CN113743550A - 一种智能流通rfid读写系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能流通RFID读写系统，包括RFID标签、多功能RFID读写器、本地处理端、云处理端及智能定位单元；所述RFID标签，用于发射信号；包括天线和标签芯片，所述多功能RFID读写器用于接收并处理所述RFID标签发射的信号，并将处理后得到的数据传输给本地处理端；所述本地处理端接收处理所述多功能RFID读写器传输的数据，并显示、储存以及上传至云服务器；所述云处理端接收所述本地处理端上传的数据，并生成相应的数据库；智能定位单元获取多功能RFID读写器的定位数据,对定位数据进行误差修正；具备功耗小，功能多，体积小，可对数据智能去噪的优点。
Description
技术领域
本发明的实施例属于电子设备技术领域，更具体地，涉及一种智能流通RFID读写系统。
背景技术
信息感知是信息物理系统(CPS)的构成基础，通过智能设备采集物理对象实时动态的信息，为数据的存储、分析乃至决策提供数据来源。目前工业领域主要包括条形码、二维码、RFID等标志识别技术和各类传感器技术。其中RFID技术是一种无线射频识别技术，利用电感藕合或电磁反响散射耦合原理来实现电子标签和读写器之间的通信。具有高效、快速、可靠、非视距读取、多目标识别和可工作于恶劣环境等优点，因此被广泛应用；但现有技术中RFID标签相关产品大多存在功耗大，功能单一，数据噪音大，无法智能去噪的问题。
发明的内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明要解决的是现有技术中RFID标签相关产品大多存在功耗大，功能单一，数据噪音大，无法智能去噪的问题。
本发明的技术方案为—种智能流通RFID读写系统，包括RFID标签、多功能RFID读写器、本地处理端、云处理端及智能定位单元；
所述RFID标签，用于发射信号；包括天线和标签芯片，所述标签芯片包括电源恢复电路、电源稳压电路、解调电路、反向散射调制电路、时钟恢复产生电路、启动信号产生电路、参考源产生电路及控制单元；所述反向散射调制电路与控制单元双向连接，所述解调电路与时钟恢复产生电路单向连接，所述电源恢复电路与电源稳压电路单向连接，所述电源稳压电路与控制单元单向连接，所述时钟恢复产生电路与控制单元单向连接，所述参考源产生电路与控制单元单向连接，所述启动信号产生电路与控制单元单向连接，所述天线与电源恢复电路、解调电路及反向散射调制电路均相连；
所述多功能RFID读写器用于接收并处理所述RFID标签发射的信号，并将处理后得到的数据传输给本地处理端；
所述本地处理端接收处理所述多功能RFID读写器传输的数据，并显示、储存以及上传至云服务器；
所述云处理端接收所述本地处理端上传的数据，并生成相应的数据库；
智能定位单元获取多功能RFID读写器的定位数据,对定位数据进行误差修正。
进一步的，所述RFID读写器包括主控芯片、触控屏和存储器，所述主控芯片分别与触控屏、存储器、北斗GPS双模定位模块和无线通信模块连接，所述主控芯片通过射频电路与RFID标签进行通信连接。
进一步的，RFID读写器还包括有二维码识别器，所述主控芯片与二维码识别器连接。
进一步的，所述本地处理端为PC机服务器。
进一步的，所述电源恢复电路将RFID标签天线所接收到的超高频信号通过整流、升压等方式转换为直流电压，为芯片工作提供能量。
进一步的，所述反向散射调制电路通过改变芯片输入阻抗来改变芯片与天线间的反射系数，设计天线阻抗与芯片输入阻抗使其在未调制时接近功率匹配，而在调制时，使其反射系数增加；反向散射方法是在天线的两个输入端间并联一个接有开关的电容。
进一步的，所述RFID标签采用ASK调制。
进一步的，定位智能判断单元读取多功能RFID读写器产生的坐标数据、用于训练数据的商品真实坐标数据，通过采用TDOA算法、DV-HOP算法和VIRE算法获得用于训练数据的待测点坐标和定位误差数据；具体包括误差分析模块、训练集模块及定位修正模块；
误差分析模块提取待测点测量坐标和定位误差数据中的时间戳、误差主要特征构建训练集；
训练集模块通过网格加密和神经网络算法对时间戳、误差主要特征进行处理输出最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间；
