CN109815754B - 一种读写器rfid发射功率自适应控制方法 - Google Patents
一种读写器rfid发射功率自适应控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，基于RFID模块发射功率，并接收返回信号为触发，以返回信号的强度RSSI、RFID模块的工作温度Tcur为依据，采用全新方法策略，通过自适应不断调整发射功率，实现发射功率、功耗、温度之间的平衡，使RFID模块能够在功耗较低的情况下，持续稳定的工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，属于射频传输应用技术领域。
背景技术
随着物联网技术的飞速发展，RFID(Radio Frequency IdentiFication，无线射频识)技术在智慧零售、智能交通、食品安全跟踪、资产管理、防伪跟踪等多个领域有着广泛的应用，其中很多应用场景需要便携式读写器配合，以应对各种灵活多样的使用场合。一般来说，发射功率越大，性能越好，但是便携式读写器是使用电池供电，RFID工作功耗通常又比较大，这对便携式读写器的续航时间是比较大的挑战。所以，尽可能降低工作功耗对便携式读写器非常重要。同时，RFID工作期间，发射功率越大，温度会急剧抬升，导致部分应用场合,需要间断停止RFID工作，以避免RFID模块过温。降低发射功率是比较有效的控温、降功耗的手段，但是由于实际使用场景多样，标签距离远近不一等，很难通过手动设置功率方式实现合理控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，通过自适应不断调整发射功率，平衡发射功率、功耗、温度，使RFID模块能够在功耗较低的情况下，持续稳定的工作。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，用于针对RFID模块与电子标签之间的信号传输，实现RFID模块发射功率的控制，执行如下步骤：
步骤A.RFID模块以预设发射规则下的首次发射功率，向电子标签发射命令信号，并进入步骤B；
步骤B.判断RFID模块是否接收到来自电子标签的返回信号，是则获取该返回信号的强度RSSI，以及获取RFID模块当前发射功率Pcur，然后进入步骤D；否则进入步骤C；
步骤C.按预设发射规则下的发射功率增量更新方法，针对RFID模块的当前发射功率进行更新，再由RFID模块以当前发射功率、向电子标签发射命令信号，并返回步骤B；
步骤D.获取RFID模块的当前工作温度Tcur，并进入步骤E；
步骤E.根据如下公式：
Rerr＝Rmin-RSSI
获取RFID模块接收信号强度误差值Rerr，其中，Rmin表示RFID模块的产品规划最低接收信号强度；
同时，根据如下公式：
Terr＝Tmax-Tcur
获取RFID模块工作温度误差值Terr，其中，Tmax表示RFID模块的产品规划最高工作温度；
然后进入步骤F；
步骤F.根据RFID模块接收信号强度误差值Rerr，以及RFID模块工作温度误差值Terr，获取发射功率Pnew，然后进入步骤G；
步骤G.将RFID模块当前发射功率Pcur的值设为Pnew，实现RFID模块当前发射功率Pcur的更新，RFID模块以更新后的发射功率进行工作。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤A中，所述预设发射规则下的首次发射功率为RFID模块前一次使用的发射功率，或者为RFID模块发射功率可调范围内的中间档位。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤C中，所述预设发射规则下发射功率增量更新方法的公式如下：
Pcur＝(Pmax-Pcur)/2+Pcur
按上述公式，针对RFID模块的当前发射功率Pcur进行赋值更新，其中，Pmax表示RFID模块的最大发射功率。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤F中，根据RFID模块接收信号强度误差值Rerr，以及RFID模块工作温度误差值Terr，按如下公式：
Pnew＝Kp1*Terr+Kp2*Rerr+ki*err_internal+maintain_power
获取发射功率Pnew，其中，Kp1表示RFID模块工作温度误差值的预设系数，Kp2表示RFID模块接收信号强度误差值的预设系数，maintain_power表示Tmax下的预设功率值，err_internal表示截止当前本轮步骤A至步骤G操作、各轮步骤A至步骤G执行操作中Rerr与Terr之和的累积值，即误差累计求和值，ki表示误差累计求和值err_internal的预设系数。
本发明所述一种读写器RFID发射功率自适应控制方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计读写器RFID发射功率自适应控制方法，基于RFID模块发射功率，并接收返回信号为触发，以返回信号的强度RSSI、RFID模块的工作温度Tcur为依据，采用全新方法策略，通过自适应不断调整发射功率，实现发射功率、功耗、温度之间的平衡，使RFID模块能够在功耗较低的情况下，持续稳定的工作。
附图说明
图1是本发明设计一种读写器RFID发射功率自适应控制方法中的装置硬件框图；
图2是本发明设计一种读写器RFID发射功率自适应控制方法中的系统模型图；
图3是本发明设计一种读写器RFID发射功率自适应控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，用于针对RFID模块与电子标签之间的信号传输，实现RFID模块发射功率的控制，实际应用当中，基于图1和图2，并按图3所示，执行如下步骤。
步骤A.RFID模块以预设发射规则下的首次发射功率，向电子标签发射命令信号，如盘存、读取等，触发RFID模块工作，并进入步骤B；其中，预设发射规则下的首次发射功率为RFID模块前一次使用的发射功率，或者为RFID模块发射功率可调范围内的中间档位。
步骤B.判断RFID模块是否接收到来自电子标签的返回信号，是则获取该返回信号的强度RSSI，以及获取RFID模块当前发射功率Pcur，然后进入步骤D；否则进入步骤C。
步骤C.采用二分法等方式，按如下预设发射规则的发射功率增量更新方法：
Pcur＝(Pmax-Pcur)/2+Pcur
针对RFID模块的当前发射功率进行更新，再由RFID模块以当前发射功率、向电子标签发射命令信号，并返回步骤B；其中，Pmax表示RFID模块的最大发射功率。
步骤D.获取RFID模块的当前工作温度Tcur，并进入步骤E。
步骤E.根据如下公式：
Rerr＝Rmin-RSSI
获取RFID模块接收信号强度误差值Rerr，其中，Rmin表示RFID模块的产品规划最低接收信号强度。RSSI值大于于Rmin,则误差值Rerr为负值，表示可以降低功率，如果RSSI值小于Rmin,则误差值Rerr为正值，表示需要增加功率。
同时，根据如下公式：
Terr＝Tmax-Tcur
获取RFID模块工作温度误差值Terr，其中，Tmax表示RFID模块的产品规划最高工作温度；如果当前工作温度Tcur超过产品规划最高工作温度Tmax，则误差值为负值，需要降低功率。反之，误差值为正值，则表示可以增加功率；然后进入步骤F。
在Rmin确定的情况下，功率值越大，代表性能越好，可以更大程度的满足性能需求，但是同时需要考虑到温度的限制因素，功率越高，温度升温就越快，继而影响RFID连续工作时长。所以，根据两个方面的误差值，作为系统调整的输入参数，对系统进行作用，自适应进行功率调整。
步骤F.根据RFID模块接收信号强度误差值Rerr，以及RFID模块工作温度误差值Terr，按如下公式：
Pnew＝Kp1*Terr+Kp2*Rerr+ki*err_internal+maintain_power
获取发射功率Pnew，然后进入步骤G；其中，Kp1表示RFID模块工作温度误差值的预设系数，实际应用中，对于Kp1的预设中，如果Kp1偏小，则调节力度不够，系统输出变化缓慢，调节所需总时间过长，如果Kp1偏大，则调节力度过大，则可能造成调节过量，导致目标值波动较大，因此，Kp1需要根据实际应用中去调整确定；Kp2表示RFID模块接收信号强度误差值的预设系数，实际应用中，对于Kp2的预设中，如果信号强度识差为正需要升功率时，则代表已经或者接近无法正常工作，则Kp2应设为较大值，快速提升工作功率。如果信号强度误差为负可以降低功率时，则代表当前工作工率满足需求，可适当降低功率，则Kp2可以选择较小，影响因素降低，以温度调整为主。
maintain_power表示Tmax下的预设功率值，err_internal表示截止当前本轮步骤A至步骤G操作、各轮步骤A至步骤G执行操作中Rerr与Terr之和的累积值，即误差累计求和值，实际应用中，即获得各轮步骤A至步骤G执行操作中Rerr与Terr之和，作为单次误差，err_internal即表示截止当前本轮步骤A至步骤G操作、各轮步骤A至步骤G执行操作中单次误差的和，即误差累计求和值，ki表示误差累计求和值err_internal的预设系数，用于避免单纯的温度与信号强度误差的按比例调节存在稳态误差，每次计算时增加一个与当前误差值成正比的微小部分，误差为负值时，增量为负，通过周期性微调并控制输出，因为累积误差作用而不断变化，直到误差恒为0，此部分不再变化，增强输出的稳定。
步骤G.将RFID模块当前发射功率Pcur的值设为Pnew，实现RFID模块当前发射功率Pcur的更新，RFID模块以更新后的发射功率进行工作。
如此，基于上述所设计读写器RFID发射功率自适应控制方法技术方案的实际应用，基于RFID模块发射功率，并接收返回信号为触发，以返回信号的强度RSSI、RFID模块的工作温度Tcur为依据，采用全新方法策略，通过自适应不断调整发射功率，实现发射功率、功耗、温度之间的平衡，使RFID模块能够在功耗较低的情况下，持续稳定的工作。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (3)
1.一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，用于针对RFID模块与电子标签之间的信号传输，实现RFID模块发射功率的控制，其特征在于，执行如下步骤：
步骤A.RFID模块以预设发射规则下的首次发射功率，向电子标签发射命令信号，并进入步骤B；
步骤B.判断RFID模块是否接收到来自电子标签的返回信号，是则获取该返回信号的强度RSSI，以及获取RFID模块当前发射功率Pcur，然后进入步骤D；否则进入步骤C；
步骤C.按预设发射规则下的发射功率增量更新方法，针对RFID模块的当前发射功率进行更新，再由RFID模块以当前发射功率、向电子标签发射命令信号，并返回步骤B；
步骤D.获取RFID模块的当前工作温度Tcur，并进入步骤E；
步骤E.根据如下公式：
Rerr＝Rmin-RSSI
获取RFID模块接收信号强度误差值Rerr，其中，Rmin表示RFID模块的产品规划最低接收信号强度；
同时，根据如下公式：
Terr＝Tmax-Tcur
获取RFID模块工作温度误差值Terr，其中，Tmax表示RFID模块的产品规划最高工作温度；然后进入步骤F；
步骤F.根据RFID模块接收信号强度误差值Rerr，以及RFID模块工作温度误差值Terr，获取发射功率Pnew，按如下公式：
Pnew＝Kp1*Terr+Kp2*Rerr+ki*err_internal+maintain_power
获取发射功率Pnew，然后进入步骤G；其中，Kp1表示RFID模块工作温度误差值的预设系数，Kp2表示RFID模块接收信号强度误差值的预设系数，maintain_power表示Tmax下的预设功率值，err_internal表示截止当前本轮步骤A至步骤G操作、各轮步骤A至步骤G执行操作中Rerr与Terr之和的累积值，即误差累计求和值，ki表示误差累计求和值err_internal的预设系数；
步骤G.将RFID模块当前发射功率Pcur的值设为Pnew，实现RFID模块当前发射功率Pcur的更新，RFID模块以更新后的发射功率进行工作。
2.根据权利要求1所述一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，其特征在于：所述步骤A中，所述预设发射规则下的首次发射功率为RFID模块前一次使用的发射功率，或者为RFID模块发射功率可调范围内的中间档位。
3.根据权利要求1所述一种读写器RFID发射功率自适应控制方法，其特征在于，所述步骤C中，所述预设发射规则下发射功率增量更新方法的公式如下：
Pcur＝(Pmax-Pcur)/2+Pcur
按上述公式，针对RFID模块的当前发射功率Pcur进行赋值更新，其中，Pmax表示RFID模块的最大发射功率。
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