CN111753937A - 基于多标签标记的rfid射频识别标签快速检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法及系统，属于标签检测领域。本发明通过将不同类别的物品信息写入不同的RFID射频识别标签并将RFID射频识别标签固定在物品上，实现多标签标记物品。后端服务器联合RFID射频识别标签的标识号和随机种子的数值作为哈希函数的初始值，通过对随机种子数值的挑选控制哈希函数的结果，使每个物品上仅有一个RFID射频识别标签的哈希函数值为特定数值，实现选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免同一物品上多个RFID射频识别标签参与检测。本发明能够提高仓库管理的信息化、自动化程度，显著节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。

Description

基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法及系统
技术领域
本发明属于标签检测领域，特别涉及一种基于RFID(Radio FrequencyIdentification)射频识别多标签标记场景下的快速检测方法及系统。
背景技术
随着电子商务的推广，仓储物流业的规模也越来越大。但随之而来的仓库货物管理问题和管理人员成本制约着仓储物流的发展和进步，进而阻碍了社会生产效率提高、国民经济竞争力的增强和人民生活水平的进一步提高。
随着物联网技术的发展，RFID射频识别技术的应用场景得到了充分地扩展，例如用于仓库货物清单管理，供应链管理以及物品追踪和定位等。RFID技术用于管理仓储物流业，有效地提升了仓储物流业信息化、智能化程度，极大的节约了人力成本，提升了管理效率。其中，利用RFID射频识别技术管理监测存储货物一直是RFID领域的研究热点，通过用标签标记仓库内的货物可以有效监测货物状态，防止非法搬移或者盗窃的发生，极大地保护了业主的合法权益。如何实现高效可靠的标签检测技术一直以来都是研究热点，当下也不乏针对单标签标记货物的高效检测方法。但对于多标签标记货物场景下，检测货物状态只需要检测货物上其中一个标签即可，而现有的方法是基于全体标签，显然直接采用现有方法会花费大量时间确认一个已经确认过的货物上。因此，针对多标签标记的快速检测方法尚属空缺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多标签标记的RFID射频识别标签的快速检测方法及系统，能够避免花费大量时间确认已经确认过的货物上，实现对多标签标记的快速检测。本发明能提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率，能够解决仓储和物流等领域工程问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法及系统，通过将不同类别的物品信息写入不同的RFID射频识别标签并将RFID射频识别标签固定在物品上，实现多标签标记物品。后端服务器联合RFID射频识别标签的标识号和随机种子的数值作为哈希函数的初始值，通过对随机种子数值的挑选控制哈希函数的结果，实现每个物品上仅有一个RFID射频识别标签的哈希函数值为特定数值，即实现选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免同一物品上多个RFID射频识别标签参与检测，造成对同一物品的重复检测。本发明能够提高仓库管理的信息化、自动化程度，显著节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，包括如下步骤：
步骤一：物品信息写入RFID射频识别标签与RFID射频识别标签的安装。对物品信息进行分类，再将不同类别的信息写入不同的RFID射频识别标签中，再将RFID射频识别标签固定在物品上。同时，在数据库中录入物品信息以及所包含的RFID射频识别标签的标识号，做到物品与RFID射频识别标签标识号的对应。
所述不同类别的信息包括物品生产厂商、物品类别、物品成分和物品规格。所述物品类别包括食品，原材料。
步骤二：后端服务器根据RFID射频识别标签标识号，通过对随机种子的挑选，使每个物品上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而显著缩短检测时间，提高检测效率。
步骤2.1：挑选分段种子。每个物品上挑选出一个RFID射频识别标签作为RFID射频识别代表标签，由于后端服务器在步骤一已经录入所有RFID射频识别标签的标识号，因此在后端服务器随机选择一个随机种子后，后端服务器联合随机种子数值和每个RFID射频识别标签的识别号作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签对应的哈希函数数值。如果该随机种子数值使得每个RFID射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值，则挑选此随机种子数值为分段种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现并记录下该随机种子。所述上述要求指使得每个射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值。随机种子挑选完成后，以RFID射频识别代表标签的哈希函数数值作为分段点，使得每一段只包含一个RFID射频识别代表标签，并记录下每段哈希函数数值的区间范围。
