專利名稱：一種無線實時定位系統和方法
技術領域：
本發明涉及定位技術領域，尤其涉及一種無線實時定位系統和方法。
背景技術：
實時定位系統(Real Time Location System，RTLS)是指通過無線通信技術，在一個指定的空間(辦公樓、場地、城區、全球)內，實時、或者接近于實時的對目標定位的系統。 目標的位置信息是通過測量無線電波的物理特性得到。無線實時定位系統是一種基于測距技術的定位系統，可分為通過接收定位數據 (received signal strength indicator, RSSI)定位，通過至[|達時|1[| (timeof arrival, Τ0Α)或者到達時間差(time difference on arrival, TD0A)定位，通過到達角度(angle of arrival,A0A)定位等幾種技術方案。其基本原理是標簽按照一定規律向讀寫器發送無線信號，3個以上讀寫器收到該信號后，根據其無線信號的強度、到達時間或到達角度，計算該標簽的位置信息。由于RTLS技術具有廣闊的應用前景，如港口集裝箱定位、醫院醫療設備管理、生產過程管理，亦可用于人員的定位，如煤礦井下人員定位、主題公園兒童保護、醫院醫生/ 病人定位等重要領域，美國在上世紀九十年代就開始了這方面的研究，并制定了國家標準， 該標準已經成為了國際標準。從目前已經實施的RTLS系統的實際應用效果看，RTLS降低了生產成本、管理成本，提高了管理水平和工作效率，在現代物流、生產過程控制、安全防范方面發揮了重要的作用。一個典型的實時定位系統包括標簽、讀寫器、無線接入點(可選)、定位引擎和應用系統組成。標簽通過單向的無線通訊通道，將標簽的ID和狀態等數據發送不同的讀寫器；讀寫器通過不同的組網方式將數據匯總到定位引擎；定位引擎根據不同讀寫器收到的標簽的定位數據，計算標簽的定位信息；應用系統通過定位引擎提供的API訪問獲取標簽的ID信息、狀態信息和位置信息。在典型的定位應用系統中，標簽定時將其ID和狀態信息發送給讀寫器，在發送標簽ID和狀態信息時，讀寫器與標簽之間是單向通訊。標簽按照一定的規律、或根據讀寫器的要求，發送其ID信息以及標簽狀態信息，這些信息被讀寫器收到后，按照定位算法，計算其位置信息。標簽的無線信息有可能被竊聽和假冒，存在用一個仿冒的標簽代替真正標簽的安全隱患。而且在進行定位時，可以使用的定位數據只有標簽通過無線信道發送給讀寫器的數據。讀寫器接收到的定位數據除了與標簽之間的距離有關外，還受設備差異和安裝位置的不同(包括安裝高度，是否有遮擋等)的影響在這種典型架構中，這些影響因素會直接影響定位精度。最后，無論是在室內還是室外定位中，多徑效應都會在很大程度上影響定位的精度，在之前的定位系統中，無法有效的解決多徑效應對定位精度的影響。
發明內容
本發明的目的在于提出一種無線實時定位系統和方法，能夠實現標簽與讀寫器之間的數據通信安全，提高標簽容量和定位的精確度。為達此目的，本發明采用以下技術方案一種無線實時定位系統，包括標簽、讀寫器和定位引擎，所述讀寫器包括三個射頻模塊和三個天線，所述標簽與所述讀寫器通過所述三個射頻模塊和三個天線建立三個信道，讀寫器與定位引擎連接。一種無線實時定位方法，標簽與讀寫器之間通過三重認證實現數據安全并完成定位計算。進一步包括以下步驟A、標簽處于與不少于1個讀寫器的第一射頻模塊連通的第一信道，將包括標簽 ID、標簽狀態信息和標簽身份認證信息的第一標簽數據通過第一信道發送給所有讀寫器的第一射頻模塊；B、所有讀寫器的第一射頻模塊各自計算接收到的第一標簽數據信號的第一定位數據R1，從所有讀寫器中選擇一個讀寫器，標簽切換到與所述讀寫器的第二射頻模塊連通的第二信道，進入接收狀態；C、所述讀寫器的第一射頻模塊收到第一標簽數據，將第一標簽數據傳遞給讀寫器的第二射頻模塊，并將標簽ID、標簽狀態信息和第一定位數據Rl發送給定位引擎；D、所述讀寫器的第二射頻模塊收到第一標簽數據后，產生包括標簽ID和標簽身份認證信息的第二標簽數據，并通過第二信道發送給標簽；E、標簽接收到第二標簽數據，計算接收到的第二標簽數據信號的第二定位數據 R2 ；F、標簽切換到與所述讀寫器的第三射頻模塊連通的第三信道，標簽產生包括標簽 ID、標簽狀態信息、第二定位數據R2和標簽身份認證信息的第三標簽數據，通過第三信道發送給所述讀寫器的第三射頻模塊；G、所述讀寫器的第三射頻模塊接收到第三標簽數據，所述讀寫器的第三射頻模塊計算接收到的第三標簽數據信號的第三定位數據R3，將標簽ID、標簽狀態信息、第二定位數據R2和第三定位數據R3發送給定位引擎； H、定位引擎完成標簽的定位計算。采用了本發明的技術方案，通過加密能夠實現標簽與讀寫器之間的數據通信安全，同時采用一個讀寫器包含三個射頻通道提高了標簽容量以及定位的精確度。
圖1是本發明具體實施方式
