CN109978125A - 一种可提高多标签读取能力的rfid天线、读写器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可提高多标签读取能力的RFID天线、读写器及方法，所述RFID天线包括：天线本体，用于收发无线RFID信号；一摆杆，其与所述天线本体固定连接，其一端设有用于悬挂的悬挂机构，以用于悬挂于需读取多标签的场所；摆动辅助机构，设置于所述摆杆远离所述悬挂机构的一端，以在摆杆驱动机构的驱动下辅助所述摆杆实现摆动；摆杆驱动机构，对应配合所述摆动辅助机构设置，以根据定时驱动信号或触发信号驱动所述摆动辅助机构进而驱动所述摆杆进行摆动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的所述天线本体位置的变化，通过本发明，可提高读写器对多标签的读取能力，减少多标签读取环境下漏读的几率。

Description

一种可提高多标签读取能力的RFID天线、读写器及方法
技术领域
本发明涉及射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术领域，特别是涉及一种可提高多标签读取能力的RFID天线、读写器及方法。
背景技术
射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性自动识别目标对象并获取相关信息，实现自动识别。目前RFID技术越来越受到人们的重视，广泛应用于物流仓储中的仓库管理、身份识别、交通运输、食品医疗、动物管理、门禁防盗以及工业军事等多种领域，给人们生活带来了极大的便利。
无源RFID标签由于其不需要额外安装电池，维护便捷，广泛应用于资产管理或冷链管理中，即所有被管理的物品贴上无源RFID标签，由读写器进行读取识别。传统RFID技术中读写器和天线的组合方式有两种方式：一种是将天线和读写器集成在一起，即一体化设计；另一种是将天线和读写器通过同轴电缆连接，然而，不论是哪种方式，读写器的天线一般都是固定于一个地方，在这样实际使用中，由于库房或冷柜里标签较多且容易被物品遮挡，读写器的天线辐射的无线信号被来回反射形成多径干扰，当天线固定于同一地方时，由于反射造成电磁波在传输路径上存在大量的波峰和波谷，若标签位于波谷点，则该标签将无法被读到，造成标签漏读的现象。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种可提高多标签读取能力的RFID天线、读写器及方法，以提高读写器对多标签的读取能力，减少多标签读取环境下漏读的几率。
为达上述目的，本发明提供了一种可提高多标签读取能力的RFID天线，包括：
天线本体，用于收发无线RFID信号；
一摆杆，其与所述天线本体固定连接，其一端设有用于悬挂的悬挂机构，以用于悬挂于需读取多标签的场所；
摆动辅助机构，设置于所述摆杆远离所述悬挂机构的一端，以在摆杆驱动机构的驱动下辅助所述摆杆实现摆动；
摆杆驱动机构，对应配合所述摆动辅助机构设置，以根据定时驱动信号或触发信号驱动所述摆动辅助机构进而驱动所述摆杆进行摆动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的所述天线本体位置的变化。
优选地，所述摆动辅助机构与摆杆驱动机构配合驱动所述摆杆采用电磁方式实现。
优选地，所述摆动辅助机构为一磁铁，所述摆杆驱动机构为对应该磁铁设置一电磁铁，根据定时驱动信号或开/关门信号或读/盘标签信号驱动所述电磁铁，使该磁铁定时或于开/关门时或读/盘标签时向所述电磁铁或远离电磁铁方向运动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的所述天线本体位置的变化。
优选地，以所述摆杆的悬挂点为圆心、所述摆杆的长度为半径的圆弧上设置所述电磁铁，或，以所述摆杆的悬挂点为圆心、所述摆杆的长度为半径的圆弧上以固定点的铅垂线为对称各设置所述电磁铁。
优选地，所述摆动辅助机构为一摆锤，所述摆杆驱动机构包括一发条装置及蓄能操作件，所述蓄能操作件通过第一传动机构与所述发条装置相连，另一端连接可启闭的门，以通过门的启闭使所述蓄能操作件运动进而使所述发条装置蓄能，所述发条装置通过第二传动机构与所述摆动辅助机构相连、以借助释放该发条装置的蓄能而驱动所述摆动辅助机构摆动。
优选地，所述摆动辅助机构为一摆锤，所述摆杆驱动机构为一弹性装置，其一端连接所述摆动辅助机构，另一端连接可启闭的门上。
为达到上述目的，本发明还提供一种包含上述RFID天线的可提高多标签读取能力的读写器，所述读写器还包括：
射频模块，用于将控制模块产生的信号进行处理后通过所述RFID天线传送至各标签，以及通过所述RFID天线获取各标签的信息并处理后传送至控制模块；
控制模块，用于定时产生若干标签读取命令或在触发信号的触发下产生若干标签读取命令，通过所述射频模块传送给所述RFID天线，由所述RFID天线传送给各标签，并在预设周期内，根据多次的读取数据对读取结果进行优化，获得最终的读取结果，所述控制模块还用于产生时间信号以控制驱动所述RFID天线的摆动时间，实现在预设时间范围内完成多次盘读标签。
优选地，所述触发信号为开/关门产生的开/关门信号或者读/盘标签信号。
优选地，所述控制模块根据多次获取的标签数据进行合并，获得完整的多标签数据。
为达到上述目的，本发明还提供一种可提高多标签读取能力的方法，包括如下步骤：
步骤S1，RFID天线的摆杆驱动机构根据定时驱动信号或触发信号驱动摆动辅助机构进而驱动摆杆进行摆动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的天线本体位置的变化；
步骤S2，控制模块定时产生若干标签读取命令或在触发信号的触发下产生若干标签读取命令，通过所述RFID天线传送给各标签；
步骤S3，所述控制模块通过所述RFID天线获取各标签反馈的数据，并在预设周期内，根据多次的读取数据对读取结果进行优化，获得最终的读取结果。
与现有技术相比，本发明一种可提高多标签读取能力的RFID天线、读取器及方法通过利用摆杆与天线固定，并将摆杆悬挂，于定时信号或触发信号产生时驱动摆杆进行摆动，相应地带动与所述摆杆固定连接的天线本体位置的变化，从而达到自动改变天线位置以改变读写区域内的电磁场的强度分布的目的，使得原来处于波谷点的标签所收集到的能量获得提高，提高了读写器对多标签的读取能力，减少了多标签读取环境下标签漏读的几率。
附图说明
图1为本发明一种可提高多标签读取能力的RFID天线一实施例的结构示意图；
图2为本发明一实施例中采用一种机械联动方式的摆杆驱动机构的示意图
图3为本发明另一实施例中采用另一种机械联动方式的摆杆驱动机构的示意图；
图4为本发明一种可提高多标签读取能力的读取器的结构示意图；
图5为本发明一种可提高多标签读取能力的方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种可提高多标签读取能力的RFID天线的结构示意图。如图1所示，本发明一种可提高多标签读取能力的RFID天线，包括：
天线本体1，用于收发无线RFID信号，即接收或向各RFID标签发送无线射频信号。
一摆杆2，其与所述天线本体1固定连接，其一端设有用于悬挂的悬挂机构3，以用于悬挂于需读取多标签的场所例如冰箱或冷柜内，并可进行摆动，在本发明具体实施例中，所述悬挂机构3可以为一悬挂孔，即通过该悬挂孔将该RFID天线悬挂于需读取多标签的场所。优选地，所述摆杆2可以采用任意不影响天线性能的非金属材质，例如所述摆杆2可以为一长条型的塑料条，本发明不以此为限。
摆动辅助机构4，设置于所述摆杆2远离悬挂机构3的一端，以在摆杆驱动机构5的驱动下使得所述摆杆2实现相应的摆动。
摆杆驱动机构5，对应所述摆动辅助机构4设置，以根据定时驱动信号或触发信号驱动所述摆动辅助机构4进而驱动所述摆杆2进行摆动，从而相应地带动与所述摆杆2固定连接的所述天线本体1位置的变化，所述定时驱动信号由可由控制模块产生，该控制模块可由读写器的控制模块产生，当然也可利用其他控制模块产生，本发明不以此为限，所述触发信号可以为开/关门(如冷柜或冰箱)产生的开/关门信号或者读/盘标签信号(由读写器产生，例如使用者对读写器操作进行读/盘标签)。
