CN202916839U - 设有多个读卡器天线的射频卡系统 - Google Patents

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Abstract

设有多个读卡器天线的射频卡系统涉及射频识别技术领域，包括射频卡和用于读取所述射频卡的读卡装置，所述读卡装置包括射频卡读取模块和读卡器天线，所述读卡器天线连接所述射频卡读取模块，所述读卡器天线至少有两个。至少两个读卡器天线，为确定射频卡的坐标提供了技术基础。可以通过设置至少两个读卡器天线的空间位置，也可以调整各读卡器天线的辐射范围，根据至少两个射频卡读取模块获得的射频卡的有无信息结合读卡器天线的辐射范围获知射频卡的大致位置。

Description

设有多个读卡器天线的射频卡系统
技术领域
本实用新型涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种射频卡系统。
背景技术
射频识别技术即RFID技术，又称电子标签、无线射频识别技术，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
RFID技术被广泛的应用于众多领域，比如物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识等领域。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种设有多个读卡器天线的射频卡系统，以适应射频定位的需要。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
设有多个读卡器天线的射频卡系统，包括射频卡和用于读取所述射频卡的读卡装置，所述读卡装置包括射频卡读取模块和读卡器天线，所述读卡器天线连接所述射频卡读取模块，其特征在于，所述读卡器天线至少有两个。
至少两个读卡器天线，为确定射频卡的坐标提供了技术基础。可以通过设置至少两个读卡器天线的空间位置，也可以调整各读卡器天线的辐射范围，根据至少两个射频卡读取模块获得的射频卡的有无信息结合读卡器天线的辐射范围获知射频卡的大致位置。读卡装置因为结构关系，在调整读卡距离时，其辐射方式往往并不是以所在位置为中心，形成同心圆状态。在读卡装置同一状态下，往往是天线正朝向的方向读卡距离最远，往两侧延伸则读卡距离逐渐缩短。
所述读卡装置可以是一读卡距离连续可调的读卡装置，所述读卡距离连续可调的读卡装置的读卡距离的变化范围跨越所述定位射频卡与所述读卡距离连续可调的读卡装置的距离。所述读卡器天线可以是一辐射强度或辐射功率可调的读卡器天线。所述射频卡读取模块可以是一信号接收灵敏度可调的射频卡读取模块。
所述读卡器天线有两个，两个所述读卡器天线的读卡范围存在交叠，分别位于扫描空间的两个角部。通过极坐标的方式可以确定标示射频卡的二维坐标。
对于空间较大的扫描空间，所述读卡器天线有四个，四个读卡器天线分别位于扫描空间的四个角部，四个所述读卡器天线的读卡范围存在交叠。
所述读卡器天线排布在与地面平行的平面上，用于确定空间中的标示射频卡的二维空间位置。
所述读卡装置设有至少三个读卡器天线，三个读卡器天线的扫描方向不位于同一平面，且读卡范围存在交叠。通过至少三个读卡器天线确定标示射频卡的三维空间位置。
所述射频卡的天线采用三位一体天线，以便于接收各个方向的信号，同时也便于向各个方向发送信号。
所述射频卡包括至少一用作定位基准的定位射频卡，以及至少一用于对物品进行标示的标示射频卡。为了使定位准确，所述定位射频卡与所述标示射频卡最好具有相同的参数，包括放置角度、功率参数、灵敏度参数、天线参数等，以便于对读卡器天线的辐射信息作出的响应与距离直接相关，以便提高定位精度。
通过增加定位射频卡数量，可以增加精度。所述定位射频卡至少有三个，至少三个定位射频卡的天线间距离固定，构成一定位射频卡组，各定位射频卡均在读卡装置的最大读卡距离内。所述读卡装置在调整读卡距离时，会出现两个定位射频卡信号分别发生变化的状态，微型处理器系统记录两个定位射频卡分别发生变化时，读卡装置的辐射强度；微型处理器系统对两个辐射强度或者读卡器信号接收灵敏度进行对比，并调用两个定位射频卡的天线间距离，两个定位射频卡的天线间距即为辐射强度变化或者读卡器信号接收灵敏度变化过程中，读卡距离的变化值。
微型处理器系统获得辐射强度变化与读卡距离的对应关系，因为电磁波辐射变化具有线性特性，因此得出辐射强度变化过程中的辐射强度值对应的两个定位射频卡的天线间的距离值，从而更为精确的确定标示射频卡的位置。
