CN105868801A - 一种基于条码读取定位的跟踪锁定rfid识别融合系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频识别技术领域，具体来说是一种基于一维条码读取定位的跟踪锁定式RFID识别融合系统及方法，包括货物通道、传感器、条码阅读器、天线旋转装置和天线门，货物通道穿过天线门，传感器与天线旋转装置通信连接，用于检测所述货物通道，并将检测结果发送给天线旋转装置，天线门包含若干个天线，天线与所述天线旋转装置一一对应连接，天线旋转装置用于在传感器的检测到货物通道上存在货物时，旋转驱动天线。本系统根据通道上的位置传感器获取货物的初始位置信息，并计算货物移动速度，动态控制每个天线的转动角速度，使天线信号始终对准货物，在条码读取设备读取到一维码信息的同时，进行RFID标签信息的读取并融合绑定。

Description

一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统及方法

[技术领域]

本发明涉及射频识别技术领域，具体来说是一种基于一维条码读取定位的跟踪锁定式RFID识别融合系统及方法。

[背景技术]

射频识别(radio frequency identification,RFID)技术是一种非接触性的自动识别技术，是通过射频信号自动完成对贴有电子标签的目标对象的识别，从而获取数据并进行相关处理的过程。

RFID技术正处在快速发展与广泛应用的时期，工作在超高频(UHF)频段的RFID系统已被一些电商物流企业应用于商品的自动分拣和流程管理，该系统不仅提高了生产效率，还有效节约了运营成本。由于近年网上购物的兴起，各电商企业需要迅速响应客户需求，改善客户购物体验，进行现代化物流仓库管理，如何快速而高效地经过配送中心把产品送达客户，这几乎是所有电商迫切希望解决的问题。RFID技术的出现解决了这一难题，它能够应用在不同的货物移交场合，摒弃了人工扫描条形码的过程，而是利用射频信号自动识别目标并读取相关的数据，实现信息快速采集，从而在提高准确性的情况下，极大的缩短了货物移交的时间，为电商实现高速物流奠定了技术基础。

然而，越来越多的物流服务集中在第三方物流公司进行，不同的电商，不同的货物供应商，使用的标识设备不同，有的使用条码，有的使用RFID，这导致在物流公司必须把两种不同的标识物绑定在一起，从而使两方系统的信息能融合在一起，便于在后续的流通过程中以唯一的标识进行跟踪定位与追溯。因此，在物流分拣线的入口处需将两者信息同时准确地读取并在系统中进行融合，保证信息的互通。

[发明内容]

本发明是针对各系统的标识信息无法融合，从而无法进行跟踪定位与追溯的问题，提供一种减少射频识别系统的阅读盲区，将不同物流、电商的标识进行信息融合，从而提高系统识别的准确性与可靠性的基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统及方法。

为了实现上述目的，设计一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，包括货物通道、传感器、条码阅读器、天线旋转装置和天线门，所述的货物通道穿过天线门，传感器与天线旋转装置通信连接，用于检测所述货物通道，并将检测结果发送给天线旋转装置，所述的天线门包含若干个天线，天线与所述天线旋转装置一一对应连接，所述的天线旋转装置用于在传感器的检测到货物通道上存在货物时，旋转驱动天线。

所述的天线门包含左右两个相对设置的天线，分别为左天线和右天线。

所述的传感器的数量大于一个，各传感器分别检测货物通道的预设位置；其中，所述的传感器与所述的预设位置一一对应，所述的天线旋转装置还用于在传感器检测到货物通道的预设位置上存在货物时，旋转所述天线对准预设位置。

所述的系统中还包括测速模块和条码阅读器，所述的测速模块用于测量货物的移动速度；所述的天线旋转装置还用于根据测速模块测得的速度调整天线的转动速度，所述的条码阅读器用于确定货物的准确位置。

所述的系统中还包括天线开关，天线开关与各天线通信连接，天线开关用于在所述条码阅读器检测到条码时，确认存在所述货物时，开启各天线以发射无线信号；所述的天线开关用于在所述条码阅读器没检测到条码时，确认不存在所述货物时，关闭各天线以停止发射无线信号。

所述的系统中还包括步进电机、驱动电路、定位反馈器、滤波电路和电源电路，由定位反馈器接收传感器的检测信号，并经滤波电路滤波后传给驱动电路，并由驱动电路驱动步进电机旋转天线，电源电路为整个天线旋转装置供电。

