CN104091138B - 数据过滤方法和数据过滤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种数据过滤方法和数据过滤系统，其中，上述数据过滤方法包括：S1，至少一个RFID读写器采集至少一个RFID标签中预设类型的数据，将采集数据传输至中间件；S2，中间件将采集数据输入预设有限状态机模型，根据预设有限状态机模型的输出数据确定采集数据中的无效数据，对无效数据进行过滤和/或合并。通过本发明的技术方案，能够利用中间件，并采用有限状态机方式有效地排除系统外标签所带来的干扰，整合系统内部的冗余标签数据，筛选出有效的标签数据进行快速有效地分析，同时还降低了系统误读所带来的风险。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，具体而言，涉及一种数据过滤方法和数据过滤系统。
背景技术
RFID射频识别技术(Radio Frequency Identification)具有自动识别、快速检测、降低人力资源成本等优点，已经成熟应用到很多的行业中，例如：物流行业，制药和保健行业，图书馆，非接触式ID卡和门票，资产管理，制造业，服装业，汽车工业，动物标识，交通管理，航空航天，军队等。多行业的广泛应用也带来了对RFID数据的更高要求。
为了实现RFID技术的广泛应用，基于RFID技术的应用系统往往采用廉价、电量低的RFID标签和设备，以控制整个系统的成本，因此导致了RFID标签读写器在读写RFID标签信息时的可靠性及系统性能的下降，主要体现在RFID数据的不可靠性与RFID数据的冗余性两个方面。由于RFID信号穿透水或金属能力弱、功耗低、无线信号多途径效应等原因，造成了数据的不可靠性；此外，大量RFID标签数据被系统读取也会造成RFID原始数据的冗余。不可靠性主要指：系统外标签数据的读入、系统内标签数据误读；冗余性主要指大量标签数据重复、无效。如果将RFID原始数据直接在实际环境中应用，得到的结果往往没有价值，所以系统需要对RFID原始数据进行过滤与清理，以提高RFID数据的质量和实际应用价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，如何针对RFID识别到的数据进行过滤，提高RFID识别到的数据的有效性，降低系统误读造成的风险和资源浪费。
为此目的，本发明提出了一种数据过滤方法，包括：S1，至少一个RFID读写器采集至少一个RFID标签中预设类型的数据，将采集数据传输至中间件；S2，所述中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤和/或合并。
优选地，所述中间件包括：设备中间件和过滤中间件，则所述步骤S2包括：所述设备中间件将所述采集数据传输至所述过滤中间件，所述过滤中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤。
优选地，所述预设类型的数据包括：所述RFID标签的编号、所述RFID标签的位置和/或所述RFID标签被读取的时间。
优选地，所述预设有限状态机模型包括所述采集数据的时间状态和/或位置状态、所述采集数据的编号、所述采集数据的状态转换函数、所述采集数据的初始状态、所述采集数据的最终状态。
优选地，所述步骤S2包括：S21，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中查询时间状态和位置状态均为初始状态的初始数据，在所述初始数据中查询所述RFID标签的编号，判断查询到的编号是否处于预设配置文件中，若未处于所述预设配置文件中，则判定与所述查询到的编号对应的RFID标签相关的采集数据为无效数据。
优选地，所述步骤S2还包括：S22，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中获取所述RFID标签被读取的时间，将所述被读取的时间与预设时间阈值进行比较，若所述RFID标签被读取的时间小于所述预设时间阈值，则获取所述RFID标签被读取的次数，将所述被读取的次数与预设次数阈值进行比较，在所述被读取的次数大于所述预设次数阈值时，判定所述RFID标签被重复读取，合并所述RFID标签的相同的采集数据。
优选地，所述步骤S2还包括：S23，所述过滤中间件根据所述状态转换函数确定所述采集数据在相邻状态中的时间状态和位置状态，在相邻状态中所述时间状态和位置状态相同时，过滤掉相同的时间状态数据和位置状态数据。
