CN104318191B - 一种uhf rfid自适应工作方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种UHF RFID自适应工作方法，包括3个自学习过程：通过将UHF RFID标签测试板摆放在天线阅读的特定区域，统计读写器在每个频点下读到的标签数目及对应的RSSI值，对跳频范围内的频点进行筛选，选取出其中几个最优读取频点来做跳频点使用，从而提高读取效率；通过将UHF RFID标签测试板摆放在天线阅读的特定区域，对盘查时的发射功率进行调节测试，测试获得能够满足盘查要求的最小发射功率。本发明能够有效应对固定式UHF RFID阅读器应用环境多变，参数设置繁杂的问题，使固定式UHF RFID阅读器达到较佳的使用效果。
Description
技术领域
本发明提出一种基于AS3992固定式UHF RFID阅读器的自适应工作方法，属于物联网微波射频识别技术领域。
背景技术
随着物联网产业的发展，超高频阅读器(UHF RFID)技术由于具有识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强等特点得到了迅速推广，逐渐形成一种全新的管理手段。由于固定式UHF RFID阅读器应用环境多变，参数设置繁杂，给操作者带来了很多不便，所以阅读器能够根据应用环境自动进行设置，以达到最佳的使用效果就很有必要了。
固定式UHF RFID阅读器一般有多个天线(即多通道)，对于多天线的使用，大都是在上位机(即PC机或者对阅读器进行控制的服务器)进行设置，先选择要使用的天线，再进行一些盘查读写等操作；或者需要人为设置所需要的一些天线切换的时间。这种人为选择或者设置天线的方式并不能很好的适应应用环境，当固定式阅读器上有天线需要添加或者去除时，需要人为了解天线的连接情况再进行设置；当各个天线对应场景中的标签数目发生改变时，之前的设置就可能不是最佳的了。本发明中的多天线自动切换滞留自学习方法则能够自动检测外部天线的连接，不需要人为干预就能够建立较优的天线切换方案。
UHF RFID阅读器由于使用的国家的不同，有多个频段，中国常用的频段为920MHz到925MHz之间。这些频段以0.25MHz为步长分为多个频点，但实际使用中一般情况下只有几个频点读取效果是最好的，本发明的跳频点选择自学习方法，即是基于这点考虑，选取出其中几个最优读取频点来做跳频点使用，从而提高读取效率。
读写器的发射功率是一个很重要的参数。读写器对电子标签的操作距离，主要会由该发射功率来确定，发射功率越大，则操作距离越远。读写器的发射功率可以通过***参数设置来调整，可分为几级或连续可调。但发射功率太大，一方面增加了功耗，另一方面对周围环境则会造成比较大的电磁波辐射。本发明的功率调节自学习方法则旨在通过一些计算过程，自动设置一个最小功率，盘查出环境中的所有标签。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提高超高频阅读器的读取效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种UHF RFID自适应工作方法，其特征在于，包括多天线自动切换滞留自学习过程，具体包括以下步骤：
11)天线滞留时间以X毫秒为最小单位，即一个盘查周期的最短时间；切换一遍所有天线进行盘查的时间作为一个切换周期；
12)每个活动天线滞留时间(滞留时间内，天线进行盘查工作)
最少包括N个时隙，最多包括M个时隙，时隙指每个天线盘查从开始到结束的时间段内的间隙，时隙长短与盘查过程中读取的标签数有关，所以时隙长短并不确定；
13)外部控制进行自学习过程的周期数，即控制切换进行重新自学习的次数；
14)通过各个天线接口的反向功率来判断是否有天线连接，建立天线切换表，包括活动天线ID与滞留时隙数的对应关系；
15)进行标签连续盘查，每个天线滞留T个盘查周期，即该天线在天线切换表中对应的滞留时隙数；
16)每次进行自学习过程为S个切换周期，仅在学习过程开始前更新天线切换表；
17)若给定天线滞留时间内没有盘查到标签，则时隙数减1，但最小为N；
18)若天线滞留时间内盘查到的标签数超过天线盘查标签平均数的120％，则时隙数加1，且时隙数最大设置为数值M1，若天线滞留时间内盘查到的标签数超过天线盘查标签平均数的140％，则时隙数加1，且时隙数最大设置为数值M2，其中M1<M2<＝M；所述天线盘查标签平均数是对一个切换周期内所有天线读到的标签数进行统计，然后对多个切换周期内所有天线读到的标签数取平均数；
19)若天线滞留时间内盘查到的标签数低于天线盘查标签平均数的70％，则时隙数减1，且时隙数最小设置为N1，N1>N，即能读取到标签，但标签数小于标签平均数的70％；
20)重复步骤17)-19)进行自学习M个切换周期，确定天线切换表。
前述的一种UHF RFID自适应工作方法，其特征在于：还包括跳频点选择自学习过程，具体包括以下步骤：
21)默认工作频段为920MHz-925MHz，通过外部选择频段；
22)频点增长步长为0.25MHz，建立跳频表；
23)对跳频表中所有频点进行检测外部频率干扰是否超过阈值，如果频率表中的频点对应的外部频率干扰超过频点对应的阈值，则将该频点从跳频表中去除，同时修改跳频表中的活动频点个数、频点对应阈值与频点使用次数，建立准活动跳频表A；24)取准活动跳频表A中所有频点分别进行调谐操作；
25)在读取范围内建立标签测试环境，即建立N个UHF RFID标签测试板，N≥2，标签测试板均放置在读取天线的正前方，与读取天线平行放置，一般设置两个即可；
26)依次调用跳频表中的所有频点进行标签盘查，此过程作为一个跳频周期；
27)连续盘查N个跳频周期，统计各个频点读取的标签数目；
28)选取读取效果最优的跳频表A中频点，若读取标签效果相同的情况下保留所有跳频点，组成准跳频表B，读取效果以能够读取到的标签数作为评定标准，读取到的标签数越多，表示效果越好；
29)连续盘查M个跳频周期，统计准跳频表B中各个频点读取标签的接收的信号强度指示(RSSI)平均值；
210)对比测试，保留准跳频表中RSSI值最大的跳频点，组成准跳频表C；
211)对准跳频表C中频点随机排序生成最终跳频表。
前述的一种UHF RFID自适应工作方法，其特征在于：还包括功率调节自学习过程，具体包括以下步骤：
31)在预期读取操作范围内安装好天线并建立标签测试环境，即建立N个UHF RFID标签测试板，N≥2，标签测试板都放置在读取天线的正前方，与读取天线平行放置；
32)在读写器盘查阶段，首先以最大功率进行连续盘查，得到最大读取范围内的标签数目A；
33)调整功率减小1dBm；
34)以N个盘查周期为一测试周期，使读取到的标签数与步骤32)检测的标签数目A一致；
35)重复步骤33)、34)操作，当阅读器盘查到的标签数目减小时终止；
36)将当前功率加1dBm并保存，作为最小功率；
37)连续M次盘查，测试其读取稳定性，即如果超过M/3次不能读取到标签数目A，那么最小功率加1dBm并保存；
38)若最小功率是其能够设置的最大功率，则报警进行提示，重新进行天线安装返回步骤31)。
本发明所达到的有益效果：
本发明的基于AS3992的UHF RFID自适应工作方法，实现了多天线固定式UHF RFID阅读器增减天线后确认工作的自动化，及时根据各天线所处场景中的标签数目自动调整天线滞留时间，能够有效提高多天线切换连续盘查情况下的读取效率。实现了在所使用的频段中选取若干个较优频点的目的，利用较优频点提高读写效率。能够自动调节功率，使阅读器在满足读写操作的情况下降低功耗，减少对周围环境的射频干扰。
附图说明
图1为本发明的标签测试板设置示意图。
具体实施方式
本发明提出了3种自学习过程，可以使阅读器在使用中发挥出良好的使用效果。
本发明是基于AS3992芯片的RFID读写器相关自学习机制。下面对3种自学习机制要点做以下说明：包括多天线自动切换滞留自学习、跳频点选择自学习和功率调节自学习三个过程，
(A)多天线自动切换、时间滞留自学习机制包括以下要点：
11)天线滞留时间以X毫秒为最小单位，即一个盘查周期的最短时间；切换一遍所有天线进行盘查的时间作为一个切换周期；
12)每个活动天线滞留时间(滞留时间内，天线进行盘查工作)最少包括N个时隙，最多包括M个时隙，时隙指每个天线盘查从开始到结束的时间段内的间隙，时隙长短与盘查过程中读取的标签数有关，所以时隙长短并不确定；
13)外部控制进行自学习过程的周期数，即控制切换进行重新自学习的次数；
14)通过各个天线接口的反向功率来判断是否有天线连接，建立天线切换表，包括活动天线ID与滞留时隙数的对应关系；
天线切换表如表1所示。
表1
| 活动天线ID | 滞留时隙数 |
| 0 | 3 |
| 1 | 3 |
| 2 | 3 |
| 3 | 3 |
15)进行标签连续盘查，每个天线滞留T个盘查周期，即该天线在天线切换表中对应的滞留时隙数；
16)每次进行自学习过程为S个切换周期，仅在学习过程开始前更新天线切换表；
17)若给定天线滞留时间内没有盘查到标签，则时隙数减1，但最小为N；
18)若天线滞留时间内盘查到的标签数超过天线盘查标签平均数的120％，则时隙数加1，且时隙数最大设置为数值M1，若天线滞留时间内盘查到的标签数超过天线盘查标签平均数的140％，则时隙数加1，且时隙数最大设置为数值M2，其中M1<M2<＝M；所述天线盘查标签平均数是对一个切换周期内所有天线读到的标签数进行统计，然后对多个切换周期内所有天线读到的标签数取平均数；
19)若天线滞留时间内盘查到的标签数低于天线盘查标签平均数的70％，则时隙数减1，且时隙数最小设置为N1，N1>N，即能读取到标签，但标签数小于标签平均数的70％；
20)重复步骤17)-19)进行自学习M个切换周期，确定天线切换表。
这个方法实现了多天线固定式UHF RFID阅读器增减天线后确认工作的自动化，及时根据各天线所处场景中的标签数目自动调整天线滞留时间，能够有效提高多天线切换连续盘查情况下的读取效率。
(B)跳频点选择自学习机制包括以下要点：
21)默认工作频段为920MHz-925MHz，通过外部选择频段；
22)频点增长步长为0.25MHz，建立跳频表；跳频表式样如表2所示：
表2
23)对跳频表中所有频点进行检测外部频率干扰是否超过阈值，如果频率表中的频点对应的外部频率干扰超过频点对应的阈值，则将该频点从跳频表中去除，同时修改跳频表中的活动频点个数、频点对应阈值与频点使用次数，建立准活动跳频表A；准活动跳频表A举例如表3所示：
表3
24)取准活动跳频表A中所有频点分别进行调谐操作；
25)在读取范围内建立标签测试环境，即建立N个UHF RFID标签测试板，N≥2，标签测试板均放置在读取天线的正前方，与读取天线平行放置，一般设置两个即可；
26)依次调用跳频表中的所有频点进行标签盘查，此过程作为一个跳频周期；
27)连续盘查N个跳频周期，统计各个频点读取的标签数目；
28)选取读取效果最优的跳频表A中频点，若读取标签效果相同的情况下保留所有跳频点，组成准跳频表B，读取效果以能够读取到的标签数作为评定标准，读取到的标签数越多，表示效果越好；
29)连续盘查M个跳频周期，统计准跳频表B中各个频点读取标签的接收的信号强度指示(RSSI)平均值；
210)对比测试，保留准跳频表中RSSI值最大的跳频点，组成准跳频表C；
211)对准跳频表C中频点随机排序生成最终跳频表。
这个方法实现了在所使用的频段中选取若干个较优频点的目的，利用较优频点提高读写效率。
(C)功率调节自学习机制包括以下要点：
31)在预期读取操作范围内安装好天线并建立标签测试环境，即建立N个UHF RFID标签测试板，N≥2，标签测试板都放置在读取天线的正前方，与读取天线平行放置；
32)在读写器盘查阶段，首先以最大功率进行连续盘查，得到最大读取范围内的标签数目A；
33)调整功率减小1dBm；
34)以N个盘查周期为一测试周期，使读取到的标签数与步骤32)检测的标签数目A一致；
35)重复步骤33)、34)操作，当阅读器盘查到的标签数目减小时终止；
36)将当前功率加1dBm并保存，作为最小功率；
37)连续M次盘查，测试其读取稳定性，即如果超过M/3次不能读取到标签数目A，那么最小功率加1dBm并保存；
38)若最小功率是其能够设置的最大功率，则报警进行提示，重新进行天线安装返回步骤31)。
这个方法能够自动调节功率，使阅读器在满足读写操作的情况下降低功耗，减少对周围环境的射频干扰。
本发明按照优选实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种UHF RFID自适应工作方法，其特征在于，包括多天线自动切换滞留自学习过程，具体包括以下步骤：
11）天线滞留时间以X毫秒为最小单位，即一个盘查周期的最短时间；切换一遍所有天线进行盘查的时间作为一个切换周期；
12）每个活动天线滞留时间最少包括N个时隙，最多包括M个时隙，时隙指每个天线盘查从开始到结束的时间段内的间隙；
13）外部控制进行自学习过程的周期数，即控制切换进行重新自学习的次数；
14）通过各个天线接口的反向功率来判断是否有天线连接，建立天线切换表，包括活动天线ID与滞留时隙数的对应关系；
15）进行标签连续盘查，每个天线滞留T个盘查周期，即该天线在天线切换表中对应的滞留时隙数；
16）每次进行自学习过程为S个切换周期，仅在学习过程开始前更新天线切换表；
17）若给定天线滞留时间内没有盘查到标签，则时隙数减1，但最小为N；
18）若天线滞留时间内盘查到的标签数超过天线盘查标签平均数的120%、且小于等于天线盘查标签平均数的140%，则时隙数加1，且时隙数最大设置为数值M1 ，若天线滞留时间内盘查到的标签数超过天线盘查标签平均数的140%，则时隙数加1，且时隙数最大设置为数值M2 ，其中M1<M2<=M；所述天线盘查标签平均数是对一个切换周期内所有天线读到的标签数进行统计，然后对多个切换周期内所有天线读到的标签数取平均数；
19）若天线滞留时间内盘查到的标签数低于天线盘查标签平均数的70%，则时隙数减1，且时隙数最小设置为N1，N1>N ，即能读取到标签，但标签数小于标签平均数的70%；
20）重复步骤17）-19）进行自学习M个切换周期，确定天线切换表。
2.根据权利要求1所述的一种UHF RFID自适应工作方法，其特征在于：还包括跳频点选择自学习过程，具体包括以下步骤：
21)默认工作频段为920MHz-925MHz，通过外部选择频段；
22)频点增长步长为0.25MHz，建立跳频表；
23）对跳频表中所有频点进行检测外部频率干扰是否超过阈值，如果频率表中的频点对应的外部频率干扰超过频点对应的阈值，则将该频点从跳频表中去除，同时修改跳频表中的活动频点个数、频点对应阈值与频点使用次数，建立准活动跳频表A；
24)取准活动跳频表A中所有频点分别进行调谐操作；
25)在读取范围内建立标签测试环境，即建立N个UHF RFID标签测试板，N≥2，标签测试板均放置在读取天线的正前方，与读取天线平行放置；
26)依次调用跳频表中的所有频点进行标签盘查，此过程作为一个跳频周期；
27)连续盘查N 个跳频周期，统计各个频点读取的标签数目；
28)选取读取效果最优的跳频表A中频点，若读取标签效果相同的情况下保留所有跳频点，组成准跳频表B，读取效果以能够读取到的标签数作为评定标准，读取到的标签数越多，表示效果越好；
29)连续盘查M 个跳频周期， 统计准跳频表B中各个频点读取标签的接收的信号强度指示（RSSI）平均值；
210)对比测试，保留准跳频表B中RSSI值最大的跳频点，组成准跳频表C；
211)对准跳频表C中频点随机排序生成最终跳频表。
3.根据权利要求1或2所述的一种UHF RFID自适应工作方法，其特征在于：还包括功率调节自学习过程，具体包括以下步骤：
31)在预期读取操作范围内安装好天线并建立标签测试环境，即建立N个UHF RFID标签测试板，N≥2，标签测试板都放置在读取天线的正前方，与读取天线平行放置；
32)在读写器盘查阶段，首先以最大功率进行连续盘查，得到最大读取范围内的标签数目A；
33)调整功率减小1dBm；
34)以N 个盘查周期为一测试周期，使读取到的标签数与步骤32）检测的标签数目A一致；
35)重复步骤33） 、34 )操作，当阅读器盘查到的标签数目减小时终止；
36)将当前功率加1dBm并保存，作为最小功率；
37)连续M次盘查，如果超过M/3次不能读取到标签数目A，那么最小功率加1dBm并保存；
38)若最小功率是能够设置的最大功率，则报警进行提示，重新进行天线安装返回步骤31）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |