CN110858271B - 一种基于频选特性的电子无源标签识别系统及方法 - Google Patents

一种基于频选特性的电子无源标签识别系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于频选特性的电子无源标签识别系统，包括探测雷达、具有频选特性的无源标签，所述探测雷达发射电磁波到无源标签表面，所述无源标签表面又反射回波至探测雷达，所述探测雷达进行信号处理，根据积累的信号处理的编码序列结果匹配数据库，获取相应的标签信息。基于频选特性的无源标签系统，不含IC芯片，通过解析雷达回波信号进行标签信息识别，且无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，可以全天时全天候对标签进行识别，尤其提高了恶劣天气识别的准确率，对于提高标签识别的抗干扰能力具有重要意义，解决了基于频选特性的无源标签的应用问题。

Description

一种基于频选特性的电子无源标签识别系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电子无源标签系统，属于电子标签设计技术领域，适用于全天时全天候尤其是能见度低的天气对电子标签的识别，具体是指一种基于频选特性的电子无源标签识别系统及方法。
背景技术
随着物联网在交通、物流、工业和商业零售等行业的广泛应用，需要附着无源标签的物品数量急剧上升。而目前国内已有的光学识别系统还存在全天候识别率不稳定的问题，光学采集车辆图像时，会受到环境光线变化的影响，标签本身也会出现污点、褪色、倾斜以及运动产生的模糊失真，对识别正确率有一定的影响，更有甚者，在雾霾、沙尘暴等恶劣天气造成的能见度低的情况下，光学系统识别信息更加困难。另外，目前还有一类射频标签，主要有两种，即有源射频标签和无源射频标签，工作原理都是从阅读器获取数据，并对数据进行处理然后反馈给阅读系统，当标签天线接收到的能量不足时，标签内IC芯片就不能工作，这就决定了标签与阅读器的通信距离不可能太远，从而大大限定了标签使用的灵活性，并且目前IC芯片具有读写、改写功能，因此所存储的信息，容易被改写或者误写，大大降低了系统的安全性，同时也极大地抑制了系统的通用性。
发明内容
本发明为克服上述现有技术上的不足而提供一种基于频选特性的电子无源标签识别系统，其特征在于包括探测雷达、具有频选特性的无源标签，所述探测雷达发射电磁波到无源标签表面，所述无源标签表面又反射回波至探测雷达，所述探测雷达进行信号处理，根据积累的信号处理的编码序列结果匹配数据库，获取相应的标签信息。
具体地，所述探测雷达包括雷达天线、收发信道、信号处理机，所述雷达天线用于雷达信号的发射和接收，所述收发信道用于传送雷达信号，所述信号处理机进行信号处理并进行编码序列识别。
具体地，所述雷达天线为宽带收发天线，完成宽带雷达信号的发射、接收功能；所述收发信道包括宽带发射信道和多通道接收信道，所述宽带发射信道进行信号频点切换、信号上变频为射频信号，所述多通道接收信道进行信号频点切换、信号下变频为基带信号；所述信号处理机作为雷达的处理及控制核心，生成基带信号、模拟/数字转换、雷达时序控制，然后通过所述收发信道进行信号上变频，最后由所述宽带收发天线发射射频信号；所述信号处理机储存有标签信息数据库，所述信号处理机接收多通道接收信道传送的回波，进行模拟/数字转换、信号检波、频点识别、编码序列生成、标签信息数据库查询匹配。
具体地，所述无源标签具有频选特性，对不同频段电磁波具有频率选通的特性。
具体地，所述无源标签的频率选择材料由S1～SN共N块不同的材料组成，频点分别为F1～FN，因此每块材料只允许该频点的电磁波通过，同时过滤其他频点的电磁波，形成带通或带阻滤波器。
具体地，所述探测雷达为依次发射频率为F1～FN的电磁波到无源标签表面的探测雷达。
基于频选特性的电子无源标签识别系统的识别方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、建立标签信息数据库并贮存于探测雷达的信号处理机；
步骤2、所述探测雷达依次发射频率为F1～FN的电磁波到无源标签表面；
步骤3、探测雷达接收无源标签反射的回波信号，完成下变频及信号处理；并对信号处理结果进行积累，生成有效的数据编码序列；
步骤4、根据积累的有效的编码序列进行标签信息数据库查询匹配，获取相应的标签信息。
可选地，所述步骤1中，可选地，建立标签信息数据库并贮存于与探测雷达通讯的服务器内，供所述步骤4调用进行标签信息数据库查询匹配。
本发明基于频选特性的无源标签系统，不含IC芯片，通过解析雷达回波信号进行标签信息识别，且无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，可以全天时全天候对标签进行识别，尤其提高了恶劣天气识别的准确率，对于提高标签识别的抗干扰能力具有重要意义，解决了基于频选特性的无源标签的应用问题。
附图说明
图1为本发明的探测雷达的组成示意图；
图2为本发明标签材料的频点示意图；
图3为本发明获取标签信息的总流程图；
图4为本发明电磁波收发示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照附图1，基于频选特性的无源标签系统，包括探测雷达、具有频选特性的无源标签，所述探测雷达发射电磁波到无源标签表面，所述无源标签表面又反射回波至探测雷达，所述探测雷达进行信号处理，根据积累的信号处理的编码序列结果匹配标签信息数据库，本实施例中表面有6块不同频点的频选材料，分别发送频率为f1～f6的电磁波到标签表面，接收f1的回波并处理数据，记录信号参数，获得编码序列，这是一次处理结果，依次接收f2～f6的回波并处理，得到剩下的5次处理结果，根据这6次积累的处理结果，查询标签信息数据库，获取相应的标签信息。频点信息和编码序列的每一次排列组合对应唯一的标签信息，标签信息数据库就体现了这种一一对应的关系。解决了基于频选特性的无源标签的应用问题。
本实施例中，所述探测雷达包括雷达天线、收发信道、信号处理机，三者协同完成电磁波收发、信号处理、编码序列识别的功能。所述雷达天线用于雷达信号的发射和接收，所述收发信道用于传送雷达信号，所述信号处理机进行信号处理并进行编码序列识别。即探测雷达具有电磁波收发、信号处理、编码序列识别功能。
本实施例中，所述雷达天线为宽带收发天线，完成宽带雷达信号的发射、接收功能；所述收发信道包括宽带发射信道和多通道接收信道，所述宽带发射信道进行信号频点切换、信号上变频为射频信号，所述多通道接收信道进行信号频点切换、信号下变频为基带信号；所述信号处理机作为雷达的处理及控制核心，接收返回信号后下变频、生成基带信号、模拟/数字转换、雷达时序控制，然后通过所述收发信道进行信号上变频，最后由所述宽带收发天线发射射频信号；所述信号处理机接收多通道接收信道传送的回波，进行模拟/数字转换、信号检波、频点识别、编码序列生成、数据库查询匹配。
本实施例中，所述无源标签具有频选特性，对不同频段电磁波具有频率选通的特性。即标签具有频选功能，对不同频段电磁波具有频率选通特性。每一块频选材料有自己的频点，只允许该频点的电磁波通过。
参照附图2，本实施例中，所述无源标签的频率选择材料由S1～SN共N块不同的材料组成，频点分别为F1～FN，因此每块材料只允许该频点的电磁波通过，同时过滤其他频点的电磁波，例如材料S1只能通过频率为F1的电磁波，形成带通或带阻滤波器。
本实施例中，所述探测雷达依次发射频率为F1～FN的电磁波到无源标签表面，探测雷达接收无源标签反射的回波信号，完成下变频及信号处理，并对处理结果进行积累，形成有效的数据编码序列，根据积累的处理结果进行标签信息数据库查询匹配，获取相应的标签信息。本实施例中标签信息数据库为车牌号码，如京A 00000。
另一个本实施例中，标签信息数据库为港口码头的货物标签，一般包含货物名称、货物序号、货物产地等信息。
参照附图3，总结而言，本发明的基于频选特性的无源标签系统的无源标签识别方法，包括以下步骤：
步骤1、建立标签信息数据库并贮存于探测雷达的信号处理机；
步骤2、探测雷达依次发射频率为F1～FN的电磁波到无源标签表面；
首先发射频率为F1的电磁波到标签表面，
参照附图4，根据系统工作状态，雷达切换到发射模式，选择频率为F1的通道发射电磁波；
步骤3、探测雷达接收无源标签反射的回波信号，完成下变频及信号处理；
根据系统工作状态，雷达切换到接收模式，选择当前频点的通道，接收回波，做下变频滤波处理，模数转换，幅度检波等，完成当前频点的信号处理及参数的测量；生成有效的数据编码序列；
再依次发射频率为F2～FN的电磁波到标签表面，并重复步骤3，对处理结果进行积累；
根据系统工作流程，依次完成频率为F2～FN的电磁波信号的收发，进行相应处理，并对处理结果进行积累，形成有效的数据编码序列；
本实施例中F1～FN中N的取6，表面有6块不同频率的频选材料，分别发送频率为F1～F6的电磁波到标签表面，接收F1的回波并处理数据，记录信号参数，获得编码序列，这是一次处理结果，依次接收F2～F6的回波并处理，得到剩下的5次处理结果，根据这6次积累的处理结果，查询数据库，获取标签信息。
步骤4、根据积累的处理结果查询标签信息数据库，获取相应的标签信息。
另一个本实施例中，步骤1中，建立标签信息数据库并贮存于可与探测雷达通讯的服务器内，供所述步骤4调用进行标签信息数据库查询匹配。
基于频选特性确定材料频点，基于信号处理确定信号参数(本实施例中为频选材料的极化角度)，通过二维信息，频点信息和频选材料的极化角度信息组合确定唯一编码序列，本实施例中编码序列底层是二进制表示的，依据编码序列查询标签信息数据库，获取相应的标签信息，如表1所示。
表1材料频点与信号参数组合

