CN112364672A - 基于rfid的倾斜货物的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及货物放置非接触检测，为提出倾斜货物的检测方法，简化倾斜物体的检测过程，降低检测成本。本发明，基于RFID的倾斜货物的检测方法，步骤如下：步骤1：将一号标签竖直贴于货物上；步骤2：货物在传送带上从右往左做匀速直线运动；步骤3：对步骤2中采集的RFID标签信号进行数据预处理；步骤4：对步骤2中采集的RFID标签信号进行标准相位值曲线的绘制；步骤5：通过采集标签超v曲线和标准超v曲线斜率之和的差的绝对值比较判断标签姿态；步骤6：根据步骤5中标签姿态的检测及货物正放时两个RFID标签的相对位置关系，判断货物是否被倾斜放置。本发明主要应用于货物放置管理场合。

Description

基于RFID的倾斜货物的检测方法

技术领域

本发明涉及货物放置非接触检测，具体涉及基于RFID的倾斜货物的检测方法。

背景技术

主要解决在物流和仓储过程中检测货物被倾斜放置的问题。射频识别技术(RadioFrequency Identification,RFID)是一种非接触的自动识别技术，也是一项多学科融合的新兴应用技术。随着物联网应用的迅速发展，作为物联网关键技术之一的射频识别技术已成为一个新的经济增长点，广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。随着商品流通的增加，特别是对外贸易的加大，在物流和仓储过程中，物体由于倾斜或倒置引起的物体损坏增多。一些敏感的物体包装需要保持一个正面朝上，如医疗设施，家用电器和化学试剂。如果由于运输不正确或存放不当导致这些物品倾斜或倒置，将会发生一些不可预测的异常，导致经济损失甚至环境危害。例如，倒置使液化气罐容易发生爆炸。为避免颠倒，现在企业大多使用一些包装处理标签从底部指示顶部。然而，在移动和运输过程中，包裹或纸箱仍然可能被粗心的搬运工翻过来。现有的RFID技术的倾斜货物的检测方法需要额外布置复杂的专用检测装置，或者只能检测静态货物。所以，需要针对物流运输中倾斜物品的检测提出一种基于RFID技术的便捷高效的方法

RFID技术是基于无线通信技术的自动识别技术，它的基本原理是利用射频信号与空间耦合传输特性，自动化的识别被识别物体携带的信息。它最大的优点是非接触识别，并且可以识别多个目标。RFID技术目前被越来越多的应用于各行各业，例如供应链管理，仓库库存和对象跟踪。我们的货物倾斜姿态检测方法受到了RFID定位技术的启发。目前人们已经对RFID定位问题做了大量研究，到达角(Angle of arrival,AoA)从单个捕获的照片中提取目标建筑物的部分俯视图轮廓，并使用概率模型将其与通过智能手机的GPS获得的本地在线地图中的建筑物匹配。PinIt(Jue Wang和Dina Katabi在其Wheres My Card？:RFIDPositioning That Works with Multipath and Non-Line of Sight一文中提出的RFID定位系统)是第一款对多径和非视距场景具有鲁棒性的细粒度RFID定位系统。LANDMARC(Lionel M.Ni等人在LANDMARC:Indoor Location Sensing Using Active RFID.WirelessNetworks一文中提出的定位系统)是一种先驱定位系统，它使用射频识别(RFID)技术来定位建筑物内的物体。LANDMARC的主要优点是它通过利用参考标记的概念提高了定位对象的整体准确性。STPP(上官龙飞等人在Relative Localization of RFID Tags usingSpatial-Temporal Phase Profiling一文中提出的基于RFID的定位方法)的基本思想是通过将读取器移动到一组标签上，在此期间阅读器不断询问标签，对于每个标签，阅读器从标签随时间的响应中获得相位轮廓。通过分析相位轮廓中的时空动态，STPP可以计算标签之间的空间排序。

随着商品流通的增加，特别是对外贸易的加大，在物流和仓储过程中，物体由于倾斜或倒置引起的物体损坏增多。例如，装有葡萄酒瓶的盒子不能倒置，危险化学试剂在物流中需要保持正放，否则很可能引起化学事故。RFID具有许多吸引人的优点，例如，不需要视线和无电池长期监控，超计算机视觉和其他无线传感技术。因此，可以针对现有方法的不足提出新的基于RFID技术的物品倾斜检测方法。

