CN101751583B - 一种机动车内置电子标签的识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机动车内置电子标签识别系统及方法，系统包含标签读写器、收发天线，在机动车内置电子标签、后台管理平台。当待检机动车进入检查入口时，安装在机动车检查入口的收发天线，标签读写器根据车体高度，使用高度位置合适的收发天线，将从机动车的侧后方，向机动车发送射频识别信号，在机动车内置的电子标签将返回标签内部存放的信息给标签读写器，标签读写器接受到标签信息后，通过内部通信网络将信息传递给后台管理平台，对数据进行进一步处理。

Description

一种机动车内置电子标签的识别系统及方法

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种机动车内置标签的识别系统及方法。

背景技术

目前，射频识别系统在机动车辆管理方面的应用已经比较普遍了。在使用中一般将电子标签内置于机动车的前挡风玻璃上，读写器的天线固定在门杆上方。当机动车驶向门杆时，超高频读写器从机动车的正前方向机动车发射射频信号，由于玻璃介质对超高频信号不敏感，所以位于挡风玻璃后面的电子标签可以接受到上述射频信号，从而完成与读写器的信息交互过程。

近年来，随着机动车制造技术和用户的需求逐步提高，机动车生产厂商开始在前挡风玻璃中内置一种金属性质的介质(俗称金属膜)，更好地提高用户的舒适度。但由于超高频信号对金属和水比较敏感，所以从机动车正前方发送过来的射频信号几乎被金属膜全部反射回去，内置在挡风玻璃后面的电子标签无法接受到信号，从而无法自我启动，导致与读写器的信息交互失败。

目前针对此类问题的解决方法大致有两种，第一种简单地将原来内置的标签改为外置，即将标签放在挡风玻璃前，这样可以解决此问题，但对于用户来说很不方便，因为外置的标签很容易被损坏；第二种方法是对挡风玻璃做特殊处理，在挡风玻璃生产过程中，留出一块区域专门用于贴电子标签，这块区域中不进行金属膜处理，保证不含有金属介质。这种方法需要用户更换新的挡风玻璃，由此带来的费用对用户或车辆管理部门来说都是不希望见到的。

因此，目前急需一种能够实现含金属介质挡风玻璃内置标签识别技术。

发明内容

本发明目的是方便解决含金属介质挡风玻璃内置标签识别问题，为此，提供一种机动车内置电子标签的识别系统及方法。

为实现以上目的，本发明第一方面，提出一种机动车内置电子标签的识别系统，技术方案如下：

在机动车内设有电子标签，在机动车外设有收发天线，并且机动车内的电子标签与机动车外的收发天线具有一距离；

至少一套或一套以上的收发天线与标签读写器连接，收发天线向标签读写器发送含有射频识别指令的超高频射频信号，收发天线接收标签读写器发出的含有标签相关信息的超高频射频信号从机动车外进入车体内；

标签读写器与后台管理平台连接，标签读写器向后台管理平台发送电子标签返回的标签信息，后台管理平台负责对标签读写器返回的标签信息进行处理，得到控制信号；标签读写器接收后台管理平台发出的控制信号，后台管理平台同时能够控制标签读写器与收发天线，后台管理平台根据机动车的车辆高度，启动标签读写器和位置与车辆高度相近的收发天线，使得收发天线的主瓣方向指向机动车内的电子标签；

电子标签与收发天线以无线射频连接，标签读写器通过收发天线向机动车内电子标签发送含有射频识别指令的超高频射频信号，电子标签接收到此射频信号后自动解析射频信号，获取包含射频识别指令的信号，电子标签获取到的按照指令要求，将含有电子标签相关信息的超高频射频信号反射出去，标签读写器通过机动车外的收发天线接受到电子标签反射的超高频射频信号，读写器解析接收到的标签反射回来的超高频射频信号，从而获得电子标签数据信息。

优选实施例，所述电子标签为无源电子标签。

优选实施例，所述标签读写器为超高频标签读写器。

优选实施例，所述在机动车前挡风玻璃内部含有一层或性质接近于金属介质的金属膜，该金属介质的面积与机动车前挡风玻璃面积相同。

优选实施例，所述收发天线可以是两套收发天线，也可以是一套收发天线。

优选实施例，所述收发天线采用两套收发天线时，两套收发天线与一个紧固件固定连接，且两个收发天线在紧固件上的高度有差别；所述收发天线采用一套收发天线时，该收发天线在紧固件上的位置采用自动方式或可方便实施的非自动方式进行调整。

