專利名稱：一種有源rfid識別行進方向的方法及rfid系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及射頻識別技術領域，尤其涉及一種有源RFID識別行進方向的方法及 RFID系統(tǒng)。
背景技術：
RFID(Radio Frequency IDentification，無線射頻識別)系統(tǒng)可應用于家校通、 會議簽到、無障礙考勤等領域，為學校、工廠等場所的人員管理帶來很大的便利。目前，安裝在出入通道的RFID系統(tǒng)，其識別人員的進出方向的方法主要為按照一字排開的方式，在出入通道上安裝多個閱讀器，并采用多讀頭順序關聯(lián)法來判定進出方向。當攜帶標簽的人員進入通道的監(jiān)測區(qū)域時，若通道外面的閱讀器先讀到標簽，則判定為進入；當通道里面的閱讀器先讀到標簽，則判定為出去，標簽本身不具備識別進出方向的能力。上述的RFID系統(tǒng)采用多讀頭順序關聯(lián)法來判定進出方向，需要第三方設備(通常稱為前置機)來接收閱讀器發(fā)送的標簽序列號、讀取標簽的時間、閱讀器ID號等信息，再根據(jù)讀取標簽序列號的先后順序來判定進出方向，系統(tǒng)的構(gòu)成復雜，成本高；而且，閱讀器容易發(fā)生漏讀標簽、讀取時間錯誤等異常情況，會導致進出方向判別錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提出一種識別行進方向的方法及系統(tǒng)，硬件構(gòu)成簡單，且行進方向識別準確度高。本發(fā)明實施例提供的識別行進方向的方法，包括閱讀器發(fā)送兩路不同頻率的射頻信號，包括射頻信號Fl和射頻信號F2 ；其中至少一路射頻信號通過定向天線發(fā)送，使得兩路射頻信號分別覆蓋于不同的地理區(qū)域上；標簽偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號，根據(jù)所偵測到的射頻信號Fl和射頻信號 F2的先后順序和射頻信號強度，判定行進方向；所述標簽判定出行進方向后將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器。相應地，本發(fā)明實施例提供的識別行進方向的RFID系統(tǒng)，包括閱讀器和標簽；所述閱讀器包括兩路射頻發(fā)送器，分別用于發(fā)送不同頻率的射頻信號Fl和射頻信號F2 ；其中至少1路射頻信號通過定向天線發(fā)送，使得兩路射頻信號分別覆蓋于不同的地理區(qū)域上；所述標簽包括第三射頻收發(fā)器，用于偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號，以及將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器；處理器，用于根據(jù)所偵測到的射頻信號Fl和射頻信號F2的先后順序和信號強度， 判定行進方向。本發(fā)明實施例提供的識別行進方向的方法及RFID系統(tǒng)，根據(jù)定向天線發(fā)射無線信號的指向性和全向天線發(fā)射無線信號的無方向性，由閱讀器送出兩路不同頻率的射頻信號，分別覆蓋于不同的地理區(qū)域，有源標簽通過偵測射頻信號強度來判定當前所處的區(qū)域位置，進而判斷出標簽行進的方向，識別準確度高。而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。


圖1是本發(fā)明實施例一提供的方向識別原理圖；圖2是本發(fā)明實施例二提供的方向識別原理圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供的識別行進方向的方法，根據(jù)定向天線發(fā)射無線信號的指向性和全向天線發(fā)射無線信號的無方向性，由閱讀器送出兩路不同頻率的射頻信號，分別覆蓋于不同的地理區(qū)域，有源標簽通過偵測射頻信號強度來判定當前所處的區(qū)域位置，進而判斷出標簽行進的方向。本發(fā)明實施例中利用有源RFID系統(tǒng)識別行進方向，該RFID系統(tǒng)包括閱讀器和標簽。閱讀器同時發(fā)送兩路不同頻率的射頻信號，包括射頻信號Fl和射頻信號F2 ；兩路射頻信號分別覆蓋于不同的地理區(qū)域上。標簽偵測閱讀器發(fā)送的射頻信號，根據(jù)所偵測到的射頻信號Fl和射頻信號F2的空間分布和先后順序，判定行進方向，且標簽將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器。下面結(jié)合圖1和圖2，對識別行進方向的工作原理進行詳細說明。參見圖1，是本發(fā)明實施例一提供的方向識別原理圖。地理區(qū)域A和地理區(qū)域B是互不重疊兩個區(qū)域。具體實施時，地理區(qū)域A和地理區(qū)域B可以是進出通道上的先后經(jīng)過的兩個區(qū)域。閱讀器通過兩路射頻發(fā)送器同時發(fā)送2個不同頻率的射頻信號，包括射頻信號Fl 和射頻信號F2。具體的，閱讀器的射頻信號發(fā)射點位于地理區(qū)域A和地理區(qū)域B的交界點 0上，射頻信號Fl為定向天線發(fā)射的信號，其信號覆蓋區(qū)為紡錘形，位于地理區(qū)域A中的扇形區(qū)域；射頻信號F2為全向天線發(fā)射的信號，其信號覆蓋區(qū)為面包圈型，位于地理區(qū)域A和地理區(qū)域B中實線圓形區(qū)域；且所述射頻信號Fl的信號覆蓋區(qū)的徑向，大于所述射頻信號 F2的信號覆蓋區(qū)的徑向，即射頻信號Fl的強度大于射頻信號F2的強度。為方便描述，本發(fā)明實施例將紡錘形的信號覆蓋區(qū)簡化為扇形，將面包圈型的信號覆蓋區(qū)簡化為圓形。如圖1所示，由虛線構(gòu)成的扇形區(qū)域為射頻信號Fl的信號覆蓋區(qū)， 位于地理區(qū)域A上。由實線構(gòu)成的圓形區(qū)域為射頻信號F2的信號覆蓋區(qū)，其以地理區(qū)域A 和地理區(qū)域B的分界線為中軸線，平均分布在地理區(qū)域A和地理區(qū)域B上。并且，扇形區(qū)域的半徑大于圓形區(qū)域的半徑。即圖1所示的區(qū)域101只覆蓋有射頻信號F1，區(qū)域102同時覆蓋有射頻信號Fl和射頻信號F2，區(qū)域103只覆蓋有射頻信號F2。假設從地理區(qū)域A到地理區(qū)域B的行進方向為進入方向，而從地理區(qū)域B到地理區(qū)域A的行進方向為離開方向。識別行進方向的方法如下標簽采用間歇性偵測方式，定時偵測閱讀器發(fā)送的射頻信號。當標簽偵測到射頻信號F2時，就立即同時偵測射頻信號F1，偵測不到F2就再次進入休眠。如圖1所示，當標簽的行進方向是從地理區(qū)域A到地理區(qū)域B的進入方向時，標簽先進入到區(qū)域101，此時標簽偵測不到射頻信號F2 ；隨后，標簽進入到扇形區(qū)與圓形區(qū)的公共區(qū)域(即區(qū)域102)，標簽偵測到射頻信號F2，也同時偵測到射頻信號Fl ；隨著標簽離開扇形區(qū)域并進入?yún)^(qū)域103，射頻信號Fl消失，標簽只偵測到射頻信號F2。因此，若標簽偵測到射頻信號F2，同時也偵測到射頻信號F1，隨后標簽只偵測到射頻信號F2而偵測不到射頻信號F1，則判定行進方向為從地理區(qū)域A到地理區(qū)域B，即行進方向為進入方向。如圖1所示，當標簽的行進方向是從地理區(qū)域B到地理區(qū)域A的離開方向時，標簽先進入到區(qū)域103，此時只偵測到射頻信號F2而偵測不到射頻信號Fl ；隨后，標簽進入到扇形區(qū)與圓形區(qū)的公共區(qū)域(即區(qū)域102)，標簽偵測到射頻信號F2也偵測到射頻信號F1。因此，若標簽偵測到射頻信號F2，但同時沒有偵測到射頻信號F1，隨后標簽偵測到射頻信號F2，也同時偵測到射頻信號F1，則判定行進方向為從地理區(qū)域B到地理區(qū)域A， 即行進方向為離開方向。當標簽判斷出行進方向后，使用另一頻率的射頻信號F3將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送給閱讀器。其中，行進方向信息可以為標志位信息，若行進方向為進入方向，則標志位置1 ；若行進方向為離開方向，則標志位置0。如圖1所示，閱讀器使用頻率F3接受標簽信息，并向標簽返回確認信息。點劃線圓形區(qū)域為射頻信號F3的作用范圍，該點劃線圓形區(qū)域的半徑大于虛線扇形的半徑，以保證標簽能將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器。為了保證標簽能夠準確地偵測到射頻信號F1、射頻信號F2的出現(xiàn)和消失，射頻信號F2的信號覆蓋區(qū)(即圖1所示實線圓形區(qū)域)的半徑大于標簽在兩個偵聽周期內(nèi)移動的距離。例如，假設標簽的移動速度為8米/秒，標簽的偵聽周期為2秒，即標簽每隔2秒偵聽1次射頻信號F1，那么射頻信號F2的信號覆蓋區(qū)的半徑至少為8X2X2 = 32米。進一步的，為了保證標簽能夠可靠充分地偵測到行進過程中射頻信號F1、射頻信號F2的存在和消失，標簽可以采用定速采樣的頻率偵測方式，也可以采用變速采樣的頻率偵測方式。變速采樣時標簽的偵測周期可變，當長時間沒有檢測到射頻信號Fl時，表示標簽不在閱讀器范圍內(nèi)，則標簽選用較大的偵測周期(該偵測周期為定時喚醒周期)，從而降低功耗。一旦標簽偵測到頻率Π，標簽選用較小的偵測周期，增大偵測頻率F1、F2的密度， 保證準確地檢測到標簽在行進過程中的離開或進入的方向變化。此外，在標簽偵測頻率Fl、F2的過程中，使用到濾波機制，濾去干擾信號，保證方向識別的準確性。濾波機制可以采用簡單的多次采樣取平均值方法，也可以利用信號不能突變的原理，使用相鄰采樣點差值的絕對值必須較小的判決機制消除干擾信號。參見圖2，是本發(fā)明實施例二提供的方向識別原理圖。與上述實施一相比，本實施例的不同點在于閱讀器采用兩個定向天線分別發(fā)送射頻信號Fl和射頻信號F2。如圖2所示，閱讀器的射頻信號發(fā)射點位于地理區(qū)域A和地理區(qū)域B的交界點0上，射頻信號Fl為定向天線發(fā)射的信號，其信號覆蓋區(qū)為紡錘形(如圖2所示的虛線扇形區(qū)201)，位于地理區(qū)域A上；射頻信號F2為定向天線發(fā)射的信號，其信號覆蓋區(qū)為紡錘形(如圖2所示的實線扇形區(qū)20 ，位于地理區(qū)域B上；且兩路射頻信號的信號覆蓋區(qū)互不重疊。本實施例提供的標簽行進方向判定方法如下如圖2所示，當標簽的行進方向是從地理區(qū)域A到地理區(qū)域B的進入方向時，標簽先進入到扇形區(qū)域201，此時只偵測到射頻信號Fl ；隨著標簽離開扇形區(qū)域201并進入扇形區(qū)域202，射頻信號Fl消失，標簽只偵測到射頻信號F2。因此，若標簽先偵聽到射頻信號F1，隨后偵測到射頻信號F2，標簽可判定為從地理區(qū)域A到地理區(qū)域B，即標簽行進方向為進入方向。如圖2所示，當標簽的行進方向是從地理區(qū)域B到地理區(qū)域A的離開方向時，標簽先進入到扇形區(qū)域202，此時只偵測到射頻信號F2 ；隨著標簽離開扇形區(qū)域202并進入扇形區(qū)域201，射頻信號F2消失，標簽只偵測到射頻信號F1。因此，若標簽先偵測到射頻信號F2，后偵測到射頻信號F1，則判定行進方向為從地理區(qū)域B到地理區(qū)域A，即行進方向為離開方向。本發(fā)明實施例還提供一種識別行進方向的RFID系統(tǒng)，包括閱讀器和標簽。其中，閱讀器包括兩路射頻發(fā)送器，分別用于發(fā)送不同頻率的射頻信號Fl和射頻信號F2 ；兩路射頻信號分別覆蓋于不同的地理區(qū)域上；所述標簽為有源標簽，包括第三射頻收發(fā)器，用于偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號，以及將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器；處理器，用于根據(jù)所偵測到的射頻信號Fl和射頻信號F2的先后順序，判定行進方向。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述閱讀器包括一個定向天線和一個全向天線，分別用于發(fā)送射頻信號F1、射頻信號F2 ；其中，所述射頻信號Fl的強度大于所述射頻信號F2的強度。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述閱讀器包括兩個定向天線，分別用于發(fā)送射頻信號F1、射頻信號F2。標簽的發(fā)射模塊使用射頻信號F3將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器。 射頻信號F1、射頻信號F2和射頻信號F3可以使用固定頻率，也可以使用按照某種規(guī)則的跳頻頻率。而且，閱讀器中的對應于頻率Fl、F2、F3的三路射頻收發(fā)器可以集成為1個部件，也可以是分開的3個部件，對應的定向天線或全向天線可以是外置的，也可以是和射頻收發(fā)器集成為一體化的內(nèi)置天線。本發(fā)明實施例提供的識別行進方向的方法及RFID系統(tǒng)，根據(jù)定向天線發(fā)射無線信號的指向性和全向天線發(fā)射無線信號的無方向性，由閱讀器送出兩路不同頻率的射頻信號，分別覆蓋于不同的地理區(qū)域，有源標簽通過偵測射頻信號強度來判定當前所處的區(qū)域位置，進而判斷出標簽行進的方向，識別準確度高。而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種有源RFID識別行進方向的方法，其特征在于，包括閱讀器同時發(fā)送兩路不同頻率的射頻信號，包括射頻信號Fl和射頻信號F2 ；兩路射頻信號分別覆蓋于不同的地理區(qū)域上；標簽偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號，根據(jù)所偵測到的射頻信號Fl和射頻信號F2的先后順序和射頻信號強度，判定行進方向；所述標簽在判定出行進方向后將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器。
2.如權利要求1所述的識別行進方向的方法，其特征在于，所述閱讀器的射頻信號發(fā)射點位于地理區(qū)域A和地理區(qū)域B的交界點上；所述射頻信號Fl為定向天線發(fā)射的信號，其信號覆蓋區(qū)為位于地理區(qū)域A中的扇形區(qū)域；所述射頻信號F2為全向天線發(fā)射的信號，其信號覆蓋區(qū)為位于地理區(qū)域A和地理區(qū)域 B中的實線圓形區(qū)域；且所述射頻信號Fl的信號覆蓋區(qū)的徑向，大于所述射頻信號F2的信號覆蓋區(qū)的徑向。
3.如權利要求2所述的識別行進方向的方法，其特征在于，所述標簽判定行進方向的方法包括標簽偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號；標簽經(jīng)過定時器喚醒后立即偵測射頻信號F2，若沒有偵測到射頻信號F2就表明標簽遠離閱讀器，隨即標簽再次進入休眠；偵測到射頻信號F2的同時也偵測到射頻信號F1，表明標簽在區(qū)域A中扇形和圓形相交的公共區(qū)域，隨后標簽偵測到射頻信號F2而偵測不到射頻信號F1，表明標簽此刻落在區(qū)域 B中圓形區(qū)域，則判定行進方向為從地理區(qū)域A到地理區(qū)域B;標簽偵測到射頻信號F2的同時沒有偵測到射頻信號F1，表明標簽在區(qū)域B中的圓形區(qū)域，隨后標簽偵測到射頻信號F2也偵測到射頻信號F1，表明標簽在區(qū)域A中扇形和圓形相交的公共區(qū)域，則判定行進方向為從地理區(qū)域B到地理區(qū)域A。