步骤2.2：挑选RFID射频识别代表标签标定种子。对于分段后的任意一段，后端服务器联合此段包含的射频标签识别号和随机选择的一个随机种子作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签的哈希函数数值，若仅仅只有RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1时，则此随机种子为本段的RFID射频识别代表标签的标定种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现。挑选完成后记录下该段随机种子对应的随机种子数值，并且进行下一段的随机种子挑选。所述上述要求指使得每段内射频识别代表标签的哈希函数数值为1且其余射频识别标签的哈希值都为非1。
步骤2.3：通过步骤2.1和2.2的随机种子挑选，使每个货物上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而显著缩短检测时间，提高检测效率。
步骤三：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应的代表标签的标定种子进行广播。广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应。RFID射频识别标签接收到分段种子，每段的哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子后，通过哈希函数计算判断是否属于RFID射频识别代表标签，判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应。
步骤3.1：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子进行广播。广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应。
步骤3.2：每个RFID射频识别标签根据接收到的分段种子和自身的标识号进行哈希函数的计算，再把哈希函数计算结果和接收到的每段的哈希值范围进行对比，确定每个RFID射频识别标签的所属段。
步骤3.3：每个RFID射频识别标签利用所属段对应的代表标定种子进行哈希函数计算，若哈希值为1，则表明属于RFID射频识别代表标签，继续进行响应步骤，若为其他值，则表明不为RFID射频识别代表标签，则不参与后续响应步骤。
步骤3.4：判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应。
步骤四：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，后端服务器将接收信息与本地计算的信息进行对比，判断RFID射频识别代表标签是否正常响应请求，进而检测RFID射频识别代表标签所在物品是否发生被盗。
步骤4.1：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，RFID射频识别读写器接收来自RFID射频识别代表标签的响应后，将接收的响应时隙序列换为数值序列，若存在响应信号则根据信号强度将对应时隙置为对应信号强度的数值，若无信号则置为0。接收完毕后，将数值序列传回后端服务器。
作为优选，当将接收的响应时隙序列换为二进制序列，若存在响应信号则时隙置为1，若无信号则置为0。接收完毕后，将二进制序列传回后端服务器。
步骤4.2：后端服务器将接收到的数值序列和本地计算的期望数值序列对比，若发现序列相同位置的数值不同，判断对应位置的RFID射频识别代表标签没有响应，即对应的物品发生丢失，则后端服务器向管理人员发出警报。若不存在以上差异，则说明没有物品丢失，通知管理人员本次检测结束，一切正常。
步骤4.3：由于每个物品只有一个RFID射频识别标签响应，且响应时隙利用率为百分之百，能够避免花费大量时间确认已经确认过的货物上。
步骤五：通过步骤一至步骤四实现对多标签标记的快速检测，提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
本发明还公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统，用于实现所述基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法。所述基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统包括RFID射频识别读写器、后端服务器和RFID射频识别标签。RFID射频识别读写器用于发送后端服务器指令和接收RFID射频识别标签的数据。RFID射频识别标签除实现RFID射频识别功能外，还用于实现通信、计算、存储功能，即每个RFID射频识别标签都有唯一的标识号ID，通信功能指通过RFID射频识别标签与RFID射频识别读取器直接通信，计算功能指通过RFID射频识别标签进行加减法、哈希函数和逻辑判断。后端服务器包含数据库和处理器，数据库用于记录仓库内所有货物信息和标签信息，处理器用于完成进行加减法、哈希函数和逻辑判断计算。RFID射频识别读取器和后端服务器直接相连，直接进行高速的数据交互。
在后端服务器，控制后端服务器发出检测请求后，后端服务器首先根据步骤一读取所有记录的RFID射频标签的识别号，然后根据物品信息分类，选择存储其中一种信息的RFID射频识别标签作为RFID射频识别代表标签，后端服务器依据步骤二进行种子的挑选，得到分段种子，每段的哈希值范围以及每段对应的RFID射频识别代表标签的标定种子，然后将所述三类数据传输给RFID射频识别读写器。RFID射频识别读写器和RFID射频识别标签根据步骤三进行通信，RFID射频识别读写器按照步骤四对RFID射频识别标签的响应信号进行转换并将转换后的序列传回后端服务器，后端服务器根据接收到的序列和本地计算序列进行对比，实现对被RFID射频识别标签标记的物品检测，提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