本发明还提出了一种数据过滤系统，包括：至少一个RFID读写器、至少一个RFID标签以及中间件，其中，所述至少一个RFID读写器采集所述至少一个RFID标签中预设类型的数据，将采集数据传输至所述中间件；所述中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤和/或合并。
优选地，所述中间件包括：设备中间件和过滤中间件，其中，所述设备中间件将所述采集数据传输至所述过滤中间件，所述过滤中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤。
优选地，所述预设类型的数据包括：所述RFID标签的编号、所述RFID标签的位置和/或所述RFID标签被读取的时间。
优选地，所述预设有限状态机模型包括所述采集数据的时间状态和/或位置状态、所述采集数据的编号、所述采集数据的状态转换函数、所述采集数据的初始状态、所述采集数据的最终状态。
优选地，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中查询时间状态和位置状态均为初始状态的初始数据，在所述初始数据中查询所述RFID标签的编号，判断查询到的编号是否处于预设配置文件中，若未处于所述预设配置文件中，则判定与所述查询到的编号对应的RFID标签相关的采集数据为无效数据。
优选地，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中获取所述RFID标签被读取的时间，将所述被读取的时间与预设时间阈值进行比较，若所述RFID标签被读取的时间小于所述预设时间阈值，则获取所述RFID标签被读取的次数，将所述被读取的次数与预设次数阈值进行比较，在所述被读取的次数大于所述预设次数阈值时，判定所述RFID标签被重复读取，合并所述RFID标签的相同的采集数据。
优选地，所述过滤中间件根据所述状态转换函数确定所述采集数据在相邻状态中的时间状态和位置状态，在相邻状态中所述时间状态和位置状态相同时，过滤掉相同的时间状态数据和位置状态数据。
通过采用本发明所公开的制造方法，能够利用中间件，并采用有限状态机方式有效地排除系统外标签所带来的干扰，整合系统内部的冗余标签数据，筛选出有效的标签数据进行快速有效地分析，同时还降低了系统误读所带来的风险。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的数据过滤方法的流程图；
图2示出了根据本发明一个实施例的数据过滤系统的框图；
图3示出了根据本发明一个实施例的数据流向示意图；
图4示出了根据本发明一个实施例的冗余数据处理的流程图；
图5示出了根据本发明一个实施例的环境部署图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1示出了根据本发明一个实施例的数据过滤方法的流程图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的数据过滤方法包括：S1，至少一个RFID读写器采集至少一个RFID标签中预设类型的数据，将采集数据传输至中间件；S2，中间件将采集数据输入预设有限状态机模型，根据预设有限状态机模型的输出数据确定采集数据中的无效数据，对无效数据进行过滤和/或合并。
优选地，所述中间件包括：设备中间件和过滤中间件，则所述步骤S2包括：所述设备中间件将所述采集数据传输至所述过滤中间件，所述过滤中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤。
RFID读写器的频率可以为2.4GHz，在监控区域内可以布置至少一个RFID读写器，将读写器与系统设备之间进行连接，其中，中间件可以具体分为设备中间件和过滤中间件，可以通过设备中间件来驱动RFID读写器对RFID标签进行数据采集，通过过滤中间件执行数据过滤。
优选地，预设类型的数据包括：RFID标签的编号、RFID标签的位置和/或RFID标签被读取的时间。
根据应用场景的需求，可以定义需要在RFID标签中采集数据的类型，比如定义一个三元组数据模型：{EPC，Position，Timestamp}，其中EPC表示RFID标签的编号，用于唯一地标识一个RFID标签，即不同的RFID标签可以根据其对应的编号进行区分。Position表示RFID被读取时的位置数据，可以由RFID读写器的IP与端口组成。Timestamp表示RFID标签数据被RFID读写器读取的时间数据。其中，三元组数据模型的定义可以采用如下方式：
