CN102103680A - 一种电子标签定位识别的方法、阅读器和定位系统 - Google Patents

一种电子标签定位识别的方法、阅读器和定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子标签定位识别的方法、阅读器和定位系统，其中方法包括步骤：发射电子标签检测信号，然后接收电子标签返回的标签信息；根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止。与现有技术相比，本发明能够自动根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止，实现电子标签的精确定位识别。

Description

一种电子标签定位识别的方法、阅读器和定位系统
技术领域
本发明属于射频识别技术领域，具体涉及一种电子标签定位识别的方法、阅读器和定位系统。
背景技术
伴随着现代化管理水平的不断提高，越来越多的固定资产监控、盘点等采用更加智能和高效的手段来进行实施，其中射频识别技术在该领域的应用处于蓬勃发展的阶段。尤其在机柜监控方面涌现了多种解决方法，比如为了做到对机柜中的个别主机位置能够精确定位，有的方案设计了完全屏蔽的金属腔体来抑制射频信号的反射、散射引起的串读现象，但是定位识别无法做到精确，有待提高。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种电子标签定位识别的方法、阅读器和定位系统，自动调整发射功率，实现精确定位识别。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电子标签的定位识别方法，包括步骤：
发射电子标签检测信号，然后接收电子标签返回的标签信息；
根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止。
进一步，所述根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止具体为：
如果所述电子标签信息中包含的标签数量大于1，则持续减小天线的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止；如果没有检测到标签信号，则持续增大天线的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止。
进一步，所述调整阅读器的发射功率具体为：调整阅读器功率放大器的偏置电压，进而调整阅读器的发射功率，改变天线的覆盖面积。
优选的，发射电子标签检测信号之前还进一步包括在不同频率和控制电压下，对阅读器的发射功率进行测量，然后将测试结果进行整理，最后将整理好的频率、控制电压和天线发射功率三者对应关系制作成一个表格并存储的步骤。
一种阅读器，包括数据处理模块、射频模块和天线模块，其中：
所述数据处理模块，用于产生基带信号以及接收经过射频模块处理后的数据识别标签信息，根据所述标签信息调整射频模块的发射功率，直到只识别到所述标签信息对应的一个标签为止；
所述射频模块，与数据处理模块和天线模块连接，用于对数据处理模块产生的基带信号进行功率放大以及将天线模块接收的标签信息信号产生基带信号给数据处理模块；
所述天线模块，与所述射频模块连接，用于发射电子标签检测信号，然后接收电子标签返回的标签信息给射频模块。
进一步，所述阅读器还进一步包括前端射频模块，所述前端射频模块连接于射频模块和天线模块之间，用于滤除射频电路的发射信号中的二次谐波以及将天线模块接收的电子标签返回的标签信息发送给射频模块。
所述射频模块进一步包括射频电路、解调电路和方向基带比较电路，所述射频电路进一步包括低通滤波器、频率合成器、混频器、声带滤波器、驱动放大器和功率放大器；所述解调电路包括第一二极管检波器、第二二极管检波器和第一无源低通滤波器、第二无源低通滤波器；所述方向基带放大比较电路包括差分放大器和比较器；所述前端射频模块包括介质滤波器、环形器、耦合电容和3dB电桥，数据处理单元通过低通滤波器与混频器的射频输入口相连接；混频器的本振输入口和中频输出口分别与频率合成器、声表滤波器相连接；驱动放大器的输入和输出端分别与声表滤波器、功率放大器相连接；功率放大器的输出端与介质滤波器的输入端相连接；介质滤波器的输出端与环行器和耦合电容相连接；环行器的另外两端分别与天线模块、3dB电桥相连接；3dB电桥的两个输出端分别与第一、第二二极管检波器相连接；二极管检波器、分别通过第一、第二无源低通滤波器连接到差分放大器的两个输入端，差分放大器的输出端与比较器相连接，比较器的输出与数据处理单元相连接。
所述数据处理模块进一步包括控制电压单元，所述控制电压单元与功率放大器连接。
一种定位识别系统，包括PC、阅读器和多个天线，所述阅读器上设置有通信接口单元，所述通信接口单元与PC连接，所述阅读器根据PC下发的天线号选择信号，通过逻辑控制选择相应的开关，开启相应的天线，识别所述天线对应区域内的标签信息。
优选的，所述阅读器上还设置有电源接口单元，与电源适配器连接。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明能够自动根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止，实现电子标签的精确定位识别。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种阅读器原理图；
图2为本发明实施例提供的一种电子标签定位识别方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种多天线定位识别电子标签示意图；
图4为本发明实施例提供的一种定位识别系统示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例中提供的一种阅读器，包括数据处理模块、射频模块和天线模块，其中：
所述数据处理模块，用于产生基带信号以及接收经过射频模块处理后的数据识别标签信息，根据所述标签信息调整射频模块的发射功率，直到只识别到所述标签信息对应的一个标签为止。
所述射频模块，与数据处理模块和天线模块连接，用于对数据处理模块产生的基带信号进行功率放大以及将天线模块接收的标签信息信号产生基带信号给数据处理模块。
所述天线模块，与所述射频模块连接，用于发射电子标签检测信号，然后接收电子标签返回的标签信息给射频模块。
进一步的，本实施例中所述阅读器还包括前端射频模块，所述前端射频模块连接于射频模块和天线模块之间，用于滤除射频电路的发射信号中的二次谐波以及将天线模块接收的电子标签返回的标签信息发送给射频模块。
所述射频模块进一步包括射频电路、解调电路和方向基带比较电路，所述射频电路进一步包括低通滤波器、频率合成器、混频器、声带滤波器、驱动放大器和功率放大器；所述解调电路包括第一二极管检波器、第二二极管检波器和第一无源低通滤波器、第二无源低通滤波器；所述方向基带放大比较电路包括差分放大器和比较器；所述前端射频模块包括介质滤波器、环形器、耦合电容和3dB电桥，数据处理单元通过低通滤波器与混频器的射频输入口相连接；混频器的本振输入口和中频输出口分别与频率合成器、声表滤波器相连接；驱动放大器的输入和输出端分别与声表滤波器、功率放大器相连接；功率放大器的输出端与介质滤波器的输入端相连接；介质滤波器的输出端与环行器和耦合电容相连接；环行器的另外两端分别与天线模块、3dB电桥相连接；3dB电桥的两个输出端分别与第一、第二二极管检波器相连接；二极管检波器、分别通过第一、第二无源低通滤波器连接到差分放大器的两个输入端，差分放大器的输出端与比较器相连接，比较器的输出与数据处理单元相连接。
所述数据处理模块进一步包括控制电压单元，所述控制电压单元与功率放大器连接。调整阅读器功率放大器的偏置电压，可以调整天线的发射功率，改变天线的覆盖面积。
所述数据处理模块上设置有通信接口单元，所述通信接口单元与PC连接。所述数据处理模块上还设置有电源接口单元，所述电源接口单元和适配器连接，由适配器给阅读器供电。
具体工作原理：基带信号由数据处理单元产生，低通滤波器对前向基带信号进行滤波以降低基带信号的频谱扩散，从而降低天线口发射频谱的杂散，以满足EPC G2协议的阅读器频谱要求。被滤波后的基带信号与频率合成器输出的本振信号进行混频，从而被调制到射频。为了减少混频器输出的互调产物，在其输出端接入一个声表滤波器。为了保证射频信号有足够的发射功率又对其进行了两级放大，功率放大器的输出接一个介质滤波器，目的在于滤除发射信号的二次谐波，以满足谐波指标要求。介质滤波器的输出分两路：主路用于接环行器，环行器的作用在于隔离接收和射频电路，并且利用它可以保证收发同频和双工通信。然后，通过天线模块将信号发射给标签。辅路通过耦合电容来调节耦合本振信号的大小，在此处进行耦合目的在于保证本振信号的相关性，从而达到最佳接收的目的。3dB电桥的作用在于将标签的返回信号和本振信号分别进行90°移相，从而产生I+、I-两路。I+、I-两路信号分别通过二极管检波器检波，产生接收基带信号。为了减小共模噪声、提高信噪比，将两路接收基带信号以差分信号的形式输入差分放大器进行放大。然后将差分放大器的两路输出分别接入比较器，经过比较器整形后的数据波形被数据处理单元中的计时器引脚捕获，然后此信号被软件处理进而识别出标签信号。
请参阅图2所示，图2为本实施例提供的一种电子标签定位识别方法，包括以下步骤：
步骤S1：首先在不同频率和控制电压下，对阅读器的发射功率进行测量，然后将测试结果进行整理，最后将整理好的频率、控制电压和阅读器发射功率三者对应关系利用软件制作成一个表格，存入数据处理单元以对阅读器的发射功率进行实时控制与调整。
步骤S2：当阅读器的天线开始向外发射功率时，标签接收来自天线的检测信号，然后返回信号给天线，天线将信号通过反向接收通路送入数据处理单元，数据处理单元对其进行处理。
步骤S3：根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止。
具体的，如果此时功率放大器的发射功率过大，则天线的覆盖面就较大，从而能清点到多个标签。此时数据处理单元就会接收到多个标签信号，数据处理单元会根据频率、控制电压和阅读器发射功率三者对应关系对功率放大器的功率进行调整，以保证实现清点一个标签的精确定位。减小偏置电压，功率放大器的发射功率也减小，天线的覆盖面积随之减小、进而识别的标签数也就减少。接下来，天线再将第二次返回的标签信号送入阅读器进行处理，如果仍然为多个标签，则继续数据处理单元减小功率放大器的偏置电压，使其发射功率减小。如此反复，直至只识别到与其相对的那个标签为止。
当然也不排除一个天线(如图3中天线1)刚好同时清点到两个标签，而再减小功率时两个标签又同时无法被清点到的情况，如图3。此时就要借助附近的那个天线(如图3中的天线2)。具体实现如下：按照前面的操作，天线2最好的情况是只清点到标签B，最坏的情况就是和天线1一样：同时清点到标签B和C。无论是哪种情况，天线1和天线2的公共清点区域为标签B。本实施例中，可以将标签A分配给天线1，而将二者的交集(标签B)分配给天线2。对于标签C可以借助天线2下面的天线3采用同样的原理实现。这样就实现了一对一的精确定位。然后将此选择功能写入数据处理单元，后续应用中就可以利用数据处理单元很好地实现精确定位。对于多于两个天线的情况以此类推。
反过来，如果天线发射清点信号后，阅读器并没有检测到标签返回信号，则数据处理单元会逐步提高功率放大器的偏置电压，使其发射功率增大，进而增大天线的覆盖面积，直至只识别到与其对应的那个标签为止。
当需要监控和管理的范围较大、区域内布置的标签较多时，为了保证既能清点多标签，而又不发生碰撞，就要求天线发射的功率不能过大，此时就不能只使用一个或两个天线。于是可以考虑对阅读器的接口和软件进行一定扩展和升级再配置上多个天线，组成一个阅读器集成多个天线的系统，然后根据实际需要通过对开关矩阵进行控制从而达到对多天线进行分时选择的目的。
请参阅图4所示，图4为本实施例提供的一种定位识别系统，包括PC、阅读器和多个天线，所述阅读器上设置有通信接口单元，所述通信接口单元与PC连接，所述阅读器根据PC下发的天线号选择信号，通过逻辑控制选择相应的开关，开启相应的天线，识别所述天线对应区域内的标签信息。所述阅读器上还设置有电源接口单元，与电源适配器连接。
具体实现过程如下：
首先，将每个主机的信息存入其对应的标签中，然后将此标签粘贴到此主机上。对机柜中的所有主机执行上述相同的操作，接下来将本实施例系统固定到机柜门上。
其次，可以根据实际需要，选择RJ-45网线接口或者无线网络接口与外部PC进行连接，以实现阅读器与上层管理系统的通信。
再次，将所述电源适配器与所述阅读器连接，通过其给所述阅读器进行供电。接下来，通过外部PC开启使用环境。所述阅读器中的数据处理单元便开始接收外部PC给出的各种信号，并对其进行处理。其主要完成以下几项功能：首先，接收来自外界PC的天线号选择信号，然后通过逻辑控制单元的编译码去选择相应的开关，开启相应的天线，使功率辐射出去读取相应的标签信息。这样便实现了对每个天线的分时依次控制。其次，接收来自外界PC的数据，将其按照协议进行基带处理，然后将基带信号加载到射频载波上通过天线进行发射。最后，接收标签返回的信号对其进行处理转化为相应的数据上报给外界PC。
本发明实施例应用范围广泛，可以将本发明实施例中所述监控系统应用于贵重物品货柜货架、危险品库房货架或是噪声严重、保密级别较高的服务器机房的机柜上。应用本实施例公开的阅读器进行对货柜、机柜上的标签清点、读写等操作，完成盘点、出库、远程监控、告警等功能。以清点为例，把本实施例公开的阅读器放置到库房的某种货架前，货架上的物品均分层放置。在一定距离内，经过一轮清点后，所有包含在标签内的物品信息均依次被阅读器获取到并上传到后台的控制系统。另外，为监控储放物品的柜门是否被人打开或关闭，是否有物品被人增加或取走，系统中的柜门开关传感器都会触发一定的清点操作，清点结束后的标签信息会立即上报到远程监控中心，监控中心的后台数据库会将该操作的结果自动与上一次存储的信息状态进行对比，以此作为物品是否发生变化的依据，这极大程度上改善了现有远程监控过度依赖视频等信息的情况。
值得指出的是，本发明实施例中的天线组灵活配置及连接方式，能够适用于常见的各种尺寸货架或机柜产品。另外，可以根据实际需求修改软件配置，将其中一个或多个进行使能或关闭。
本发明实施例实现了货架或机柜监控的全面性、准确性、灵活性需求，具备成本低、易布局、应用范围广等优点。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子标签的定位方法，其特征在于，包括步骤：
发射电子标签检测信号，然后接收电子标签返回的标签信息；
根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止。
2.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述标签信息调整阅读器的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止具体为：
如果所述电子标签信息中包含的标签数量大于1，则持续减小天线的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止；如果没有检测到标签信号，则持续增大天线的发射功率，直到阅读器只识别到所述标签信息对应的一个标签为止。
3.如权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述调整阅读器的发射功率具体为：调整阅读器功率放大器的偏置电压，进而调整阅读器的发射功率，改变天线的覆盖面积。
4.如权利要求1至3任一项所述的定位方法，其特征在于，发射电子标签检测信号之前还进一步包括在不同频率和控制电压下，对阅读器的发射功率进行测量，然后将测试结果进行整理，最后将整理好的频率、控制电压和阅读器发射功率三者对应关系制作表格并存储的步骤。
5.一种阅读器，其特征在于，包括数据处理模块、射频模块和天线模块，其中：
所述数据处理模块，用于产生基带信号以及接收经过射频模块处理后的数据识别标签信息，根据所述标签信息调整射频模块的发射功率，直到只识别到所述标签信息对应的一个标签为止；
所述射频模块，与数据处理模块和天线模块连接，用于对数据处理模块产生的基带信号进行功率放大以及将天线模块接收的标签信息信号产生基带信号给数据处理模块；
所述天线模块，与所述射频模块连接，用于发射电子标签检测信号，然后接收电子标签返回的标签信息给射频模块。
6.如权利要求5所述的阅读器，其特征在于，还进一步包括前端射频模块，所述前端射频模块连接于射频模块和天线模块之间，用于滤除射频电路的发射信号中的二次谐波以及将天线模块接收的电子标签返回的标签信息发送给射频模块。
7.如权利要求6所述的阅读器，其特征在于，所述射频模块进一步包括射频电路、解调电路和方向基带比较电路，所述射频电路进一步包括低通滤波器、频率合成器、混频器、声带滤波器、驱动放大器和功率放大器；所述解调电路包括第一二极管检波器、第二二极管检波器和第一无源低通滤波器、第二无源低通滤波器；所述方向基带放大比较电路包括差分放大器和比较器；所述前端射频模块包括介质滤波器、环形器、耦合电容和3dB电桥，数据处理单元通过低通滤波器与混频器的射频输入口相连接；混频器的本振输入口和中频输出口分别与频率合成器、声表滤波器相连接；驱动放大器的输入和输出端分别与声表滤波器、功率放大器相连接；功率放大器的输出端与介质滤波器的输入端相连接；介质滤波器的输出端与环行器和耦合电容相连接；环行器的另外两端分别与天线模块、3dB电桥相连接；3dB电桥的两个输出端分别与第一、第二二极管检波器相连接；二极管检波器、分别通过第一、第二无源低通滤波器连接到差分放大器的两个输入端，差分放大器的输出端与比较器相连接，比较器的输出与数据处理单元相连接。
8.如权利要求5至7任一项所述的阅读器，其特征在于，所述数据处理模块进一步包括控制电压单元，所述控制电压单元与功率放大器连接。
9.一种定位系统，其特征在于，包括PC、阅读器和多个天线，所述阅读器上设置有通信接口单元，所述通信接口单元与PC连接，所述阅读器根据PC下发的天线号选择信号，通过逻辑控制选择相应的开关，开启相应的天线，识别所述天线对应区域内的标签信息。
10.如权利要求9任一项所述的阅读器，其特征在于，所述阅读器上还设置有电源接口单元，与电源适配器连接。
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