所述的传感器为5个，第一传感器位置对应货物通道入口端，第三传感器位置对应天线门的正中，第二传感器位于第一传感器和第三传感器中间，第五传感器位置对应货物通道出口端，第四传感器位于第三传感器和第五传感器中间。

所述传感器为3个，第一传感器位置对应货物通道入口端，第三传感器位置对应天线门的正中，第五传感器位置对应货物通道出口端。

采用上述的基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统的融合方法，当货物堆放在托盘上进入货物通道的入口端后，传感器首先可以检测到货物位置，此时左天线和右天线对准此位置的货物开始进行识别，其中，左天线读取的方向是货物的前方和左侧，右天线读取的方向是货物的前方和右侧，因此，在此位置上，货物的左、右两个侧面和前面以45度的角度被两个天线的阅读区域覆盖了，之后在货物移动的过程中，各天线也沿着货物通道逐渐转动，当货物到达天线门的正中位置时，左天线和右天线正对货物的左右侧面，对该货物中的RFID标签进行识别，当货物到达出口端位置时，左天线和右天线的信号覆盖范围是货物的左右侧和后方，就是一个货物被环绕追踪的识别过程。

方法具体如下：货物在货物通道上从货物通道入口端向出口端移动，当货物进入货物通道时，第一传感器判断是否检测到第一传感器对应的货物通道位置A存在货物，此时各天线旋转装置旋转各天线对准货物通道入口端，在第一传感器检测到位置A存在货物后，天线开始发射无线信号，计时器开始计时，天线开始以预设速度V1匀速转动，货物继续沿货物通道运行，第二传感器开始检测，当第二传感器检测到第二传感器对应的货物通道位置B存在货物时，计时器停止计时，各天线旋转装置旋转各天线转向位置B，计算货物移动速度并调整天线转速V2，并重置计时器并开始计时，天线从该位置继续以速度V2匀速转动，第三传感器开始检测，当第三传感器检测到第三传感器对应的货物通道位置C存在货物时，计时器停止计时，各天线旋转装置旋转各天线转向第三传感器对应的货物通道位置C，判断并存储一维码信息，计算货物移动速度并调整天线转速V3，天线从该位置继续以速度V3匀速转动，并重置计时器并开始计时，之后货物继续前行时，第四传感器开始检测，当第四传感器检测到第四传感器对应的货物通道位置D存在货物时，计时器停止计时，各天线旋转装置旋转各天线转向位置D，计算货物移动速度并调整天线转速V4，天线从该位置继续以速度V4匀速转动，第五传感器开始检测，当第五传感器检测到第五传感器对应的货物通道位置E存在货物时，天线停止发射无线信号，各天线重新旋转至第一传感器对应货物通道位置A并等待后续货物出现，整个过程中，通过五个传感器的配合使用获知货物的位置，便于及时调整天线转向。

本系统相对于现有技术而言，主要区别及其效果在于：

1.利用2个天线组成天线门，使得多方向天线部署的天线门的信号覆盖范围比一个天线的信号覆盖范围大得多，降低对货物摆放位置的要求；

2.由于货物经由货物通道穿过天线门，同时利用各传感器检测货物通道并将检测结果发送给天线旋转装置，由天线旋转装置控制各个天线转动，在货物移动的过程中，天线也同时转动，从而对货物进行环绕追踪式识别，使得货物的各个表面均被识别到，在减小系统阅读盲区的同时，延长货物在货物被信号覆盖到的时间，使得系统具有足够的时间读取并处理标签数据，大大增加了货物标签被识别的概率，提高了射频识别系统的可靠性，系统对货物追踪更准确；

3.在系统中增设了天线开关使得天线在货物通道上出现货物时才开始发射无线信号，货物通道上不存在货物时，停止发射无线信号，降低系统在不需识别货物标签时的功耗，降低了系统待机的功耗，大大节省了能源；

4.系统设有一维条码阅读器，可以读到货物上的一维条码信息，将一维条码信息和此时刻读取到的RFID标签信息进行绑定，传输给后台处理系统，实现一维码背后所包含的各种信息和RFID标签背后所包含的各种信息进行融合和互通。

[附图说明]