现有技术方案简介：

目前市面上已经出现了检测物体倒置的防倾斜显示标签，它们多数被应用于大型精密部件、冷藏设备、大型电脑系统等在运输中对存放位置及放置方向有严格要求的货品。已有的基于RFID的物体倒置检测方法需要在每个物体上部署专用传感装置。这些装置成本高昂，且需供电、维护开销大。这其中有的基于RFID的物体倒置检测方法由于采用RSSI(Received Signal Strength Indication，接收信号强度指示)值来检测物体倒置，而RSSI值受周围环境影响较大，所以会对检测结果产生较大影响。因此研究的核心在于提出不需要额外部署复杂的专用检测装置，便捷、美观且能做到高效检测的倾斜货物检测方法。下面介绍RFID技术在倒置物体检测方面的研究与应用。

孙玉砚等(2011年)提出了一种基于无线传感器网络和GIS(GeographicInformation System，地理信息系统)的智能物流追踪系统，提出了一种基于三维加速度传感器的货物行为姿态检测算法。该方法能检测到运输过程中货物的异常行为。但是该方法利用三维加速度传感器进行测算，其成本较高，且在物体包装上放置加速度传感器不具有实用价值。

刘佳等(2017年)提出的基于RFID的货物倒置检测方法是利用不同工作频率下的阅读器读取同一静止标签时的相位差与标签和天线之间的距离呈正相关这一特征，判断货物侧面两个标签的上下相对位置来检测货物倒置的，这种方法只能检测静态货物，对检测效率造成很大影响。

刘佳等(2017年)提出的RF-Scanner(刘佳等人在RF-Scanner:Shelf Scanningwith Robot-assisted RFID Systems一文中提出的书架扫描系统)利用RSS值、标签的读取时间和读取次数所组成的特征向量，将其作为分类算法的输入，生成一个能够区分卧倒书和立体书的分类器。使用标准支持向量机对这两种类型的书进行训练和分类三个属性。以此判断书籍是否被横放，但此种方法所使用的RSS值受周围环境干扰较大，容易使判断结果出现误差。

王绍丹(2017年)提出的货物行为姿态检测方法利用RFID信号强度，间接实现在途货物的行为姿态检测的需求。首先采用基于信号强度的加权质心定位算法对货物附着标签进行三维定位。然后扩充时间维度，获得姿态数据。最后，采用决策树分类方法对姿态数据进行划分,判断货物的异常行为。这个方法和刘佳的RF-Scanner方法一样，都采用RSS值来进行物体的姿态检测，但是RSS值受周围环境的影响很大，很容易对检测结果产生影响。

现有技术方案存在的不足：

1、检测成本较高。目前的物体倒置检测方法有的需要在每个物体上部署专用传感装置，例如磁力计，陀螺仪或加速度计。配备传感器的设备。有源传感器准确但耗电，并且需要频繁维护(例如，更换电池或充电)，成本较高，且在物体包装上放置加速度传感器不具有实用价值。与传感器相比，RFID标签是无电池的，非常适合不能经常维护的物体。

2、检测结果受周围环境影响较大。由于信号在传播过程中受周围环境等因素的影响，使得RSSI值存在时变特性，因此使用RSSI值检测物体倒置的方法会因RSSI值易受外界干扰而影响检测精度。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出倾斜货物的检测方法，简化倾斜物体的检测过程，降低检测成本。为此，本发明采取的技术方案是，基于RFID的倾斜货物的检测方法，步骤如下：

步骤1：将一号标签竖直贴于货物上，二号标签横向贴于货物上，一号标签、二号标签均为条形射频识别RFID标签，贴于货物后，两标签中心点的连线平行于地面；

步骤2：货物在传送带上从右往左做匀速直线运动，阅读器天线保持不动，使用RFID阅读器天线读取部署在货物侧面的两个RFID标签的信号；

或者，货物保持不动，RFID阅读器以恒定速度从左往右做沿直线移动。使用RFID阅读器天线读取部署在货物侧面的两个RFID标签的信号；

步骤3：对步骤2中采集的RFID标签信号进行数据预处理，对预处理后的数据进行标签相位值拟合曲线的绘制；

步骤4：对步骤2中采集的RFID标签信号进行标准相位值曲线的绘制；

步骤5：通过采集标签超v曲线和标准超v曲线斜率之和的差的绝对值比较判断标签姿态；

步骤6：根据步骤5中标签姿态的检测及货物正放时两个RFID标签的相对位置关系，判断货物是否被倾斜放置。

步骤3：标签和天线之间的距离用d表示,相位由每次通信中的往返距离2d确定,阅读器发射电路、标签反射特性和阅读器接收电路也会引入额外的相位失真,其大小分别用θ_TX，θ_RX和θ_TAG表示，均由硬件特性决定,由阅读器测得的相位值θ表示为:

其中,入是波长,u是常数；

去除相位的周期性跳变相当于从式1中去掉2π的模运算，由式1得到:

将去除周期性跳变的原始曲线记为{(θ′₁,t₁),…,(θ′_n,t_n)}；

采用最小二乘拟合的方法得到标签超v曲线的拟合曲线，将拟合后的超v曲线记为{(θ″₁,t₁),…,(θ″_n,t_n)}，通过比较，选择拟合效果更好的拟合阶数8。

步骤4：阅读器天线和标签在同一水平位置，标签最初停留在原点，阅读器天线位于位置(s,l)，其中s是天线到标签的初始水平距离，l是天线到X轴的距离，标签以恒定的速度v沿X轴移动，t_ms时阅读器天线和标签的距离达到最小，t_i时刻时，标签位于(t_i,0)处，距离d为:

把式3代入式2中，得到t_i时刻的相位值：

利用标签的真实超v数据中相位的变化来计算标签与阅读器天线的之间的距离l；

步骤41：标签与阅读器天线的之间的距离l的计算：

计算时间t_i和t_ms处的相位值之间的差：

在时间点t_ms，阅读器天线到达点P，d_ms＝l。根据直角三角形中的三条边的关系，得到

将这两个式子代入式5，相位差θ″_i-θ″_ms转换为：

对式6进行计算，得到式7：

l是公式7中唯一的未知量，通过对该公式求解的方式得到l的值，一共得到n-1个l的值：l₁,...,l_m-1，l_m+1,...,l_n。其中i∈[1,n]∧i≠m，选择出现频率最高的那个值作为最终结果l；

步骤42：阅读器天线的运动速度v由机器设定，μ的大小忽略不计，对于s，求得标签最低点的时间戳，则s-vt_i；

通过以上已知量和式4对标签的标准超v曲线进行绘制，将标准超v曲线记为

步骤5：标签姿态的判断

首先先找到标准超v曲线和拟合后超v各自的最低点

和(θ″_ms,t_ms)，将这个两点的横坐标对齐，根据式8得到这两个点的横坐标的差，取采集标签的时间戳，代入式9得到对齐后拟合曲线的相应部分的时间戳，根据式4计算出对应时间戳位置的标准曲线，将横坐标对齐后的超v曲线记为{(θ″₁,t′₁),…,(θ″_n,t′_n)}：

利用式10分别计算出标准相位值曲线和拟合超v曲线的斜率之和S，

将两者作差，比较差的绝对值，大于阈值则判定该标签为横放，反之，则为竖直放置。

步骤6：判断货物是否倾斜

步骤61：当存在多个运动的物体时，采用多线程的方法。首先在程序中打开阅读器的线程，不断读取标签数据。然后判断当前标签是否读完，设置一个标签阅读的时间间隔，当阅读器在该时间间隔内没有读到该标签时，就认为该标签阅读完毕，该标签读完后就对其数据进行计算和判断；

步骤62：判断货物侧面标签的相对位置：阅读器天线和标签之间的距离与去掉相位周期性跳变后的相位值呈正相关关系，即随着阅读器天线和标签之间的距离的减小，相位值也不断减小，在阅读器天线和标签之间的距离达到最小时，相位值也达到最小；之后随着阅读器天线和标签之间的距离的不断增大，相位值也不断增大，标签的相对位置和标签的相位值曲线位置有关：标签超v曲线最低点的顺序就是标签的相对顺序，基于这个特性，确定标签的先后顺序；

步骤63：根据步骤4中标签姿态的检测及货物正放时两个RFID标签的相对位置关系，判断货物是否被倾斜放置，若货物是正确放置的，则阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是竖直-横放，则判定一号标签在二号标签左侧，即货物正放；反之，若阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是横放-竖直，则判定一号标签在二号标签右侧，即货物倒置；若检测到标记的一号RIFD标签为横放，则判定货物倾斜90°放置。

