CN111914582A - 一种适用于快速运动物品的rfid识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于快速运动物品的RFID识别方法，步骤包括：在标签物品的输送通道上方构建一段射频信号全覆盖的RFID识别通道；动态设置RFID识别通道上各个识别单元为不同信道，且相邻两个识别单元的射频覆盖区域边缘重叠形成射频重叠区域；判断标签物品在RFID识别通道中处于非射频重叠区域还是射频重叠区域，依此来分别控制各个识别单元的启停工作。该RFID识别方法在非射频重叠区域实现多个识别单元同时工作；通过动态设置信道，使每个识别单元当前工作在各自不同的频率信道上，极大降低了射频模块之间的冲突干扰；在射频重叠区域采用分时控制，则能够避免读写器与标签间出现干扰问题。

Description

一种适用于快速运动物品的RFID识别方法

技术领域

本发明涉及一种RFID识别方法，尤其是一种适用于快速运动物品的RFID识别方法。

背景技术

RFID技术是一项利用射频信号进行非接触式双向通信，自动识别目标对象并获取相关信息数据的无线通信技术。随着科学技术的进步，RFID已涉及到人们日常生活的各个方面，被广泛应用于工业自动化、物流分拣自动化、物品管理、防伪标签等领域。

以物流物品分拣为例，现有技术中物流公司会将RFID标签贴缚在物品上，将多天线RFID识别装置安装在物品分拣的线体上，分拣线体的速度一般小于1.5m/s，工作过程是：多天线的RFID读写器采用多天线轮询的工作方式产生特定频率的电磁波并通过空间耦合的方式发送出去(也称作发送提问信号)，当附着在运动物品的RFID标签进入RFID读写器天线的可识别范围内时，RFID标签接收到该提问信号，将RFID读写器天线发送的电磁波进行背向散射耦合后返回给RFID读写器天线(即回复应答信号)，RFID标签内存储的信息被RFID读写器天线识别。

随着物流业快速发展，特别是电商、快递、机场等行业的业务爆发，以及人力成本不断上升，分拣系统的提速势在必行，如果一个贴缚RFID标签物品以很快的速度（3m/s）经过多天线的辐射范围内，这时能识别该物品RFID标签的某几个读写器天线刚好处于不工作的状态，就无法对经过它的辐射范围的电子标签进行识别，造成漏识别。

发明内容

发明目的：提供一种适用于快速运动物品的RFID识别方法，能够避免读写射频之间相互干扰，保证每个天线覆盖区域内的通过的标签物品都能实时被识读到。

技术方案：本发明所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，包括如下步骤：

步骤1，在标签物品的输送通道上方构建一段射频信号全覆盖的RFID识别通道；

步骤2，动态设置RFID识别通道上各个识别单元为不同信道，且相邻两个识别单元的射频覆盖区域边缘重叠形成射频重叠区域；

步骤3，判断标签物品在RFID识别通道中处于非射频重叠区域还是射频重叠区域，依此来分别控制各个识别单元的启停工作。

进一步的，步骤1中，RFID识别通道包括数据处理单元以及多个间隔设置的识别单元；

识别单元包括射频模块、射频天线以及位置传感器；数据处理单元分别与各个识别单元的射频模块和位置传感器电连接；射频模块与对应的射频天线电连接。

进一步的，步骤1中，RFID识别通道还包括与数据处理单元电连接的指示灯单元。

进一步的，步骤1中，数据处理单元包括配置模块、协调控制模块、各个射频数据收发模块、各个光电数据接收模块以及指示灯数据发送模块；

配置模块用于动态设置各个射频数据收发模块的信道值；

射频数据收发模块用于根据设置的信道值分配相应的信道给射频模块，并接收和解析射频模块反馈的标签物品的标签信息；

协调控制模块用于获取各个光电数据接收模块的光电信号，并根据各个光电信号的获取时间计算出标签物品的位置，还用于获取射频数据收发模块的标签信息，并在获取到标签信息后向指示灯数据发送模块发送指示灯控制指令；

光电数据接收模块用于获取位置传感器对于标签物品的位置感知信号；

指示灯数据发送模块用于根据指示灯控制指令驱动指示灯单元的亮灭。

进一步的，步骤2中，在动态设置RFID识别通道上各个识别单元为不同信道时，具体步骤为：

步骤2.1，根据RFID信道范围以及配置规则设置各个识别单元的信道间隔；

步骤2.2，根据信道间隔建立信道分配矩阵，对矩阵中的元素按行进行优选排序；

步骤2.3，根据优选排序后的信道分配矩阵来动态设置各个识别单元的信道。

进一步的，步骤2.1中，RFID信道范围为920MHz～925 MHz之间均匀分配20个信道。

进一步的，步骤2.1中，配置规则为：

式中，CS_ij为间隔的信道数量，下标i表示第i个射频模块，下标j表示第j个射频模块。

进一步的，步骤2.2中，信道分配矩阵为：

式中，CS为信道分配矩阵，CS₁₁、CS₁₁、CS₁₁、…、CS_ii的值均为0。进一步的，步骤2.2中，在对矩阵中的元素按行进行优选排序时，具体步骤为：

对信道分配矩阵CS的各行元素分别进行求和；

建立顺序配置队列，按照各行求和的大小顺序，将各行所对应的射频模块由后向前依次存入顺序配置队列中；

步骤2.3中，在动态设置各个识别单元的信道时，具体步骤为：

判断各个射频模块当前时刻是否在进行射频通信，若均未进行射频通信，则按照顺序配置队列由前向后对各个射频模块进行信道配置，且第一个射频模块的信道配置为RFID信道范围内中间位置处的信道值，其余射频模块的信道值由RFID信道范围内中间位置处的信道值逐个向两侧依次配置。

进一步的，步骤3中，若标签物品在RFID识别通道中处于非射频重叠区域，则各个识别单元同时启动工作；

若标签物品在RFID识别通道中处于某个射频重叠区域，则构成该射频重叠区域的两个识别单元采用分时工作，且在分时工作时设置有通信时隙，使两个识别单元的射频通信时间不连续。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：通过对每个识别单元的信道进行控制，使射频覆盖区域的重叠交集区域小，在非射频重叠区域，实现多个识别单元同时工作；通过动态设置各个识别单元为不同信道，使每个识别单元的射频模块当前工作在各自不同的频率信道上，极大降低了射频模块之间的冲突干扰；在射频重叠区域，各个识别单元的射频模块采用分时控制，控制射频模块分时对标签物品识读，则能够避免读写器与标签间出现干扰问题。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的射频重叠区域示意图；

图3为本发明的RFID识别通道结构示意图；

图4为本发明的RFID识别通道电路组成模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：

如图1所示，本发明公开的适用于快速运动物品的RFID识别方法，包括如下步骤：

步骤1，在标签物品的输送通道上方构建一段射频信号全覆盖的RFID识别通道；

步骤2，动态设置RFID识别通道上各个识别单元为不同信道，且相邻两个识别单元的射频覆盖区域边缘重叠形成射频重叠区域，如图2所示；

步骤3，判断标签物品在RFID识别通道中处于非射频重叠区域还是射频重叠区域，依此来分别控制各个识别单元的启停工作。

通过对每个识别单元的信道进行控制，使射频覆盖区域的重叠交集区域小，在非射频重叠区域，实现多个识别单元同时工作；通过动态设置各个识别单元为不同信道，使每个识别单元的射频模块当前工作在各自不同的频率信道上，极大降低了射频模块之间的冲突干扰；在射频重叠区域，各个识别单元的射频模块采用分时控制，控制射频模块分时对标签物品识读，则能够避免读写器与标签间出现干扰问题。

如图3和4所示，进一步的，步骤1中，RFID识别通道包括数据处理单元以及多个间隔设置的识别单元；

识别单元包括射频模块、射频天线以及位置传感器；数据处理单元分别与各个识别单元的射频模块和位置传感器电连接；射频模块与对应的射频天线电连接，用于实现射频信号的收发；位置传感器采用光电式位置传感器，用于定点检测标签物品的位置，再根据输送通道的输送速度计算出标签物品在输送通道上的实时位置。

