CN203455851U - 一种rfid进出识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种RFID进出识别系统，包括RFID标签、定向天线和RFID进出识读器，定向天线的数量为两个或两个的倍数，其中一半倾斜安装在进出通道内侧，另一半倾斜安装在进出通道外侧，进出通道内侧、外侧的定向天线以门为对称轴互相对称，定向天线通过馈线和RFID进出识读器相连。本实用新型根据各个定向天线读到的同一张RFID标签的RSSI值随时间的变化情况，判断出RFID标签是从门外还是门内进入和离开识读区的，由此再判断出RFID标签的进门和出门情况，从而实现携带有RFID标签的人或物的进出识别。本实用新型布线简单，维护方便，安装距离不受限制，识别准确性高。

Description

一种RFID进出识别系统

技术领域

本实用新型涉及一种进出状态识别系统，尤其涉及一种识别准确性高的RFID进出识别系统。 

背景技术

RFID（Radio  Frequency  IDentification）即射频识别，又称电子标签、 无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电信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。通过RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签，操作快捷方便。RFID系统一般包括电子标签、阅读器和天线。电子标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上以标识目标对象；阅读器读取(有时还可以写入)电子标签的信息，分为手持式或固定式；天线，用于在电子标签和阅读器间传递射频信号。

中国专利文献102568066A公开了一种“应用于进出状态识别的射频识别系统”，其包括至少两台RFID读卡器、和至少两台RFID读卡器相连的处理单元及和处理单元相连的存储单元，至少两台RFID读卡器设置于进口和出口处，并且以彼此间隔一预定距离的方式沿进口或出口的行径路线设置。处理单元根据至少两台RFID读卡器的对同一RFID标签的读取状态以及存储单元中存储的历史记录来判断该RFID标签的携带者的进出状态。该系统中，RFID读卡器通过485接口和处理单元相连，因此多台RFID读卡器需布设多条485线，布设麻烦，布线复杂；处理单元和存储单元由一台PC机实现，需使用多台RFID读卡器，设备多，成本高，且不利于维护。多台RFID读卡器利用读取标签时间差的方式识别标签携带者的进出，这种识别方式在进出通道距离受限的情况下是不适用的；而且在异常逻辑的情况下，根据标签携带者（如学生）是否有不良记录来判断，误判可能性较大，也不适用于物料跟踪等场合。 

发明内容

本实用新型主要解决原有射频识别系统设备多、成本高、布线复杂且麻烦，而且使用场合存在限制，识别可靠性不高的技术问题；提供一种RFID进出识别系统，其对RFID标签的进出识别准确可靠，安装距离和使用场合不受限制，而且所用设备少，成本低，又有效减少布线，便于安装。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括RFID标签、定向天线和RFID进出识读器，RFID标签位于需要进行进出识别的人或物上，定向天线的数量为两个或两个的倍数，定向天线安装在进出通道上，其中一半定向天线安装在进出通道内侧，另一半定向天线安装在进出通道外侧，所述的定向天线倾斜于进出通道设置，位于进出通道内侧的定向天线和位于进出通道外侧的定向天线以进出通道上门的安装位置为对称轴互相对称，所述的定向天线分别通过馈线和所述的RFID进出识读器相连。定向天线具有方向性，即对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，根据此特性易知，定向天线方向不同，接收到同一位置RFID标签发来的电磁波信号强度（即RSSI值）也不同。本技术方案中，定向天线有多个，RFID进出识读器只需要一个。采用具有多个定向天线的RFID进出识读器安装于进出通道，定向天线分别朝向不同的方向，定向天线还可以根据需要设置成30度角、60度角或45度角倾斜。RFID进出识读器可从各个定向天线读到位于识读区内的RFID标签的信息与RSSI值。对于识读区内同一张RFID标签，根据多个定向天线读到的RSSI值随时间的变化情况，可判断出RFID标签是从门外还是门内进入识读区、是从门外还是门内离开识读区，根据进入和离开识读区的信息可判断出RFID标签的进门和出门情况，从而实现对携带有RFID标签的人或物的进出识别。此外，RFID进出识读器每秒可识读上百张RFID标签，在识读区内可多次读取到RFID标签的信息，识读效率足够满足一般场合的进出识别需要。

作为优选，所述的RFID进出识读器包括微处理器模块及分别与微处理器模块相连的RFID模块、存储模块和通信接口，所述的定向天线分别通过馈线和所述的RFID模块相连。RFID模块通过定向天线和RFID标签进行通信，当RFID标签进入定向天线的信号覆盖区域时，读取RFID标签的信息和RSSI值，并输送给微处理器模块进行处理、分析和判断，RFID标签的相关信息、进出信息及进出识别结果存储在存储模块中。通过通信接口可将RFID标签的进出信息及进出记录发送给需要的设备或系统。需要时，通过通信接口连接外部设备（如上位机），则上位机可从存储模块中读取所有RFID标签的进出信息和进出记录，从而实现对携带RFID标签的人或物进行进出监控。这个通信接口和上位机的连接，可以将RFID进出识读器拆下来搬移后再连接到上位机上，也可以在线连接上位机，使用非常方便。

作为优选，所述的通信接口为RS232接口、485接口、RJ45接口和Wifi接口中的任何一个或多个。优选方案当然是带有多个通信接口，便于和各种外设进行连接，使用灵活。

作为优选，所述的定向天线有两个，位于进出通道内侧的定向天线朝向进出通道内侧，位于进出通道外侧的定向天线朝向进出通道外侧。该技术方案为最基本的技术方案，适用于进出通道比较普通、门的宽度比较正常的一般场合。

作为优选，所述的定向天线有四个，四个定向天线沿进出通道的长度方向排列安装，位于进出通道内侧并靠近门的定向天线朝向进出通道内侧，位于进出通道内侧并远离门的另一个定向天线朝向进出通道外侧，位于进出通道外侧并靠近门的定向天线朝向进出通道外侧，位于进出通道外侧并远离门的定向天线朝向进出通道内侧。在实际应用中，RFID标签的RSSI值可能受到携带位置的影响，如在人体正面佩戴RFID标签的情况下，人体正面朝向定向天线时读到的RSSI值大，人体背面朝向定向天线时读到的RSSI值小，因此这种干扰会影响识别的可靠性。本技术方案通过在进出通道同侧设置有不同朝向的定向天线，有效减小了RFID标签在同一位置但朝向不同所造成的干扰，提高识别的可靠性。

作为优选，所述的定向天线有四个，位于进出通道同侧的两个定向天线沿进出通道的宽度方向排列安装，位于进出通道内侧的定向天线朝向进出通道内侧，位于进出通道外侧的定向天线朝向进出通道外侧。在实际应用中，当进出通道的宽度较大时，进出通道内侧和外侧各安装一个定向天线所产生的识读区已无法完全覆盖进出通道宽度，此时可能存在漏识别的情况。采用本技术方案可拓宽定向天线的信号覆盖区，拓宽RFID进出识读器的识读区宽度，有效避免漏识别的发生，提高识别的可靠性。当然，如果进出通道更宽时，在进出通道宽度方向上可以安装更多个定向天线。

作为优选，所述的RFID进出识读器包括一个主RFID进出识读器和若干从RFID进出识读器，若干从RFID进出识读器分别通过通信电缆和所述的主RFID进出识读器相连。在实际应用中，可能既要解决RFID标签在同一位置但朝向不同而干扰RSSI值的问题，又要解决RFID进出识读器的识读区不能完全覆盖进出通道宽度的问题，这需要很多个定向天线，而每个RFID进出识读器所能带的定向天线的数量是有限的，因此，当需要很多个定向天线时，采用一个RFID进出识读器已不能满足要求，采用本技术方案可解决这个问题。主、从RFID进出识读器内部结构相同，只是软件设置不同。主RFID进出识读器通过通信电缆可控制从RFID进出识读器，从RFID进出识读器对RFID标签进行识读并取回读取到的RFID信息和RSSI值，发送给主RFID进出识读器，主RFID进出识读器对接收以的信息进行处理、分析和判断，完成对RFID标签的进行识别。

本实用新型的有益效果是：结构简单，安装方便，不需要布设复杂线路，也不需要在线连接PC机，所用设备少，成本低，维护方便。利用时间和RSSI值大小双重机制实现RFID标签的进出识别，安装距离和使用场合不受限制，提高识别结果的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的一种系统连接结构框图。

图2是本实用新型中RFID进出识读器的一种电路原理连接结构框图。

图3是本实用新型的又一种系统连接结构框图。

图4是本实用新型实施例1中定向天线安装在进出通道上的一种结构示意图。

图5是本实用新型实施例1中两个定向天线的信号覆盖区域示意图。

图6是本实用新型实施例1中RFID标签在识读区的不同位置时两个定向天线读到的RSSI值的示意图。

图7是本实用新型实施例2中定向天线安装在进出通道上的一种结构示意图。

图8是本实用新型实施例3中定向天线安装在进出通道上的一种结构示意图。

图中1. RFID标签，2.定向天线，3.RFID进出识读器，4.进出通道，41.进出通道内侧，42.进出通道外侧，5.门，6.馈线，7.微处理器模块，8.RFID模块，9.存储模块，10.通信接口，11.主RFID进出识读器，12.从RFID进出识读器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的一种RFID进出识别系统，如图1所示，包括很多个RFID标签1、两个定向天线2和一个RFID进出识读器3，RFID标签1位于需要进行进出识别的人或物上，两个定向天线2安装在进出通道4上，其中一个定向天线2安装在进出通道内侧41，另一个定向天线2安装在进出通道外侧42，如图4所示，定向天线2倾斜于进出通道4设置，位于进出通道内侧41的定向天线2朝向进出通道内侧41，位于进出通道外侧42的定向天线2朝向进出通道外侧42，两个定向天线2以进出通道4上门5的安装位置为对称轴互相对称。如图2所示，RFID进出识读器3包括微处理器模块7及分别与微处理器模块7相连的RFID模块8、存储模块9和通信接口10，本实施例中通信接口10有RS232接口和Wifi接口，两个定向天线1分别通过馈线6和RFID模块8相连，当需要将存储模块中存储的进出识别信息和进出识别结果等数据进行监控或统计时，可通过通信接口连接其它外部设备，如PC机，通过PC机显示出进出识别信息和进出识别结果。

两个定向天线的信号覆盖区域如图5所示，其中椭圆形实线表示进出通道外侧的定向天线的信号覆盖区域，椭圆形虚线表示进出通道内侧的定向天线的信号覆盖区域。RFID标签在识读区的不同位置时两个定向天线读到的RSSI值的大小如图6所示，其中弧形实线表示进出通道外侧的定向天线读到的位于不同位置的RFID标签的RSSI值大小，弧形虚线表示进出通道内侧的定向天线读到的位于不同位置的RFID标签的RSSI值大小。图6中，区域1为只有进出通道外侧的定向天线才能读到RFID标签的区域；区域2为两个定向天线都能读到，但进出通道外侧的定向天线读到的RSSI值大于进出通道内侧的定向天线读到的RSSI值的区域；区域3为两个定向天线都能读到，但进出通道外侧的定向天线读到的RSSI值小于进出通道内侧的定向天线读到的RSSI值的区域；区域4为只有进出通道内侧的定向天线才能读到RFID标签的区域。 

本实施例的进出识别过程为：

①RFID进出识读器3通过定向天线2接收RFID标签1的信息，检测是否有RFID标签1进入RFID进出识读器3的识读区（即两个定向天线的信号覆盖区域），当有RFID标签1进入RFID进出识读器3的识读区时，RFID进出识读器3分别通过两个定向天线2读取该RFID标签1的信息及RSSI值，先判断该RFID标签1是否首次进入识读区；如果该RFID标签1是首次进入识读区，则对RFID标签1的进入方向进行判断：如果只有位于进出通道内侧41的定向天线2读到RFID标签1的信息，则认为RFID标签1是从进出通道内侧41进入RFID进出识读器3的识读区的；如果只有位于进出通道外侧42的定向天线2读到RFID标签1的信息，则认为RFID标签1是从进出通道外侧42进入RFID进出识读器3的识读区的；如果两个定向天线2都能读到RFID标签1的信息，则将同一时间两个定向天线2读到的RSSI值进行比对，如果进出通道外侧的定向天线读到的RSSI值大于进出通道内侧的定向天线读到的RSSI值，则认为RFID标签1是从进出通道外侧42进入RFID进出识读器3的识读区的，反之则认为RFID标签1是从进出通道内侧41进入RFID进出识读器3的识读区的。判断完成后，再设置该RFID标签1的离开判断时间。如果该RFID标签1不是首次进入识读区，则重新设置该RFID标签1的离开判断时间。

②当RFID进出识读器3读不到该RFID标签1的信息超过设置的离开判断时间时，则判断为RFID标签1已经离开识读区，然后根据RFID标签1最后一次出现在识读区时各个定向天线读到的RFID标签1的RSSI值信号强度和时间信息对RFID标签1的离开方向进行判断：如果只有位于进出通道内侧41的定向天线2读到RFID标签1的信息，则认为RFID标签1是从进出通道内侧41离开RFID进出识读器3的识读区的；如果只有位于进出通道外侧42的定向天线2读到RFID标签1的信息，则认为RFID标签1是从进出通道外侧42离开RFID进出识读器3的识读区的；如果两个定向天线2都能读到RFID标签1的信息，则将同一时间两个定向天线2读到的RSSI值进行比对，如果进出通道外侧的定向天线读到的RSSI值大于进出通道内侧的定向天线读到的RSSI值，则认为RFID标签1是从进出通道外侧42进入RFID进出识读器3的识读区的，反之则认为RFID标签1是从进出通道内侧41进入RFID进出识读器3的识读区的。

③最后根据RFID标签1的进入方向和离开方向信息确定RFID标签1的进门或出门信息，各个情况如下：

从进出通道外侧42进入，并从进出通道外侧42离开，则确定RFID标签1为未进门；

从进出通道外侧42进入，并从进出通道内侧41离开，则确定RFID标签1为进门；

从进出通道内侧41进入，并从进出通道内侧41离开，则确定RFID标签1为未出门；

从进出通道内侧41进入，并从进出通道外侧42离开，则确定RFID标签1为出门。

实施例2：本实施例的一种RFID进出识别系统，如图7所示，定向天线2有四个，四个定向天线2沿进出通道4的长度方向排列安装，其中两个定向天线2安装在进出通道内侧41，另外两个定向天线2安装在进出通道外侧42，定向天线2倾斜于进出通道4设置，四个定向天线2以进出通道4上门5的安装位置为对称轴互相对称，位于进出通道内侧41并靠近门5的定向天线2朝向进出通道内侧41，位于进出通道内侧41并远离门5的另一个定向天线2朝向进出通道外侧42，位于进出通道外侧42并靠近门5的定向天线2朝向进出通道外侧42，位于进出通道外侧42并远离门5的定向天线2朝向进出通道内侧41。其余结构同实施例1。

本实施例的进出识别过程中，只有对RFID标签1的进入方向和离开方向进行判断时，和实施例1相比有所不同，不同之处为：

对RFID标签1的进入方向进行判断的过程为：如果位于进出通道外侧42的定向天线2和位于进出通道内侧41的定向天线2都能读到RFID标签1的信息，则取出同一时间位于进出通道4同侧的定向天线2读到的RSSI值中的最大值，获得内侧RSSI最大值和外侧RSSI最大值，再将这两个RSSI值进行比对，如果外侧RSSI最大值大于内侧RSSI最大值，则认为RFID标签1是从进出通道外侧42进入RFID进出识读器3的识读区的，反之则认为RFID标签1是从进出通道内侧41进入RFID进出识读器3的识读区的。

对RFID标签1的离开方向进行判断的过程为：如果位于进出通道外侧42的定向天线2和位于进出通道内侧41的定向天线2都能读到RFID标签1的信息，则取出同一时间位于进出通道4同侧的定向天线2读到的RSSI值中的最大值，获得内侧RSSI最大值和外侧RSSI最大值，再将这两个RSSI值进行比对，如果外侧RSSI最大值大于内侧RSSI最大值，则认为RFID标签1是从进出通道外侧42离开RFID进出识读器3的识读区的，反之则认为RFID标签1是从进出通道内侧41离开RFID进出识读器3的识读区的。

其余进出识别过程同实施例1。

在实际应用中，RFID标签的RSSI值可能受到携带位置的影响，如在人体正面佩戴RFID标签的情况下，人体正面朝向定向天线时读到的RSSI值大，人体背面朝向定向天线时读到的RSSI值小，因此这种干扰会影响识别的可靠性。本实施例通过在进出通道同侧设置有不同朝向的定向天线，有效减小了RFID标签在同一位置但朝向不同所造成的干扰，提高识别的可靠性。

实施例3：本实施例的一种RFID进出识别系统，如图8所示，定向天线2有四个，其中两个定向天线2安装在进出通道内侧41，另外两个定向天线2安装在进出通道外侧42，位于进出通道4同侧的两个定向天线2沿进出通道4的宽度方向排列安装，分别位于进出通道的左侧和右侧，定向天线2倾斜于进出通道4设置，四个定向天线2以进出通道4上门5的安装位置为对称轴互相对称，位于进出通道内侧41的两个定向天线2朝向进出通道内侧41，位于进出通道外侧42的两个定向天线2朝向进出通道外侧42。其余结构同实施例1。本实施例的进出识别过程同实施例2。

