閘門環(huán)境下基于識讀距離測量的rfid標(biāo)簽方向圖動態(tài)繪制方法
【專利摘要】通過天線方向圖可以方便的得到表征天線性能的電參數(shù)，對于天線方向圖的測量一般采用寬波段天線波瓣自動記錄儀對待測天線進(jìn)行測量，該方法需要在靜態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，無法對實(shí)際環(huán)境下的實(shí)時(shí)天線方向圖進(jìn)行繪制，更無法反映外部電磁干擾對實(shí)際系統(tǒng)造成的影響。一種閘門環(huán)境下基于識讀距離測量的RFID標(biāo)簽方向圖動態(tài)繪制方法，通過RFID讀寫器得到RFID標(biāo)簽在三維轉(zhuǎn)臺上各個位置的識讀距離，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為RFID標(biāo)簽的讀取功率，從而繪制出RFID標(biāo)簽天線的方向圖。本項(xiàng)發(fā)明可應(yīng)用于實(shí)時(shí)測量，是對標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下天線測量方法的補(bǔ)充。
【專利說明】閘門環(huán)境下基于識讀距離測量的RFID標(biāo)簽方向圖動態(tài)繪制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及RFID技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及RFID標(biāo)簽方向圖動態(tài)繪制，特別是在閘門環(huán)境下引入識讀距離對RFID標(biāo)簽方向圖進(jìn)行動態(tài)繪制，屬于電子信息與自動化檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)作為一種新穎的非接觸式自動識別技術(shù)，已在現(xiàn)代物流、智能交通、生產(chǎn)自動化等眾多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用，特別在人們密切關(guān)注的智慧物流中貨物的出入庫信息采集與貨物盤點(diǎn)應(yīng)用尤為突出。RFID技術(shù)的原理是利用射頻信號的空間耦合或反射，自動識別目標(biāo)對象，并獲取相關(guān)信息。射頻前端部分的讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，而信號由電子標(biāo)簽的天線獲取，在信號的發(fā)送與接收部分都是由天線完成，因此，對于RFID系統(tǒng)中天線的研究至關(guān)重要。研究天線主要是得到天線的相關(guān)特性，通過天線方向圖可以方便的得到表征天線性能的電參數(shù)。對于天線方向圖的測量現(xiàn)階段一般采用天線波瓣自動記錄儀對待測天線進(jìn)行測量，該方法需要在靜態(tài)環(huán)境中進(jìn)行，無法對實(shí)際環(huán)境下的實(shí)時(shí)天線放線圖進(jìn)行繪制，更無法反映外部電磁干擾對實(shí)際系統(tǒng)造成的影響。目前，國內(nèi)外有很多對于RFID標(biāo)簽動態(tài)性能進(jìn)行的研究，但文獻(xiàn)中均沒有在動態(tài)環(huán)境中對RFID標(biāo)簽方向圖進(jìn)行繪制的工作，需要進(jìn)一步研究與探索。
[0003]本發(fā)明提出一種閘門環(huán)境下基于識讀距離測量的RFID標(biāo)簽方向圖動態(tài)繪制方法，通過RFID讀寫器得到RFID標(biāo)簽在三維轉(zhuǎn)臺上各個位置的讀取距離，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為RFID標(biāo)簽的讀取功率，從而繪制出RFID標(biāo)簽天線的方向圖。本項(xiàng)發(fā)明在不改變現(xiàn)有儀器布局的前提下對天線識讀距離進(jìn)行快速測量和方向圖繪制，可應(yīng)用于閘門進(jìn)出庫環(huán)境下的天線實(shí)時(shí)測量，使用方便，應(yīng)用范圍廣，工作性能穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)方法可移植性，是對標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下使用特定儀器對天線測量方法的補(bǔ)充。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種閘門環(huán)境下基于識讀距離測量的RFID標(biāo)簽方向圖動態(tài)繪制方法，包括以下步驟:
[0005]第一步驟:搭建測試平臺步驟，測試平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示，由1-RFID讀寫器天線、2-激光測距儀、3-光學(xué)升降臺、4-閘門、5-導(dǎo)軌、6-RFID標(biāo)簽、7-三維轉(zhuǎn)臺、8-托盤、9-控制計(jì)算機(jī)、10-RFID讀寫器構(gòu)成，四個1-RFID天線位于4-閘門頂端與兩側(cè)，1-RFID讀寫器天線及2-激光測距儀與10-RFID讀寫器相連，8-托盤上放置貼有6-RFID標(biāo)簽的7-三維轉(zhuǎn)臺；
[0006]第二步驟:RFID標(biāo)簽識讀距離測量步驟，確定RFID標(biāo)簽粘貼位置后，貼有RFID標(biāo)簽的三維轉(zhuǎn)臺在導(dǎo)軌上由電機(jī)帶動向閘門運(yùn)動，隨著三維轉(zhuǎn)臺靠近閘門，RFID標(biāo)簽散射回來的能量達(dá)到讀寫器天線靈敏度時(shí)，激光測距儀測量它到反射板的距離值S，存儲于控制計(jì)算機(jī)中；
[0007]第三步驟:RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離計(jì)算步驟，由以上第二步驟測量得到的激光測距儀到反射板的距離值S計(jì)算出RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離T ；
[0008]第四步驟:RFID標(biāo)簽識讀功率計(jì)算步驟，由RFID標(biāo)簽識讀距離轉(zhuǎn)化公式將以上第三步驟計(jì)算出的RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離T轉(zhuǎn)化為RFID標(biāo)簽識讀功率Pn ；
[0009]第五步驟:不同角度RFID標(biāo)簽識讀功率測量步驟，將貼有RFID標(biāo)簽的三維轉(zhuǎn)臺按以Θ為方位角，以Φ為仰角，轉(zhuǎn)動相應(yīng)角度(θ，φ)，重復(fù)以上第二、三、四步驟，在N次測量和計(jì)算后，獲得角度(θ，Φ)對應(yīng)的RFID標(biāo)簽識讀功率；
[0010]第六步驟:RFID標(biāo)簽識讀功率歸一化步驟，根據(jù)歸一化公式對第四步驟獲得的角度(θ，φ)對應(yīng)的RFID標(biāo)簽識讀功率進(jìn)行歸一化處理得到角度(θ，φ)對應(yīng)的歸一化RFID標(biāo)簽識讀功率；
[0011]第七步驟:RFID標(biāo)簽方向圖繪制步驟，以第四步驟中三維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度Θ為方位角φ為仰角，以第五步驟獲得的角度(θ，φ)對應(yīng)的歸一化RFID標(biāo)簽識讀功率Pn為半徑，在極坐標(biāo)系中繪制出RFID標(biāo)簽方向圖。
[0012]以上第三步驟所述RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離T = (R2+H2)1/2, S為權(quán)利要求I第二步驟獲得的激光測距儀到反射板的距離值，L為激光測距儀到閘門的距離，R =S-L為RFID標(biāo)簽到閘門的距離，H為激光測距儀與閘門平面的交點(diǎn)到探測到RFID標(biāo)簽的天線之間的距離。
[0013]以上第四步驟所述識讀距離轉(zhuǎn)化公式
【權(quán)利要求】
1.閘門環(huán)境下基于識讀距離測量的RFID標(biāo)簽方向圖動態(tài)繪制方法，包括以下步驟: 第一步驟:搭建測試平臺步驟，測試平臺由RFID讀寫器天線、激光測距儀、RFID讀寫器、控制計(jì)算機(jī)、電機(jī)、三維轉(zhuǎn)臺、導(dǎo)軌、托盤、RFID標(biāo)簽構(gòu)成，RFID讀寫器天線及激光測距儀與RFID讀寫器相連，托盤上放置貼有RFID標(biāo)簽的三維轉(zhuǎn)臺； 第二步驟:RFID標(biāo)簽識讀距離測量步驟，確定RFID標(biāo)簽粘貼位置后，貼有RFID標(biāo)簽的三維轉(zhuǎn)臺在導(dǎo)軌上由電機(jī)帶動向閘門運(yùn)動，隨著三維轉(zhuǎn)臺靠近閘門，RFID標(biāo)簽散射回來的能量達(dá)到讀寫器天線靈敏度時(shí)，激光測距儀測量它到反射板的距離值S，存儲于控制計(jì)算機(jī)中； 第三步驟:RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離計(jì)算步驟，由以上第二步驟得到的激光測距儀到反射板的距離值S計(jì)算出RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離T ； 第四步驟:RFID標(biāo)簽識讀功率計(jì)算步驟，由RFID標(biāo)簽識讀距離轉(zhuǎn)化公式將以上第三步驟計(jì)算出的RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離T轉(zhuǎn)化為RFID標(biāo)簽識讀功率Pn ； 第五步驟:不同角度RFID標(biāo)簽識讀功率測量步驟，將貼有RFID標(biāo)簽的三維轉(zhuǎn)臺以Θ為方位角，以Φ為仰角，轉(zhuǎn)動相應(yīng)角度(θ，Φ)，重復(fù)以上第二、三、四步驟，在N次測量和計(jì)算后，獲得角度(θ，Φ)對應(yīng)的RFID標(biāo)簽識讀功率； 第六步驟:RFID標(biāo)簽識讀功率歸一化步驟，根據(jù)歸一化公式對第四步驟獲得的角度(θ，φ)對應(yīng)的RFID標(biāo)簽識讀功率進(jìn)行歸一化處理得到角度(θ，φ)對應(yīng)的歸一化RFID標(biāo)簽識讀功率； 第七步驟:RFID標(biāo)簽方向圖繪制步驟，以第四步驟中三維轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動角度Θ為方位角，以φ為仰角，以第五步驟獲得的角度(θ，φ)對應(yīng)的歸一化RFID標(biāo)簽識讀功率Pn為半徑，在極坐標(biāo)系中繪制出RFID標(biāo)簽方向圖。
2.權(quán)利要求1第三步驟所述RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離T= (R2+H2)1/2, S為權(quán)利要求1第二步驟獲得的激光測距儀到反射板的距離值，L為激光測距儀到閘門的距離，R = S-LS RFID標(biāo)簽到閘門的距離，H為激光測距儀與閘門平面的交點(diǎn)到探測到RFID標(biāo)簽的天線之間的距離。
3.權(quán)利要求1第四步驟所述RFID標(biāo)簽識讀距離轉(zhuǎn)化公式&二^^，其中巴為RFID標(biāo)簽識讀功率，Ptx為RFID讀寫器天線發(fā)射功率，Gx為讀寫器天線增益，λ為RFID讀寫器天線工作電磁波波長，σ為RFID標(biāo)簽天線雷達(dá)散射截面RCS值，T為RFID讀寫器對RFID標(biāo)簽的識讀距離。

P —P
4.權(quán)利要求1第六步驟所述歸一化公式A,= _ym ，其中Pra為第四步驟測得



n:,max n:,min的RFID標(biāo)簽識讀功率，Prxjmax不同角度RFID標(biāo)簽識讀功率中的最大值，Prxjmin為不同角度RFID標(biāo)簽識讀功率中的最小值，Prxi為歸一化RFID標(biāo)簽識讀功率。
【文檔編號】G06K17/00GK103941108SQ201410160411
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】于銀山, 俞曉磊, 趙志敏, 汪東華, 劉佳玲 申請人:南京航空航天大學(xué), 江蘇省標(biāo)準(zhǔn)化研究院