有益效果：
1、本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法及系统，采用多个RFID射频识别标签标记物品，有效地提高物品信息的存储空间，提高仓库管理的信息化、自动化程度。
2、本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法及系统，采用选取合适随机种子的方法，实现每个物品仅有一个RFID射频识别标签参与检测，避免同一物品由于多个标签参与检测而被重复检测，有效地提高检测效率。
3、本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法及系统，不需要RFID射频识别读写器通过广播RFID射频识别标签标识号的方式，控制RFID射频识别标签进行响应，显著提高系统的保密性。
4、本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法及系统，通过RFID射频识别读写器对RFID射频识别标签的检测，完成对物品的检测，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效地防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率，保护业主的合法权益，在仓储和物流等领域中发挥重要的作用。
附图说明
图1本发明公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统框图。
图2是基于多标签标记的场景模型。
图3是后端服务器端数据库样式。
图4是基于多标签标记的快速检测方法流程图。
图5是特征段标定流程。
图6是代表标签标定流程。
图7是响应位置确定方法。
图8是无物品丢失响应检测对比。
图9是存在物品丢失响应检测对比。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：
如图4所示，本实施例公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，无物品丢失条件下，具体实现步骤如下：
步骤一：将物品信息进行分为三类，生产厂商、物品成分和物品规格。对于某一物品，将这三种不同类别的信息分别写入三个不同的RFID射频识别标签中，再将这三个RFID射频识别标签固定在物品上，在后端服务器数据库中录入该物品信息以及所包含的RFID射频识别标签的标识号，做到物品与RFID射频识别标签标识号的对应。如图3所示，后端服务器数据库中记录下每个物品上包含的RFID射频识别标签内存储的信息以及对应的RFID射频识别标签的标识号。
步骤二：后端服务器根据RFID射频识别标签标识号，通过对随机种子的挑选，使每个物品上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而大大缩短检测时间，提高检测效率。
步骤2.1：挑选分段种子。每个物品上挑选出一个RFID射频识别标签作为RFID射频识别代表标签，由于后端服务器在步骤一已经录入所有射频识别标签的标识号信息，因此在后端服务器随机选择一个随机种子后，后端服务器联合随机种子数值和每个RFID射频识别标签的识别号作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签对应的哈希函数数值。如果该随机种子数值使得每个RFID射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值，则挑选此随机种子数值为分段种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现并记录下该随机种子。所述上述要求指使得每个射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值。随机种子挑选完成后，以RFID射频识别代表标签的哈希函数数值作为分段点，使得每一段只包含一个RFID射频识别代表标签，并记录下每段哈希函数数值的区间范围。如图5所示，RFID射频识别标签联合分段种子和自身标识码在区间[1,12]进行哈希函数计算，使得RFID射频识别代表标签的哈希函数为单独的哈希值，以RFID射频识别代表标签的哈希函数值作为分段点，得到第一段哈希函数值范围为[1,5]，第二段哈希函数值范围为[6,8]，第三段哈希函数值范围为[9,12]。
步骤2.2：挑选RFID射频识别代表标签标定种子。对于分段后的任意一段，后端服务器联合此段包含的射频标签识别号和随机选择的一个随机种子作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签的哈希函数数值，若仅仅只有RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1时，则此随机种子为本段的RFID射频识别代表标签的标定种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现。挑选完成后记录下该段随机种子对应的随机种子数值，并且进行下一段的随机种子挑选。所述上述要求指使得每段内射频识别代表标签的哈希函数数值为1且其余射频识别标签的哈希值都为非1。如图6所示，第一段中包含RFID射频识别标签1，3，5，其中RFID射频识别标签1为RFID射频识别代表标签，这三个RFID射频识别标签联合各自的识别号和该段的挑选出来的随机种子s1进行哈希函数计算，使得RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1。剩余段也通过对应挑选出来了的随机种子，使得对应段的RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1。
