本發(fā)明涉及定位，尤其涉及一種rssi與相位相結(jié)合的定位方法。

背景技術(shù)：

1、隨著社會發(fā)展，在現(xiàn)代生產(chǎn)生活中對室內(nèi)定位的需求越來越多，如物流領(lǐng)域的物品定位、牲畜養(yǎng)殖領(lǐng)域的牲畜定位、大型購物中心的人員定位等。根據(jù)定位原理，主要的定位方法有：到達(dá)時間toa，到達(dá)角度aoa，到達(dá)相位poa以及接收的信號強(qiáng)度指示rssi等。由于toa、aoa和poa方法定位精度與接收信號強(qiáng)度相關(guān)性不大，相對定位精度較高，但定位過程需測量接收信號的時間、角度或者相位，這些參數(shù)測量相對麻煩，定位計(jì)算相對復(fù)雜，計(jì)算量大?；趓ssi的定位方法只需采集接收信號的強(qiáng)度，rssi數(shù)據(jù)獲取比較容易，是目前常用的定位方法。

2、現(xiàn)有技術(shù)中主要的室內(nèi)定位技術(shù)有：wifi、zigbee、藍(lán)牙、超聲波、uwb以及rfid等。在物流領(lǐng)域常用rfid標(biāo)簽管理物品，在牲畜養(yǎng)殖領(lǐng)域常用rfid標(biāo)簽作為耳標(biāo)或腳環(huán)等管理牲畜，故在這些領(lǐng)域采用rfid定位可以與上下游統(tǒng)一管理，并且相較于wifi、zigbee等定位技術(shù)，rfid定位成本更低。

3、目前公布的rfid定位方法大多數(shù)采用基于純rssi的定位方法，如授權(quán)公告號為cn113573231b、授權(quán)公告號為cn109814066b和申請公開號為cn106856594a等發(fā)明專利，由于rssi數(shù)據(jù)易受環(huán)境干擾而波動，故測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，定位精度不高；而采用poa方法定位，相位參數(shù)測量麻煩，如授權(quán)公告號為cn114372543b的發(fā)明專利，其采集相位數(shù)據(jù)除了需要常規(guī)的uhf?rfid讀寫器與天線，還需要射頻信號發(fā)射器和多個射頻信號接收器，以及時鐘同步設(shè)備、高速交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；也有rssi與poa相結(jié)合的定位方法，如授權(quán)公告號為cn111537952b的發(fā)明專利，該專利采用人工智能方法將rssi數(shù)據(jù)與相位數(shù)據(jù)同時輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出定位坐標(biāo)，與純rssi定位相比，能在一定程度上提高定位精度，但受環(huán)境影響的rssi數(shù)據(jù)同樣會影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的坐標(biāo)輸出。為此需要對現(xiàn)有技術(shù)作進(jìn)一步地改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)，而提供一種能提高定位精度的rssi與相位相結(jié)合的定位方法。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種rssi與相位相結(jié)合的定位方法，其特征在于包括如下步驟：

3、步驟1、在長為m米，寬為n米的室內(nèi)四個頂角處分別放置一個rfid讀寫器，并在室內(nèi)的地面上以1米*1米間隔布置參考標(biāo)簽，另外在室內(nèi)地面上布置待定位標(biāo)簽，m和n均為正整數(shù)；

4、步驟2、初選待定位標(biāo)簽所在的區(qū)域，得到正方形的初選區(qū)域；

5、步驟3、計(jì)算待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)；

6、具體步驟為：

7、步驟3-1、計(jì)算步驟2中初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽到其最近rfid讀寫器的歐式距離；

8、步驟3-2、讀取每個rfid讀寫器與初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽中最近參考標(biāo)簽的接收信號相位；

9、步驟3-3、根據(jù)步驟3-1中的歐式距離，計(jì)算每個rfid讀寫器與初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽中最近參考標(biāo)簽的相位卷疊次數(shù)；

10、步驟3-4、讀取每個rfid讀寫器接收待定位標(biāo)簽信號的相位值；

11、步驟3-5、構(gòu)建每個rfid讀寫器在初選區(qū)域與待定位標(biāo)簽同相位的相位卷疊次數(shù)向量；

12、將rfid讀寫器的編號記為i，i∈[0，3]，編號為i的rfid讀寫器在選定區(qū)域與待定位標(biāo)簽同相位的相位卷疊次數(shù)向量kni的取值為：