设两个定位射频卡的天线间的距离为L，辐射强度变化值为N。若在辐射强度变化值为D时，有标示射频卡信号发生变化，则标示射频卡与其中一个定位射频卡间的距离约为X=D*L/N。因为所呈现的线性关系，并非是标准的直线关系，因此在精确计算标示射频卡的具体位置时，需要对计算进行修正。修正时可能需要调用天线辐射强度分布信息、周围干扰源信息等信息。
附图说明
图1为射频卡定位扫描系统结构示意图；
图2为本实用新型的一种器件位置关系结构示意图；
图3为本实用新型的另一种器件位置关系结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
参照图1、图2、图3，设有多个读卡器天线的射频卡系统，包括射频卡和用于读取射频卡的读卡装置2，读卡装置2包括射频卡读取模块22和读卡器天线21，读卡器天线21连接射频卡读取模块22，还包括一微型处理器系统3，微型处理器系统3连接射频卡读取模块22。读卡装置2与微型处理器系统3构成一射频卡定位扫描系统1。
参照图2，射频卡包括至少一定位射频卡6，以及至少一标示射频卡5。以定位射频卡6作为定位基准，以标示射频卡5对物品进行标示。微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离变化，读卡距离的变化范围跨越至少一定位射频卡6所在位置。调整读卡装置2的读卡距离，根据是否能读取到标示射频卡5、定位射频卡6的组合信息获得标示射频卡5相对于定位射频卡6的位置。
定位射频卡6位置相对固定，可以将位置存储在微型处理器系统中，作为已知位置。标示射频卡5位置可以为未知，通过以上技术确定标示射频卡5的相对位置，进而获得被标示射频卡5标示的物品的位置。
参照图2、图3，读卡装置2因为结构关系，在调整读卡距离时，其辐射方式往往并不是以所在位置为中心，形成同心圆状态。在读卡装2同一状态下，往往是读卡器天线21正朝向的方向读卡距离最远，往两侧延伸则读卡距离逐渐缩短。
将读卡装置2在同一状态下的最大读卡范围构成的曲线命名为读卡势场线7。读卡装置2在调整读卡距离时，会构成多条读卡势场线7。在外界干扰不是很强的情况下，多条读卡势场线7呈现层叠状。本专利中所述的标示射频卡5与定位射频卡6间的距离关系，有时并不是与读卡装置或者读卡器天线间的绝对距离，而是多条读卡势场线7的层叠远近关系。
具体实施例1：
对于标示射频卡5相对位置的确定方法：
（1）在读卡装置2能够读取到定位射频卡6，但是不能读取到标示射频卡5时，微型处理器系统3记录为标示射频卡5与读卡装置2或读卡器天线21之间的距离大于定位射频卡6的距离，或记录为不在读卡信号覆盖范围内；
（2）在读卡装置2能够读取到标示射频卡5，但是不能读取到定位射频卡6时，微型处理器系统3记录为标示射频卡5与读卡装置2或读卡器天线21之间的距离小于定位射频卡6的距离；
（3）在读卡装置2能够读取到定位射频卡6，并且将读卡距离设置为最大，但仍然不能读取到标示射频卡5时，微型处理器系统3记录为标示射频卡5与读卡装置2或读卡器天线21之间的距离大于读卡距离，或记录为不在读卡信号覆盖范围内。
将定位射频卡6的位置信息作为参考位置，通过上述技术可以大致确定标示射频卡5相对于定位射频卡6的位置，进而确定被标示射频卡5标示的物品的位置。
在相对位置确定时，因为信号的发送或者接收工作，由读卡器天线21完成，所确定的相对位置大都可以以读卡器天线21位置作为参照物。在读卡装置2内置有读卡器天线21时，也可以以读卡装置2作为参照物。
为了使定位准确，定位射频卡6与标示射频卡5最好具有相同的参数，包括放置角度、功率参数、灵敏度参数、天线参数等，以便于对读卡器天线21的辐射信息作出的响应与距离直接相关，以便提高定位精度。
具体实施例2：
对于标示射频卡5相对位置进一步精确确定的方法：
通过增加定位射频卡6数量，可以增加精度。包括至少两个定位射频卡6，分别为定位射频卡一、定位射频卡二，定位射频卡一、定位射频卡二与读卡器天线21间的距离不同；设定位射频卡一与读卡器天线21间的距离比定位射频卡二近，且都在读卡装置2的最大读卡距离内；最好定位射频卡一、定位射频卡二位于读卡器天线21辐射强度不同的位置；调整读卡装置2的读卡距离，根据是否能读取到标示射频卡5、定位射频卡一、定位射频卡二的组合信息获得标示射频卡5相对于定位射频卡6的位置。
（1）微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离，在读卡距离小于与定位射频卡一间距离时，若能够读取到标示射频卡5，则微型处理器系统3记录为标示射频卡5与读卡器天线21之间的距离小于定位射频卡一的距离。