步骤2.3：通过步骤2.1和2.2的随机种子挑选，使每个物品上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，物品1对应的RFID射频识别标签1被标出，物品2对应的RFID射频识别标签4被标出，物品3对应的RFID射频识别标签7被标出，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而显著缩短检测时间，提高检测效率。
步骤三：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应的代表标签的标定种子进行广播。广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应。RFID射频识别标签接收到分段种子，每段的哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子后，通过哈希函数计算判断是否属于RFID射频识别代表标签，判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应。
步骤3.1：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子进行广播。广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应。
步骤3.2：每个RFID射频识别标签根据接收到的分段种子和自身的标识号进行哈希函数的计算，再把哈希函数计算结果和接收到的每段的哈希值范围进行对比，确定每个RFID射频识别标签的所属段。RFID射频识别标签1、3、5属于第一段，RFID射频识别标签2、4、6属于第二段，RFID射频识别标签7、8、9属于第三段。
步骤3.3：每个RFID射频识别标签利用所属段对应的代表标定种子进行哈希函数计算，若哈希值为1，则表明属于RFID射频识别代表标签，继续进行响应步骤，若为其他值，则表明不为RFID射频识别代表标签，则不参与后续响应步骤。RFID射频识别标签1、4、7属于RFID射频识别代表标签，将参与后续的响应步骤，剩下的RFID射频识别标签不参与响应步骤。
步骤3.4：判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应。如图7所示，第一段的RFID射频识别代表标签在第一个时隙响应，第二段的RFID射频识别代表标签在第二个时隙响应，第三段的RFID射频识别代表标签在第三个时隙响应。
步骤四：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，后端服务器将接收信息与本地计算的信息进行对比，判断RFID射频识别代表标签是否正常响应请求，进而检测RFID射频识别代表标签所在物品是否发生被盗。
步骤4.1：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，RFID射频识别读写器接收来自RFID射频识别代表标签的响应后，将接收的响应时隙序列换为二进制序列，若存在响应信号则时隙置为1，若无信号则置为0。接收完毕后，将二进制序列传回后端服务器。如图8所示，转换后的二进制序列为111。接收完毕后，将数值序列传回后端服务器。
步骤4.2：后端服务器将接收到的数值序列和本地计算的期望数值序列对比，后端服务器计算出的序列为111，接收序列为111，两个序列不存在差异，表明没有物品丢失。通知管理人员本次检测结束，一切正常。
步骤4.3：由于每个物品只有一个RFID射频识别标签响应，且响应时隙利用率为百分之百，能够避免花费大量时间确认已经确认过的货物上。如图7所示，每个响应时隙都有RFID射频识别代表标签对应，时隙利用率为百分之百。
步骤五：通过步骤一至步骤四实现对多标签标记的快速检测，提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
如图1、2所示，本实施例公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统，用于实现所述基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法。所述基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统包括RFID射频识别读写器、后端服务器和RFID射频识别标签。RFID射频识别读写器用于发送后端服务器指令和接收RFID射频识别标签的数据。RFID射频识别标签除实现RFID射频识别功能外，还用于实现通信、计算、存储功能，即每个RFID射频识别标签都有唯一的标识号ID，通信功能指通过RFID射频识别标签与RFID射频识别读取器直接通信，计算功能指通过RFID射频识别标签进行加减法、哈希函数和逻辑判断。后端服务器包含数据库和处理器，数据库用于记录仓库内所有货物信息和标签信息，处理器用于完成进行加减法、哈希函数和逻辑判断计算。RFID射频识别读取器和后端服务器直接相连，直接进行高速的数据交互。