图1是本系统的结构示意图；

图2是本系统的架构图；

图3是本系统的识别示意图；

图4是本系统中货物在位置A时的示意图；

图5是本系统中货物在位置C时的示意图；

图6是本系统中货物在位置E时的示意图；

图7是本系统的工作原理流程图；

图中：1.读卡器 2.货物通道 3.左天线 4.右天线 5.一维码阅读器；

指定图1作为本发明的摘要附图。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

当贴有RFID标签的货物从识别通道经过时，本系统根据通道上的位置传感器获取货物的初始位置信息，并计算货物移动速度，动态控制每个天线的转动角速度，使天线信号始终对准货物，在条码读取设备读取到一维码信息的同时，进行RFID标签信息的读取并融合绑定，从而提高射频识别系统的可靠性，系统对货物追踪更准确。

如图1和图2所示，本系统包含：读卡器1、天线门、天线旋转装置(图上未示出)、传感器(图上未示出)、一维码阅读器5和货物通道2，天线门分别为左天线3、右天线4，左天线3和右天线4彼此正对，天线用于识别货物上的标签，读卡器1对天线识别到的标签进行解读；货物通道2穿过天线门，需要说明的是，货物通道2是将货物经过天线门前的一段路程和通过天线门后的一段路程进行连接形成的；传感器与天线旋转装置通信连接，用于检测货物通道2，并将检测结果发送给天线旋转装置，根据传感器的检测结果判断货物通道上是否存在货物，并在存在货物时旋转天线。由于利用天线和读卡器1等组成的RFID系统的工作原理为现有技术，在此不再赘述，下面以实施例具体说明本发明如何实现对货物的基于条码读取定位的跟踪锁定识别与信息融合。

实施例1

当货物堆放在托盘上进入货物通道2的入口端后，位置传感器首先可以检测到，此时左天线3和右天线4对准此位置的货物开始进行识别，其中，左天线3读取的方向是货物的前方和左侧，右天线4读取的方向是货物的前方和右侧。因此，在此位置上，货物的左右两个侧面和前面以大约45度的角度被两个天线的阅读区域覆盖了，之后在货物移动的过程中，各天线也沿着货物通道2逐渐转动，当货物到达天线门的正中位置时，左天线3和右天线4正对货物的左右侧面，对该货物中的RFID标签进行识别。当货物到达出口端位置时，左天线3和右天线4的信号覆盖范围是货物的左右侧和后方，整个过程合成在一起后，如图3所示，也就是一个货物被环绕追踪的识别过程。原本单个天线的覆盖范围为椭圆形，无法覆盖整个货物通道2，而利用本实施方式中的天线门后，从上述过程可见，不仅大大扩展了天线信号的覆盖范围，也减小了系统的阅读盲区，尽管一般货物标签贴在外包装的角上，即使货物表面不规则，或是摆放不规则，标签基本都可落入本实施方式中的环绕追踪式射频识别的系统的信号覆盖范围。

在本实施方式中，第一个传感器用于检测货物通道2的入口位置是否有货物，当传感器检测到货物通道2上有货物存在时，将检测结果发送给天线旋转装置，由天线旋转装置旋转天线，也就是旋转天线对准货物通道2入口端的位置。此外，也可以设置天线的初始位置即对着货物通道2入口端，那么在传感器检测到有货物出现时，天线可直接开始识别，不需要旋转过程的系统等待时间。

需要说明的是，天线旋转装置中包含步进电机、驱动电路、定位反馈器、滤波电路和电源电路，由定位反馈器接收传感器的检测信号，并经滤波电路滤波后传给驱动电路，并由驱动电路驱动步进电机旋转天线，电源电路为整个天线旋转装置供电，此外，步进电机也可以使用高精度步进电机，尤其是利用高精度步进电机控制可以使得天线的转动平稳准确，提高本实施方式中的系统可靠性。本实施方式中天线旋转装置匀速旋转天线，该转速可以通过多次检测货物通过货物通道的速度计算所得，另外，在实际应用中多由人力推动货物移动，也可以根据多次测得人力推动货物经过定长货物通道的总时间计算所得。

需要说明的是，本系统还可以进一步优化，在系统中增设天线开关(图中未示出)，天线开关与各天线通信连接；天线开关用于在传感器检测到存在货物时，开启各天线以发射无线信号；或者在传感器检测到不存在货物时，关闭各天线以停止发射无线信号。在系统中增设了天线开关使得天线在货物通道上出现货物时才开始发射无线信号，或在货物通道上不存在货物时，停止发射无线信号，降低系统在不需识别货物标签时的功耗，也就是降低了系统待机的功耗，大大节省了能源。

本系统中包含多个位置传感器，传感器分别对应货物通道上的预设位置，用于检测货物通道上预设位置，根据该检测结果可以获知各预设位置上是否有货物存在，也就可以精确获知货物所处位置，并以此调整天线的转向，使得射频识别的系统对货物追踪更准确。下面以包含五个传感器的情况为例，做进一步说明。

实施例2

本实施方式中在货物通道的一侧设置五个传感器，其位置分别在位置A、位置B、位置C、位置D和位置E，位置A对应货物通道入口端，位置C对应天线门的正中，位置E对应货物通道出口端，位置B位于位置A和位置C的中间，位置D位于位置C和位置E的中间，货物在货物通道上从货物通道入口端向出口端移动。当货物进入货物通道时，如图4所示，位置A的传感器即检测到存在货物，此时各天线旋转装置旋转各天线对准货物通道入口端，在位置A的传感器检测到存在货物后，天线开始匀速转动，之后在位置B的传感器开始检测，当位置B的传感器检测到存在货物时，则各天线旋转装置旋转各天线转向位置B对应的货物通道位置，天线从该位置继续转动，同时位置C的传感器开始检测，当位置C的传感器检测到存在货物时，则各天线旋转装置旋转各天线转向位置C对应的货物通道位置，之后货物经过位置D和位置E时，同样分别被位置D和位置E的传感器检测，同时各天线旋转装置相应旋转各天线，直到位置E的传感器检测到存在货物，各天线重新旋转至位置A的位置并等待后续货物出现。具体的说，当货物到达位置C时，如图5所示，当货物到达位置E时，如图6所示。整个流程如图7所示，通过五个传感器的配合使用，可以更清楚地获知货物的位置，便于及时调整天线转向，进一步延长货物在货物通道上被天线信号覆盖的时间，提高标签的被识别率，也就使得本实施方式中的射频识别的系统对货物追踪更准确。

举例来说，当货物进入货物通道后，可能在未达到位置B时被阻碍了若干秒，如果没有位置B的传感器检测，天线仍然匀速转动，此时天线的转向已超越货物，所以即使在货物重新移动后，也可能无法落入天线的信号覆盖范围，使得该货物的标签无法被识别。若利用本实施方式中的三维环绕追踪式射频识别的系统，则当位置B的传感器检测到货物出现时，天线旋转装置即将天线转向对准位置B，然后天线继续转动，显然该货物仍然将被准确跟踪；另一种情况，可能进入货物通道的货物较轻巧，在推动货物的过程中，比标准速度快，则当货物到达位置B时，天线还未转向位置B，如果天线不回转，货物可能一直处在天线的信号覆盖范围外，而使用本实施方式中的三维环绕追踪式射频识别的系统，当位置B的传感器检测到货物存在时，即使天线未转向位置B，也控制天线直接转向位置B，然后天线再继续转动。根据上述描述可知，利用多个传感器可以使得本实施方式中的射频识别的系统可靠性更高。

此外，本实施方式中传感器的数量可以在实际应用中变化，如使用三个传感器，分别位于位置A、位置C和位置E，虽然传感器数量的减少将降低对货物追踪的精确度，但却将减少系统运算量，加快系统对货物标签的识别。

需要说明的是，该测速模块的测速功能也可以利用计时器实现，由于相邻两个传感器的间距为已知，所以仅需要对相邻两个传感器检测到货物的时间进行计时，即可计算出货物的移动速度。

另外，本系统中包含一维条码阅读器，当货物在通道上移动到达C位置时，一维条码阅读器可以读到货物上的一维条码信息，此时系统将一维条码信息和此时刻读取到的RFID标签信息进行绑定，传输给后台处理系统，实现一维码背后所包含的各种信息和RFID标签背后所包含的各种信息进行融合和互通。此外，一维条码阅读器读取到一维条码信息的同时，因为两个标签相邻很近，也就意味着在读到一维条码信息的时刻，RFID阅读器所读取到的信息是最准确有效的，所以在此时刻锁定RFID标签信息，可以使得本系统中的射频识别的系统可靠性更高。

Claims (10)

1.一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，包括货物通道、传感器、条码阅读器、天线旋转装置和天线门，其特征在于所述的货物通道穿过天线门，传感器与天线旋转装置通信连接，用于检测所述货物通道，并将检测结果发送给天线旋转装置，所述的天线门包含若干个天线，天线与所述天线旋转装置一一对应连接，所述的天线旋转装置用于在传感器的检测到货物通道上存在货物时，旋转驱动天线。