在实际应用中，当进出通道的宽度较大时，进出通道内侧和外侧各安装一个定向天线所产生的识读区已无法完全覆盖进出通道宽度，此时可能存在漏识别的情况。本实施例通过在进出通道的宽度方向上安装两个定向天线，拓宽了定向天线的信号覆盖区，从而拓宽了RFID进出识读器的识读区宽度，有效避免漏识别的发生，提高识别的可靠性。

实施例4：本实施例的一种RFID进出识别系统，如图3所示，包括很多个RFID标签1、十二个定向天线2和一个主RFID进出识读器11、三个从RFID进出识读器12。每个从RFID进出识读器12通过馈线连接有四个定向天线2，三个从RFID进出识读器12分别通过通信电缆和主RFID进出识读器11相连。主、从RFID进出识读器内部结构相同，只是软件设置不同。其余结构同实施例2和实施例3。

本实施例的进出识别过程为：主RFID进出识读器通过通信电缆控制从RFID进出识读器，从RFID进出识读器对RFID标签进行识读并取回读取到的RFID信息和RSSI值，发送给主RFID进出识读器，主RFID进出识读器对接收到的信息进行处理、分析和判断，其余进出识别过程同实施例2，完成对RFID标签的进出识别。

当需要用到很多个定向天线时，而每个RFID进出识读器所能带的定向天线的数量是有限的，因此需要使用主、从RFID进出识读器实现。本实施例既能解决RFID标签在同一位置但朝向不同而干扰RSSI值的问题，又能解决RFID进出识读器的识读区不能完全覆盖进出通道宽度的问题，大大提高进出识别可靠性。 

Claims (7)

1.一种RFID进出识别系统，其特征在于包括RFID标签（1）、定向天线（2）和RFID进出识读器（3），RFID标签（1）位于需要进行进出识别的人或物上，定向天线（2）的数量为两个或两个的倍数，定向天线（2）安装在进出通道（4）上，其中一半定向天线（2）安装在进出通道内侧（41），另一半定向天线（2）安装在进出通道外侧（42），所述的定向天线（2）倾斜于进出通道（4）设置，位于进出通道内侧（41）的定向天线（2）和位于进出通道外侧（42）的定向天线（2）以进出通道（4）上门（5）的安装位置为对称轴互相对称，所述的定向天线（2）分别通过馈线（6）和所述的RFID进出识读器（3）相连。

2.根据权利要求1所述的一种RFID进出识别系统，其特征在于所述的RFID进出识读器（3）包括微处理器模块（7）及分别与微处理器模块（7）相连的RFID模块（8）、存储模块（9）和通信接口（10），所述的定向天线（1）分别通过馈线（6）和所述的RFID模块（8）相连。

3.根据权利要求2所述的一种RFID进出识别系统，其特征在于所述的通信接口（10）为RS232接口、485接口、RJ45接口和Wifi接口中的任何一个或多个。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种RFID进出识别系统，其特征在于所述的定向天线（2）有两个，位于进出通道内侧（41）的定向天线（2）朝向进出通道内侧（41），位于进出通道外侧（42）的定向天线（2）朝向进出通道外侧（42）。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种RFID进出识别系统，其特征在于所述的定向天线（2）有四个，四个定向天线（2）沿进出通道（4）的长度方向排列安装，位于进出通道内侧（41）并靠近门（5）的定向天线（2）朝向进出通道内侧（41），位于进出通道内侧（41）并远离门（5）的另一个定向天线（2）朝向进出通道外侧（42），位于进出通道外侧（42）并靠近门（5）的定向天线（2）朝向进出通道外侧（42），位于进出通道外侧（42）并远离门（5）的定向天线（2）朝向进出通道内侧（41）。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种RFID进出识别系统，其特征在于所述的定向天线（2）有四个，位于进出通道（4）同侧的两个定向天线（2）沿进出通道（4）的宽度方向排列安装，位于进出通道内侧（41）的定向天线（2）朝向进出通道内侧（41），位于进出通道外侧（42）的定向天线（2）朝向进出通道外侧（42）。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种RFID进出识别系统，其特征在于所述的RFID进出识读器（3）包括一个主RFID进出识读器（11）和若干从RFID进出识读器（12），若干从RFID进出识读器（12）分别通过通信电缆和所述的主RFID进出识读器（11）相连。

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