本发明的特点及有益效果是：

通过本方法实现了检测物体是否倾斜的目的，只需在物体的任一侧面部署两个RFID标签并在传送带有标签朝向的一侧部署天线，就可以准确地检测出倾斜放置的物体。不需要移动阅读器和天线，免去了现有方法在物体上部署的复杂装置，且能实时检测多个物体，简化了倾斜物体的检测方法，降低了检测成本，可以有效减少物体倾斜造成的经济损失和环境危害。在物流和仓储过程中为不可被倾斜放置的物品提供了保障。

附图说明：

图1第一种情况的方法说明图。

图2第二种情况的方法说明图。

图3通过对原始相位图去除周期性跳变产生超v图。

图4当标签移动时标签和天线的距离变化。

图5正确放置货物时标签的Super-V曲线。

图6方法流程图。

图7本发明在不同速度下的检测精度。

图8本发明在标签与天线不同距离下的检测精度。

具体实施方式

本发明针对现有方法的不足提出新的基于RFID技术的物品倾斜检测方法。

本发明的技术方案：

步骤1：本发明公开了一种基于RFID技术的倾斜货物检测方法，货物和阅读器天线可以有两种运动方式，这两种运动方式最后的检测效果相同。

第一种情况，如图1所示,本实施例包括一号标签1、二号标签2、货物3、传送带4、天线5。货物位于传送带上，一号标签和二号标签位于货物的同一个侧面，两者中心点的连线平行于地面。货物正放时一号标签竖直贴于货物左侧边缘,二号标签横向贴于货物右侧边缘,天线位于货物贴标签一侧。

第二种情况，如图2所示,本实施例包括一号标签1、二号标签2、货物3、机器人4、天线5。一号标签和二号标签位于货物的同一个侧面，两者中心点的连线平行于地面。货物正放时一号标签竖直贴于货物左侧边缘,二号标签横向贴于货物右侧边缘,天线由机器人携带，机器人和天线位于货物贴标签一侧。

步骤2：在第一种情况下，货物在传送带上从右往左做匀速直线运动，阅读器天线保持不动。使用RFID阅读器天线读取部署在货物侧面的两个RFID标签的信号。

在第二种情况下，携带读取器天线的机器人以恒定速度从左往右做沿直线移动。货物保持不动。使用RFID阅读器天线读取部署在货物侧面的两个RFID标签的信号。

步骤3：对步骤2中采集的RFID标签信号进行数据预处理，对预处理后的数据进行标签相位值拟合曲线的绘制。

步骤4：对步骤2中采集的RFID标签信号进行标准相位值曲线的绘制。

步骤5：通过采集标签超v曲线和标准超v曲线斜率之和的差的绝对值比较判断标签姿态。

步骤6：根据步骤5中标签姿态的检测及货物正放时两个RFID标签的相对位置关系，判断货物是否被倾斜放置。

步骤2：部署的上下两个RFID标签中心的连线平行于地面。

步骤3：相位是电磁波中指示接收信号与发送信号之间的偏移程度的基本属性,范围从0到2π。标签和天线之间的距离用d表示,相位由每次通信中的往返距离2d确定。此外,阅读器发射电路、标签反射特性和阅读器接收电路也会引入额外的相位失真,其大小分别用θ_TX，θ_RX和θ_TAG表示，均由硬件特性决定。因此,由阅读器测得的相位值θ表示为:

其中,入是波长,u是常数。

如图3(a)所示，相位曲线存在相邻曲线之间的跳变(0～2π)，因此，我们想要利用整个相位曲线就必须去除相位的周期性跳变。相位曲线出现周期性跳变是因为式1中2π的模运算。为了去除它，需要在发生跳转时执行周期补偿。去除相位的周期性跳变相当于从式1中去掉2π的模运算，由式1可以得到:

将去除周期性跳变的原始曲线记为{(θ′₁,t₁),…,(θ′_n,t_n)}，去除周期性跳变后的超v如图3(b)所示。

步骤3：采用最小二乘拟合的方法得到标签超v曲线的拟合曲线。将拟合后的超v曲线记为{(θ″₁,t₁),…,(θ″_n,t_n)}。通过比较，我们选拟合阶数8，它能使拟合效果更好。

步骤4：如图4所示，我们假设阅读器天线和标签在同一水平位置，标签最初停留在原点，阅读器天线位于位置(s,l)，其中s是天线到标签的初始水平距离，l是天线到X轴的距离。标签以恒定的速度v沿X轴移动，t_ms时阅读器天线和标签的距离达到最小。t_i时刻时，标签位于(t_i,0)处，距离d为:

式3

把式3代入式2中，我们得到t_i时刻的相位值：

式4

利用标签的真实超v数据中相位的变化来计算标签与阅读器天线的之间的距离l。

步骤41：标签与阅读器天线的之间的距离l的计算。

计算时间t_i和t_ms处的相位值之间的差：

在时间点t_ms，阅读器天线到达点P，d_ms＝l。根据直角三角形中的三条边的关系，可以得到

将这两个式子代入式5，相位差θ″_i-θ″_ms可以转换为：

对式6进行计算，得到式7：

可以看出，l是公式7中唯一的未知量，通过对该公式求解的方式得到l的值。一共可以得到n-1个l的值：l₁,...,l_m-1，l_m+1,...,l_n。其中i∈[1,n]∧i≠m。选择出现频率最高的那个值作为最终结果l。

步骤42：阅读器天线的运动速度v可以由机器设定，μ的大小可以忽略不计。对于s，我们可以求得标签最低点的时间戳，则s-vt_i。时间t的设置我们取从0到80s，间隔为0.025s。

通过以上已知量和式4对标签的标准超v曲线进行绘制。将标准超v曲线记为

步骤5：标签姿态的判断。

首先先找到标准超v曲线和拟合后超v各自的最低点

和(θ″_ms,t_ms)，将这个两点的横坐标对齐。根据式8我们可以得到这两个点的横坐标的差，取采集标签的时间戳，代入式9得到对齐后拟合曲线的相应部分的时间戳，根据式4计算出对应时间戳位置的标准曲线。

我们将横坐标对齐后的超v曲线记为{(θ″₁,t′₁),…,(θ″_n,t′_n)}。

利用式10分别计算出标准相位值曲线和拟合超v曲线的斜率之和S，将两者作差，比较差的绝对值，取阈值为250，若该绝对值大于250，则判定该标签为横放，反之，则为竖直放置。

步骤6：判断货物是否倾斜。

步骤61：当存在多个运动的物体时，我们采用多线程的方法。首先在程序中打开阅读器的线程，不断读取标签数据。然后判断当前标签是否读完，设置一个标签阅读的时间间隔，当阅读器在该时间间隔内没有读到该标签时，我们就认为该标签阅读完毕。根据实验数据，我们设置判断当前标签是否读完的时间间隔为18s，该标签读完后就对它的数据进行计算和判断。

步骤62：判断货物侧面标签的相对位置。当从一个方向朝另一个方向让标签做匀速直线运动时，对于阅读器天线信号覆盖范围内的任何标签来说，它与阅读器天线的距离先减小，达到最小之后再增大。根据阅读器去掉2π的模运算的输出相位的公式，我们可以知道阅读器天线和标签之间的距离与去掉相位周期性跳变后的相位值呈正相关关系，即随着阅读器天线和标签之间的距离的减小，相位值也不断减小。在阅读器天线和标签之间的距离达到最小时，相位值也达到最小。之后随着阅读器天线和标签之间的距离的不断增大，相位值也不断增大。我们可以看出，标签的相对位置和标签的相位值曲线位置有关：从理论上讲，标签超v曲线最低点的顺序就是标签的相对顺序。基于这个特性，可以确定标签的先后顺序。

步骤63：根据步骤4中标签姿态的检测及货物正放时两个RFID标签的相对位置关系，判断货物是否被倾斜放置。如图5所示，若货物是正确放置的，则阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是竖直-横放，则判定一号标签在二号标签左侧，即货物正放。反之，若阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是横放-竖直，则判定一号标签在二号标签右侧，即货物倒置。若检测到标记的一号RIFD标签为横放，则判定货物倾斜90°放置。

本实施例提供了一种基于RFID技术的倾斜货物检测方法,流程如图6所示，过程如下:

1、RFID设备读取标签信号。

本实施例中使用的RFID阅读器是ImpinjR420,阅读器开始工作后令带有货物的传送带以固定速度从右往左做匀速直线运动，阅读器天线读取部署在货物侧面的两个标签的信号，包括标签名称，相位值，时间戳。

2、数据预处理。

对阅读器天线读到的标签的RFID相位值曲线去除周期性跳变得到超v曲线，将超v曲线通过最小二乘法进行拟合。

根据公式和计算得到的变量值画出标签的标准相位值超v曲线。

3.倾斜标签的检测。

分别计算出标准相位值曲线和拟合超v曲线的斜率之和，将两者作差，比较差的绝对值，阈值为250，若该绝对值大于250，则判定该标签为横放，反之，则为竖直放置。

4、判断货物侧面标签的相对位置。

货物正放，则阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是竖直-横放，判定一号标签在二号标签左侧，即货物正放。反之，若阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是横放-竖直，则判定一号标签在二号标签右侧，即货物倒置。若检测到标记的应为竖直放置的一号RIFD标签为横放，则判定货物倾斜90°放置。

为检验本发明检测效果，对本发明做如下实验。如图2所示，将10个标签附加到5个由纸板制成的纸箱上。阅读器天线和标签位于同一平面上。天线从左到右匀速经过带标签的纸箱，检测标签的姿态情况。重复试验20次，总共进行200次试验。

(1)移动速度的影响

在该种实验条件下，我们研究了标签移动速度对检测精度的影响。标签以不同的速度做匀速直线运动。速度从0.04m/s到0.145m/s，步长为0.015m/s。标签到天线的距离定为45cm。检测结果绘制在图7中。

在图7中，可以看出，随着速度的变化，系统的检测精度大致维持在90％以上。速度越小，采集的标签信息越多，就能得到更精细的超v图，因此检测精度更高。而随着速度的增加，检测误差也会相应增加。根本原因在于速度越高，相位轮廓越稀疏，这将进一步恶化检测精度。

(2)标签到天线距离的影响

在该种实验条件下，我们研究了标签到天线距离对检测精度的影响。每个标签到天线的距离，从15cm到135cm，以15cm的步长变化。速度v＝0.086m/s。检测结果绘制在图8中。

在图8中，可以发现，随着标签到天线距离的增大，检测精度在105cm处开始明显减小，这是因为距离越大，天线对标签扫描时就会将标签看成一个点，也就不存在标签姿态不同的问题了，因此检测精度会明显下降。

本发明无需额外部署复杂的专用传感装置，仅需要在物体上部署两个RFID标签并且可以以移动方式实现倾斜物体的准确检测，且能实时检测多个货物，简化了倾斜货物的检测方法，与使用成本较高的设备相比，本发明消除了在对象上部署复杂且昂贵的设备的要求。降低了检测成本，可以有效减少货物倾斜造成的经济损失和潜在危险。具有成本低，部署简单等优势。整体设计具有良好的应用前景，有效提高物流信息和智能水平。

Claims (5)

1.一种基于RFID的倾斜货物的检测方法，其特征是，步骤如下：

步骤1：将一号标签竖直贴于货物上，二号标签横向贴于货物上，一号标签、二号标签均为条形射频识别RFID标签，贴于货物后，两标签中心点的连线平行于地面；

步骤2：货物在传送带上从右往左做匀速直线运动，阅读器天线保持不动，使用RFID阅读器天线读取部署在货物侧面的两个RFID标签的信号；

或者，货物保持不动，RFID阅读器以恒定速度从左往右做沿直线移动。使用RFID阅读器天线读取部署在货物侧面的两个RFID标签的信号；

步骤3：对步骤2中采集的RFID标签信号进行数据预处理，对预处理后的数据进行标签相位值拟合曲线的绘制；

步骤4：对步骤2中采集的RFID标签信号进行标准相位值曲线的绘制；

步骤5：通过采集标签超v曲线和标准超v曲线斜率之和的差的绝对值比较判断标签姿态；

步骤6：根据步骤5中标签姿态的检测及货物正放时两个RFID标签的相对位置关系，判断货物是否被倾斜放置。

2.如权利要求1所述的基于RFID的倾斜货物的检测方法，其特征是，步骤3：标签和天线之间的距离用d表示,相位由每次通信中的往返距离2d确定,阅读器发射电路、标签反射特性和阅读器接收电路也会引入额外的相位失真,其大小分别用θ_TX，θ_RX和θ_TAG表示，均由硬件特性决定,由阅读器测得的相位值θ表示为：