如图3和4所示，进一步的，步骤1中，RFID识别通道还包括与数据处理单元电连接的指示灯单元。

数据处理单元管理多个识别单元工作，且每个识别单元为不同的射频信道，协调控制多个射频天线的辐射区域，实现多个射频模块及其射频天线同时发射而不互相干扰，保证每个射频天线覆盖区域内通过的标签物品都能实时被识读到；标签物品依次进入和离开每个射频辐射区域前会被其当前的光电式位置传感器检测到，并将信息发送给数据处理单元，数据处理单元也依此记录标签物品的轨迹信息，然后对依次经过每个射频辐射区域时识读到的标签信息进行数据信息的统计、过滤和数据格式处理，在标签物品通过最后一个射频辐射区域时将最终的标签信息上传抛出，并通过指示灯单元给出成功提示；在经过非射频重叠区域，数据处理单元控制射频模块和天线同时工作，在射频重叠区域，数据处理单元控制射频模块和天线分时工作，数据处理单元实时对经过每个射频辐射区域时识读到的标签信息进行数据信息的统计、过滤和数据格式处理。

如图4所示，进一步的，步骤1中，数据处理单元包括配置模块、协调控制模块、各个射频数据收发模块、各个光电数据接收模块以及指示灯数据发送模块；

配置模块用于动态设置各个射频数据收发模块的信道值；

射频数据收发模块用于根据设置的信道值分配相应的信道给射频模块，并接收和解析射频模块反馈的标签物品的标签信息；

协调控制模块用于获取各个光电数据接收模块的光电信号，并根据各个光电信号的获取时间计算出标签物品的位置，还用于获取射频数据收发模块的标签信息，并在获取到标签信息后向指示灯数据发送模块发送指示灯控制指令；

光电数据接收模块用于获取位置传感器对于标签物品的位置感知信号；

指示灯数据发送模块用于根据指示灯控制指令驱动指示灯单元的亮灭。

进一步的，步骤2中，在动态设置RFID识别通道上各个识别单元为不同信道时，具体步骤为：

步骤2.1，根据RFID信道范围以及配置规则设置各个识别单元的信道间隔；

步骤2.2，根据信道间隔建立信道分配矩阵，对矩阵中的元素按行进行优选排序；

步骤2.3，根据优选排序后的信道分配矩阵来动态设置各个识别单元的信道。

进一步的，步骤2.1中，RFID信道范围为920MHz～925 MHz之间均匀分配20个信道。

进一步的，步骤2.1中，配置规则为：

式中，CS_ij为间隔的信道数量，下标i表示第i个射频模块，下标j表示第j个射频模块。

进一步的，步骤2.2中，信道分配矩阵为：

式中，CS为信道分配矩阵，CS₁₁、CS₁₁、CS₁₁、…、CS_ii的值均为0，矩阵中第1行表示第1个射频模块分别与其他各个射频模块的信道间隔，其余各行依此类推。

进一步的，步骤2.2中，在对矩阵中的元素按行进行优选排序时，具体步骤为：

对信道分配矩阵CS的各行元素分别进行求和；

建立顺序配置队列，按照各行求和的大小顺序，将各行所对应的射频模块由后向前依次存入顺序配置队列中；行元素之和越大，则当前射频模块可选信道频率越少，行元素之和越小，则当前射频模块可选频率信道就越多；

步骤2.3中，在动态设置各个识别单元的信道时，具体步骤为：

判断各个射频模块当前时刻是否在进行射频通信，若均未进行射频通信，则按照顺序配置队列由前向后对各个射频模块进行信道配置，且第一个射频模块的信道配置为RFID信道范围内中间位置处的信道值，其余射频模块的信道值由RFID信道范围内中间位置处的信道值逐个向两侧依次配置。

进一步的，步骤3中，若标签物品在RFID识别通道中处于非射频重叠区域，则各个识别单元同时启动工作；

若标签物品在RFID识别通道中处于某个射频重叠区域，则构成该射频重叠区域的两个识别单元采用分时工作，且在分时工作时设置有通信时隙，使两个识别单元的射频通信时间不连续，确保两个识别单元按照通信时隙间隔进行射频通信，可有效避免同组中两个射频模块对RFID标签的干扰问题。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在标签物品的输送通道上方构建一段射频信号全覆盖的RFID识别通道；

步骤2，动态设置RFID识别通道上各个识别单元为不同信道，且相邻两个识别单元的射频覆盖区域边缘重叠形成射频重叠区域；

步骤3，判断标签物品在RFID识别通道中处于非射频重叠区域还是射频重叠区域，依此来分别控制各个识别单元的启停工作。

2.根据权利要求1所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤1中，RFID识别通道包括数据处理单元以及多个间隔设置的识别单元；

识别单元包括射频模块、射频天线以及位置传感器；数据处理单元分别与各个识别单元的射频模块和位置传感器电连接；射频模块与对应的射频天线电连接。

3.根据权利要求2所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤1中，RFID识别通道还包括与数据处理单元电连接的指示灯单元。

4.根据权利要求3所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤1中，数据处理单元包括配置模块、协调控制模块、各个射频数据收发模块、各个光电数据接收模块以及指示灯数据发送模块；

配置模块用于动态设置各个射频数据收发模块的信道值；

射频数据收发模块用于根据设置的信道值分配相应的信道给射频模块，并接收和解析射频模块反馈的标签物品的标签信息；

协调控制模块用于获取各个光电数据接收模块的光电信号，并根据各个光电信号的获取时间计算出标签物品的位置，还用于获取射频数据收发模块的标签信息，并在获取到标签信息后向指示灯数据发送模块发送指示灯控制指令；

光电数据接收模块用于获取位置传感器对于标签物品的位置感知信号；

指示灯数据发送模块用于根据指示灯控制指令驱动指示灯单元的亮灭。

5.根据权利要求3所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤2中，在动态设置RFID识别通道上各个识别单元为不同信道时，具体步骤为：

步骤2.1，根据RFID信道范围以及配置规则设置各个识别单元的信道间隔；

步骤2.2，根据信道间隔建立信道分配矩阵，对矩阵中的元素按行进行优选排序；

步骤2.3，根据优选排序后的信道分配矩阵来动态设置各个识别单元的信道。

6.根据权利要求5所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤2.1中，RFID信道范围为920MHz～925 MHz之间均匀分配20个信道。

7.根据权利要求5所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤2.1中，配置规则为：

式中，CS_ij为间隔的信道数量，下标i表示第i个射频模块，下标j表示第j个射频模块。

8.根据权利要求7所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤2.2中，信道分配矩阵为：

式中，CS为信道分配矩阵，CS₁₁、CS₁₁、CS₁₁、…、CS_ii的值均为0。

9.根据权利要求8所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，

步骤2.2中，在对矩阵中的元素按行进行优选排序时，具体步骤为：

对信道分配矩阵CS的各行元素分别进行求和；

建立顺序配置队列，按照各行求和的大小顺序，将各行所对应的射频模块由后向前依次存入顺序配置队列中；

步骤2.3中，在动态设置各个识别单元的信道时，具体步骤为：

判断各个射频模块当前时刻是否在进行射频通信，若均未进行射频通信，则按照顺序配置队列由前向后对各个射频模块进行信道配置，且第一个射频模块的信道配置为RFID信道范围内中间位置处的信道值，其余射频模块的信道值由RFID信道范围内中间位置处的信道值逐个向两侧依次配置。

10.根据权利要求1所述的适用于快速运动物品的RFID识别方法，其特征在于，步骤3中，若标签物品在RFID识别通道中处于非射频重叠区域，则各个识别单元同时启动工作；

若标签物品在RFID识别通道中处于某个射频重叠区域，则构成该射频重叠区域的两个识别单元采用分时工作，且在分时工作时设置有通信时隙，使两个识别单元的射频通信时间不连续。

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