（2）微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离小于等于与定位射频卡一间距离时，不能读取到标示射频卡5；微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离，在读卡距离大于与定位射频卡一间距离，小于与定位射频卡二间距离时，若能够读取到标示射频卡5，则微型处理器系统3记录为标示射频卡5与读卡器天线21之间的距离小于定位射频卡二的距离，但是大于与定位射频卡一间距离。
（3）微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离，在读卡距离小于等于与定位射频卡二间距离，不能读取到标示射频卡5；微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离到最大读卡距离时，若能读取到标示射频卡5，则微型处理器系统3记录为标示射频卡5与读卡器天线21之间的距离大于定位射频卡二的距离，但是小于最大读卡距离。
（4）微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离，达到最大读卡距离时，仍然不能读取到标示射频卡5；微型处理器系统3记录为标示射频卡5与读卡器天线21之间的距离大于读卡距离，或记录为不在读卡信号覆盖范围内。
由上述技术方案依次类推，可见通过增加定位射频卡6的数量，可以增强定位精度。
微型处理器系统3控制读卡装置2的读卡距离的方式，可以是改变读卡器天线21辐射强度或辐射功率的方式，通过改变发射电磁信号的强度的方式调整读卡距离；还可以是改变读卡器信号接收灵敏度的方式，通过改变信号接收灵敏度的方式调整读卡距离。
设定一读卡距离变化趋势，可以是使读卡距离逐渐由近变远的读卡距离变化趋势，或者是使读卡距离由远逐渐变近的读卡距离变化趋势。通过一确定的读卡距离变化趋势，简化扫描过程。扫描过程中为了使射频卡能够准确响应，应该适当放缓扫描速度，给射频卡留出响应时间。
微型处理器系统3控制读卡装置2对周围的定位射频卡6进行扫描，记录在扫描到新增的定位射频卡6或新失去信息的定位射频卡6时，记录读卡器天线21的辐射强度或读卡器信号接收灵敏度，并将该读卡器天线21的辐射强度或读卡器信号接收灵敏度与定位射频卡6关联。从而记录各个定位射频卡6对应的读卡器天线21的辐射强度或读卡器信号接收灵敏度，从而形成扫描距离关联参数。上述工作最好至少在第一次对周围的射频卡进行扫描时执行，执行上述工作所花费的时间往往较长。系统工作一段时间后往往需要进行校准，在校准工作中可以执行上述工作。
在扫描过程中，微型处理器系统3调用扫描距离关联参数，控制读卡装置2依据扫描距离关联参数，在与各个定位射频卡6距离关联的读卡距离间跳变扫描，从而大大提高扫描速度。上述跳变扫描在正常工作时执行，以提高平时工作的效率。
微型处理器系统3调用扫描距离关联参数时，对所记载的读卡器天线21的辐射强度或读卡器信号接收灵敏度，增加出扫描余量，以便于应对环境变化产生的干扰。可以对一读卡器天线21的辐射强度或读卡器信号接收灵敏度参数增强一余量、减弱一余量，或者同时增加一余量并减弱一余量构成一个小的扫描范围。
读卡装置2与微型处理器系统3装在一外壳内，构成一射频卡定位扫描系统1，外壳设有一手持部，构成一手持的射频卡定位扫描系统1。外壳内可以设置蓄电池，为系统提供电源。手持的射频卡定位扫描系统1可以采用一手持机样式。
具体实施例3：
读卡装置2设有至少两个读卡器天线21，以便于确定一维以上的坐标值。读卡装置2在通过改变发射电磁信号的强度的方式调整读卡距离时，所使用的至少两个读卡器天线21，分时工作，以免造成相互间信号干扰。
具体的，读卡装置2可以设有两个读卡器天线21，两个读卡器天线21的读卡范围存在交叠。通过极坐标的方式可以确定标示射频卡5的二维坐标。读卡装置2的两个读卡器天线21，分别位于扫描空间的两个角部。读卡装置2的两个读卡器天线21排布在与地面平行的平面上，用于确定空间中的标示射频卡5的二维空间位置。对于空间较大的扫描空间，可以分别在四个角部设置读卡器天线21，以扩大扫描范围。
读卡装置2可以设有至少三个读卡器天线21，三个读卡器天线21的扫描方向不位于同一平面，且读卡范围存在交叠。通过至少三个读卡器天线21确定标示射频卡5的三维空间位置。
射频卡定位扫描系统1的微型处理器系统3还连接有一显示器，微型处理器系统3中建有一与需要扫描的空间实体对应的空间模型，在空间实体中分布有定位射频卡6，定位射频卡6的空间分布位置在空间模型中进行标示。
将新的定位射频卡6的空间分布位置标示到空间模型中的工作，可以是人为标示，也可以是通过空间扫描，根据已有的定位射频卡6的位置关系确认新的定位射频卡6的相对位置，并进行标示。微型处理器系统3连接有一键盘或者一触摸屏，以便于人为输入信息。通过将定位射频卡6与空间模型关联，将射频卡定位扫描系统1的扫描工作形象的视觉化。便于用户使用。