其中，入是波长，u是常数；

去除相位的周期性跳变相当于从式1中去掉2π的模运算，由式1得到：

将去除周期性跳变的原始曲线记为{(θ′₁,t₁),…,(θ′_n,t_n)}；

采用最小二乘拟合的方法得到标签超v曲线的拟合曲线，将拟合后的超v曲线记为{(θ″₁,t₁),…,(θ″_n,t_n)}，通过比较，选择拟合效果更好的拟合阶数8。

3.如权利要求1所述的基于RFID的倾斜货物的检测方法，其特征是，步骤4：阅读器天线和标签在同一水平位置，标签最初停留在原点，阅读器天线位于位置(s,l)，其中s是天线到标签的初始水平距离，l是天线到X轴的距离，标签以恒定的速度v沿X轴移动，t_ms时阅读器天线和标签的距离达到最小，t_i时刻时，标签位于(t_i,0)处，距离d为：

把式3代入式2中，得到t_i时刻的相位值：

利用标签的真实超v数据中相位的变化来计算标签与阅读器天线的之间的距离l；

步骤41：标签与阅读器天线的之间的距离l的计算：

计算时间t_i和t_ms处的相位值之间的差：

在时间点t_ms，阅读器天线到达点P，d_ms＝l。根据直角三角形中的三条边的关系，得到

将这两个式子代入式5，相位差θ″_i-θ″_ms转换为：

对式6进行计算，得到式7：

l是公式7中唯一的未知量，通过对该公式求解的方式得到l的值，一共得到n-1个l的值：l₁,...,l_m-1，l_m+1,...,l_n。其中i∈[1,n]∧i≠m，选择出现频率最高的那个值作为最终结果l；

步骤42：阅读器天线的运动速度v由机器设定，μ的大小忽略不计，对于s，求得标签最低点的时间戳，则s-vt_i；

通过以上已知量和式4对标签的标准超v曲线进行绘制，将标准超v曲线记为

4.如权利要求1所述的基于RFID的倾斜货物的检测方法，其特征是，步骤5：标签姿态的判断：

首先先找到标准超v曲线和拟合后超v各自的最低点

和

将这个两点的横坐标对齐，根据式8得到这两个点的横坐标的差，取采集标签的时间戳，代入式9得到对齐后拟合曲线的相应部分的时间戳，根据式4计算出对应时间戳位置的标准曲线，将横坐标对齐后的超v曲线记为{(θ″₁,t′₁),…,(θ″_n,t′_n)}：

利用式10分别计算出标准相位值曲线和拟合超v曲线的斜率之和S，

将两者作差，比较差的绝对值，大于阈值则判定该标签为横放，反之，则为竖直放置。

5.如权利要求1所述的基于RFID的倾斜货物的检测方法，其特征是，步骤6：判断货物是否倾斜：

步骤61：当存在多个运动的物体时，采用多线程的方法。首先在程序中打开阅读器的线程，不断读取标签数据。然后判断当前标签是否读完，设置一个标签阅读的时间间隔，当阅读器在该时间间隔内没有读到该标签时，就认为该标签阅读完毕，该标签读完后就对其数据进行计算和判断；

步骤62：判断货物侧面标签的相对位置：阅读器天线和标签之间的距离与去掉相位周期性跳变后的相位值呈正相关关系，即随着阅读器天线和标签之间的距离的减小，相位值也不断减小，在阅读器天线和标签之间的距离达到最小时，相位值也达到最小；之后随着阅读器天线和标签之间的距离的不断增大，相位值也不断增大，标签的相对位置和标签的相位值曲线位置有关：标签超v曲线最低点的顺序就是标签的相对顺序，基于这个特性，确定标签的先后顺序；

步骤63：根据步骤4中标签姿态的检测及货物正放时两个RFID标签的相对位置关系，判断货物是否被倾斜放置，若货物是正确放置的，则阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是竖直-横放，则判定一号标签在二号标签左侧，即货物正放；反之，若阅读器天线扫过时根据标签超v曲线得到的结果是是横放-竖直，则判定一号标签在二号标签右侧，即货物倒置；若检测到标记的一号RIFD标签为横放，则判定货物倾斜90°放置。

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