在设备中间件的驱动下，RFID读写器可以连续(比如按照预定的周期)采集RFID标签的编号，并读取读写器的IP地址、天线编号、时间等信息。设备中间件将采集到的RIFD数据整合为上述三元组数据，并将整合后的数据传输至过滤中间件。过滤中间件接收到数据后，利用有限状态机技术完成对数据的过滤和整理，过滤掉不可靠数据，冗余数据等。经过过滤处理后的RFID数据可以被传输至前端进行展现和分析。
优选地，预设有限状态机模型包括采集数据的时间状态和/或位置状态、采集数据的编号、采集数据的状态转换函数、采集数据的初始状态、采集数据的最终状态。
过滤中间件中的有限状态机模型可以由一个五元组构成，记作M＝(S，Σ，f，S0，Z)，其中：
S＝{状态i}，其中S是一个有限集，每一个元素称为一个状态；实际应用中，S有两种状态集，一种为位置状态(对应于采集数据中的Position)，另一种为时间状态(对应于采集数据中的Timestamp)；
Σ＝{输入字符i}，Σ是一个有穷字母表，它的每一个元素称为一个输入字符，在该实施例中，输入字符为新进入过滤中间件的每一条RFID标签信息，即采集数据对应的{EPC，Position，Timestamp}。其中每一条标签信息都包含RFID标签编码、位置状态信息与时间状态信息；
f:是状态转换函数，表示某个状态接受某个新输入字符后所转变的状态；在该实施例中状态转移函数为，当前一状态与当前输入的RFID标签的位置状态、时间状态不相同时，那么将该RFID标签的状态更改为当前状态，如果相同，则保存原有状态；
S0∈S，S0是S中的一个元素，是唯一的一个初态；在该实施例中，S0表示被监控RFID标签预设定的初始状态，该状态可以根据需要设定为任意值；
且Z≠Φ，Z是S的一个子集，是一个终态集，或者叫结束集。在该实施例中，Z表示被监控RFID标签经过最后一次状态改变后的状态。
需要说明的是，上述技术方案中，RFID读写器所采集的数据类型，以及有限状态机模型中所包含的数据，都可以由用户根据需要进行具体设置，并不仅限于以上三元数组、五元数组。
优选地，步骤S2包括：S21，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中查询时间状态和位置状态均为初始状态的初始数据，在所述初始数据中查询所述RFID标签的编号，判断查询到的编号是否处于预设配置文件中，若未处于所述预设配置文件中，则判定与所述查询到的编号对应的RFID标签相关的采集数据为无效数据。
当某个不在系统监控范围内的RFID标签被系统中的RFID读写器读取到，那么对该RFID标签采集的数据为系统外标签数据。在系统配置文件中可以配置RFID标签的编号与对应的初始状态，即有限状态机中的初始状态S0，在监控过程中，当采集到的处于初始状态的RFID标签的编号不在预先配置的文件中，那么可以认为采集到的数据为系统外数据，对应的RFID标签为系统外标签，可以将该RFID标签对应的采集数据过滤掉。
优选地，步骤S2还包括：S22，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中获取所述RFID标签被读取的时间，将所述被读取的时间与预设时间阈值进行比较，若所述RFID标签被读取的时间小于预设时间阈值，则获取RFID标签被读取的次数，将所述被读取的次数与预设次数阈值进行比较，在所述被读取的次数大于所述预设次数阈值时，判定所述RFID标签被重复读取，合并所述RFID标签的相同的采集数据。
当被监控RFID标签停留在某个监控区中或经过某个监控区时，被该监控区中的RFID读写器读取到，同时也被其他监控区域中的RFID读写器读取到，那么这种情况成为数据误读。
为了消除上述情况，可以设置一个标签数据阈值valueThreshold与时间阈值timeThreshold，如果某几个监控区在该上述时间阈值内监控到了同一RFID标签，且采集到的原始数据均大于数据阈值valueThreshold，那么可以判定，这几个监控区在物理空间上的位置是邻近的，即为同一物理空间位置状态，将采集到的相同数据进行合并。如果采集到的原始数据小于数据阈值valueThreshold，则可以判定RFID标签监控区域的物理空间位置不邻近，从而将采集到的数据分开处理。具体的算法如下：
Initialize:
从配置文件state.xml中读取状态信息,并保存在Vector中(stateVector)
设置一个待测RFID标签testRFID
设置时间阀值timeThreshold与标签数量阀值valueThreshold
优选地，步骤S2还包括：S23，所述过滤中间件根据所述状态转换函数确定所述采集数据在相邻状态中的时间状态和位置状态，在相邻状态中所述时间状态和位置状态相同时，过滤掉相同的时间状态数据和位置状态数据。
读写器在同一状态下采集到的RFID标签数据为冗余数据，主要包括两种数据的冗余，物理空间位置冗余和时间冗余，其中，物理空间位置冗余为同一监控区域中获取的被监控标签的数据，时间冗余为同一监控时间段内获取的被监控标签的数据。
根据有限状态机，可以记录被监控RFID标签上一状态的数据，在RFID读写器读取新的RIFD标签数据{EPC，Position，Timestamp}后，将新读取到的数据与上一状态的数据进行比较，如果状态一致，则可以判定新读取到的RFID标签数据是冗余的，过滤掉该数据，若状态不一致，说明新读取到的RFID标签是有效的。具体的过滤算法如下：
Input:newRFIDInfo(EPC,Position,Timestamp)
Initialize:从配置文件state.xml中读取状态信息，保存在hash表中(stateHashTable)，初始化另一个hash表(rfidHashTable)，存放被检测的RFID标签的的标签号与初始状态，key值为被检测的RFID标签号，value为初始状态，可以为任意状态值
通过图4可以更见直观地了解上述算法对于冗余数据的处理过程，状态相同则过滤，状态不同则更新。
图2示出了根据本发明一个实施例的数据过滤系统的框图。
如图2所示，根据本发明一个实施例的数据过滤系统200包括：至少一个RFID读写器21、至少一个RFID标签22以及中间件23，其中，至少一个RFID读写器21采集至少一个RFID标签22中预设类型的数据，将采集数据传输至中间件23；中间件23将采集数据输入预设有限状态机模型，根据预设有限状态机模型的输出数据确定采集数据中的无效数据，对无效数据进行过滤和/或合并。
优选地，中间件23包括：设备中间件231和过滤中间件232，其中，设备中间件231将采集数据传输至过滤中间件232，过滤中间件232将采集数据输入预设有限状态机模型，根据预设有限状态机模型的输出数据确定采集数据中的无效数据，对无效数据进行过滤。
图3示出了根据本发明一个实施例的数据流向示意图。
如图3所示，中间件中的设备中间件主要用于驱动RFID读写器，以及从RFID读取到得数据中进行采集操作，过滤中间件主要根据有限状态机进行过滤和/或合并操作。处理后的数据可以进行存储、显示等进一步的操作，对于存在安全问题的数据还可以进行报警提示。
具体的环境部署如图5所示，将部署环境划分为4个监控区域，分别标记为area0，area1，area2，area3；在每个监控区域及边界部署多个检测天线和一台读写器，用于获取粘贴在监控对象上的RFID标签信息。比如在每个监控区域内分别部署1台UHF频段无源读写器，每台读写器连接4支检测天线，分别放在监控区域的四个角，每个读写器的功率衰减为60DBM，监控区域之间的距离可调，监控区域0，1与监控区域2，3之间用非金属挡板隔离。该实施例中的读写器可以采用是Alien9800，配套天线是圆极化天线可以采用Alien9600BC，实验标签是可以采用Alien H3标签。Alien9800与服务器之间用网线连接，每个读写器都有自己的固定IP地址，每个读写器的4支天线接口分别用port0、port1、port2、port3标识。
针对基于RFID技术的监控和跟踪定位应用场景实现过程中，产生的大量不可靠、冗余的RFID数据的问题，提出了一种基于有限状态机的RFID数据过滤方法。该方法能够很好的排除系统外的干扰标签数据、清理系统内部冗余标签数据，并筛选有效标签数据，从而极大地降低系统误报带来的风险，在RFID监控与跟踪定位上有较大的实用价值。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (6)
1.一种数据过滤方法，其特征在于，包括：
S1，至少一个RFID读写器采集至少一个RFID标签中预设类型的数据，将采集数据传输至中间件；
S2，所述中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤和/或合并；
所述中间件包括：设备中间件和过滤中间件，则所述步骤S2包括：所述设备中间件将所述采集数据传输至所述过滤中间件，所述过滤中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤；
所述预设类型的数据包括：所述RFID标签的编号、所述RFID标签的位置和/或所述RFID标签被读取的时间；
所述预设有限状态机模型包括所述采集数据的时间状态和/或位置状态、所述采集数据的编号、所述采集数据的状态转换函数、所述采集数据的初始状态、所述采集数据的最终状态；
所述步骤S2包括：
S21，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中查询时间状态和位置状态均为初始状态的初始数据，在所述初始数据中查询所述RFID标签的编号，判断查询到的编号是否处于预设配置文件中，若未处于所述预设配置文件中，则判定与所述查询到的编号对应的RFID标签相关的采集数据为无效数据。
2.根据权利要求1所述的数据过滤方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
S22，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中获取所述RFID标签被读取的时间，将所述被读取的时间与预设时间阈值进行比较，若所述RFID标签被读取的时间小于所述预设时间阈值，则获取所述RFID标签被读取的次数，将所述被读取的次数与预设次数阈值进行比较，在所述被读取的次数大于所述预设次数阈值时，判定所述RFID标签被重复读取，合并所述RFID标签的相同的采集数据。
3.根据权利要求2所述的数据过滤方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：
S23，所述过滤中间件根据所述状态转换函数确定所述采集数据在相邻状态中的时间状态和位置状态，在相邻状态中所述时间状态和位置状态相同时，过滤掉相同的时间状态数据和位置状态数据。
4.一种数据过滤系统，其特征在于，包括：至少一个RFID读写器、至少一个RFID标签以及中间件，其中，
所述至少一个RFID读写器采集所述至少一个RFID标签中预设类型的数据，将采集数据传输至所述中间件；
所述中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤和/或合并；
所述中间件包括：设备中间件和过滤中间件，其中，所述设备中间件将所述采集数据传输至所述过滤中间件，所述过滤中间件将所述采集数据输入预设有限状态机模型，根据所述预设有限状态机模型的输出数据确定所述采集数据中的无效数据，对所述无效数据进行过滤；
所述预设类型的数据包括：所述RFID标签的编号、所述RFID标签的位置和/或所述RFID标签被读取的时间；
所述预设有限状态机模型包括所述采集数据的时间状态和/或位置状态、所述采集数据的编号、所述采集数据的状态转换函数、所述采集数据的初始状态、所述采集数据的最终状态；
所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中查询时间状态和位置状态均为初始状态的初始数据，在所述初始数据中查询所述RFID标签的编号，判断查询到的编号是否处于预设配置文件中，若未处于所述预设配置文件中，则判定与所述查询到的编号对应的RFID标签相关的采集数据为无效数据。
5.根据权利要求4所述的数据过滤系统，其特征在于，所述过滤中间件在所述预设有限状态机模型的输出数据中获取所述RFID标签被读取的时间，将所述被读取的时间与预设时间阈值进行比较，若所述RFID标签被读取的时间小于所述预设时间阈值，则获取所述RFID标签被读取的次数，将所述被读取的次数与预设次数阈值进行比较，在所述被读取的次数大于所述预设次数阈值时，判定所述RFID标签被重复读取，合并所述RFID标签的相同的采集数据。
6.根据权利要求5所述的数据过滤系统，其特征在于，所述过滤中间件根据所述状态转换函数确定所述采集数据在相邻状态中的时间状态和位置状态，在相邻状态中所述时间状态和位置状态相同时，过滤掉相同的时间状态数据和位置状态数据。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |