一種rfid標(biāo)簽天線優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于RFID通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法。【背景技術(shù)】
[0002] 射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID)是一種非接觸式的自動 識別技術(shù)，利用射頻信號自動識別目標(biāo)并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。識別工作無須人工干預(yù)。它可工 作于較為惡劣的環(huán)境。通過與一些防沖突算法的結(jié)合，RFID技術(shù)可以完成同時識別多個標(biāo) 簽，并能夠識別高速運動的物體的任務(wù)。RFID識別技術(shù)在如今這個經(jīng)濟全球化，信息網(wǎng)絡(luò)化 的現(xiàn)代社會中作為一種識別、管理、記錄產(chǎn)品信息的重要手段，為產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷售過程的 管理提供了方便。
[0003] 螺旋彈簧式無源天線是用金屬線繞制成螺旋形結(jié)構(gòu)并且是同軸饋電的一種行波 天線。采用兩側(cè)呈螺旋狀延伸的彈簧式結(jié)構(gòu)，在RFID電子標(biāo)簽封裝后可以提高天線抵抗應(yīng) 力及撓曲的能力，尤其針對應(yīng)用于植入輪胎的RFID電子標(biāo)簽，螺旋狀延伸的彈簧式結(jié)構(gòu)還 有助于提高其自身韌性，保證標(biāo)簽具有較好的緩解外界應(yīng)力的能力，這對于在高速運轉(zhuǎn)的 輪胎中或者輪胎運行在劇烈顛簸的路面，輪胎內(nèi)壓不穩(wěn)定的情況具有至關(guān)重要的作用。然 而，由于橡膠輪胎在制備過程的特殊性和復(fù)雜性，炭黑的含量影響輪胎的導(dǎo)電、介電參數(shù)等 性能，讀寫器的讀取距離同時受到輪胎材料和標(biāo)簽參數(shù)（形狀、尺寸等）的影響，因此，導(dǎo) 致RFID標(biāo)簽在應(yīng)用過程中存在性能不確定性，基于此，如何發(fā)明一種RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方 法，用仿真的方式對植入橡膠的RFID天線進行建模，結(jié)合試驗測試數(shù)據(jù)進行RFID標(biāo)簽的性 能進行訓(xùn)練，從而預(yù)測RFID標(biāo)簽在不同型號輪胎的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有RFID標(biāo)簽植入輪胎閱讀距離容易受外界參數(shù)影響，不確定 性大，不容易掌握控制的技術(shù)問題，提出了一種RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法，可以解決上述問 題。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0006] 一種RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0007] (1)、模型輸入節(jié)點采集步驟，包括：
[0008] (11)、選擇樣本輪胎，對所述樣本輪胎測試導(dǎo)電性及介電性；
[0009] (12)、將RFID標(biāo)簽植入所述樣本輪胎內(nèi)，記錄植入深度、植入位置、標(biāo)簽長度、閱 讀器發(fā)射功率，測量實際閱讀距離；
[0010] (13)、按照RFID標(biāo)簽植入輪胎的位置結(jié)構(gòu)進行電磁仿真，計算輸出RFID標(biāo)簽的性 能參數(shù)，所述RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)至少包括：螺旋線臂長，螺旋線半徑，螺旋升角，工作頻 率，溫度，炭黑含量，植入深度；
[0011] (2)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立步驟，以所述RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)作為輸入節(jié)點，實際閱 讀距離作為輸出節(jié)點，建立起基本的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)作為預(yù)測模型；
[0012](3)、RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化步驟，對所述RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)分別在合理的范圍內(nèi) 選取若干個值，組合成若干組輸入節(jié)點，將所述若干組輸入節(jié)點分別輸入所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模 型，相應(yīng)計算輸出，即閱讀器的預(yù)測閱讀距離，從若干組預(yù)測閱讀距離中選擇出最大預(yù)測閱 讀距離，以所述最大預(yù)測閱讀距離所對應(yīng)輸入節(jié)點內(nèi)RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)制作RFID標(biāo)簽。
[0013] 進一步的，所述步驟（2)中包括以下子步驟：
[0014] (21)、初始化步驟，對權(quán)值矩陣W、V賦隨機數(shù)，將樣本模式計數(shù)器和訓(xùn)練次數(shù)計數(shù) 器q置為1，誤差E置為0,學(xué)習(xí)率τι設(shè)為（0，1]區(qū)間內(nèi)的小數(shù)，期望誤差E_設(shè)為正值；
[0015](22)、將訓(xùn)練樣本輸入所述預(yù)測模型，計算各層輸出：用當(dāng)前訓(xùn)練樣本的RFID標(biāo) 簽的性能參數(shù)和實際閱讀距離分別對向量數(shù)組X、d賦值，計算預(yù)測模型的隱含層輸出Y和 輸出層輸出〇中各分量，
[0016]
[0017] l=\J-
[0018] 其中，〇k是預(yù)測模型輸出的閱讀距離預(yù)測值，Y,是隱含層輸出，為計算的中間值， f(x)是轉(zhuǎn)移函數(shù)，u是隱含層權(quán)值，ω是輸出層權(quán)值，i為輸入層的層數(shù)，j為隱含層的層 數(shù)，k為輸出層的層數(shù)；
[0019] (23)、計算預(yù)測模型總誤差E總，為：
[0020]
[0021] 其中，p為訓(xùn)練樣本編號；
[0022] (24)、將預(yù)測模型總誤差期望誤差E_相比較，若預(yù)測模型總誤差E大于期 望誤差E_，則調(diào)整隱含層權(quán)值υ和輸出層權(quán)值ω，重新計算預(yù)測模型輸出。
[0023] 又進一步的，所述步驟（24)中，調(diào)整隱含層權(quán)值υ和輸出層權(quán)值ω的方法為：
[0024] 分別計算隱含層誤差考和輸出層誤差
[0025]
[0027] 隱含層權(quán)值的調(diào)節(jié)幅度為：
[0028]
[0029] 輸出層權(quán)值的調(diào)節(jié)幅度為：
[0030]
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：本發(fā)明的RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方 法，針對橡膠體中影響RFID天線射頻傳輸?shù)膯栴}，利用人工智能算法對植入橡膠的RFID天 線進行建模，結(jié)合試驗測試數(shù)據(jù)進行RFID標(biāo)簽的性能進行訓(xùn)練，從而預(yù)測RFID標(biāo)簽在不同 型號輪胎的性能，對于提高RFID在輪胎等橡膠制品中的廣泛應(yīng)用，通過大量的實際數(shù)據(jù)對 仿真模型進行校正，并在給定標(biāo)簽的形式下，預(yù)測出標(biāo)簽不同參數(shù)下對應(yīng)的閱讀距離，從而 為全鋼載重輪胎的RFID植入提供理論指導(dǎo)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模預(yù)測標(biāo)簽性能和讀取距離 的方法，使得只需要通過少量的實驗來獲取數(shù)據(jù)，便可預(yù)測所有情況影響讀取距離的參數(shù) 組合值，省時省力，而且準(zhǔn)確性也很高。
[0032] 結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更 加清楚。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0034] 圖1是本發(fā)明所提出的RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法一種實施例中天線的參數(shù)示意 圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明所提出的RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法一種實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 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(shù)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?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(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。
[0037]目前，輪胎RFID標(biāo)簽在轎車胎等半鋼輪胎的應(yīng)用上已經(jīng)獲得1米以上的識別距 離，但在全鋼胎中由于鋼絲簾布及橡膠材料的影響，由于金屬的屏蔽及干擾作用，以及炭黑 等材料的影響，使得全鋼胎的閱讀距離一直不能獲得滿意的效果?；诖耍景l(fā)明提出了一 種RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法，建立預(yù)測模型，能夠在給定標(biāo)簽的形式下，預(yù)測出標(biāo)簽不同參 數(shù)下對應(yīng)的閱讀距離，從而為全鋼載重輪胎的RFID植入提供理論指導(dǎo)。
[0038] 實施例一，本實施例提出了一種RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0039]S1、模型輸入節(jié)點采集步驟，包括：
[0040]S11、選擇樣本輪胎，對所述樣本輪胎測試導(dǎo)電性及介電性；
[0041]S12、將RFID標(biāo)簽植入所述樣本輪胎內(nèi)，記錄植入深度、植入位置、標(biāo)簽長度、閱讀 器發(fā)射功率，測量實際閱讀距離；其中，植入深度、植入位置、標(biāo)簽長度參數(shù)、實際閱讀距離 需要實際測量出來，閱讀器發(fā)射功率為閱讀標(biāo)簽是閱讀器的實際發(fā)射功率，上述參數(shù)為后 續(xù)仿真及RFID標(biāo)簽性能的預(yù)測準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。
[0042]S13、按照RFID標(biāo)簽植入輪胎的位置結(jié)構(gòu)進行電磁仿真，計算輸出RFID標(biāo)簽的性 能參數(shù)，所述RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)至少包括：螺旋線臂長，螺旋線半徑，螺旋升角，工作頻 率，溫度，炭黑含量，植入深度；
[0043]S2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立步驟，以所述RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)作為輸入節(jié)點，實際閱 讀距離作為輸出節(jié)點，建立起基本的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)作為預(yù)測模型；
[0044]S3、RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化步驟，對所述RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)分別在合理的范圍內(nèi)選 取若干個值，組合成若干組輸入節(jié)點，將所述若干組輸入節(jié)點分別輸入所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型， 相應(yīng)計算輸出，即閱讀器的預(yù)測閱讀距離，從若干組預(yù)測閱讀距離中選擇出最大預(yù)測閱讀 距離，以所述最大預(yù)測閱讀距離所對應(yīng)輸入節(jié)點內(nèi)RFID標(biāo)簽的性能參數(shù)制作RFID標(biāo)簽。
[0045] 本實施例的RFID標(biāo)簽天線優(yōu)化方法，利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對植入橡膠的RFID 天線進行建模，結(jié)合試驗測試數(shù)據(jù)進行RFID標(biāo)簽的性能進行訓(xùn)練，從而預(yù)測RFID標(biāo)簽在不 同型號輪胎的性能，對于提高RFID在輪胎等橡膠制品中的廣泛應(yīng)用，通過大量的實際數(shù)據(jù) 對仿真模型進行校正，并在給定標(biāo)簽的形式下，預(yù)測出標(biāo)簽不同參數(shù)下對應(yīng)的閱讀距離，從 而為全鋼載重輪胎的RFID植入提供理論指導(dǎo)，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模預(yù)測標(biāo)簽性能和讀取距 離的方法，使得只需要通過少量的實驗來獲取數(shù)據(jù)，便可預(yù)測所有情況影響讀取距離的參 數(shù)組合值，省時省力，