在本发明中，所述摆动辅助机构4与摆杆驱动机构5可采用多种方式及元件实现，不只限于本发明实施例所提出的实现方式与元件，只要在接收到触发信号时可驱动所述摆杆2摆动起来即可。其中，在本发明一实施例中，所述摆动辅助机构4与摆杆驱动机构5可通过电磁方式实现，具体地，所述摆动辅助机构4可以为一磁铁，相应地，所述摆杆驱动机构5为对应该磁铁设置一电磁铁，电磁铁由控制模块控制，可根据定时驱动信号或触发信号驱动所述电磁铁，即该摆杆驱动机构5可根据定时驱动信号或触发信号使所述摆动辅助机构4(即磁铁)向电磁铁或远离电磁铁方向运动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的所述天线本体位置的变化，例如当定时驱动信号或触发信号产生时，所述摆杆驱动机构5可通过交替改变电流的方向改变电磁铁的磁极，进而使得对应的摆动辅助机构4的磁铁趋近或远离所述电磁铁，这里需说明的是，用于控制电磁铁的控制模块可以是读写器的控制模块，也可是其他控制模块，本发明不以此为限。
较佳地，可于所述摆杆2远离悬挂机构3的一端设置一磁铁，在以所述摆杆2的悬挂点为圆心、所述摆杆2的长度为半径的圆弧上以固定点的铅垂线为对称各设置一电磁铁(当然也可仅于一侧设置电磁铁，本发明不以此为限)，控制模块根据定时驱动信号或开/关门信号、或读/盘标签信号驱动电磁铁，利用同性相斥异性相吸原理，通过改变电磁铁的磁性，使该磁铁定时或开/关门时向电磁铁沿圆弧运动，从而达到自动改变天线位置以改变读写器读写区域内的电磁场的强度分布，使得原来处于波谷点的RFID标签所收集到的能量获得提高，此时发送指令即可读到处于波谷点的RFID标签。
在本发明其他实施例中，所述摆动辅助机构4与所述摆杆驱动机构5也可以利用机械联动方式实现，如图2所示为本发明一实施例中采用一种机械联动方式的摆杆驱动机构的示意图。在本实施例中，所述摆动辅助机构4可为一摆锤，所述摆杆驱动机构5可为一弹性装置，例如弹簧，其一端连接所述摆动辅助机构4，另一端连接冰箱或冰柜的箱门或柜门，当开门时弹簧拉紧，关门后带动摆锤连同摆杆摆动并在一定时间内恢复原位，并可控制延时一定时间，读写器再进行标签盘读。
如图3所示为本发明另一实施例中另一种采用机械联动方式的摆杆驱动机构的示意图。在本实施例中，所述摆动辅助机构4为一摆锤，所述摆杆驱动机构5可包括一发条装置50及蓄能操作件51，所述蓄能操作件51通过第一传动机构与发条装置50相连，以借助该蓄能操作件51的运动使发条装置50蓄能，所述发条装置50通过第二传动机构与所述摆动辅助机构4相连、以借助释放该发条装置的蓄能而驱动所述摆动辅助机构4摆动。
使用时，以触发信号为开/关门信号为例，将蓄能操作件51的另一端连接冰箱或冰柜的门，当开门信号产生时，开门所产生的动力致动蓄能操作件51，蓄能操作件51将该能量传递给发条装置50进而使发条装置50蓄能，而当冰箱门关闭产生关门信号时，发条装置50释放其蓄能时则通过第一传动机构带动所述摆动辅助机构4及摆杆摆动，同时也可控制延时一定时间，读写器再进行标签盘读。
由于本发明采用的发条装置可利用现有技术中的发条装置及其原理，例如传统钟摆的发条结构及原理，本发明所要保护的不在于发条装置的具体结构，在此不予赘述，且本发明的机械联动方式也不限于采用发条实现，一切可根据触发信号驱动所述摆杆2摆动的机械方式均可采用。
图4为本发明一种可提高多标签读取能力的读取器的结构示意图。如图4所示，本发明一种可提高多标签读取能力的读写器，包括：
RFID天线20，用于收发无线RFID信号，即接收或向各RFID标签发送无线射频信号，所述RFID天线20采用图1所示的RFID天线，在此不予赘述。
射频模块21，用于将控制模块22产生的信号进行处理后通过RFID天线20传送至各标签，以及通过RFID天线20获取各标签的信息并处理后传送至控制模块22，由于射频模块21的结构与功能与现有技术相同，在此不予赘述。
控制模块22，用于定时产生若干标签读取命令或在触发信号的触发下产生若干标签读取命令，通过射频模块21传送给RFID天线20，由RFID天线20传送给各标签，并在预设的一个周期内，根据多次的读取数据对读取结果进行优化，获得最终的读取结果。具体地说，在本发明中，读写器的标签读取命令可以有两种产生方式：第一种是定时产生标签读取命令，即于读写器中设置时钟，从而定时产生标签读取命令，例如每10秒产生一次标签读取命令，获得若干次的读取数据，而相应地，控制模块22也会产生定时驱动信号以控制驱动所述RFID天线摆动；第二种是通过触发信号产生标签读取命令，这里的触发信号可以是开/关门信号或读/盘标签信号，所述开/关门信号指的是例如应用场合为冷柜，冷柜的开/关门信号，所述读/盘标签信号例如是使用者对读写器操作进行读取时产生读/盘标签信号。以冷柜应用环境为例，当打开或关闭冷柜时，则会产生一触发信号(例如关门信号时驱动摆杆摆动，此时可立即或延时产生若干标签读取命令)，所述触发信号则触发控制模块22持续产生若干标签读取命令，从而获得若干次的读取数据，当获得若干次的读取数据后，控制模块22则在一个周期内根据多次的读取数据对读取结果进行优化，例如对多次的读取数据进行合并，获得合并后的结果作为该周期内最终的读取结果，这里，所述的周期可以采用自定义的方式，如预设的一段时间，例如5分钟，本发明不以此为限，与此同时，在所述触发信号的触发下，所述RFID天线的摆杆驱动机构也会驱动所述摆杆进行摆动，由于读写器在进行标签盘读时，RFID天线20也会获得定时驱动信号或触发信号时从而随着摆杆的摆动改变位置，从而改变其改变读写区域内的电磁场的强度分布，这样，当处于多标签读取的环境下(例如冷柜或冰箱环境)，则根据每次标签读取命令获取的标签的信息则会有所不同，因而，根据多次获取的标签数据进行合并则会获得较为完整的多标签数据。
较佳地，为控制天线的摆动时间，控制模块22还可以产生时间信号以控制每次盘读标签的时间，进而控制在该时间范围内以进行多次盘读标签的目的。
图5为本发明一种可提高多标签读取能力的方法的步骤流程图。如图5所示，本发明一种可提高多标签读取能力的方法，包括如下步骤：
步骤S1，RFID天线的摆杆驱动机构根据定时驱动信号或触发信号驱动摆动辅助机构进而驱动摆杆进行摆动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的天线本体位置的变化。在本发明具体实施例中，所述摆动辅助机构与摆杆驱动机构可由许多方式及元件实现，只要在接收到定时驱动信号或触发信号时可驱动所述摆杆摆动起来即可。
步骤S2，控制模块定时产生若干标签读取命令或在触发信号的触发下产生若干标签读取命令，通过RFID天线传送给各标签。也就是说，在本发明中，控制模块的标签读取命令可以有两种产生方式：第一种是定时产生标签读取命令，即于读写器中设置时钟，从而定时产生标签读取命令，例如每10秒产生一次标签读取命令，获得若干次的读取数据；第二种通过触发信号产生标签读取命令，这里的触发信号可以是开/关门信号或读/盘标签信号，例如应用场合为冷柜，即冷柜的开/关门信号，也就是说，当打开或关闭冷柜时，产生一触发信号，所述触发信号则触发控制模块22持续产生若干标签读取命令，从而获得若干次的读取数据。
步骤S3，所述控制模块通过RFID天线获取各标签反馈的数据，并在一个周期内，根据多次的读取数据对读取结果进行优化，获得最终的读取结果。也就是说，当获得若干次的读取数据后，控制模块则在一个周期内根据多次的读取数据对读取结果进行优化，例如对多次的读取数据进行合并，获得合并后的结果作为该周期内最终的读取结果，这里，所述的周期可以采用自定义的方式，对于定时产生标签读取命令的方式来说，所述周期可以为预设的一段时间，例如5分钟，对于在触发信号的触发下产生标签读取命令的方式来说，所述周期可以为预设的一段时间，也可以是开门至关门的这段时间，本发明不以此为限。
以下将通过一具体应用实例来说明本发明：在本实施例中，本发明应用于冰箱内的多标签的读取，在现有天线的背面固定一不影响天线性能的塑料条，通过该塑料条将天线悬挂于冰箱内，在该塑料条的下端固定一磁铁形成读写器的读写天线，以该悬挂点为圆心、以该RFID标签的摆杆的长度为半径的圆弧路径上设置一电磁铁，该电磁铁连接一控制电路，以在接收到开门或关门信号时驱动电磁铁，使磁铁定时或开关门时向电磁铁沿圆弧运动，从而自动改变天线位置以改变读写器读写区域内的电磁场的强度分布；当接收到开/关门的触发信号时，读写器的控制模块则在该触发信号的触发下持续产生若干标签读取命令，并通过射频模块传送给RFID天线，由RFID天线传送给各标签，通过RFID天线获取各标签的反馈数据，并在预设周期内(例如预设的一段时间)，根据多次的读取数据对读取结果进行合并，获得最终的读取结果。
综上所述，本发明一种可提高多标签读取能力的RFID天线、读取器及方法通过利用摆杆与天线固定，并将摆杆悬挂，于定时驱动信号或触发信号产生时驱动摆杆进行摆动，相应地带动与所述摆杆固定连接的天线本体位置的变化，从而达到自动改变天线位置以改变读写区域内的电磁场的强度分布的目的，使得原来处于波谷点的标签所收集到的能量获得提高，提高了读写器对多标签的读取能力，减少了多标签读取环境下标签漏读的几率。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种可提高多标签读取能力的RFID天线，包括：
天线本体，用于收发无线RFID信号；
一摆杆，其与所述天线本体固定连接，其一端设有用于悬挂的悬挂机构，以用于悬挂于需读取多标签的场所；
摆动辅助机构，设置于所述摆杆远离所述悬挂机构的一端，以在摆杆驱动机构的驱动下辅助所述摆杆实现摆动；
摆杆驱动机构，对应配合所述摆动辅助机构设置，以根据定时驱动信号或触发信号驱动所述摆动辅助机构进而驱动所述摆杆进行摆动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的所述天线本体位置的变化。
2.如权利要求1所述的一种可提高多标签读取能力的RFID天线，其特征在于：所述摆动辅助机构与摆杆驱动机构配合驱动所述摆杆采用电磁方式实现。
3.如权利要求2所述的一种可提高多标签读取能力的RFID天线，其特征在于：所述摆动辅助机构为一磁铁，所述摆杆驱动机构为对应该磁铁设置一电磁铁，根据定时驱动信号或开/关门信号或读/盘标签信号驱动所述电磁铁，使该磁铁定时或于开/关门时或读/盘标签时向所述电磁铁或远离电磁铁方向运动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的所述天线本体位置的变化。
4.如权利要求3所述的一种可提高多标签读取能力的RFID天线，其特征在于：以所述摆杆的悬挂点为圆心、所述摆杆的长度为半径的圆弧上设置所述电磁铁，或，以所述摆杆的悬挂点为圆心、所述摆杆的长度为半径的圆弧上以固定点的铅垂线为对称各设置所述电磁铁。
5.如权利要求1所述的一种可提高多标签读取能力的RFID天线，其特征在于：所述摆动辅助机构为一摆锤，所述摆杆驱动机构包括一发条装置及蓄能操作件，所述蓄能操作件通过第一传动机构与所述发条装置相连，另一端连接可启闭的门，以通过门的启闭使所述蓄能操作件运动进而使所述发条装置蓄能，所述发条装置通过第二传动机构与所述摆动辅助机构相连、以借助释放该发条装置的蓄能而驱动所述摆动辅助机构摆动。
6.如权利要求1所述的一种可提高多标签读取能力的RFID天线，其特征在于：所述摆动辅助机构为一摆锤，所述摆杆驱动机构为一弹性装置，其一端连接所述摆动辅助机构，另一端连接可启闭的门上。
7.一种包含如权利要求1所述的RFID天线的可提高多标签读取能力的读写器，其特征在于，所述读写器还包括：
射频模块，用于将控制模块产生的信号进行处理后通过所述RFID天线传送至各标签，以及通过所述RFID天线获取各标签的信息并处理后传送至控制模块；
控制模块，用于定时产生若干标签读取命令或在触发信号的触发下产生若干标签读取命令，通过所述射频模块传送给所述RFID天线，由所述RFID天线传送给各标签，并在预设周期内，根据多次的读取数据对读取结果进行优化，获得最终的读取结果，所述控制模块还用于产生时间信号以控制驱动所述RFID天线的摆动时间，实现在预设时间范围内完成多次盘读标签。
8.如权利要求7所述的可提高多标签读取能力的读写器，其特征在于：所述触发信号为开/关门产生的开/关门信号或者读/盘标签信号。
9.如权利要求7所述的可提高多标签读取能力的读写器，其特征在于：所述控制模块根据多次获取的标签数据进行合并，获得完整的多标签数据。
10.一种可提高多标签读取能力的方法，包括如下步骤：
步骤S1，RFID天线的摆杆驱动机构根据定时驱动信号或触发信号驱动摆动辅助机构进而驱动摆杆进行摆动，从而相应地带动与所述摆杆固定连接的天线本体位置的变化；
步骤S2，控制模块定时产生若干标签读取命令或在触发信号的触发下产生若干标签读取命令，通过所述RFID天线传送给各标签；
步骤S3，所述控制模块通过所述RFID天线获取各标签反馈的数据，并在预设周期内，根据多次的读取数据对读取结果进行优化，获得最终的读取结果。
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