13、如果其中為編號為i的rfid讀寫器接收待定位標(biāo)簽信號的相位值，為編號為i的rfid讀寫器與初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽中最近參考標(biāo)簽的接收信號相位，則kni＝[ki+1，ki+2，…，ki+l]，ki為編號為i的rfid讀寫器與初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽中最近參考標(biāo)簽的相位卷疊次數(shù)，l為初選區(qū)域最多的相位卷疊次數(shù)；

14、如果則kni＝[ki+0，ki+2，…，ki+l-1]；

15、步驟3-6、獲取每個rfid讀寫器在初選區(qū)域與待定位標(biāo)簽同相位信號圓；

16、步驟3-7、計(jì)算四個rfid讀寫器在初選區(qū)域與待定位標(biāo)簽同相位信號圓兩兩相交點(diǎn)坐標(biāo)，將編號為p的rfid讀寫器和編號為q的rfid讀寫器在初選區(qū)域與待定位標(biāo)簽同相位信號圓兩兩相交點(diǎn)構(gòu)成數(shù)組cpq，p∈[0，3]，q∈[0，3]，p≠q，且編號為p的rfid讀寫器和編號為q的rfid讀寫器所處位置的橫坐標(biāo)相同或縱坐標(biāo)相同，則四個rfid讀寫器在初選區(qū)域與待定位標(biāo)簽同相位信號圓兩兩相交點(diǎn)構(gòu)成四個數(shù)組；

17、并對每個相交點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行如下判斷：

18、判斷當(dāng)前相交點(diǎn)坐標(biāo)是否在初選區(qū)域內(nèi)，如是，則將保留當(dāng)前相交點(diǎn)坐標(biāo)；如否，則剔除當(dāng)前相交點(diǎn)坐標(biāo)；

19、步驟3-8、在步驟3-7的每個數(shù)組中分別選取1點(diǎn)，將選取的4點(diǎn)組成四邊形，并按照相同的方式再次進(jìn)行選取，得到多個不同的四邊形，計(jì)算每個四邊形的面積，獲取面積最小的四邊形所對應(yīng)的4個頂點(diǎn)坐標(biāo)；

20、步驟3-9、根據(jù)下述公式計(jì)算得到待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)(x0,y0)；

21、

22、其中，(xd1,yd1)、(xd2,yd2)、(xd3,yd3)和(xd4,yd4)為步驟3-8中面積最小的四邊形所對應(yīng)的4個頂點(diǎn)坐標(biāo)。

23、優(yōu)選地，所述步驟3-3中編號為i的rfid讀寫器與初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽中最近參考標(biāo)簽的相位卷疊次數(shù)ki計(jì)算公式為：

24、

25、其中，nint(.)為四舍五入函數(shù)，di為編號為i的rfid讀寫器與初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽中最近參考標(biāo)簽的歐式距離，λ為電磁波波長，為編號為i的rfid讀寫器與初選區(qū)域的四個頂點(diǎn)對應(yīng)的參考標(biāo)簽中最近參考標(biāo)簽的接收信號相位。

26、優(yōu)選地，所述步驟3-7中的具體步驟為：

27、以室內(nèi)的長度方向?yàn)閤軸，以室內(nèi)的寬度方向?yàn)閥軸，建立坐標(biāo)系，記室內(nèi)四個頂角的坐標(biāo)分別為(0，0)、(m，0)、(0，n)和(m，n)；

28、編號為0的rfid讀寫器的坐標(biāo)為(0，0)，編號為1的rfid讀寫器的坐標(biāo)為(0，n)，編號為2的rfid讀寫器的坐標(biāo)為(m，0)，編號為3的rfid讀寫器的坐標(biāo)為(m，n)；

29、按照下述的計(jì)算公式計(jì)算得到編號為s0的rfid讀寫器和編號為s1的rfid讀寫器在初選區(qū)域與待定位標(biāo)簽同相位信號圓兩兩相交點(diǎn)坐標(biāo)：

30、

31、其中，s0∈[0，3]，s1∈[0，3]，s0≠s1且編號為s0的rfid讀寫器和編號為s1的rfid讀寫器所處位置的橫坐標(biāo)相同或縱坐標(biāo)相同；x為相交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，為編號為s0的rfid讀寫器的橫坐標(biāo)，y為相交點(diǎn)的縱坐標(biāo)，為編號為s0的rfid讀寫器的縱坐標(biāo)，為中的第e0個元素，e0∈[0，l-1]；為編號為s1的rfid讀寫器的橫坐標(biāo)，為編號為s1的rfid讀寫器的縱坐標(biāo)，為中的第e1個元素，e1∈[0，l-1]。

32、優(yōu)選地，所述步驟2中初選待定位標(biāo)簽所在區(qū)域的具體過程為：

33、步驟2-1、通過rfid讀寫器讀取每個參考標(biāo)簽的rssi數(shù)據(jù)以及待定位標(biāo)簽的rssi數(shù)據(jù)，rssi數(shù)據(jù)為接收信號強(qiáng)度指示數(shù)據(jù)，并將所有rfid讀寫器讀取的所有參考標(biāo)簽的rssi數(shù)據(jù)組成4行q列的二維數(shù)組rrt，q＝m*n；將所有rfid讀寫器讀取的待定位標(biāo)簽的rssi數(shù)據(jù)組成4行1列的二維數(shù)組rlt；

34、將參考標(biāo)簽的編號記為j，j∈[0，q-1]；

35、rrt[i][j]表示二維數(shù)組rrt中第i行第j列的元素，即：編號為i的rfid讀寫器讀取編號為j的參考標(biāo)簽的rssi數(shù)據(jù)；

36、rlt[i]表示二維數(shù)組rlt中第i行元素，即：編號為i的rfid讀寫器讀取待定位標(biāo)簽的rssi數(shù)據(jù)；

37、步驟2-2、分別計(jì)算二維數(shù)組rrt中第i行中每個元素與二維數(shù)組rlt中第i行元素的差值，構(gòu)建二維數(shù)組red；red[i][j]表示二維數(shù)組red中第i行第j列的元素，red[i][j]＝rrt[i][j]-rlt[i]；

38、步驟2-3、計(jì)算二維數(shù)組red中每列元素的平均值，構(gòu)建一維數(shù)組rea，對一維數(shù)組rea中的每個元素取絕對值，并按絕對值從小到大的順序進(jìn)行排列，得到一維數(shù)組rea-min；

39、步驟2-4、從一維數(shù)組rea-min中取出前m個元素，m的初始值為4；

40、步驟2-5、判斷一維數(shù)組rea-min中前m個元素所對應(yīng)的參考標(biāo)簽所在位置是否能組成正方形，如是，則組成的正方形為初選待定位標(biāo)簽所在的區(qū)域；如否，則轉(zhuǎn)入到步驟2-6；

41、步驟2-6、將m值加上1后更新m值，從一維數(shù)組rea-min中選取前m個元素，并轉(zhuǎn)入到步驟2-5。

42、優(yōu)選地，所述步驟2-5中判斷一維數(shù)組rea-min中前m個元素所對應(yīng)的參考標(biāo)簽所在位置是否能組成正方形的具體過程為：

43、步驟a、在一維數(shù)組rea-min中前m個元素所對應(yīng)的參考標(biāo)簽選取4個參考標(biāo)簽；

44、步驟b、計(jì)算任意兩個參考標(biāo)簽之間的間距，并對所有間距進(jìn)行排序；

45、步驟c、判斷是否有2種不同數(shù)值的間距，如是，則轉(zhuǎn)入到步驟d；如否，則轉(zhuǎn)入到步驟e；

46、步驟d、判斷間距中是否有如是，則判定一維數(shù)組rea-min中前m個元素所對應(yīng)的參考標(biāo)簽所在位置能組成正方形，結(jié)束；如否，則轉(zhuǎn)入到步驟e；

47、步驟e、再次在一維數(shù)組rea-min中前m個元素所對應(yīng)的參考標(biāo)簽中重新選取4個參考標(biāo)簽，重新選取的4個參考標(biāo)簽與步驟d中的4個參考標(biāo)簽不完全相同。

48、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過rssi數(shù)據(jù)初步待定位標(biāo)簽所在區(qū)域，再通過相位準(zhǔn)確定位待定位標(biāo)簽的坐標(biāo)，因此本方法通過兩級定位的方法可以提高定位精度，并且提高定位的速率。