在后端服务器，控制后端服务器发出检测请求后，后端服务器首先根据步骤一读取所有记录的RFID射频标签的识别号，将物品信息进行分为三类，生产厂商、物品成分和物品规格。对于某一物品，将这3种不同类别的信息分别写入3个不同的RFID射频识别标签中，如图2所示，例如物品1的生产厂商信息写入RFID射频识别标签1中，物品成分信息写入RFID射频识别标签2中，物品规格信息写入RFID射频识别标签3中，再将这3个RFID射频识别标签固定在物品1上。在后端服务器数据库中录入该物品信息以及所包含的RFID射频识别标签的标识号，如图3所示，例如后端服务器数据库中记录了物品1的信息以及物品1上包含的RFID射频识别标签的标识号，做到物品与RFID射频识别标签标识号的对应。后端服务器依据步骤二进行种子的挑选，得到分段种子，每段的哈希值范围以及每段对应的RFID射频识别代表标签的标定种子，然后将所述三类数据传输给RFID射频识别读写器。如图5所示，所有RFID射频识别标签在区间[1,12]进行哈希函数计算，挑选出的分段种子使得RFID射频识别代表标签的哈希函数结果为单独值，例如RFID射频识别代表标签的哈希函数值为4，6，9，没有其他RFID射频识别标签的哈希函数值与这三个值重合。根据RFID射频识别代表标签的哈希函数值进行分段，第一段的哈希函数取值范围为[1,5]，第二段哈希函数值范围为[6,8]，第三段哈希函数值范围为[9,12]。针对每一段的RFID射频识别代表标签的标定种子挑选，如图6所示，在区间[1,3]进行哈希函数计算，第一段中挑选出的种子s1使得第一段中的RFID射频识别代表标签的哈希函数值为1，其余RFID射频识别标签的哈希函数值为非1，剩余段通过相同的步骤挑选出RFID射频识别代表标签标定种子。RFID射频识别读写器和RFID射频识别标签根据步骤三进行通信，RFID射频识别读写器按照步骤四对RFID射频识别标签的响应信号进行转换并将转换后的序列传回后端服务器，后端服务器便可根据接收到的序列和本地计算序列进行对比，实现对被RFID射频识别标签标记的物品检测，如图8所示，接收到的序列为111，本地计算序列为111，两者一致说明无物品丢失，后端服务器报告检测结果。该系统提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
实施例2：
如图4所示，本实施例公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，存在物品丢失条件下，具体实现步骤如下：
步骤一：将物品信息进行分为三类，生产厂商、物品成分和物品规格。对于某一物品，将这三种不同类别的信息分别写入三个不同的RFID射频识别标签中，再将这三个RFID射频识别标签固定在物品上，在后端服务器数据库中录入该物品信息以及所包含的RFID射频识别标签的标识号，做到物品与RFID射频识别标签标识号的对应。如图3所示，后端服务器数据库中记录下每个物品上包含的RFID射频识别标签内存储的信息以及对应的RFID射频识别标签的标识号。
步骤二：后端服务器根据RFID射频识别标签标识号，通过对随机种子的挑选，使每个物品上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而大大缩短检测时间，提高检测效率。
步骤2.1：挑选分段种子。每个物品上挑选出一个RFID射频识别标签作为RFID射频识别代表标签，由于后端服务器在步骤一已经录入所有射频识别标签的标识号信息，因此在后端服务器随机选择一个随机种子后，后端服务器联合随机种子数值和每个RFID射频识别标签的识别号作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签对应的哈希函数数值。如果该随机种子数值使得每个RFID射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值，则挑选此随机种子数值为分段种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现并记录下该随机种子。所述上述要求指使得每个射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值。随机种子挑选完成后，以RFID射频识别代表标签的哈希函数数值作为分段点，使得每一段只包含一个RFID射频识别代表标签，并记录下每段哈希函数数值的区间范围。如图5所示，RFID射频识别标签联合分段种子和自身标识码在区间[1,12]进行哈希函数计算，使得RFID射频识别代表标签的哈希函数为单独的哈希值，以RFID射频识别代表标签的哈希函数值作为分段点，得到第一段哈希函数值范围为[1,5]，第二段哈希函数值范围为[6,8]，第三段哈希函数值范围为[9,12]。
步骤2.2：挑选RFID射频识别代表标签标定种子。对于分段后的任意一段，后端服务器联合此段包含的射频标签识别号和随机选择的一个随机种子作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签的哈希函数数值，若仅仅只有RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1时，则此随机种子为本段的RFID射频识别代表标签的标定种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现。挑选完成后记录下该段随机种子对应的随机种子数值，并且进行下一段的随机种子挑选。所述上述要求指使得每段内射频识别代表标签的哈希函数数值为1且其余射频识别标签的哈希值都为非1。如图6所示，第一段中包含RFID射频识别标签1，3，5，其中RFID射频识别标签1为RFID射频识别代表标签，这三个RFID射频识别标签联合各自的识别号和该段的挑选出来的随机种子s1进行哈希函数计算，使得RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1。剩余段也通过对应挑选出来了的随机种子，使得对应段的RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1。
步骤2.3：通过步骤2.1和2.2的随机种子挑选，使每个物品上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，物品1对应的RFID射频识别标签1被标出，物品2对应的RFID射频识别标签4被标出，物品3对应的RFID射频识别标签7被标出，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而大大缩短检测时间，提高检测效率。
步骤三：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应的代表标签的标定种子进行广播。广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应。RFID射频识别标签接收到分段种子，每段的哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子后，通过哈希函数计算判断是否属于RFID射频识别代表标签，判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应。
步骤3.1：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子进行广播。广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应。
步骤3.2：每个RFID射频识别标签根据接收到的分段种子和自身的标识号进行哈希函数的计算，再把哈希函数计算结果和接收到的每段的哈希值范围进行对比，确定每个RFID射频识别标签的所属段。RFID射频识别标签1、3、5属于第一段，RFID射频识别标签2、4、6属于第二段，RFID射频识别标签7、8、9属于第三段。
步骤3.3：每个RFID射频识别标签利用所属段对应的代表标定种子进行哈希函数计算，若哈希值为1，则表明属于RFID射频识别代表标签，继续进行响应步骤，若为其他值，则表明不为RFID射频识别代表标签，则不参与后续响应步骤。RFID射频识别标签1、4、7属于RFID射频识别代表标签，将参与后续的响应步骤，剩下的RFID射频识别标签不参与响应步骤。
步骤3.4：判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应。如图7所示，第一段的RFID射频识别代表标签在第一个时隙响应，第二段的RFID射频识别代表标签在第二个时隙响应，第三段的RFID射频识别代表标签在第三个时隙响应。
步骤四：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，后端服务器将接收信息与本地计算的信息进行对比，判断RFID射频识别代表标签是否正常响应请求，进而检测RFID射频识别代表标签所在物品是否发生被盗。
步骤4.1：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，RFID射频识别读写器接收来自RFID射频识别代表标签的响应后，将接收的响应时隙序列换为二进制序列，若存在响应信号则时隙置为1，若无信号则置为0。接收完毕后，将二进制序列传回后端服务器。如图9所示，转换后的二进制序列为101。接收完毕后，将数值序列传回后端服务器。
步骤4.2：后端服务器将接收到的数值序列和本地计算的期望数值序列对比，后端服务器计算出的序列为111，接收序列为101，两个序列在第二个时隙存在差异，表明第二个时隙对应的RFID射频识别代表标签无响应，物品状态异常，后端服务器向管理人员发出警报。
步骤4.3：由于每个物品只有一个RFID射频识别标签响应，且响应时隙利用率为百分之百，能够避免花费大量时间确认已经确认过的物品上。如图7所示，每个响应时隙都有RFID射频识别代表标签对应，时隙利用率为百分之百。
步骤五：通过步骤一至步骤四实现对多标签标记的快速检测，提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
如图1、2所示，本实施例公开的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统，用于实现所述基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法。所述基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统包括RFID射频识别读写器、后端服务器和RFID射频识别标签。RFID射频识别读写器用于发送后端服务器指令和接收RFID射频识别标签的数据。RFID射频识别标签除实现RFID射频识别功能外，还用于实现通信、计算、存储功能，即每个RFID射频识别标签都有唯一的标识号ID，通信功能指通过RFID射频识别标签与RFID射频识别读取器直接通信，计算功能指通过RFID射频识别标签进行加减法、哈希函数和逻辑判断。后端服务器包含数据库和处理器，数据库用于记录仓库内所有货物信息和标签信息，处理器用于完成进行加减法、哈希函数和逻辑判断计算。RFID射频识别读取器和后端服务器直接相连，直接进行高速的数据交互。