2.如权利要求1所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，其特征在于所述的天线门包含左右两个相对设置的天线，分别为左天线和右天线。

3.如权利要求1所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，其特征在于所述的传感器的数量大于一个，各传感器分别检测货物通道的预设位置；其中，所述的传感器与所述的预设位置一一对应，所述的天线旋转装置还用于在传感器检测到货物通道的预设位置上存在货物时，旋转所述天线对准预设位置。

4.如权利要求1所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，其特征在于所述的系统中还包括测速模块和条码阅读器，所述的测速模块用于测量货物的移动速度；所述的天线旋转装置还用于根据测速模块测得的速度调整天线的转动速度，所述的条码阅读器用于确定货物的准确位置。

5.如权利要求1所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，其特征在于所述的系统中还包括天线开关，天线开关与各天线通信连接，天线开关用于在所述条码阅读器检测到条码时，确认存在所述货物时，开启各天线以发射无线信号；所述的天线开关用于在所述条码阅读器没检测到条码时，确认不存在所述货物时，关闭各天线以停止发射无线信号。

6.如权利要求1所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，其特征在于所述的系统中还包括步进电机、驱动电路、定位反馈器、滤波电路和电源电路，由定位反馈器接收传感器的检测信号，并经滤波电路滤波后传给驱动电路，并由驱动电路驱动步进电机旋转天线，电源电路为整个天线旋转装置供电。

7.如权利要求1所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，其特征在于所述的传感器为5个，第一传感器位置对应货物通道入口端，第三传感器位置对应天线门的正中，第二传感器位于第一传感器和第三传感器中间，第五传感器位置对应货物通道出口端，第四传感器位于第三传感器和第五传感器中间。

8.如权利要求1所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合系统，其特征在于所述传感器为3个，第一传感器位置对应货物通道入口端，第三传感器位置对应天线门的正中，第五传感器位置对应货物通道出口端。

9.一种采用权利要求1所述系统的基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合方法，其特征在于当货物堆放在托盘上进入货物通道的入口端后，传感器首先可以检测到货物位置，此时左天线和右天线对准此位置的货物开始进行识别，其中，左天线读取的方向是货物的前方和左侧，右天线读取的方向是货物的前方和右侧，因此，在此位置上，货物的左、右两个侧面和前面以45度的角度被两个天线的阅读区域覆盖了，之后在货物移动的过程中，各天线也沿着货物通道逐渐转动，当货物到达天线门的正中位置时，左天线和右天线正对货物的左右侧面，对该货物中的RFID标签进行识别，当货物到达出口端位置时，左天线和右天线的信号覆盖范围是货物的左右侧和后方，就是一个货物被环绕追踪的识别过程。

10.如权利要求9所述的一种基于条码读取定位的跟踪锁定RFID识别融合方法，其特征在于方法具体如下：货物在货物通道上从货物通道入口端向出口端移动，当货物进入货物通道时，第一传感器判断是否检测到第一传感器对应的货物通道位置A存在货物，此时各天线旋转装置旋转各天线对准货物通道入口端，在第一传感器检测到位置A存在货物后，天线开始发射无线信号，计时器开始计时，天线开始以预设速度V1匀速转动，货物继续沿货物通道运行，第二传感器开始检测，当第二传感器检测到第二传感器对应的货物通道位置B存在货物时，计时器停止计时，各天线旋转装置旋转各天线转向位置B，计算货物移动速度并调整天线转速V2，并重置计时器并开始计时，天线从该位置继续以速度V2匀速转动，第三传感器开始检测，当第三传感器检测到第三传感器对应的货物通道位置C存在货物时，计时器停止计时，各天线旋转装置旋转各天线转向第三传感器对应的货物通道位置C，判断并存储一维码信息，计算货物移动速度并调整天线转速V3，天线从该位置继续以速度V3匀速转动，并重置计时器并开始计时，之后货物继续前行时，第四传感器开始检测，当第四传感器检测到第四传感器对应的货物通道位置D存在货物时，计时器停止计时，各天线旋转装置旋转各天线转向位置D，计算货物移动速度并调整天线转速V4，天线从该位置继续以速度V4匀速转动，第五传感器开始检测，当第五传感器检测到第五传感器对应的货物通道位置E存在货物时，天线停止发射无线信号，各天线重新旋转至第一传感器对应货物通道位置A并等待后续货物出现，整个过程中，通过五个传感器的配合使用获知货物的位置，便于及时调整天线转向。