定位修正模块对最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间进行修正，输出待测点坐标修正值和对应最大出现可能的位置坐标。
进一步的，所述定位修正模块对最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间进行修正方法为：是通过误差最小值的数据筛选寻找对应的待测点测量坐标，将待测点测量坐标与待测点真实坐标通过移动物体的路径拟合进行数据分析，实现对待测点测量坐标的定位修正。
总体而言，通过本发明的所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.本发明的智能流通RFID读写系统，配备北斗GPS双模定位模块能对电子标签进行定位，方便后台人员及时了解产品的存储或物流位置情况。
2.本发明的智能流通RFID读写系统，利用反馈神经网络将定位问题转化为误差问题进行分析；有效的节约了数据资源，不直接对原始数据分析，提高数据运算分析速度。
3.本发明的智能流通RFID读写系统，配备二维码识别器可对设备的二维码进行识别，提供多一种备用信息读取方式。
4.本发明的智能流通RFID读写系统，RFID标签采用ASK调制，减小了RFID标签面积和功耗。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的整体结构示意图；
图2为本发明较佳实施例的并联稳压电路图；
图3为本发明较佳实施例的包络检波解调电路图；
图4为本发明较佳实施例的包络检波电路图；
图5为本发明较佳实施例的反向散射调制电路图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-RFID标签、2-多功能RFID读写器、3-本地处理端、4-云处理端、5-智能定位单元。
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，对本发明的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用以解释本发明的，并不用于限定本发明的。此外，下面所描述的本发明的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。
请参考图1，—种智能流通RFID读写系统，包括RFID标签1、多功能RFID读写器2、本地处理端3、云处理端4及智能定位单元5；
所述RFID标签，用于发射信号；包括天线和标签芯片，所述标签芯片包括电源恢复电路、电源稳压电路、解调电路、反向散射调制电路、时钟恢复产生电路、启动信号产生电路、参考源产生电路及控制单元；所述反向散射调制电路与控制单元双向连接，所述解调电路与时钟恢复产生电路单向连接，所述电源恢复电路与电源稳压电路单向连接，所述电源稳压电路与控制单元单向连接，所述时钟恢复产生电路与控制单元单向连接，所述参考源产生电路与控制单元单向连接，所述启动信号产生电路与控制单元单向连接，所述天线与电源恢复电路、解调电路及反向散射调制电路均相连；
主要电路说明：RFID标签的控制单元是处理指令的数字电路。
启动信号产生电路目的在于用来提供数字单元的复位信号，使标签在进入读卡器场区后，数字电路可以正确复位，以响应指令。
由于RFID标签所处的电磁环境是十分复杂的，输入信号的功率可以变化几百甚至几干倍，因此，为了芯片在大小不同的场强中均可以正常工作，必须设计可靠的电源稳压电路。在RFID标签芯片中，需要有一个较大电容值的储能电容存储足够的电荷以供标签在接收调制信号时，仍可在输入能量较小的时刻(例如OOK调制中无载波发出的时刻)，维持芯片的电源电压。如果输入能量过高，电源电压升高到一定程度，稳压电路中电压感应器将控制泄流源将储能电容上的多余电荷释放掉，以此达到稳压的目的。图2为一种优选的并联型稳压电路。三个串联的二极管D1、D2、D3与电阻R1组成电压感应器，控制泄流管M1的栅极电压。当电源电压超过三个二极管开启电压之和后，M1栅极电压升高，M1导通，开始对储能电容C1放电。
调制与解调电路是标签与读卡器进行通信的关键电路，出于减小芯片面积和功耗的考虑，本实施例的RFID标签均采用了ASK调制。对于标签芯片的ASK解调电路，常用的解调方式是包络检波的方式，如图3所示。