在后端服务器，控制后端服务器发出检测请求后，后端服务器首先根据步骤一读取所有记录的RFID射频标签的识别号，将物品信息进行分为三类，生产厂商、物品成分和物品规格。对于某一物品，将这3种不同类别的信息分别写入3个不同的RFID射频识别标签中，如图2所示，例如物品1的生产厂商信息写入RFID射频识别标签1中，物品成分信息写入RFID射频识别标签2中，物品规格信息写入RFID射频识别标签3中，再将这3个RFID射频识别标签固定在物品1上。在后端服务器数据库中录入该物品信息以及所包含的RFID射频识别标签的标识号，如图3所示，例如后端服务器数据库中记录了物品1的信息以及物品1上包含的RFID射频识别标签的标识号，做到物品与RFID射频识别标签标识号的对应。后端服务器依据步骤二进行种子的挑选，得到分段种子，每段的哈希值范围以及每段对应的RFID射频识别代表标签的标定种子，然后将所述三类数据传输给RFID射频识别读写器。如图5所示，所有RFID射频识别标签在区间[1,12]进行哈希函数计算，挑选出的分段种子使得RFID射频识别代表标签的哈希函数结果为单独值，例如RFID射频识别代表标签的哈希函数值为4，6，9，没有其他RFID射频识别标签的哈希函数值与这三个值重合。根据RFID射频识别代表标签的哈希函数值进行分段，第一段的哈希函数取值范围为[1,5]，第二段哈希函数值范围为[6,8]，第三段哈希函数值范围为[9,12]。针对每一段的RFID射频识别代表标签的标定种子挑选，如图6所示，在区间[1,3]进行哈希函数计算，第一段中挑选出的种子s1使得第一段中的RFID射频识别代表标签的哈希函数值为1，其余RFID射频识别标签的哈希函数值为非1，剩余段通过相同的步骤挑选出RFID射频识别代表标签标定种子。RFID射频识别读写器和RFID射频识别标签根据步骤三进行通信，RFID射频识别读写器按照步骤四对RFID射频识别标签的响应信号进行转换并将转换后的序列传回后端服务器，后端服务器便可根据接收到的序列和本地计算序列进行对比，实现对被RFID射频识别标签标记的物品检测，如图9所示，接收到的序列为101，本地计算序列为111，两者存在差异说明存在物品丢失，后端服务器发出警报并指出相应丢失物品的编号。该系统提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
本发明提供的一种基于多标签标记的RFID射频识别标签的快速检测方法及系统，系统由一套硬件设备和软件系统实现。本发明有利于提高仓库管理效率，为未来无人化管理打下基础。同时该方案高效可靠，切实可行，利于推广，切实降低仓储物流管理成本，提高管理效率。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：物品信息写入RFID射频识别标签与RFID射频识别标签的安装；对物品信息进行分类，再将不同类别的信息写入不同的RFID射频识别标签中，再将RFID射频识别标签固定在物品上；同时，在数据库中录入物品信息以及所包含的RFID射频识别标签的标识号，做到物品与RFID射频识别标签标识号的对应；
步骤二：后端服务器根据RFID射频识别标签标识号，通过对随机种子的挑选，使每个物品上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而显著缩短检测时间，提高检测效率；
步骤三：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应的代表标签的标定种子进行广播；广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应；RFID射频识别标签接收到分段种子，每段的哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子后，通过哈希函数计算判断是否属于RFID射频识别代表标签，判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应；
步骤四：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，后端服务器将接收信息与本地计算的信息进行对比，判断RFID射频识别代表标签是否正常响应请求，进而检测RFID射频识别代表标签所在物品是否发生被盗；
步骤五：通过步骤一至步骤四实现对多标签标记的快速检测，提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
2.如权利要求1所述的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，其特征在于：步骤二实现方法为，
步骤2.1：挑选分段种子；每个物品上挑选出一个RFID射频识别标签作为RFID射频识别代表标签，由于后端服务器在步骤一已经录入所有RFID射频识别标签的标识号，因此在后端服务器随机选择一个随机种子后，后端服务器联合随机种子数值和每个RFID射频识别标签的识别号作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签对应的哈希函数数值；如果该随机种子数值使得每个RFID射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值，则挑选此随机种子数值为分段种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现并记录下该随机种子；所述上述要求指使得每个射频识别代表标签的哈希函数数值都为单独的哈希值；随机种子挑选完成后，以RFID射频识别代表标签的哈希函数数值作为分段点，使得每一段只包含一个RFID射频识别代表标签，并记录下每段哈希函数数值的区间范围；
步骤2.2：挑选RFID射频识别代表标签标定种子；对于分段后的任意一段，后端服务器联合此段包含的射频标签识别号和随机选择的一个随机种子作为哈希函数的初始值，计算出每个RFID射频识别标签的哈希函数数值，若仅仅只有RFID射频识别代表标签的哈希值为1，其余都为非1时，则此随机种子为本段的RFID射频识别代表标签的标定种子，否则再次选择另外数值的随机种子，重复上述哈希值计算及随机种子挑选过程，直到出现满足上述要求的随机种子出现；挑选完成后记录下该段随机种子对应的随机种子数值，并且进行下一段的随机种子挑选；所述上述要求指使得每段内射频识别代表标签的哈希函数数值为1且其余射频识别标签的哈希值都为非1；
步骤2.3：通过步骤2.1和2.2的随机种子挑选，使每个货物上选出一个RFID射频识别标签作为代表标签参与检测，避免对同一物品上由于多标签造成的重复检测，进而显著缩短检测时间，提高检测效率。
3.如权利要求2所述的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，其特征在于：步骤三实现方法为，
步骤3.1：RFID射频识别读写器与后端服务器相连，后端服务器将分段种子、每段哈希值范围以及每段哈希值范围对应代表标签的标定种子进行广播；广播完成后，RFID射频识别读写器向RFID射频识别标签发出响应请求，然后等待RFID射频识别标签的响应；
步骤3.2：每个RFID射频识别标签根据接收到的分段种子和自身的标识号进行哈希函数的计算，再把哈希函数计算结果和接收到的每段的哈希值范围进行对比，确定每个RFID射频识别标签的所属段；
步骤3.3：每个RFID射频识别标签利用所属段对应的代表标定种子进行哈希函数计算，若哈希值为1，则表明属于RFID射频识别代表标签，继续进行响应步骤，若为其他值，则表明不为RFID射频识别代表标签，则不参与后续响应步骤；
步骤3.4：判定RFID射频识别标签属于RFID射频识别代表标签后，在接收到响应请求后，RFID射频识别代表标签在所属段对应的响应时隙进行响应。
4.如权利要求3所述的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，其特征在于：步骤四实现方法为，
步骤4.1：RFID射频识别读写器接收到步骤三中RFID射频识别代表标签的响应后，将接收结果传回后端服务器，RFID射频识别读写器接收来自RFID射频识别代表标签的响应后，将接收的响应时隙序列换为数值序列，若存在响应信号则根据信号强度将对应时隙置为对应信号强度的数值，若无信号则置为0；接收完毕后，将数值序列传回后端服务器；
步骤4.2：后端服务器将接收到的数值序列和本地计算的期望数值序列对比，若发现序列相同位置的数值不同，判断对应位置的RFID射频识别代表标签没有响应，即对应的物品发生丢失，则后端服务器向管理人员发出警报；若不存在以上差异，则说明没有物品丢失，通知管理人员本次检测结束，一切正常；
步骤4.3：由于每个物品只有一个RFID射频识别标签响应，且响应时隙利用率为百分之百，能够避免花费大量时间确认已经确认过的货物上。
5.如权利要求4所述的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，其特征在于：步骤四中，当将接收的响应时隙序列换为二进制序列，若存在响应信号则时隙置为1，若无信号则置为0；接收完毕后，将二进制序列传回后端服务器。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，其特征在于：所述不同类别的信息包括物品生产厂商、物品类别、物品成分和物品规格；所述物品类别包括食品，原材料。
7.基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统，用于实现如权利要求1、2、3、4或5所述的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测方法，其特征在于：所述基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统包括RFID射频识别读写器、后端服务器和RFID射频识别标签；RFID射频识别读写器用于发送后端服务器指令和接收RFID射频识别标签的数据；RFID射频识别标签除实现RFID射频识别功能外，还用于实现通信、计算、存储功能，即每个RFID射频识别标签都有唯一的标识号ID，通信功能指通过RFID射频识别标签与RFID射频识别读取器直接通信，计算功能指通过RFID射频识别标签进行加减法、哈希函数和逻辑判断；后端服务器包含数据库和处理器，数据库用于记录仓库内所有货物信息和标签信息，处理器用于完成进行加减法、哈希函数和逻辑判断计算；RFID射频识别读取器和后端服务器直接相连，直接进行高速的数据交互。
8.如权利要求7所述的基于多标签标记的RFID射频识别标签快速检测系统，其特征在于：在后端服务器，控制后端服务器发出检测请求后，后端服务器首先根据步骤一读取所有记录的RFID射频标签的识别号，然后根据物品信息分类，选择存储其中一种信息的RFID射频识别标签作为RFID射频识别代表标签，后端服务器依据步骤二进行种子的挑选，得到分段种子，每段的哈希值范围以及每段对应的RFID射频识别代表标签的标定种子，然后将所述三类数据传输给RFID射频识别读写器；RFID射频识别读写器和RFID射频识别标签根据步骤三进行通信，RFID射频识别读写器按照步骤四对RFID射频识别标签的响应信号进行转换并将转换后的序列传回后端服务器，后端服务器根据接收到的序列和本地计算序列进行对比，实现对被RFID射频识别标签标记的物品检测，提高仓库管理的信息化、自动化程度，大幅度节约人力成本和货物的监管成本，有效防止仓库内非法移除和盗窃的发生，提高仓库物品的管理效率。
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