射频卡定位扫描系统1扫描到标示射频卡5时，根据标示射频卡5与定位射频卡6之间的位置关系，确定标示射频卡5在空间的相对位置，并将相对位置对应到空间模型中，进行显示或者存储。以便于用户使用。
射频卡定位扫描系统1还包括一摄像头，通过摄像头摄取空间实体影像，将空间实体影像用于建立空间模型。可以将实体空间影像作为空间模型的图片，或者经过微型处理器系统3进一步处理后融入空间模型中。
标示射频卡5和定位射频卡6的天线均可以采用三位一体天线，以便于接收各个方向的信号，同时也便于向各个方向发送信号。
至少两个定位射频卡6的天线间距离固定，构成一定位射频卡组，读卡装置2在调整读卡距离时，会出现两个定位射频卡6信号分别发生变化的状态，微型处理器系统3记录两个定位射频卡6分别发生变化时，读卡装置2的辐射强度。微型处理器系统3对两个辐射强度进行对比，并调用两个定位射频卡6的天线间距离，两个定位射频卡6的天线间距即为辐射强度变化过程中读卡距离的变化值。
微型处理器系统3获得辐射强度变化与读卡距离的对应关系，因为电磁波辐射变化具有线性特性，因此得出辐射强度变化过程中的辐射强度值对应的两个定位射频卡6的天线间的距离值，从而更为精确的确定标示射频卡5的位置。
设两个定位射频卡6的天线间的距离为L，辐射强度变化值为N。若在辐射强度变化值为D时，有标示射频卡5信号发生变化，则标示射频卡5与其中一个定位射频卡间的距离约为X=D*L/N。因为所呈现的线性关系，并非是标准的直线关系，因此在精确计算标示射频卡的具体位置时，需要对计算进行修正。修正时可能需要调用天线辐射强度分布信息、周围干扰源信息等信息。天线间距离固定的并已知的定位射频卡6可以为三个或者三个以上，以便于精确定位。
由于采用上述技术方案，本实用新型通过分布已知位置的多个定位射频卡6，并通过读卡装置2的读卡距离变化的方式对射频卡进行扫描，确定未知位置的标示射频卡5的相对位置，进而获得被标示射频卡5标示的物品的位置。与传统的技术相比，具有结构简单、成本低廉、检测快速等优点。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.设有多个读卡器天线的射频卡系统，包括射频卡和用于读取所述射频卡的读卡装置，所述读卡装置包括射频卡读取模块和读卡器天线，所述读卡器天线连接所述射频卡读取模块，其特征在于，所述读卡器天线至少有两个。
2.根据权利要求1所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述读卡装置是一读卡距离连续可调的读卡装置，所述读卡距离连续可调的读卡装置的读卡距离的变化范围跨越所述定位射频卡与所述读卡距离连续可调的读卡装置的距离。
3.根据权利要求2所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述读卡器天线是一辐射强度或辐射功率可调的读卡器天线。
4.根据权利要求2所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述射频卡读取模块是一信号接收灵敏度可调的射频卡读取模块。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述读卡器天线有两个，两个所述读卡器天线的读卡范围存在交叠，分别位于扫描空间的两个角部。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述读卡器天线有四个，四个读卡器天线分别位于扫描空间的四个角部，四个所述读卡器天线的读卡范围存在交叠。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述读卡器天线排布在与地面平行的平面上。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述读卡装置设有至少三个读卡器天线，三个读卡器天线的扫描方向不位于同一平面，且读卡范围存在交叠。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述射频卡的天线采用三位一体天线。
10.根据权利要求1、2、3或4所述的设有多个读卡器天线的射频卡系统，其特征在于，所述射频卡包括至少一用作定位基准的定位射频卡，以及至少一用于对物品进行标示的标示射频卡；
所述定位射频卡至少有三个，至少三个定位射频卡的天线间距离固定，构成一定位射频卡组，各定位射频卡均在读卡装置的最大读卡距离内。
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