二控制模块用于控制上述各个模块的工作时序。
在本申请中，如图4所示，电子标签包括第三控制模块、第三射频识别模块和超声波接收模块，所述第三射频识别模块和超声波接收模块分别与所述第三控制模块相连。第三射频识别模块用于向外界发送射频数据，以及接收外界传入的射频数据。超声波接收模块用于接收主阅读器和从阅读器发射来的超声波。第三控制模块用于控制上述各个模块的工作时序。
优选的，在本申请中，第一超声波发射模块和第二超声波发射模块的发射部件为喇叭。超声波接收模块的接收部件为全向型咪头。RS232模块的接口为DB9。
本申请利用射频无线电和超声波在空气中的传播速度所具有的6个数量级的巨大差异，使得两类信号在空气中传播的时间差值可作为超声波从阅读器(包括主阅读器和从阅读器)到电子标签的传播时间，结合超声波的传播速度，可获得阅读器到电子标签的距离，进而通过求解距离方程式，可获得电子标签的空间位置坐标，即被定位物的位置。
在一种具体的实施例中，如图5所示，有源射频识别室内定位***包括一个主阅读器和三个从阅读器，所述三个从阅读器分别为第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器，其中，以所述主阅读器为原点，主阅读器设置于定位场所坐标系的原点上，所述第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器分别设置于三维坐标系的坐标轴上，具体的，将第一从阅读器设置于X轴上，将第二从阅读器设置于Y轴上，将第三从阅读器设置于Z轴上。并可根据实际需要添加更多的从阅读器，本申请不做限定。
具体的，本申请中的有源射频识别室内定位***实现定位的方法，包括：
步骤1：主阅读器定期发送阅读器ID和射频数据的射频广播信号；
步骤2：主阅读器检测射频信号覆盖范围内是否存在电子标签，若有则转到步骤3，若无则转到步骤1；
步骤3：电子标签接收到射频广播信号后，回复给主阅读器一个标签ID和射频数据的应答包；
步骤4：主阅读器接收到应答包后，同时发送阅读器ID和射频数据的射频信号与超声波；
步骤5：电子标签接收到射频信号时开启内部的定时器，接收到超声波时停止计时，定时器的计数值作为超声波从阅读器到标签的传播时间；
步骤6：主阅读器依次激活各个从阅读器，被激活的从阅读器同时发送阅读器ID和射频数据的射频信号与超声波；
步骤7：电子标签按照步骤5的方式收集超声波从各个从阅读器到标签的传播时间；
步骤8：电子标签检测是否收集完各个从阅读器到标签的超声波传播时间，若收集完则转到步骤9，否则转到步骤6；
步骤9：电子标签将收集到的超声波传播时间上传给主阅读器，主阅读器汇集自身收集的温度数据上传给上位机，由上位机计算电子标签的空间三维坐标。
优选的，本申请的主阅读器、从阅读器和电子标签各包括一电源模块，并由各电源模块独立进行供电。
本申请的有源射频识别室内定位***中，射频通信频率为443MHz，超声波频率为21KHz。射频通信基于ISO/IEC18000-7协议设计。另外，电子标签和阅读器具有不同的电子编号，且电子标签和阅读器的ID具有全球唯一性。
本***中的各控制模块采用的是低功耗低电压单片机MSP430G2553，单片机通过四线SPI接口与射频识别模块进行通讯，控制射频信号的收发，维护阅读器与电子标签的射频通信。阅读器通过单片机I/O口输出固定周期的PWM，经过音频放大器LM386放大后驱动喇叭发射超声波。电子标签端由全指向型咪头接收到的超声波信号，经过LF347放大器放大和滤波后，通过LM393将正弦波转换为方波，然后输入到单片机的I/O口。主阅读器通过I/O口控制一线式温度传感器DS18B20读取环境温度值。主阅读器通过UART接口经由MAX232芯片发送数据到上位机。
本申请解决了现有技术中存在的定位技术精度低、功耗大的技术问题，通过采用主阅读器、从阅读器和电子标签的方式，且同时利用射频识别模块和超声波模块，通过两个模块在信号接收端的到达时间差，实现了精确定位，且具有较低的功耗，同时，结构简单、硬件要求低、成本低。
Claims (4)
1.有源射频识别室内定位***，其特征在于，包括主阅读器、至少三个从阅读器和设置于被定位物上的电子标签，所述主阅读器包括第一控制模块、第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块，所述第一射频识别模块、第一超声波发射模块、温度检测模块和RS232模块分别与所述第一控制模块相连，所述从阅读器包括第二控制模块、第二射频识别模块和第二超声波发射模块，所述第二射频识别模块和第二超声波发射模块分别与所述第二控制模块相连，所述电子标签包括第三控制模块、第三射频识别模块和超声波接收模块，所述第三射频识别模块和超声波接收模块分别与所述第三控制模块相连,其中，所述三个从阅读器分别为第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器，其中，以所述主阅读器为原点，所述第一从阅读器、第二从阅读器和第三从阅读器分别设置于三维坐标系的坐标轴上。
2.如权利要求1所述的有源射频识别室内定位***，其特征在于，所述第一超声波发射模块和所述第二超声波发射模块的发射部件为喇叭。
3.如权利要求1所述的有源射频识别室内定位***，其特征在于，所述超声波接收模块的接收部件为全向型咪头。
4.如权利要求1所述的有源射频识别室内定位***，其特征在于，所述RS232模块的接口为DB9。
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- 2014-10-28 CN CN201420629575.5U patent/CN204129215U/zh not_active Expired - Fee Related
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