包络检波部分与电源恢复部分的倍压电路基本相同，但是不必提供大的负载电流。在包络检波电路的未级并联一个泄电流源。当输入信号被调制时，输入能量减小，泄流源将包络输出电压降低，从而使得后面的比较器电路判断出调制信号。由于输入射频信号的能量变化范围较大，泄流源的电流大小必须能够动态的进行调整，以适应近场、远场不同场强的变化。例如，如果泄流电源的电流较小，在场强较弱时，可以满足比较器的需要，但是当标签处于场强很强的近场时，泄放的电流将不足以使得检波后的信号产生较大的幅度变化，后级比较器无法正常工作。为解决这个问题，可以采用如图4所示的泄流源结构；在输入载波未受调制时，泄流管M1的栅极电位与漏极电位相同，形成一个二极管接法的NMOS管，将包络输出钳位在M1的阈值电压附近，此时输入功率与在M1上消耗的功率相平衡；当输入载波受调制后，芯片输入能量减小，而此时由于延时电路R1、C1的作用，M1的栅极电位仍然保持在原有电平上，M1上泄放的电流仍保持不变，这就使得包络输出信号幅度迅速减小；同样，在载波恢复后，R1和C1的延时使得包络输出可以迅速回复到原有高电平。采用这种电路结构，并通过合理选择R1、C1的大小以及M1的尺寸，即可满足在不同场强下解调的需要。包络输出后面所接的比较器电路也有多种可以选择的方案，常用的有迟滞比较器、运算放大器等。也可以简化为用反相器来实现。
本实施例RFID标签采用反向散射的调制方法，即通过改变芯片输入阻抗来改变芯片与天线间的反射系数，从而达到调制的目的。设计天线阻抗与芯片输入阻抗使其在未调制时接近功率匹配，而在调制时，使其反射系数增加。反向散射方法是在天线的两个输入端间并联一个接有开关的电容，如图5所示，调制信号通过控制开关的开启，决定了电容是否接入芯片输入端，从而改变了芯片的输入阻抗。
所述多功能RFID读写器2用于接收并处理所述RFID标签发射的信号，并将处理后得到的数据传输给本地处理端3；
所述本地处理端3接收处理所述多功能RFID读写器2传输的数据，并显示、储存以及上传至云服务器；
所述云处理端4接收所述本地处理端3上传的数据，并生成相应的数据库；
智能定位单元5获取多功能RFID读写器的定位数据,对定位数据进行误差修正。
所述RFID读写器包括主控芯片、触控屏和存储器，所述主控芯片分别与触控屏、存储器、北斗GPS双模定位模块和无线通信模块连接，所述主控芯片通过射频电路与RFID标签1进行通信连接。
RFID读写器还包括有二维码识别器，所述主控芯片与二维码识别器连接。
所述本地处理端为PC机服务器。
所述电源恢复电路将RFID标签天线所接收到的超高频信号通过整流、升压等方式转换为直流电压，为芯片工作提供能量。
所述反向散射调制电路通过改变芯片输入阻抗来改变芯片与天线间的反射系数，设计天线阻抗与芯片输入阻抗使其在未调制时接近功率匹配，而在调制时，使其反射系数增加；反向散射方法是在天线的两个输入端间并联一个接有开关的电容。
定位智能判断单元读取多功能RFID读写器产生的坐标数据、用于训练数据的商品真实坐标数据，通过采用TDOA算法、DV-HOP算法和VIRE算法获得用于训练数据的待测点坐标和定位误差数据；具体包括误差分析模块、训练集模块及定位修正模块；
误差分析模块提取待测点测量坐标和定位误差数据中的时间戳、误差主要特征构建训练集；
训练集模块通过网格加密和神经网络算法对时间戳、误差主要特征进行处理输出最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间；
定位修正模块对最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间进行修正，输出待测点坐标修正值和对应最大出现可能的位置坐标。
所述神经网络算法是将TDOA算法、DV-HOP算法和VIRE算法的定位误差进行效率计算和数据稳定性评估(计算标准差、平均值、趋势理论)后，输入RNN、CNN、和LSTM神经网络算法中获得最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间。
所述定位修正模块对最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间进行修正方法为：是通过误差最小值的数据筛选寻找对应的待测点测量坐标，将待测点测量坐标与待测点真实坐标通过移动物体的路径拟合进行数据分析，实现对待测点测量坐标的定位修正。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种智能流通RFID读写系统，其特征在于：包括RFID标签(1)、多功能RFID读写器(2)、本地处理端(3)、云处理端(4)及智能定位单元(5)；