中無線實時定位的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發明的技術方案。本具體實施方式
的技術方案是在標簽與讀寫器之間的無線定位數據通信采用不同信道下的三次交互，通過三重認證實現數據安全，并實現身份認證和定位的功能。為配合讀寫器與標簽之間的三次交互，采用的無線實時定位系統包括標簽、讀寫器和定位引擎，讀寫器包括三個射頻模塊和三個天線，標簽與讀寫器通過三個射頻模塊和三個天線建立三個信道，讀寫器與定位引擎連接。圖1是本發明具體實施方式
中無線實時定位的流程圖。如圖1所示，該無線實時定位流程包括以下步驟步驟101、標簽處于發送狀態，并處于與1個或者多個讀寫器的第一射頻模塊連通的第一信道，將包括標簽ID、標簽狀態信息和標簽身份認證信息的第一標簽數據通過第一信道發送給所有讀寫器的第一射頻模塊。步驟102、與標簽連通的所有讀寫器的第一射頻模塊都能夠接收到該第一標簽數據信號，然后各自計算自己接收到的第一標簽數據信號的第一定位數據R1，再從所有讀寫器中選擇一個讀寫器，標簽切換到與這個讀寫器的第二射頻模塊連通的第二信道，標簽進入接收狀態。步驟103、該讀寫器的第一射頻模塊收到第一標簽數據后，將第一標簽數據傳遞給讀寫器的第二射頻模塊，并將標簽ID、標簽狀態信息和第一定位數據Rl —起發送給定位引擎。步驟104、該讀寫器的第二射頻模塊收到第一標簽數據后，產生包括標簽ID和標簽身份認證信息的第二標簽數據，并通過第二信道發送給標簽。步驟105、標簽正處于接收狀態，接收到第二標簽數據后，計算接收到的第二標簽數據信號的第二定位數據R2。步驟106、標簽進入發送狀態，并切換到與該讀寫器的第三射頻模塊連通的第三信道，標簽產生包括標簽ID、標簽狀態信息、第二定位數據R2和標簽身份認證信息的第三標簽數據，通過第三信道發送給該讀寫器的第三射頻模塊。步驟107、該讀寫器的第三射頻模塊接收到第三標簽數據后，該讀寫器的第三射頻模塊計算接收到的第三標簽數據信號的第三定位數據R3，并將標簽ID、標簽狀態信息、第二定位數據R2和第三定位數據R3 —起發送給定位引擎。步驟108、定位引擎根據收到的信息計算標簽在整個系統中的定位坐標。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種無線實時定位系統，其特征在于，包括標簽、讀寫器和定位引擎，所述讀寫器包括三個射頻模塊和三個天線，所述標簽與所述讀寫器通過所述三個射頻模塊和三個天線建立三個信道，讀寫器與定位引擎連接。
2.一種無線實時定位方法，其特征在于，標簽與讀寫器之間通過三重認證實現數據安全并完成定位計算。
3.根據權利要求2所述的一種無線實時定位方法，其特征在于，進一步包括以下步驟A、標簽處于與不少于1個讀寫器的第一射頻模塊連通的第一信道，將包括標簽ID、標簽狀態信息和標簽身份認證信息的第一標簽數據通過第一信道發送給所有讀寫器的第一射頻模塊；B、所有讀寫器的第一射頻模塊各自計算接收到的第一標簽數據信號的第一定位數據 R1，從所有讀寫器中選擇一個讀寫器，標簽切換到與所述讀寫器的第二射頻模塊連通的第二信道，進入接收狀態；C、所述讀寫器的第一射頻模塊收到第一標簽數據，將第一標簽數據傳遞給讀寫器的第二射頻模塊，并將標簽ID、標簽狀態信息和第一定位數據Rl發送給定位引擎；D、所述讀寫器的第二射頻模塊收到第一標簽數據后，產生包括標簽ID和標簽身份認證信息的第二標簽數據，并通過第二信道發送給標簽；E、標簽接收到第二標簽數據，計算接收到的第二標簽數據信號的第二定位數據R2；F、標簽切換到與所述讀寫器的第三射頻模塊連通的第三信道，標簽產生包括標簽ID、 標簽狀態信息、第二定位數據R2和標簽身份認證信息的第三標簽數據，通過第三信道發送給所述讀寫器的第三射頻模塊；G、所述讀寫器的第三射頻模塊接收到第三標簽數據，所述讀寫器的第三射頻模塊計算接收到的第三標簽數據信號的第三定位數據R3，將標簽ID、標簽狀態信息、第二定位數據 R2和第三定位數據R3發送給定位引擎；H、定位引擎完成標簽的定位計算。
全文摘要
本發明公開了一種無線實時定位系統和方法，包括標簽、讀寫器和定位引擎，讀寫器包括三個射頻模塊和三個天線，標簽與讀寫器通過三個射頻模塊和三個天線建立三個信道，讀寫器與定位引擎連接，標簽與讀寫器之間通過三重認證實現數據安全并完成定位計算。采用了本發明的技術方案，能夠實現標簽與讀寫器之間的數據通信安全，提高標簽容量和定位的精確度。
文檔編號H04W64/00GK102238536SQ201010160090
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月23日 優先權日2010年4月23日
發明者呂豐訓, 張革軍 申請人:北京烽火聯拓科技有限公司