4.如權利要求3所述的識別行進方向的方法，其特征在于，所述射頻信號F2的信號覆蓋區(qū)的半徑大于標簽在兩個偵聽周期內(nèi)移動的距離。
5.如權利要求1所述的識別行進方向的方法，其特征在于，所述射頻信號Fl采用定向天線發(fā)射，其信號覆蓋區(qū)為紡錘形，位于地理區(qū)域A中的扇形區(qū)域；所述射頻信號F2也采用定向天線發(fā)射，其信號覆蓋區(qū)為紡錘形，位于地理區(qū)域B中的扇形區(qū)域；
6.如權利要求5所述的識別行進方向的方法，其特征在于，所述標簽判定行進方向的方法包括標簽偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號；若標簽先偵測到射頻信號F1，后偵測到射頻信號F2，則判定行進方向為從地理區(qū)域A 到地理區(qū)域B ；若標簽先偵測到射頻信號F2，后偵測到射頻信號F1，則判定行進方向為從地理區(qū)域B 到地理區(qū)域A。
7.如權利要求3、4或6所述的識別行進方向的方法，其特征在于，所述標簽使用射頻信號F3將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器；射頻信號F3的頻率不同于射頻信號Fl和射頻信號F2 ；且射頻信號F3的信號覆蓋區(qū)的半徑大于射頻信號Fl的信號覆蓋區(qū)的半徑。
8.如權利要求3、4或6所述的識別行進方向的方法，其特征在于，所述標簽偵測射頻信號時，采用濾波機制包括多次采樣取平均值方法，和使用相鄰采樣點差值的絕對值必須較小的判決機制消除干擾信號。
9.一種識別行進方向的RFID系統(tǒng)，其特征在于，包括閱讀器和標簽；所述閱讀器包括兩路射頻發(fā)送器，分別用于發(fā)送不同頻率的射頻信號Fl和射頻信號 F2 ；兩路射頻信號分別覆蓋于不同的地理區(qū)域上；所述標簽包括第三射頻收發(fā)器，用于偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號，以及將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器；處理器，用于根據(jù)所偵測到的射頻信號Fl和射頻信號F2的先后順序，判定行進方向。
10.如權利要求9所述的識別行進方向的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述閱讀器包括一個定向天線和一個全向天線，分別用于發(fā)送射頻信號F1、射頻信號F2 ；其中，所述射頻信號Fl 的強度大于所述射頻信號F2的強度。
11.如權利要求9所述的識別行進方向的RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述閱讀器包括兩個定向天線，分別用于發(fā)送射頻信號Fl、射頻信號F2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有源RFID識別行進方向的方法及系統(tǒng)，該方法包括閱讀器同時發(fā)送兩路不同頻率的射頻信號，包括射頻信號F1和射頻信號F2；兩路射頻信號分別覆蓋于不同的地理區(qū)域上；標簽偵測所述閱讀器發(fā)送的射頻信號，根據(jù)所偵測射頻信號F1和射頻信號F2的空間分布和信號強度，判定行進方向；所述標簽判定行進方向后將標簽序列號和行進方向信息發(fā)送到閱讀器。本發(fā)明實施例提供的識別行進方向的方法及RFID系統(tǒng)，硬件構(gòu)成簡單，且行進方向識別準確度高。
文檔編號G06K7/00GK102354361SQ20111026991
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權日2011年9月13日
發(fā)明者魏中海 申請人:魏中海