优选实施例，位于紧固件上的收发天线的具有一可调的倾角，所述倾角是收发天线的主瓣方向与垂直于紧固件的水平面之间的夹角。

优选实施例，该紧固件选择低反射和低吸收率的材料，所述材料是对860MHz～960MHz的超高频信号不敏感的材料。

为实现以上目的，本发明第二方面，提出一种机动车内置电子标签的识别方法，包括以下步骤：

步骤A：待检机动车进入检查区，利用机动车内置电子标签的识别系统，使得装有所述系统中的收发天线的紧固件位于机动车外的侧后方；

步骤B：后台管理平台根据机动车的车辆高度，启动标签读写器和位置与车辆高度相近的收发天线，通过调整收发天线的倾角，使得收发天线的主瓣方向指向机动车内的电子标签；

步骤C：标签读写器通过收发天线发送的射频信号从机动车外部进入车体内；

步骤D：设置在机动车内的电子标签，接受到标签读写器发送的射频信号，电子标签自动解析信号，完成射频识别过程，所述的射频信号的功率满足标签正常工作所需信号强度的要求；

步骤E：标签读写器将电子标签返回的信息传递给后台管理平台，后台管理平台对数据进行进一步处理；

步骤F：完成电子标签识别。

优选实施例，所述的检查区是通过对现场实验结果统计后事前确定的检查区，紧固件的位置和所述收发天线在紧固件上的位置也是通过统计常见机动车的车体高度，选择典型的高度值事先确定的。

优选实施例，所述的后台管理平台根据机动车的车辆高度，如果所述系统采用多套收发天线，所述系统将自动采用与机动车车体高度适合的收发天线；如果所述系统采用一套收发天线，所述系统将采用自动或非自动方式，将收发天线位置调整到与机动车车体高度适当的位置。

优选实施例，位于紧固件上的收发天线倾角调整位置为0°～15°。

本发明的有益效果是：

1、通过调整收发天线的倾角，保证收发天线的主瓣方向指向电子标签，克服机动车车体的金属特征可能对超高频射频信号形成新的反射作用，从而使射频识别失败的缺陷。

2、天线从机动车的侧后方读取电子标签信息，克服了以往天线从正前方无法读取含金属介质挡风玻璃内置电子标签的信息问题，有助于射频识别系统中车辆管理系统中的实际运用。

3、采用两组位置不一样的天线收发射频信号，克服了以往位置单一的天线，由于机动车的高度不一样导致电子标签位置高度不一样，从而对大型和小型机动车的电子标签信号读取效果有差别的现象。

附图说明

图1为本发明提供的机动车内置电子标签的识别系统示意图。

图2为收发天线的倾角移动计算示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，为本发明提供的机动车内置电子标签的识别系统示意图，本发明的系统包含内置在机动车挡风玻璃101上的无源电子标签102、收发天线103包括第一收发天线1031和第二收发天线1032、超高频标签读写器104、用于处理电子标签信息的后台管理平台105、用于安装收发天线的紧固件106构成。

在机动车内设有电子标签102，在机动车外设有收发天线103，并且机动车内的电子标签102与机动车外的收发天线103具有一距离；至少一套或一套以上的收发天线103与标签读写器104连接，收发天线103向标签读写器104发送含有射频识别指令的超高频射频信号，收发天线103接收标签读写器104发出的含有标签相关信息的超高频射频信号从机动车外进入车体内；标签读写器104与后台管理平台105连接，标签读写器104向后台管理平台105发送电子标签102返回的标签信息，后台管理平台105负责对标签读写器104返回的标签信息进行处理，得到控制信号；标签读写器104接收后台管理平台105发出的控制信号，后台管理平台105同时能够控制标签读写器104和收发天线103，后台管理平台105根据机动车的车辆高度，启动标签读写器104和位置与车辆高度相近的收发天线103，使得收发天线103的主瓣方向指向机动车内的电子标签102；电子标签102与收发天线103以无线射频连接，标签读写器104通过收发天线103向机动车内电子标签102发送含有射频识别指令的超高频射频信号，电子标签102接收到此射频信号后自动解析射频信号，获取包含射频识别指令的信号，然后，电子标签102按照指令要求，将含有电子标签102相关信息的超高频射频信号反射出去，标签读写器104通过机动车外的收发天线103接受到电子标签102反射的超高频射频信号，标签读写器104对接收到的超高频射频信号进行解析，从而获得电子标签102数据信息。

其原理及具体实施例是利用金属膜位于挡风玻璃101内部的特征，将标签读写器104的收发天线103设置于机动车外部的侧面窗附近，使得射频信号从机动车外部的侧面窗进入车体内，保证内置在挡风玻璃101上的电子标签102先于金属膜接受到射频信号，完成于标签读写器104的信息交互。所述电子标签102为无源电子标签，所述标签读写器104为超高频标签读写器。电子标签102可以位于机动车内部的前面位置或后面位置，与之相对应的收发天线103位于电子标签102的相反位置，即如果电子标签102位于机动车内部的前面位置，则收发天线103位于机动车外部后面的位置；或如果电子标签102位于机动车内部的后面位置，则收发天线103位于机动车外部前面的位置。

如果机动车的侧窗100也含有金属介质，检测时需要将侧窗100摇下，摇下位置水平目测不高于标签位置下10cm；如果机动车的侧窗100不含有金属介质，检测时不需要将侧窗100摇下。

其中第一收发天线1031和第二收发天线1032分别与超高频标签读写器104相连，超高频标签读写器104与后台管理平台105有连接。

所述机动车前挡风玻璃101中内部含有一层或性质接近于金属介质的金属膜；这种金属介质的面积与前挡风玻璃101面积一致。

所述收发天线103可以是两套收发天线，也可以是一套收发天线。所述收发天线采用两套收发天线时，第一收发天线1031和第二收发天线1032固定在一个紧固件106上，第一收发天线103和第二收发天线1032在紧固件106上的高度有差别，供超高频标签读写器104发射或接受射频信号。超高频标签读写器104与第一收发天线1031和第二收发天线1032相连，同时超高频标签读写器104接受后台管理平台105的控制。所述收发天线103，也可以是一套收发天线，但该一套收发天线1031或1032在紧固件106上的位置，必须是可以采用自动方式或非自动方式方便可调整的。

该紧固件106对860MHz～960MHz的超高频信号不敏感，即对该频率段信号的反射和吸收率低。

该后台管理平台105负责对超高频标签读写器104返回的无源电子标签102的信息进行处理，同时能够控制超高频标签读写器104与第一收发天线1031和第二收发天线1032的应用。后台管理平台105通过网线与超高频标签读写器104相连接，控制超高频标签读写器104什么时候发送射频信号并控制选用第一收发天线1031和第二收发天线1032中的哪一套作为收发天线(当系统采用两套收发天线情况下)，同时接受超高频标签读写器104返回的无源电子标签102信息。

利用本发明系统对机动车内置标签的识别方法，包括以下步骤：

步骤A：待检机动车进入检查区，使得装有第一收发天线1031和第二收发天线1032或其中之一的紧固件106正好位于机动车的侧后方，靠近机动车贴有电子标签的侧窗100。所述检查区通过对现场典型车型的车体长度进行测量和统计实验后事前确定的，紧固件106的位置和第一收发天线1031和第二收发天线1032在紧固件106上的位置也是通过统计常见机动车的车体高度，选择典型的高度值事先确定的。

步骤B：后台管理平台105根据机动车的车辆高度，启动超高频标签读写器104和位置与车辆高度相近的第一收发天线1031或第二收发天线1032，通过调整相应收发天线的倾角。使得第一收发天线1031或第二收发天线1032的主瓣方向指向机动车的侧窗100；

如图2为收发天线的倾角移动计算示意图，其中示出线M为天线主瓣方向；收发天线103的倾角θ与线M与水平线N的夹角Φ相同，所以可以通过计算夹角Φ来计算倾角θ。

收发天线移动倾角θ的计算方法：

1、首先连接电子标签102与收发天线103的中心点。

2、测量收发天线103中心点与电子标签102中心点在紧固件106上的投影点的距离x。

3、测量机动车体与紧固件106之间的距离y。距离确定的方法不限制，表示距离x和y的量纲单位为：厘米(cm)。

4、根据几何定律，可以算出倾角θ＝Φ＝arctan(x/y)×180/π。

在上述计算中，假设电子标签102与机动车侧窗100的距离，相对于机动车体与紧固件106之间的距离，可以忽略不计。

如果系统采用两套收发天线103，本发明的系统将自动采用与机动车车体高度适合的收发天线103；如果系统采用一套收发天线103，系统将采用自动或非自动方式，将收发天线103位置调整到与机动车车体高度适当的位置。

如果是两套收发天线103，则根据机动车的性质，大型车或小型车自动判断；如果是一套收发天线103，也是将该套收发天线103根据车体的高度调整位置。所述自动方式是后台管理平台105通过其自身的控制器调整收发天线103的高度；非自动方式是检查人员根据车体高度手动方式调整收发天线103位置。显然，非自动方式比自动方式要麻烦点，但自动方式的成本要高一些。

所述后台管理平台105根据机动车的车辆高度，测量高度的方式可以是自动方式，也可以是非自动方式。

步骤C：超高频标签读写器104通过收发天线103发送的射频信号从机动车侧后方进入车体。所述射频信号的功率必须能够满足无源电子标签102正常工作所需的信号强度要求。即无源电子标签102接收到的信号电压不低于0.15伏特。

步骤D：内置在机动车前挡风玻璃101上的无源电子标签102，接受到超高频标签读写器104发送的射频信号，自动解析信号，完成射频识别过程。

步骤E：超高频标签读写器104将无源电子标签102返回的信息传递给后台管理平台105，后台管理平台105对数据进行进一步处理。

当待检机动车进入检查入口时，安装在机动车检查入口的第一收发天线1031和第二收发天线1032，超高频标签读写器104根据机动车体高度，使用高度位置合适的第一收发天线1031和第二收发天线1032，将从侧后方向机动车发送射频识别信号，内置在机动车挡风玻璃101上的无源电子标签102将返回无源电子标签102内部存放的信息给超高频标签读写器104，超高频标签读写器104接受到无源电子标签102信息后，通过内部通信网络将信息传递给后台管理平台105，对数据进行进一步处理。

通过调整收发天线103的倾角θ，保证收发天线103的主瓣方向指向电子标签102，克服机动车车体的金属特征可能对超高频射频信号形成新的反射作用，从而使射频识别失败的缺陷。

第一收发天线1031和第二收发天线1032从机动车的侧后方读取无源电子标签102信息，克服了以往天线从正前方无法读取含金属介质挡风玻璃内置标签的信息问题，有助于射频识别系统中车辆管理系统中的实际运用。

采用两组位置不一样的第一收发天线1031和第二收发天线1032读取信号，克服了以往位置单一的天线，由于机动车的高度不一样导致标签位置高度不一样，从而对大型和小型机动车的标签信号读取效果有差别的现象。

上面描述是用于实现本发明及其实施例，本发明的范围不应由该描述来限定，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均属于本发明权利要求来限定的范围。

Claims (9)

1.一种机动车内置电子标签的识别系统，其特征在于，包括：

在机动车内设有电子标签，在机动车外设有收发天线，并且机动车内的电子标签与机动车外的收发天线具有一距离；

至少一套或一套以上的收发天线与标签读写器连接，收发天线向标签读写器发送含有射频识别指令的超高频射频信号，收发天线接收标签读写器发出的含有标签相关信息的超高频射频信号从机动车外进入车体内；收发天线与一个紧固件固定连接，且所述收发天线在紧固件上的高度有差别；位于紧固件上的收发天线具有一可调的倾角θ，所述倾角θ是所述收发天线的主瓣方向与垂直于紧固件的水平面之间的夹角Φ；

标签读写器与后台管理平台连接，标签读写器向后台管理平台发送电子标签返回的标签信息，后台管理平台负责对标签读写器返回的标签信息进行处理，得到控制信号；标签读写器接收后台管理平台发出的控制信号，后台管理平台同时能够控制标签读写器与收发天线，后台管理平台根据机动车的车辆高度，启动标签读写器和位置与车辆高度相近的收发天线，计算收发天线主瓣方向与垂直于紧固件的水平面之间的夹角值，使得收发天线的主瓣方向指向机动车内的电子标签；

电子标签与收发天线以无线射频连接，标签读写器通过收发天线向机动车内电子标签发送含有射频识别指令的超高频射频信号，电子标签接收到此射频信号后自动解析射频信号，获取包含射频识别指令的信号，电子标签按照获取到的指令要求，将含有电子标签相关信息的超高频射频信号反射出去，标签读写器通过机动车外的收发天线接受到电子标签反射的超高频射频信号，读写器解析接收到的电子标签反射回来的超高频射频信号，从而获得电子标签数据信息；

所述倾角θ的计算方法：

步骤1：首先连接电子标签与所述收发天线的中心点；

步骤2：测量所述收发天线中心点与电子标签中心点在紧固件上的投影点的距离x；

步骤3：测量机动车体与紧固件之间的距离y；

步骤4：根据几何定律，算出倾角θ＝Φ＝arctan(x/y)×180/π。

2.根据权利要求1所述机动车内置电子标签的识别系统，其特征在于，所述电子标签为无源电子标签。

3.根据权利要求1所述机动车内置电子标签的识别系统，其特征在于，所述标签读写器为超高频标签读写器。

4.根据权利要求1所述机动车内置电子标签的识别系统，其特征在于，所述在机动车前挡风玻璃内部含有一层或性质接近于金属介质的金属膜，该金属介质的面积与机动车前挡风玻璃面积相同。

5.根据权利要求1所述机动车内置电子标签的识别系统，其特征在于：所述收发天线采用一套收发天线时，该收发天线在紧固件上的位置采用自动方式或可方便实施的非自动方式进行调整。

6.根据权利要求1所述机动车内置电子标签的识别系统，其特征在于：该紧固件选择低反射和低吸收率的材料，所述材料是对860MHz～960MHz的超高频信号不敏感的材料。

7.一种机动车内置电子标签的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：待检机动车进入检查区，利用机动车内置电子标签的识别系统，使得装有所述系统中的收发天线的紧固件位于机动车外的侧后方；

步骤B：后台管理平台根据机动车的车辆高度，启动标签读写器和位置与车辆高度相近的收发天线，通过调整收发天线的倾角，使得收发天线的主瓣方向指向机动车内的电子标签；所述倾角θ是所述收发天线的主瓣方向与垂直于紧固件的水平面之间的夹角Φ，所述倾角θ的计算方法：

步骤B1：首先连接电子标签与所述收发天线的中心点；

步骤B2：测量所述收发天线中心点与电子标签中心点在紧固件上的投影点的距离x；

步骤B3：测量机动车体与紧固件之间的距离y；

步骤B4：根据几何定律，算出倾角θ＝Φ＝arctan(x/y)×180/π；

步骤C：标签读写器通过收发天线发送的射频信号从机动车外部进入车体内；

步骤D：设置在机动车内的电子标签，接受到标签读写器发送的射频信号，电子标签自动解析信号，完成射频识别过程，所述的射频信号的功率满足标签正常工作所需信号强度的要求；

步骤E：标签读写器将电子标签返回的信息传递给后台管理平台，后台管理平台对数据进行进一步处理；

步骤F：完成标签识别。

8.根据权利要求7所述的机动车内置电子标签的识别方法，其特征在于，所述的检查区是通过对现场实验结果统计后事前确定的检查区，紧固件的位置和所述收发天线在紧固件上的位置也是通过统计常见机动车的车体高度，选择典型的高度值事先确定的。

9.根据权利要求7所述的机动车内置电子标签的识别方法，其特征在于，所述的后台管理平台根据机动车的车辆高度，如果所述系统采用多套收发天线，所述系统将自动采用与机动车车体高度适合的收发天线；如果所述系统采用一套收发天线，所述系统将采用自动或非自动方式，将收发天线位置调整到与机动车车体高度适当的位置。

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