所述RFID标签，用于发射信号；包括天线和标签芯片，所述标签芯片包括电源恢复电路、电源稳压电路、解调电路、反向散射调制电路、时钟恢复产生电路、启动信号产生电路、参考源产生电路及控制单元；所述反向散射调制电路与控制单元双向连接，所述解调电路与时钟恢复产生电路单向连接，所述电源恢复电路与电源稳压电路单向连接，所述电源稳压电路与控制单元单向连接，所述时钟恢复产生电路与控制单元单向连接，所述参考源产生电路与控制单元单向连接，所述启动信号产生电路与控制单元单向连接，所述天线与电源恢复电路、解调电路及反向散射调制电路均相连；
所述多功能RFID读写器(2)用于接收并处理所述RFID标签发射的信号，并将处理后得到的数据传输给本地处理端(3)；
所述本地处理端(3)接收处理所述多功能RFID读写器(2)传输的数据，并显示、储存以及上传至云服务器；
所述云处理端(4)接收所述本地处理端(3)上传的数据，并生成相应的数据库；
智能定位单元(5)获取多功能RFID读写器的定位数据,对定位数据进行误差修正。
2.根据权利要求1所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:所述RFID读写器包括主控芯片、触控屏和存储器，所述主控芯片分别与触控屏、存储器、北斗GPS双模定位模块和无线通信模块连接，所述主控芯片通过射频电路与RFID标签(1)进行通信连接。
3.根据权利要求1所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:RFID读写器还包括有二维码识别器，所述主控芯片与二维码识别器连接。
4.根据权利要求1所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:所述本地处理端为PC机服务器。
5.根据权利要求1所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:所述电源恢复电路将RFID标签天线所接收到的超高频信号通过整流、升压等方式转换为直流电压，为芯片工作提供能量。
6.根据权利要求1所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:所述反向散射调制电路通过改变芯片输入阻抗来改变芯片与天线间的反射系数，设计天线阻抗与芯片输入阻抗使其在未调制时接近功率匹配，而在调制时，使其反射系数增加；反向散射方法是在天线的两个输入端间并联一个接有开关的电容。
7.根据权利要求1所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:所述RFID标签采用ASK调制。
8.根据权利要求1所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:定位智能判断单元读取多功能RFID读写器(2)产生的坐标数据、用于训练数据的商品真实坐标数据，通过采用TDOA算法、DV-HOP算法和VIRE算法获得用于训练数据的待测点坐标和定位误差数据；具体包括误差分析模块、训练集模块及定位修正模块；
误差分析模块提取待测点测量坐标和定位误差数据中的时间戳、误差主要特征构建训练集；
训练集模块通过网格加密和神经网络算法对时间戳、误差主要特征进行处理输出最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间；
定位修正模块对最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间进行修正，输出待测点坐标修正值和对应最大出现可能的位置坐标。
9.根据权利要求8所述的智能流通RFID读写系统，其特征在于:所述定位修正模块对最小误差位置点坐标和最小误差位置点时间进行修正方法为：是通过误差最小值的数据筛选寻找对应的待测点测量坐标，将待测点测量坐标与待测点真实坐标通过移动物体的路径拟合进行数据分析，实现对待测点测量坐标的定位修正。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211203 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |