CN103329142B - 采用射频识别阅读器定位标签的方法以及射频识别阅读器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用射频识别阅读器定位标签的方法以及射频识别阅读器。该方法包括：A、所述阅读器在至少两个频率上向该标签发射信号并接收相应的反射信号；B、将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签。采用本发明提供的方法和阅读器，能够更好地对标签进行定位。

Description

采用射频识别阅读器定位标签的方法以及射频识别阅读器

技术领域

本发明涉及射频识别（RFID）领域，尤其涉及一种采用射频识别阅读器定位标签的方法以及射频识别阅读器。

背景技术

与高频（HF，HighFrequency）射频识别（RFID，RadioFrequencyIdentification）系统相比，超高频（UHF，UltraHighFrequency）RFID具有许多更好的特性，例如：标签访问速度快、标签便宜、在制造和物流（logistics）应用时都可以进行单品级的标记等。然而，考虑到超高频RFID的远场电磁传输特性，比如多径传输，超高频RFID难以维护一个可控的阅读区域。在所需的阅读区域之内可能存在一些读取空洞（fieldnull），使得该区域的阅读可靠性降低，而在该区域之外识别远处标签时又可能存在串读（crossreading）。这种阅读区域的不可控性将给制造应用和物流应用带来很大的问题。

在制造应用中，系统必须精确地获知标签何时进入阅读区域，何时离开阅读区域。以工件识别应用为例，系统必须精确地获知哪些标签确实在阅读区域内，以便对这些标签所隶属的工件做进一步处理。然而，多径传输可能使系统错误地识别阅读区域之外的标签，并相应地对即将到来的工件执行错误的处理指令。

在物流应用中，也可能存在类似的问题：

（1）在机场行李追踪应用中，阅读区域的不可控性使得当带有标签的行李经过天线时难以被区分开。为了解决该问题，需要采用昂贵的、由无线电波吸收材料制成的盒子控制阅读区域。

（2）在具有多个入口的叉车应用中，由于信号的泄露，阅读器将串读到非感兴趣入口的标签。因此，很难准确地识别不同入口的货物移动。

（3）对于货物叉车的准确负载识别的应用，也存在类似的影响。由于多径问题，安有RFID系统的叉车不能有效区分背景标签和叉车托盘上的标签。

可见，上述提及的应用场景都需要一个可控的阅读区域：在所需的阅读区域之内，标签可以被可靠地读取并且没有读取空洞；在阅读区域之外，不会发生串读。需要指出，超高频射频识别中阅读区域的可控性不论在工业还是学术上都是一个很好的研究课题。现有的解决方案可以分为两类：第一类是通过改进和利用当前的RFID通信方法提供可控的阅读区域；另一类是利用辅助手段增强当前的RFID系统。

一、第一类方案关注以下两个方面：

1、采用远场天线过滤远处标签，从而控制阅读区域

（1）OMRON在US20070241904A1和US20080198903A1中提出一些解决方案，通过检测反射载波的相位差对标签测距以便进行距离过滤。

为了克服多径问题，US20070241904A1在不同时间采用不同频率与标签通信，并且记录每个频率上后向散射载波的相位偏移，从而在每个频率上测量标签距离。但是，该方案在标签移动半波长距离时无法检测出360度相位差。

在US20080198903A1中，提出一种根据不同频率的两个载波的相位差定位标签的解决方案。在该解决方案中不会出现测距模糊度，但是该解决方案只能分析两个频率上的静态相位差，因此只能获得标签的一个固定距离，且会受到周围环境的影响，例如相位差受到所有反射体的影响等。如果金属板距离标签很近，则无法通过分析相位差区分来自标签的反射和来自金属板的反射。为了解决该问题，必须分析相位差随时间变化的模型。然而，由于每个频率上的常规IQ结构存在360度的模糊度，该方案无法得到上述模型。

（2）Intermec提出一种解决方案，在单载波时检测常规IQ结构的相位变化，并提出三种在时域、频域、空域的到达相位差（PDOA，PhaseDifferenceofArrival）方法。

（3）Pavel等提出一种解决方案，能够根据两个或多个接收天线之间的相位差准确定位标签。

对于方案（2）和（3），由于每次只使用单载波，因此具有与方案（1）（由OMRON提出）类似的缺陷。

（4）AutoIDFudan在CN0160421A中基于直接序列扩频（DSSS，directsequencespreadspectrum）技术提出一种解决方案。在该方案中，标签的后向散射信号采用DSSS技术进行扩频。然后，阅读器通过快速相关对标签的反射信号进行时差测距（TOF，timeofflight）。需要指出，该方案的可靠性和准确度很大程度上取决于PN码的速度。然而，由于扩频操作，采用高速PN码将引入较大的带宽需求，这是很多现有RFID通信规范所无法支持的。

（5）Alien和Impinj分别提出一些解决方案，通过检测标签的移动方向和移动速度，间接地控制阅读区域。然而，该解决方案只在移动标签的场景下有效。对于固定标签的场景，需要提出新的解决方案，即该方案无法同时适用于固定标签和移动标签。

2、使用近场（NF，nearfield）天线控制阅读区域

针对阅读区域可控性问题的另一个可采用的解决方案是近场UHF天线。在该解决方案中，采用磁耦合方案代替无线电波传输。此外，该天线的远场增益可设计得很小（比如：-20dBi）。这样，就可以用于构造一个可控的阅读区域（参见US20080048867A1）。然而，在UHF频带中，波长很小（约为30cm），难以设计一个具有较大阅读距离的NF天线。并且，远场增益是与NF阅读距离成比例的。大部分NF天线的阅读距离约为5cm，而商业上可用的NF天线的最大距离也仅为15cm，并且其远场增益能达到6dBi，因此很难设计出NF距离长且远场增益小的NF天线。

二、另一类方案主要是引入辅助手段，试图通过辅助手段得到可控的阅读区域。

（1）富士通公司（Fujitsu）提出的一种解决方案是在天线支架上使用红外传感器检测标签何时进入或离开阅读区域，并基于上述信息设置天线的切换时间，从而提高多个移动标签的大数据量读写效率。

（2）SverreHolm等与MaryCatherine等分别提出一些解决方案，将超声集成到RFID系统中。在这些解决方案中，可以独立地使用超声获取距离信息用于进一步处理，或者根据超声和RF的传输时间之差定位标签。

（3）现有技术中还有一种解决方案采用无线电波吸收材料限制无线电波的传输。例如，在机场的行李处理应用中，使用由昂贵的无线电波吸收材料制成的盒子覆盖所需的阅读区域，只有经过该盒子的标签才会被读取。

对于这些解决方案，均需要采用新手段获得可控的阅读区域，整个系统的成本也将大幅提高。在某些情况下，新手段（例如无线电波吸收盒子）比RFID系统的成本都要高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种采用射频识别阅读器定位标签的方法以及射频识别阅读器，能够更好地对标签进行定位。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种采用射频识别RFID阅读器定位标签的方法，包括：

A、所述阅读器在至少两个频率上向该标签发射信号并接收相应的反射信号；

B、将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签。

所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；则步骤A中接收相应的反射信号包括：

所述阅读器在第一时间在所述第一频率f1上获得第一接收信号，并在第二时间在所述第二频率f2上获得第二接收信号，其中所述第一时间与所述第二时间不同。

步骤B中将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号包括：

B1、从所述第一接收信号中获得第一同相分量I1和第一正交分量Q1，构造出第一信号矢量V1=I1+jQ1；

B2、从所述第二接收信号中获得第二同相分量I2和第二正交分量Q2，构造出第二信号矢量V2=Q2+jI2；

B3、将所述第一信号矢量V1和所述第二信号矢量V2相加，得到合并后的接收信号矢量V。

所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；则步骤A中所述阅读器在至少两个频率上向该标签发射信号包括：

所述阅读器在所述第一频率f1上产生第一发射信号Acos(2πf1*t)，在所述第二频率f2上产生第二发射信号Bcos(2πf2*t)，并向该标签发出合并后的发射信号Acos(2πf1*t)+Bcos(2πf2*t)；

步骤B中将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号包括：

所述阅读器将所接收的反射信号与I路本振信号混频，得到合并同相分量I_new；

将所接收的反射信号与Q路本振信号混频，得到合并正交分量Q_new；

根据所述合并同相分量I_new和所述合并正交分量Q_new，得到所述合并后的接收信号；

其中，所述H1为所述第一频率f1上的第一信号衰减，所述H2为所述第二频率f2上的第二信号衰减。

该方法在步骤A之前进一步包括：C、设置具有频率间距的所述第一频率f1和所述第二频率f2；

在步骤B之后，进一步包括：D、将标签定位次数加1后判断其是否达到预设门限，如果达到则结束流程，否则改变所述第一频率f1和/或所述第二频率f2，使得二者的频率间距变大，并返回执行步骤A；或者

在步骤B之后，进一步包括：E、将本次标签定位结果与历史标签定位结果比较，如果二者之差小于预设门限则结束流程，否则改变所述第一频率f1和/或所述第二频率f2，使得其频率间距变大，并返回执行步骤A。

步骤B中将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签包括：根据标签距离d与星座点的矢量角度θ的对应关系，确定所述标签与阅读器的标签距离d。

所述标签距离d与星座点的矢量角度θ的对应关系为：所述星座点的矢量角度θ与成正比，其中c为光速。

步骤B中将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签包括：

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第一状态时的第一星座点运动轨迹，并在星座图上找出该第一星座点运动轨迹的第一边界位置和第二边界位置；

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第二状态时的第二星座点运动轨迹，并根据该第二星座点运动轨迹从所述第一边界位置和所述第二边界位置中找出外界反射体位置，从而确定出星座图上的标签位置；其中，所述外界反射体为除该标签之外的其他反射体，所述标签在第一状态和第二状态具有不同的反射特性；

根据所述星座图上标签位置的矢量角度θ确定出相应的标签距离d。

该方法进一步包括：所述阅读器将一个或者多个标签的标签距离d与预设门限进行比较，并将标签距离d符合所述预设门限的标签的信息报告给控制中心。

步骤B中将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签包括：

在所述第一频率f1和所述第二频率f2上检测该标签在不同地点的标签距离d；

根据所述地点之间的距离和该标签的移动时间确定该标签的移动速度；

根据检测到的不同地点和所述移动速度，估计该标签的移动路径。

该方法进一步包括：在不同方位设置多个阅读器，确定所述标签与每个阅读器的标签距离d，根据所述多个标签距离d得到该标签的三维坐标。

该方法在步骤A之前进一步包括：该阅读器测量平均接收信号强度指示RSSI值，并将实际RSSI值小于所述平均RSSI值的标签滤除。

一种射频识别RFID阅读器，包括：

控制单元，用于控制频率生成单元生成至少两个频率；

信号发射单元，用于在所生成的至少两个频率上向标签发射信号；

所述控制单元进一步用于：将信号接收单元接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签。

所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；

所述信号接收单元用于在第一时间在所述第一频率f1上获得该标签的第一接收信号，并在第二时间在所述第二频率f2上获得该标签的第二接收信号，其中所述第一时间与所述第二时间不同；

所述控制单元用于将所述第一接收信号和所述第二接收信号合并，得到所述合并后的接收信号。

所述控制单元进一步用于：

从所述第一接收信号中获得第一同相分量I1和第一正交分量Q1，构造出第一信号矢量V1=I1+jQ1；

从所述第二接收信号中获得第二同相分量I2和第二正交分量Q2，构造出第二信号矢量V2=Q2+jI2；

将所述第一信号矢量V1和所述第二信号矢量V2相加，得到合并后的接收信号矢量V。

所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；

所述信号发射单元用于在所述第一频率f1上产生第一发射信号Acos(2πf1*t)和在所述第二频率f2上产生第二发射信号Bcos(2πf2*t)，并发出合并后的发射信号Acos(2πf1*t)+Bcos(2πf2*t)。

所述信号接收单元包括第一接收模块和第二接收模块；

所述第一接收模块用于将接收天线获得的信号与I路本振信号混频，得到合并同相分量I_new，提供给所述控制单元；

所述第二接收模块用于将所述接收天线获得的信号与Q路本振信号混频，得到合并正交分量Q_new，提供给所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述合并同相分量I_new和所述合并正交分量Q_new，得到所述合并后的接收信号；

其中，所述H1为所述第一频率f1上的第一信号衰减，所述H2为所述第二频率f2上的第二信号衰减。

该阅读器进一步包括：信号衰减单元；

所述控制单元用于控制所述信号发射单元在所述第一频率f1发射信号进行信道估计得到H1，控制所述信号衰减单元为所述第一频率f1产生第一衰减因子G1=1/H1，并控制所述信号发射单元在所述第二频率f2发射信号进行信道估计得到H2，控制所述信号衰减单元为所述第二频率f2产生第二衰减因子G2=1/H2。

所述控制单元进一步用于：

控制所述频率生成单元改变所述第一频率f1和/或所述第二频率f2，使得二者的频率间距变大，并控制所述信号发射单元在改变后的第一频率f1和第二频率f2上向所述标签发射信号。

所述控制单元进一步用于：根据标签距离d与星座点的矢量角度θ的对应关系，确定所述标签与阅读器的标签距离d。

所述控制单元用于：

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第一状态时的第一星座点运动轨迹，并在星座图上找出该第一星座点运动轨迹的第一边界位置和第二边界位置；

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第二状态时的第二星座点运动轨迹，并根据该第二星座点运动轨迹从所述第一边界位置和所述第二边界位置中找出外界反射体位置，从而确定出星座图上的标签位置；其中，所述外界反射体为除该标签之外的其他反射体，所述标签在第一状态和第二状态具有不同的反射特性；

根据所述星座图上标签位置的矢量角度θ确定出相应的标签距离d。

本发明实施例提供的标签定位方法以及射频识别阅读器在至少两个频率上向标签发射信号，并将合并后的接收信号映射到星座图上，使得确定出的标签距离准确度更高。

附图说明

图1示出本发明一个实施例中从阅读器发出的信号具有三路传输的场景；

图2为使用三个不同方案时读取空洞的仿真示意图；

图3为本发明一个实施例中RFID阅读器进行标签定位的方法流程图；

图4为本发明一个实施例中使用双载波得到的IQ结构；

图5（a）示出距离d=0时的IQ结构；

图5（b）示出距离d=0.5m时的IQ结构；

图5（c）示出距离d=1.5m时的IQ结构；

图6（a）为f1=865.7MHz，f2=867.5MHz时的IQ映射；

图6（b）为f1=865.7MHz，f2=916.2MHz时的IQ映射；

图7为本发明一个实施例中使用不同的频率组合进行两级距离过滤的方法流程图；

图8为通信过程中金属和标签的反射状态的示意图；

图9示出两种状态下IQ结构中的星座点运动轨迹；

图10示出仿真过程中捕捉到的四种状态下的星座图；

图11为本发明一个实施例中阅读器的TX/RX链路示意图；

图12为本发明另一个实施例中双载波阅读器的结构示意图；

图13示出本发明一个实施例中阅读器的信道估计流程。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明提出一种基于至少两个载波的解决方案，一方面采用至少两个不同频率上的载波激活标签，从而在所需区域消除读取空洞（fieldnull），另一方面将至少两个载波上的反射信号合并后映射为星座图上的星座点，构造出特殊IQ结构。在该结构中，每个点唯一代表阅读区域的一个标签距离。这样，通过发现阅读器和标签的通信过程中星座点在IQ结构（或称为星座图）的运动轨迹，并采用一定的模式识别方法对该运动轨迹进行分析，能够识别来自标签的反射并确定标签距离。根据本发明的方法，所需区域之外的标签将被滤除，即使在复杂环境下也能得到一个可控的阅读区域。

具体地，本发明提出一种采用射频识别RFID阅读器定位标签的方法，包括：A、所述阅读器在至少两个频率上向该标签发射信号并接收相应的反射信号；B、将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签。

与常规的只有单个载波的阅读器设计不同的是，本发明提出的方法采用至少两个载波激活标签，下面以两个频率（分别为第一频率f1和第二频率f2）为例加以说明，采用两个以上频率的情况与此类似。在多径传输场景中，两个载波上的RF信号将出现频率分集，从而消除阅读区域的读取空洞。以下通过仿真显示本发明对读取空洞的改善，如图1所示，该仿真构造的是一个三路传输场景。具体地，一路是从阅读器101到标签102，另一路是从阅读器101到金属反射器103，还有一路是从阅读器101到金属底部104。其中，阅读器101与标签102的距离d（或称为标签距离）为2-3m左右，阅读器101与金属反射器103的距离d2为3.1m。

图2采用三种方案对图1中三路传输场景的相对路径损耗进行仿真，从而比较这三种方案的读取空洞。在方案1中，只使用单载波；在方案2中，使用两个载波并采用跳频方式；在方案3中，同时使用两个载波（分别为865.7MHz和916.2MHz）。从仿真结果看出，在单载波方案中出现一个相对路径损耗为-40dB的读取空洞，而方案2和3都可以消除该读取空洞。可见，使用两个载波的方案能够较好地改善读取空洞问题。需要指出，两个载波之间的频率间距越大，频率分集的效果越好。由于ETSI规范（比如ETSITR102649-2V1.1.1）将允许在915MHz设定新的信道方案，在欧洲应用中这两个信道可以选为f1=865.7MHz和f2=916.2MHz。

图3为本发明一个实施例中RFID阅读器进行标签定位的方法流程图，包括以下步骤。

步骤301：阅读器在至少两个频率上向标签发射信号并接收相应的反射信号。

需要指出，不同标签的反射信号是在不同时间（比如时隙）接收到的，可以通过标签ID加以区分。进一步地，对于较为复杂的外界环境，在某个时间接收到的不仅有标签的反射信号，还有外界反射体（即除该标签之外的其他反射体）的反射信号。

步骤302：将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射到星座图上。

如前所述，标签移动半波长距离将导致360度的相位改变，这在常规IQ结构中是无法检测到的。在常规IQ结构中，同相分量I=cos(2πft₀)，正交分量Q=sin(2πft₀)。为了克服上述的距离不确定性，本发明提出一种将至少两个载波合并的新IQ映射方案。

以两个载波为例，在本发明中，I′=cos(2πf1*t₀)+sin(2πf2*t₀)，Q′=sin(2πf1*t₀)+cos(2πf2*t₀)，因此本发明的特殊IQ结构中的合并同相分量合并正交分量具体地，图4示出特殊IQ结构中双载波（ContinuousWave，CW）的矢量和。如图4所示，新的IQ映射可以解释为双载波上的两个矢量之和。根据本发明中定义的IQ结构，取决于f2-f1的每个星座点唯一表示某个区域的标签距离。图5（a）-（c）为特殊IQ结构中距离映射的三个示例，其中f1和f2分别选为865.7MHz和916.2MHz。具体地，图5（a）为距离d=0的情况，图5（b）为距离d=0.5m的情况，图5（c）为距离d=1.5m的情况。

在一个具体实现中，阅读器于不同时间分别在第一频率f1和第二频率f2上向某个标签发射信号。相应地，阅读器在第一频率f1上接收该标签的第一接收信号，并在第二频率f2上获得该标签的第二接收信号，所述第二频率f2和第一频率f1的频率间距为Δf，并根据图4所示的方法将第一信号矢量V1=I1+jQ1和第二信号矢量V2=Q2+jI2合并为接收信号矢量V=I_new+jQ_new，使得根据矢量角度唯一标识标签距离的效果更好。

在另一个具体实现中，阅读器同时在第一频率f1和第二频率f2上向某个标签发射信号，即阅读器发出的是合并后的发射信号Acos(2πf1*t)+Bcos(2πf2*t)。相应地，阅读器将所接收的反射信号与I路本振信号混频，得到合并同相分量I_new，将所接收的反射信号与Q路本振信号混频，得到合并正交分量Q_new，再将所述合并同相分量I_new和所述合并正交分量Q_new合并为接收信号矢量V=I_new+jQ_new。

需要指出，在上述步骤302中，将所接收的反射信号合并的方式可以是：确定每个频率上的同相分量I=cos(2πft₀)和正交分量Q=sin(2πft₀)，将两个频率上的四个分量I1、I2、Q1、Q2任意组合，得到第一信号矢量V1和第二信号矢量V2，再将这两个信号矢量相加，得到接收信号矢量V。比如，在一个具体实现中，第一信号矢量V1=I1+jI2，第二信号矢量V2=Q1+jQ2。或者，将两个频率上的四个分量I1、I2、Q1、Q2任意组合，得到I路本振信号和Q路本振信号。比如，在又一个具体实现中，

$I_{\mathrm{LO}}=\frac{\cos (2\mathrm{\πf}1*t)}{H1}+\frac{\cos (2\mathrm{\πf}2*t)}{H2},$ $Q_{\mathrm{LO}}=\frac{\sin (2\mathrm{\πf}1*t)}{H1}+\frac{\sin (2\mathrm{\πf}2*t)}{H2}.$

当然，对于三个载波或者更多载波的情况，可以将两个载波的合并方法加以推广，比如将第i个载波上的信号矢量Vi与第j个载波上的信号矢量Vj进行合并（比如按照图4所示的方法），得到信号矢量Vm，再将Vm与第k个载波上的信号矢量Vk合并，依此类推，直至所有载波上的信号矢量都参与到合并中，从而得到最终的接收信号矢量V。或者，将第k个载波上的信号矢量Vk与第p个载波上的信号矢量Vp合并得到信号矢量Vn，再将Vm与Vn合并。

步骤303：根据接收信号矢量V在星座图上的星座点位置进行标签定位，比如确定相应的标签距离d等。

具体地，在星座图上画出接收信号矢量V后，根据矢量角度θ（见图4）确定标签距离d，每个矢量角度对应一个标签距离。需要指出，矢量角度与标签距离的对应关系的准确度取决于f2和f1的频率间距。当△f较小时，阅读器能够确定出较大距离范围内的标签，但是误差较大；当Δf较大时，阅读器只能确定出较小距离范围内的标签，误差相应也较小。

在一个具体实现中，根据公式 $\mathrm{\&theta;}=\left\{\begin{array}{c}\frac{\mathrm{\&pi;}}{4}+\mathrm{\&pi;}\frac{2d}{c}(f2-f1),Q^{\&prime;}>0\\ \frac{5\mathrm{\&pi;}}{4}+\mathrm{\&pi;}\frac{2d}{c}(f2-f1),Q^{\&prime;}<0\end{array}\right.$ 确定标签距离d。其中，θ为矢量角度，d为标签距离，c为光速，Q′=sin(2πf1*t₀)+cos(2πf2*t₀)。一般地，矢量角度θ与成正比，使得合并后的接收信号在星座图上的映射能够在较大范围内唯一标识出标签距离。

进一步地，执行步骤304-305：判断是否需要再次确定标签距离d，如果需要则改变f1和/或f2使得二者的频率间距发生改变（比如将Δf变大等），并返回执行步骤301-303，从而估计出准确度更高的标签距离。

需要指出，本发明所提供的特殊IQ结构在距离过滤上的能力很大程度上取决于双载波的频率间距f2-f1。双载波的频率间距较小时，所能得到的唯一标识的距离范围较大。然而，此时若要对距离进行更细粒度的区分，困难较大。另一方面，双载波的频率间距较大时，能够唯一标识的距离范围较小，但是可以对距离进行细粒度区分。

具体地，本发明定义的IQ结构的两个例子如图6（a）和图6（b）所示。其中，图6（a）为f1=865.7MHz、f2=867.5MHz时的IQ映射，图6（b）为f1=865.7MHz、f2=916.2MHz时的IQ映射。可以看出，在图6（a）中，频率间距较小，IQ结构能够映射出的距离范围为0-15m，其中611和612为0-2.9m，613和614为2.9m-15m，但是距离映射的准确度不高，星座点有较小矢量角度的误差都将导致确定出的标签距离与实际情况有很大偏差。在图6（b）中，频率间距较大，IQ结构能够映射出的距离范围为0-2.9m，其中621和622为0-1m，623和624为1m-2.9m，但是距离映射的准确度较高。

基于上述情况，图7示出本发明一个实施例中使用不同的频率组合进行N级距离过滤的方法流程，其中N为任意正整数。一般情况下，N为2，即采用两种不同的频率组合过滤标签，令标签经过粗粒度和细粒度两种不同方式的过滤，从而提高过滤的准确度。当然，在进行粗粒度过滤时，除了采用频率间距较小的双载波确定标签距离，还有一种方式是测量平均接收信号强度指示（ReceivedSignalStrengthIndication，RSSI）值，并将RSSI值过小的远处标签滤除。

当然，在上述步骤304中，阅读器可以根据预先设置重复执行N次步骤301-303（N为任意正整数），从而得到所需的标签距离。比如，阅读器将标签定位次数加1后判断其是否达到预设次数，如果达到则结束流程或者执行步骤306，否则改变所述第一频率f1和/或所述第二频率f2，使得二者的频率间距变大，并返回执行步骤301。或者，阅读器将本次标签定位结果与历史标签定位结果（比如上次标签定位结果或者之前任意一次标签定位结果）比较，如果二者之差小于预设门限则结束流程或者执行步骤306，比如阅读器可以将本次确定的标签距离与上次确定的标签距离的差值和预设差值比较，从而判断出是否需要再次确定标签距离d。对于步骤305，阅读器也可以根据预先设置决定如何改变f2和/或f1，此处不再赘述。

进一步地，执行步骤306：阅读器根据所确定的标签距离进行过滤，将位于预设距离内的部分或全部标签的信息报告给控制中心或者主机，至此本流程结束。

具体地，预设距离可以是一个距离范围，即阅读器将落在该距离范围的标签信息上报。或者，预设距离可以为一个值，阅读器相应地将标签距离小于该预设距离的标签信息上报。采用步骤306的方法，阅读器可以根据标签距离对标签进行过滤，避免将串读到的标签提供给控制中心，使得阅读器向控制中心的信息上报更为准确。

在图3所示的流程中，基于特殊IQ结构，本发明在通信过程中可以进一步通过分析IQ结构中的星座点运动轨迹，区分来自标签和外界环境的反射，并确定出标签距离。需要指出，与来自外界环境的固定反射不同的是，标签具有两种反射状态，那么这两种状态在IQ结构中的星座点运动轨迹也会有所不同。

在本发明的一个应用场景中，阅读器天线前放置有金属板（作为外界环境的一种示例）和标签。金属板总是完全反射信号，而标签则有两种不同的反射特性，比如第一状态是完全反射信号（可以是芯片阻抗开路或短路），第二状态是部分反射信号（可以是芯片阻抗与标签天线匹配等）。图8为该应用场景中金属和标签的反射状态示意图。具体地，在发出后向散射FM0/Miller码之前，标签完全反射信号（即状态1）；在发出后向散射FM0/Miller码之时（比如图13中的EPC阶段），标签将在码中交替反射低电平和高电平，其中部分反射在码中体现为低电平（即状态2），而完全反射在码中体现为高电平。

图9示出两种状态下IQ结构中的星座点运动轨迹。在状态1中，金属和标签都为全反射，因此IQ结构中的星座点将在金属位置和标签位置之间运动，其运动轨迹处在如图9的虚线所示的范围内；在状态2中，标签仅为部分反射，因此星座点运动轨迹将更靠近金属位置（其范围如图9的实线所示），且无法达到标签位置。这样，先确定出状态1时运动轨迹的两个边界点，再根据状态2时的运动轨迹确定金属位置，就能找出星座图中的标签位置。此外，还可以使用某些模式识别方法，比如点聚类方法等，区分IQ结构中的金属位置和标签位置，再据此识别来自标签的反射和确定标签距离。需要指出，金属位置和标签位置都是星座图上的一个星座点。当然，上述过程可以在阅读器上执行，也可以由阅读器将标签信息上报给控制中心，再由控制中心根据所述标签信息找出星座图中的标签位置。

以下通过仿真对本发明提供的方法进行验证，在该仿真中，标签被放置在距离阅读器天线0.33m的地点，金属板被放置在距离阅读器天线0.8m的地点。图10示出仿真过程中捕捉到的四种状态下的星座图。其中，图10（a）示出没有信号反射时的星座点(0,0)；图10（b）示出只有位于d=0.33m的标签反射时的星座点(0.93,0.43)；图10（c）示出标签和金属同时反射时的星座点，需要指出，该星座点在只有标签反射和只有金属反射的两个星座点之间运动，图10（c）仅为其某个时刻的位置；图10（d）示出只有位于d=0.8m的金属反射时的星座点(-1.39,0.08)。从图10所示的仿真结果看出，只有标签反射信号时，星座点保持在标签位置；只有金属反射信号时，星座点移动到金属位置；当标签和金属同时反射信号时，星座点位于上述两个位置之间，其运动模式取决于标签反射状态。采用一些模式识别方法，可以识别出来自标签的反射和相应的标签距离。

采用本发明提供的标签定位方法，可进一步在反射环境（例如制造环境等）下对带有标签的移动目标进行追踪。具体地，该标签的移动路径估计如下：

1、检测该标签在两个频率上都没有读取空洞的地点，并记录每个地点的标签距离；

2、根据上述地点之间的距离和该标签在上述地点之间的移动时间估计该标签的移动速度；

3、根据移动速度和之前检测到的没有读取空洞的地点（或称为历史检测地点），采用插值或者其他方式估计该标签所经过的位于读取空洞的地点（比如阅读器无法覆盖的地点等），获得该标签的移动路径。

与现有技术相比，本发明提供的方法在至少两个载波上向某个标签发射信号并相应地接收反射信号，将所接收的反射信号合并，从而根据合并后的接收信号对该标签进行定位。具体地，本发明根据合并后的接收信号对标签测距，利用所获得的标签距离滤除远处标签，从而降低标签过滤的模糊度。进一步地，本发明利用合并后的接收信号在星座图上的运动轨迹区分来自标签的反射和来自周边环境（比如附近金属）的反射，且不会受到周边环境太大的影响。进一步地，本发明还可以在不同方位设置多个阅读器，并通过图3所示的流程确定某个标签与每个阅读器的标签距离d，根据所述多个标签距离d得到该标签的三维坐标，从而更准确地获知该标签所在的地点。

进一步地，本发明提供了多种适用于上述标签定位方法的射频识别（RFID）阅读器，包括：控制单元，用于控制频率生成单元生成至少两个频率；信号发射单元，用于在所生成的至少两个频率上向标签发射信号；所述控制单元进一步用于：将信号接收单元接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签。

实施例1：

图11为本发明一个实施例中阅读器的TX/RX链路（chain）示意图，该实施例对普通阅读器进行简单的软件和/或硬件改造和升级，使其能够对标签测距，进而根据所获得的标签距离d过滤标签或者确定标签的移动路径。具体地，该阅读器包括以下至少一个单元：控制单元1101、频率生成单元1102、信号接收单元1103、信号发射单元1104。

在信号接收单元1103中，接收（RX）天线与某个标签通信获得的信号分为两路，一路与频率生成单元1102生成的信号cos(2πft)混频后，经过低通滤波器（low-passfilter，LPF）和模数转换（ADC）模块的处理，由第一接收数字信号处理（DSPRX）模块提供给所述控制单元1101；另一路与频率生成单元1102所生成信号经移相处理后得到的信号sin(2πft)混频后，经过LPF和ADC模块的处理，由第二DSPRX模块提供给所述控制单元1101。其中，H体现的是信道衰减和电路影响。

具体地，信号接收单元1103在第一时间在所述第一频率f1上获得第一接收信号AHcos(2πf1*(t-t₀))，并从所述第一接收信号中获得第一同相分量I1=AHcos(2πf1*t₀)和第一正交分量Q1=AHsin(2πf1*t₀)，提供给所述控制单元1101；信号接收单元1103在第二时间在所述第二频率f2上获得第二接收信号AHcos(2πf2*(t-t₀))，并从所述第二接收信号中获得第二同相分量I2=AHcos(2πf2*t₀)和第二正交分量Q2=AHsin(2πf2*t₀)，提供给所述控制单元1101，其中所述第一时间与所述第二时间不同。

在信号发射单元1104中，发射数字信号处理（DSPTX）模块将信号发送到数模转换（DAC）模块处理，再经过混频器和放大器后输出至发射（TX）天线。

控制单元1101用于控制频率生成单元1102在不同时间生成第一频率f1和第二频率f2，用于向标签发射信号。在本发明一个具体实现中，频率生成单元1102为振荡器。

进一步地，控制单元1101用于接收第一DSPRX模块提供的第一同相分量I1′和第二DSPRX模块提供的第一正交分量Q1′，将该第一频率f1上接收到的I、Q值（即I1′和Q1′）归一化得到I1和Q1后，存储为第一信号矢量V1=I1+jQ1。需要指出，归一化操作并不是必须的，或者控制单元1101接收到的信号就是归一化后的第一同相分量I1和第一正交分量Q1。也即，第一同相分量可为归一化前的I1′，也可为归一化后的I1，或者I1′等于I1。当然，第一正交分量的处理与第一同相分量类似，此处不再赘述。

$I1=\frac{{I1}^{\&prime;}}{\sqrt{{\left({I1}^{\&prime;}\right)}^2+{\left({Q1}^{\&prime;}\right)}^2}}=\cos (2\mathrm{\&pi;f}1*t_0)$

$Q1=\frac{{Q1}^{\&prime;}}{\sqrt{{\left({I1}^{\&prime;}\right)}^2+{\left({Q1}^{\&prime;}\right)}^2}}=\sin (2\mathrm{\&pi;f}1*t_0)$

进一步地，控制单元1101用于在接收到第一DSPRX模块提供的第二同相分量I2′和第二DSPRX模块提供的第二正交分量Q2′后，对第二频率f2上接收到的I、Q值（即I2′和Q2′）进行与第一频率f1类似的归一化得到I2和Q2，并存储为第二信号矢量V2=Q2+jI2。同样地，第二同相分量可为归一化前的I2′，也可为归一化后的I2，或者I2′等于I2，第二正交分量类似。

$I2=\frac{{I2}^{\&prime;}}{\sqrt{{\left({I2}^{\&prime;}\right)}^2+{\left({Q2}^{\&prime;}\right)}^2}}=\cos (2\mathrm{\&pi;f}2*t_0)$

$Q2=\frac{{Q2}^{\&prime;}}{\sqrt{{\left({I2}^{\&prime;}\right)}^2+{\left({Q2}^{\&prime;}\right)}^2}}=\sin (2\mathrm{\&pi;f}2*t_0)$

进一步地，控制单元1101用于将第一信号矢量V1和第二信号矢量V2相加，得到该标签合并后的接收信号矢量V=I+jQ，即最终的I、Q值如下：

$I_{\mathrm{new}}=\frac{I1+Q2}{\sqrt{{(I1+Q2)}^2+{(I2+Q1)}^2}}$

$Q_{\mathrm{new}}=\frac{Q1+I2}{\sqrt{{(I1+Q2)}^2+{(I2+Q1)}^2}}$

进一步地，控制单元1101用于将合并后的接收信号矢量V映射到星座图上，从而根据IQ结构确定出阅读器与该标签的距离（或称为标签距离d）。

可以看出，本实施例的阅读器将两步骤跳频应用到普通阅读器中，使用不同的频率（f1和f2）经两个步骤与标签通信，通过对普通阅读器进行较小改动使其具有对标签测距的功能。并且，I、Q值在每个频率上都被归一化，使得在构造IQ结构时无需使用到信道衰减信息。具体实现时，所述控制单元1101可以是硬件单元（比如新增的MCU），或者软件模块，从而易于添加到普通阅读器中。

需要指出，本实施例提供的阅读器在获得标签距离之前需要改变频率，而改变频率需要20ms的时间进行锁相环（Phase-lockedloop，PLL）锁定。在多数应用中，标签在这段时间内的移动距离不会太大（比如当移动速度达到2m/s时只移动4cm），因此不会影响距离过滤的准确度。

实施例2：

如果应用在标签高速移动的环境中，可以采用本发明另一个实施例提供的阅读器同时传输双载波（CW）。图12为本发明另一个实施例中双载波阅读器的结构示意图，该阅读器中增加了用于同时传输双CW的新硬件单元。与图11类似地，图12的阅读器包括：控制单元（可以是MCU等）1201、频率生成单元1202、信号接收单元1203、信号发射单元1204，还可以进一步包括：信号衰减单元1205。其中，第一DSPRX、第二DSPRX、MCU、第一DSPTX、第二DSPTX为该阅读器的数字处理部分。

在图12所示的阅读器中，在f1上产生第一发射信号Acos(2πf1*t)，在f2上产生第二发射信号Bcos(2πf2*t)，将这两路信号合并，最终发送到发射天线的传输信号为Acos(2πf1*t)+Bcos(2πf2*t)。由于每个信道的信道衰减和电路冲击是不同的，从标签接收到的后向散射信号为：AH1*cos(2πf1*(t-t₀))+BH2*cos(2πf2*(t-t₀))。在一个具体实现中，f1=865.7MHz，f2=916.2MHz。通过将上述两个载波合并，可以得到I信道和Q信道上的本振（localoscillator，LO）信号。

$I_{\mathrm{LO}}=\frac{\cos (2\mathrm{\&pi;f}1*t)}{H1}+\frac{\sin (2\mathrm{\&pi;f}2*t)}{H2}$

$Q_{\mathrm{LO}}=\frac{\sin (2\mathrm{\&pi;f}1*t)}{H1}+\frac{\cos (2\mathrm{\&pi;f}2*t)}{H2}$

通过混频器将接收天线获得的信号与LO信号混合后，得到以下I、Q值：

I′=Acos(2πf1*t₀)+Bsin(2πf2*t₀)

Q′=Asin(2πf1*t₀)+Bcos(2πf2*t₀)

此后，该I、Q值可以构造出用于距离过滤的IQ结构。

上述过程中，H1为第一频率f1上的信道衰减和电路影响，H2为第二频率f2上的信道衰减和电路影响。具体地，为了补偿每个信道的衰减，可以采用训练过程（比如信道估计）获得H1和H2，再通过自动增益控制（Automaticgaincontrol，AGC）为每个载波提供信号衰减的补偿。图13示出本发明一个实施例中阅读器的信道估计流程。具体地，阅读器发出query信令，并在第一频率f1上发射信号以便估计f1上的信号衰减（包括信道衰减和电路影响等）；之后，阅读器发出ACK信令，并在第二频率f2上发射信号以便估计f2上的信号衰减；然后，阅读器再次发出ACK信令，并同时在第一频率f1和第二频率f2上发射信号进行标签测距。也就是说，在阅读器和标签的通信过程中，首先，阅读器分别在每个载波（f1和f2）上通过与标签的通信估计信号衰减；然后，阅读器在f1和f2上发送信号进行标签测距。需要指出，在估计第一信号衰减H1时，MCU通过控制第二GC抑制第二频率f2上的信号发射；类似地，在估计第二信号衰减H2时，MCU通过控制第一GC抑制第一频率f1上的信号发射。

可见，本发明实施例提供的标签定位方法和阅读器包括以下至少一个方案：

1、在RFID系统（比如UHF无源RFID系统等）中使用至少两个载波减少读取空洞并将合并后的接收信号映射到星座图上，从而根据星座点的变化更方便、准确地定位标签。比如，阅读器采用双载波激活标签，并将两个载波合并构造出特殊IQ结构。对于该IQ结构，在所采用的两个载波之间的△f确定的情况下，每个星座点可以唯一标识某个区域内的一个标签距离。

2、采用N步骤距离过滤，其中N为任意正整数。比如，使用两级过滤方案来准确定位标签，先根据RSSI检测执行粗粒度过滤，以便滤除远处标签，之后采用细粒度过滤识别所需区域的标签。当然，可以在距离过滤中采用更多的频率组合，使得可唯一标识的距离范围更大。

3、通过分析IQ结构中的星座点运动轨迹，正确识别出复杂环境中来自标签的反射，从而确定相应的标签距离。

4、通过连续距离检测和历史检测地点分析，对移动目标进行追踪。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (17)

1.一种采用射频识别RFID阅读器定位标签的方法，其特征在于，包括：

A、所述阅读器在至少两个频率上向该标签发射信号并接收相应的反射信号；

B、将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签，具体地，

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第一状态时的第一星座点运动轨迹，并在星座图上找出该第一星座点运动轨迹的第一边界位置和第二边界位置；

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第二状态时的第二星座点运动轨迹，并根据该第二星座点运动轨迹从所述第一边界位置和所述第二边界位置中找出外界反射体位置，从而确定出星座图上的标签位置；其中，所述外界反射体为除该标签之外的其他反射体，所述标签在第一状态和第二状态具有不同的反射特性；

根据所述星座图上标签位置的矢量角度θ确定出所述标签与所述阅读器之间的标签距离d。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；则步骤A中接收相应的反射信号包括：

所述阅读器在第一时间在所述第一频率f1上获得第一接收信号，并在第二时间在所述第二频率f2上获得第二接收信号，其中所述第一时间与所述第二时间不同。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤B中将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号包括：

B1、从所述第一接收信号中获得第一同相分量I1和第一正交分量Q1，构造出第一信号矢量V1＝I1+jQ1；

B2、从所述第二接收信号中获得第二同相分量I2和第二正交分量Q2，构造出第二信号矢量V2＝Q2+jI2；

B3、将所述第一信号矢量V1和所述第二信号矢量V2相加，得到合并后的接收信号矢量V。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；则步骤A中所述阅读器在至少两个频率上向该标签发射信号包括：

所述阅读器在所述第一频率f1上产生第一发射信号Acos(2πf1*t)，在所述第二频率f2上产生第二发射信号Bcos(2πf2*t)，并向该标签发出合并后的发射信号Acos(2πf1*t)+Bcos(2πf2*t)；

步骤B中将所接收的反射信号合并得到合并后的接收信号包括：

所述阅读器将所接收的反射信号与I路本振信号混频，得到合并同相分量I_new；

将所接收的反射信号与Q路本振信号混频，得到合并正交分量Q_new；

根据所述合并同相分量I_new和所述合并正交分量Q_new，得到所述合并后的接收信号；

其中，所述H1为所述第一频率f1上的第一信号衰减，所述H2为所述第二频率f2上的第二信号衰减。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在步骤A之前，进一步包括：C、设置具有频率间距的所述第一频率f1和所述第二频率f2；

在步骤B之后，进一步包括：D、将标签定位次数加1后判断其是否达到预设门限，如果达到则结束流程，否则改变所述第一频率f1和/或所述第二频率f2，使得二者的频率间距变大，并返回执行步骤A；或者

在步骤B之后，进一步包括：E、将本次标签定位结果与历史标签定位结果比较，如果二者之差小于预设门限则结束流程，否则改变所述第一频率f1和/或所述第二频率f2，使得其频率间距变大，并返回执行步骤A。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标签距离d与星座点的矢量角度θ的对应关系为：所述星座点的矢量角度θ与成正比，其中c为光速。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：所述阅读器将一个或者多个标签的标签距离d与预设门限进行比较，并将标签距离d符合所述预设门限的标签的信息报告给控制中心。

8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤B中将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签包括：

在所述第一频率f1和所述第二频率f2上检测该标签在不同地点的标签距离d；

根据所述地点之间的距离和该标签的移动时间确定该标签的移动速度；

根据检测到的不同地点和所述移动速度，估计该标签的移动路径。

9.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：在不同方位设置多个阅读器，确定所述标签与每个阅读器的标签距离d，根据所述多个标签距离d得到该标签的三维坐标。

10.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在步骤A之前，进一步包括：该阅读器测量平均接收信号强度指示RSSI值，并将实际RSSI值小于所述平均RSSI值的标签滤除。

11.一种射频识别RFID阅读器，其特征在于，包括：

控制单元，用于控制频率生成单元生成至少两个频率；

信号发射单元，用于在所生成的至少两个频率上向标签发射信号；

所述控制单元进一步用于：将信号接收单元接收的反射信号合并得到合并后的接收信号，并将该合并后的接收信号映射为星座图上的星座点用于定位该标签，具体地，

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第一状态时的第一星座点运动轨迹，并在星座图上找出该第一星座点运动轨迹的第一边界位置和第二边界位置；

根据所述合并后的接收信号确定该标签处于第二状态时的第二星座点运动轨迹，并根据该第二星座点运动轨迹从所述第一边界位置和所述第二边界位置中找出外界反射体位置，从而确定出星座图上的标签位置；其中，所述外界反射体为除该标签之外的其他反射体，所述标签在第一状态和第二状态具有不同的反射特性；

根据所述星座图上标签位置的矢量角度θ确定出相应的标签距离d。

12.根据权利要求11所述的阅读器，其特征在于，所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；

所述信号接收单元用于在第一时间在所述第一频率f1上获得该标签的第一接收信号，并在第二时间在所述第二频率f2上获得该标签的第二接收信号，其中所述第一时间与所述第二时间不同；

所述控制单元用于将所述第一接收信号和所述第二接收信号合并，得到所述合并后的接收信号。

13.根据权利要求12所述的阅读器，其特征在于，所述控制单元进一步用于：

从所述第一接收信号中获得第一同相分量I1和第一正交分量Q1，构造出第一信号矢量V1＝I1+jQ1；

从所述第二接收信号中获得第二同相分量I2和第二正交分量Q2，构造出第二信号矢量V2＝Q2+jI2；

将所述第一信号矢量V1和所述第二信号矢量V2相加，得到合并后的接收信号矢量V。

14.根据权利要求11所述的阅读器，其特征在于，所述至少两个频率包括：第一频率f1和第二频率f2；

所述信号发射单元用于在所述第一频率f1上产生第一发射信号Acos(2πf1*t)和在所述第二频率f2上产生第二发射信号Bcos(2πf2*t)，并发出合并后的发射信号Acos(2πf1*t)+Bcos(2πf2*t)^。

15.根据权利要求14所述的阅读器，其特征在于，所述信号接收单元包括第一接收模块和第二接收模块；

所述第一接收模块用于将接收天线获得的信号与I路本振信号混频，得到合并同相分量I_new，提供给所述控制单元；

所述第二接收模块用于将所述接收天线获得的信号与Q路本振信号混频，得到合并正交分量Q_new，提供给所述控制单元；

所述控制单元用于根据所述合并同相分量I_new和所述合并正交分量Q_new，得到所述合并后的接收信号；

其中，所述H1为所述第一频率f1上的第一信号衰减，所述H2为所述第二频率f2上的第二信号衰减。

16.根据权利要求15所述的阅读器，其特征在于，进一步包括：信号衰减单元；

所述控制单元用于控制所述信号发射单元在所述第一频率f1发射信号进行信道估计得到H1，控制所述信号衰减单元为所述第一频率f1产生第一衰减因子G1＝1/H1，并控制所述信号发射单元在所述第二频率f2发射信号进行信道估计得到H2，控制所述信号衰减单元为所述第二频率f2产生第二衰减因子G2＝1/H2。

17.根据权利要求11-16任一项所述的阅读器，其特征在于，所述控制单元进一步用于：

控制所述频率生成单元改变所述第一频率f1和/或所述第二频率f2，使得二者的频率间距变大，并控制所述信号发射单元在改变后的第一频率f1和第二频率f2上向所述标签发射信号。