本發(fā)明屬于定位，尤其涉及一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的興起，人們利用各種電子標(biāo)簽將生產(chǎn)生活中各類實(shí)體接入網(wǎng)絡(luò)，極大地促進(jìn)了工作效率的提升。其中，基于物品位置信息的服務(wù)將極大地提高工業(yè)自動(dòng)化的效率。rfid(radio?frequency?identification),即射頻識(shí)別技術(shù)，由于其具有無(wú)源、體積小、識(shí)別速度快等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)、物流等領(lǐng)域，一些基于rfid的物品定位方法也被提出。

2、現(xiàn)有的方案大多利用rfid標(biāo)簽的信號(hào)接收信號(hào)強(qiáng)度和相位兩種射頻特征進(jìn)行位置估計(jì)。rfid射頻信號(hào)功率在傳播過(guò)程中隨著距離增大而衰減，而信號(hào)相位則記錄了信號(hào)傳播時(shí)延信息，因此現(xiàn)有方案通常參考這兩個(gè)指標(biāo)來(lái)解析標(biāo)簽的距離信息。

3、由于實(shí)際環(huán)境中無(wú)線信號(hào)受到多徑效應(yīng)的干擾以及標(biāo)簽粘貼物對(duì)射頻信號(hào)的吸收，標(biāo)簽信號(hào)通常會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失、信號(hào)畸變等問(wèn)題，使信號(hào)特征與距離映射并不可靠，大大降低了定位方法在實(shí)際場(chǎng)景中的適用性。而高可靠的定位方法通常需要復(fù)雜的硬件設(shè)備部署或者大量的參考標(biāo)簽輔助，具有較大的計(jì)算復(fù)雜度，無(wú)法保證實(shí)時(shí)性和普適性。因此，業(yè)界亟待一種普適且高效的定位方法。

4、現(xiàn)有的rfid目標(biāo)信號(hào)源的定位方法中效果最優(yōu)的當(dāng)屬基于rfid相位的全息圖方法，該方法通過(guò)標(biāo)簽相位信號(hào)的逆相關(guān)濾波來(lái)評(píng)估各個(gè)位置點(diǎn)可能是目標(biāo)位置點(diǎn)的概率。由于相位值存在著以半波長(zhǎng)為距離的周期性跳變的現(xiàn)象，因此，需要評(píng)估監(jiān)控平面內(nèi)的所有位置點(diǎn)的概率，計(jì)算量巨大。同時(shí)相位跳變?cè)斐傻摹?π混淆”使得定位區(qū)域過(guò)小，很難在大范圍場(chǎng)景內(nèi)適用，目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度信息雖然不存在混淆，但是由于多徑干擾的存在，接收信號(hào)強(qiáng)度的定位精度普遍不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法及裝置，先利用目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度對(duì)目標(biāo)信號(hào)源做模糊的定位，排除混淆后，再利用目標(biāo)信號(hào)源的相位對(duì)目標(biāo)信號(hào)源做精確定位，從而可以在較大場(chǎng)景中，達(dá)到快速定位的目的，可以不失精度的同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜度，也能夠適用于rfid物品實(shí)時(shí)追蹤任務(wù)。

2、本發(fā)明的第一方面，提出了一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法，包括：

3、在目標(biāo)信號(hào)源的監(jiān)控平面布置多個(gè)采樣天線；

4、多個(gè)采樣天線對(duì)目標(biāo)信號(hào)源進(jìn)行信號(hào)采樣得到目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度和相位；

5、根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度確定目標(biāo)信號(hào)源的模糊位置g*(x*,y*)；

6、根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的相位和模糊位置確定目標(biāo)信號(hào)源的精確位置；

7、其中，(x*,y*)為模糊位置坐標(biāo)。

8、進(jìn)一步地，上述一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法中，根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度確定目標(biāo)信號(hào)源的模糊位置，包括：

9、通過(guò)目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度確定多個(gè)采樣天線錨點(diǎn)對(duì)到目標(biāo)信號(hào)源的定比系數(shù)；

10、通過(guò)所述多個(gè)采樣天線錨點(diǎn)對(duì)構(gòu)造關(guān)于目標(biāo)信號(hào)源位置的第一超定方程組；

11、求解第一超定方程組得到目標(biāo)信號(hào)源的模糊位置g*(x*,y*)。

12、進(jìn)一步地，上述一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法中，根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的相位和模糊位置確定目標(biāo)信號(hào)源的精確位置，包括：

13、根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的相位和模糊位置確定多個(gè)采樣天線錨點(diǎn)對(duì)的混淆系數(shù)；

14、通過(guò)所述采樣天線錨點(diǎn)對(duì)構(gòu)造關(guān)于目標(biāo)信號(hào)源位置的第二超定方程組；

15、求解第二超定方程組得到目標(biāo)信號(hào)源的精確位置。

16、進(jìn)一步地，上述一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法中，通過(guò)目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度確定多個(gè)采樣天線錨點(diǎn)對(duì)到目標(biāo)信號(hào)源的定比系數(shù)，是通過(guò)如下公式確定的：

17、

18、其中，n表示功率環(huán)境衰減因子，公式(1)表示監(jiān)控平面中坐標(biāo)為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣天線錨點(diǎn)對(duì)mi、mj與目標(biāo)信號(hào)源g(x,y)的接收信號(hào)強(qiáng)度rssii和rssij的關(guān)系，變換公式(1)得到公式(2)，gij表示定比系數(shù)，di,dj分別表示目標(biāo)信號(hào)源g到兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的距離。

19、進(jìn)一步地，上述一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法中，通過(guò)個(gè)采樣天線錨點(diǎn)對(duì)構(gòu)造關(guān)于目標(biāo)信號(hào)源位置的第一超定方程組，是通過(guò)如下公式構(gòu)造的：

20、目標(biāo)信號(hào)源g(x,y)的坐標(biāo)用如下方程表示：

21、

22、

23、其中，監(jiān)控平面中任意一對(duì)采樣天線錨點(diǎn)對(duì)都能夠構(gòu)造關(guān)于目標(biāo)信號(hào)源g(x,y)的公式(3)，公式(3)表示目標(biāo)信號(hào)源g(x,y)在以坐標(biāo)為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣天線錨點(diǎn)對(duì)mi、mj，且定比系數(shù)值為gij的阿波羅尼斯圓上，(aij,bij)表示該阿波羅尼斯圓的圓心坐標(biāo)，rij表示該阿波羅尼斯圓的圓半徑；

24、監(jiān)控平面中有n個(gè)觀測(cè)錨點(diǎn)，構(gòu)造n(n-1)/2個(gè)方程，對(duì)這n(n-1)/2個(gè)方程重新編號(hào)為m，m＝[n(n-1)/2]-1，則得到如下的關(guān)于目標(biāo)信號(hào)源g(x,y)的第一超定方程組：

25、

26、進(jìn)一步地，上述一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法中，根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的相位和模糊位置確定采樣天線錨點(diǎn)對(duì)的混淆系數(shù)是通過(guò)如下公式確定的：

27、

28、其中，λ表示射頻波長(zhǎng)，δdij表示信號(hào)源g到兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的距離差，δdij＝di-dj，di,dj分別表示目標(biāo)信號(hào)源g到兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的距離，δφij＝φi-φj表示信號(hào)源g到兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的相位差，φi，φj分別表示兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj對(duì)目標(biāo)信號(hào)源采樣得到的相位值，表示混淆系數(shù)，k表示錯(cuò)誤的混淆系數(shù)，z表示整數(shù)。

29、進(jìn)一步地，上述一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法中，通過(guò)采樣天線錨點(diǎn)對(duì)構(gòu)造關(guān)于目標(biāo)信號(hào)源位置的第二超定方程組，是通過(guò)如下公式構(gòu)造的：

30、

31、hx＝b?(15)

32、系數(shù)矩陣h的每一行的行向量hk的表達(dá)式如下：

33、

34、常數(shù)列向量b的每一行的元素bk的表達(dá)式如下：

35、

36、其中，λ表示射頻波長(zhǎng)，δdij表示信號(hào)源g到兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的距離差，δdij＝di-dj，di,dj分別表示目標(biāo)信號(hào)源g到兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的距離，m表示旋轉(zhuǎn)矩陣，t表示平移矩陣，采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的坐標(biāo)分別表示為(xi,yi)，(xj,yj)，γij表示旋轉(zhuǎn)角度，d表示采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的間距，δφij＝φi-φj表示信號(hào)源g到兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj的相位差，kij表示第一混淆系數(shù)，公式(15)表示第二超定方程組，第二超定方程組中的h是系數(shù)矩陣，b是常數(shù)列向量，θij表示信號(hào)源g相對(duì)兩個(gè)坐標(biāo)分別為(xi,yi)，(xj,yj)的采樣錨點(diǎn)對(duì)mi、mj平面的方向角。

37、本發(fā)明的第二方面，還提出了一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的裝置，包括：

38、布置模塊：用于在目標(biāo)信號(hào)源的監(jiān)控平面布置多個(gè)采樣天線；

39、信號(hào)采樣模塊：用于多個(gè)采樣天線對(duì)目標(biāo)信號(hào)源進(jìn)行信號(hào)采樣得到目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度和相位；

40、第一確定模塊：用于根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度確定目標(biāo)信號(hào)源的模糊位置g*(x*,y*)；

41、第二確定模塊：用于根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的相位和模糊位置確定目標(biāo)信號(hào)源的精確位置；

42、其中，(x*,y*)為模糊位置坐標(biāo)。

43、本發(fā)明的第三方面，還提出了一種電子設(shè)備，包括：處理器和存儲(chǔ)器；

44、處理器通過(guò)調(diào)用存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的程序或指令，用于執(zhí)行如上任一項(xiàng)一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法。

45、本發(fā)明的第四方面，還提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)程序或指令，程序或指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如上任一項(xiàng)一種對(duì)目標(biāo)信號(hào)源快速定位的方法。

46、本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明通過(guò)在目標(biāo)信號(hào)源的監(jiān)控平面布置多個(gè)采樣天線；多個(gè)采樣天線對(duì)目標(biāo)信號(hào)源進(jìn)行信號(hào)采樣得到目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度和相位；根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度確定目標(biāo)信號(hào)源的模糊位置；根據(jù)目標(biāo)信號(hào)源的相位和模糊位置確定目標(biāo)信號(hào)源的精確位置。本發(fā)明先利用目標(biāo)信號(hào)源的接收信號(hào)強(qiáng)度對(duì)目標(biāo)信號(hào)源做模糊的定位，排除混淆后，再利用目標(biāo)信號(hào)源的相位對(duì)目標(biāo)信號(hào)源做精確定位，從而可以在較大場(chǎng)景中，達(dá)到快速定位的目的，可以不失精度的同時(shí)降低計(jì)算復(fù)雜度，也能夠適用于rfid物品實(shí)時(shí)追蹤任務(wù)。