Claims (3)

1.一种基于频选特性的电子无源标签识别系统，其特征在于为探测雷达结合频率选择表面材料形成无源标签探测系统，包括探测雷达、具有频选特性的无源标签，所述探测雷达发射电磁波到无源标签表面，所述无源标签表面又反射回波至探测雷达，所述探测雷达进行信号处理，根据积累的信号处理的编码序列结果匹配数据库，获取相应的标签信息；
所述探测雷达包括雷达天线、收发信道、信号处理机，所述雷达天线用于雷达信号的发射和接收，所述收发信道用于传送雷达信号，所述信号处理机进行信号处理并进行编码序列识别；
所述雷达天线为宽带收发天线，完成宽带雷达信号的发射、接收功能；所述收发信道包括宽带发射信道和多通道接收信道，所述宽带发射信道进行信号频点切换、信号上变频为射频信号，所述多通道接收信道进行信号频点切换、信号下变频为基带信号；所述信号处理机作为雷达的处理及控制核心，生成基带信号、模拟/数字转换、雷达时序控制，然后通过所述收发信道进行信号上变频，最后由所述宽带收发天线发射射频信号；所述信号处理机储存有标签信息数据库，所述信号处理机接收多通道接收信道传送的回波，进行模拟/数字转换、信号检波、频点识别、编码序列生成、标签信息数据库查询匹配；
所述无源标签具有频选特性，对不同频段电磁波具有频率选通的特性；
所述无源标签的频率选择材料由S1～SN共N块不同的材料组成，频点分别为F1～FN，因此每块材料只允许该频点的电磁波通过，同时过滤其他频点的电磁波，形成带通或带阻滤波器；
基于频选特性确定材料频点，基于信号处理确定频选材料的极化角度信号参数，通过二维信息，频点信息和频选材料的极化角度信息组合确定唯一编码序列；
所述探测雷达为依次发射频率为F1～FN的电磁波到无源标签表面的探测雷达。
2.根据权利要求1所述的基于频选特性的电子无源标签识别系统的识别方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、建立标签信息数据库并贮存于探测雷达的信号处理机；
步骤2、所述探测雷达依次发射频率为F1～FN的电磁波到无源标签表面；
步骤3、探测雷达接收无源标签反射的回波信号，完成下变频及信号处理；并对信号处理结果进行积累，生成有效的编码序列；
步骤4、根据积累的有效的编码序列进行标签信息数据库查询匹配，获取相应的标签信息。
3.根据权利要求2所述的基于频选特性的电子无源标签识别系统的识别方法，其特征在于所述步骤1中，可选地，建立标签信息数据库并贮存于与探测雷达通讯的服务器内，供所述步骤4调用进行标签信息数据库查询匹配。
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