專利名稱：Rfid環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及RFID大范圍多點(diǎn)監(jiān)測(cè)定位技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種RFID多天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)天線控制方法。
背景技術(shù)：
RFID (Radio Frequency Identification)是一種無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，由于高頻(工作頻率通常為13. 56MHz)系統(tǒng)識(shí)讀距離較近(一般為O. I O. 3米，最大不超過(guò)I米)，限制了系統(tǒng)的覆蓋范圍；而超高頻(400MHz 2. 4GHz)系統(tǒng)的識(shí)讀距離雖然能夠超過(guò)3米以上，但是由于超高頻電磁波易被水吸收而衰減，又易被金屬反射而干擾系統(tǒng)工作，在實(shí)際使用過(guò)程中，常常由于受到液體容器或富含水分的物質(zhì)(如高含水物品、人體、動(dòng)物軀體 等)的遮擋，以及金屬物品(被識(shí)別的金屬制品、集裝箱、倉(cāng)庫(kù)貨架等)的干擾，造成超高頻RFID系統(tǒng)工作異常；而且超高頻RFID系統(tǒng)大范圍的識(shí)讀距離又帶來(lái)系統(tǒng)定位精度不高的固有缺陷。為了解決上述問(wèn)題，一個(gè)可行的辦法就是布設(shè)更多的天線，并保證每一個(gè)天線都在其可靠的作用范圍內(nèi)工作。通過(guò)在大范圍布設(shè)大量的天線，達(dá)到擴(kuò)大檢測(cè)范圍(對(duì)高頻系統(tǒng)而言)，提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性和定位精確性(對(duì)超高頻系統(tǒng)而言)的目的。為此，人們提出了一系列的RFID多天線擴(kuò)展方案，從基本的四(八)天線讀寫器，到可以連接幾十個(gè)天線的多天線分支器，但是實(shí)際應(yīng)用效果都不太理想。主要問(wèn)題在于這些多天線擴(kuò)展系統(tǒng)都采取樹形分支連接方式，切換層次太多(連接32個(gè)天線的分支系統(tǒng)需經(jīng)過(guò)5層切換)，線纜繁復(fù)，不但造成嚴(yán)重的插入損耗(每一個(gè)切換層次I 2dB)，而且任意一個(gè)中間分支接點(diǎn)故障都會(huì)造成次級(jí)接點(diǎn)和天線的成片失效；由于終端天線接口無(wú)法主動(dòng)返回測(cè)試信號(hào)，讀寫控制器也就無(wú)法了解各分支天線鏈路的通斷情況，系統(tǒng)工作的可靠性無(wú)法保障。此外，由于各層次標(biāo)準(zhǔn)天線分支切換器模塊的分支端口數(shù)量是固定的，無(wú)法根據(jù)應(yīng)用的需要靈活調(diào)難
iF. O

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種連接簡(jiǎn)單、擴(kuò)展靈活、成本低廉、工作性能穩(wěn)定可靠、適用范圍廣泛的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)控制方法如下該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是，所述的系統(tǒng)包括自帶切換地址解碼器的RFID天線模塊、包含天線切換地址編碼器和天線切換地址總線輸出接口的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器、連接天線模塊的射頻同軸電纜總線及T型三通連接器、切換地址總線電纜。該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的RFID天線模塊包含切換地址譯碼器和本模塊在環(huán)形陣列中的唯一地址編碼。該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器包含與天線模塊的切換地址譯碼器相匹配的切換地址編碼器和切換地址總線輸出接口。該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的天線模塊與專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器以及其他天線模塊通過(guò)射頻電纜和T型三通連接器連接成環(huán)形總線鏈路。該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的切換地址總線電纜從連接專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器的天線切換地址總線輸出接口起始，以菊花鏈路方式逐一連接陣列中各天線模塊的切換地址總線接口。 該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于高頻(13. 56MHz) RFID系統(tǒng)和超高頻(頻率范圍為400MHz 5. 8GHz)RFID系統(tǒng)。該利用上述的天線陣列系統(tǒng)進(jìn)行大范圍分布式RFID標(biāo)簽識(shí)讀定位的方法，其主要特點(diǎn)是，所述的方法包括以下步驟(I)將環(huán)形鏈路陣列中所連接的天線模塊的唯一編號(hào)(切換地址)和該天線模塊所處的監(jiān)測(cè)位置編碼輸入陣列所連接的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器中，建立天線切換地址對(duì)照表；(2)陣列系統(tǒng)的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器在進(jìn)行讀寫操作時(shí)，首先從天線切換地址對(duì)照表取出一個(gè)天線預(yù)設(shè)編號(hào)，傳輸給切換地址編碼器轉(zhuǎn)換為切換地址編碼，然后通過(guò)天線切換地址總線傳送出去，開通相應(yīng)的天線；(3)當(dāng)切換地址總線電纜上傳來(lái)的代碼與某個(gè)天線模塊預(yù)設(shè)編號(hào)相匹配時(shí)，該模塊連接環(huán)形射頻總線T型三通連接器的高頻開關(guān)閉合，接通RFID天線；(4)專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器確定指定的天線模塊開通后，啟動(dòng)射頻模塊，通過(guò)選定的RFID天線讀/寫RFID標(biāo)簽；(5)如果專用讀寫監(jiān)測(cè)控制器無(wú)法確定指定的天線模塊是否開通，則判定該天線鏈路故障，停止當(dāng)前操作，并向上位主控系統(tǒng)發(fā)出故障中斷信息；(6)專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器完成對(duì)選定天線覆蓋區(qū)域的RFID標(biāo)簽的讀/寫操作后，關(guān)閉射頻模塊，然后從天線切換地址對(duì)照表中讀取下一個(gè)天線預(yù)設(shè)編號(hào)，傳輸給切換地址編碼器轉(zhuǎn)換為切換地址編碼，通過(guò)天線切換地址總線傳送出去，關(guān)閉先前選定的RFID天線，并開通下一個(gè)RFID天線；(7)當(dāng)專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器完成所需的讀/寫操作后，在切換地址總線上發(fā)送一個(gè)“空地址”(即沒(méi)有對(duì)應(yīng)天線模塊的編號(hào)值，通常是最小值)，關(guān)閉本環(huán)形陣列中的所有RFID天線。專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器可以逐個(gè)輪流發(fā)送天線切換地址對(duì)照表中的天線預(yù)設(shè)編號(hào)(切換地址)，逐一開通該環(huán)形鏈路中的所有RFID天線，對(duì)該路環(huán)形天線陣列覆蓋區(qū)域的RFID標(biāo)簽進(jìn)行“盤存”操作，獲取陣列覆蓋區(qū)域內(nèi)的RFID標(biāo)簽(以及攜帶這些標(biāo)簽的物品)的分布情況。本發(fā)明的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)讀取到每個(gè)個(gè)體標(biāo)簽的天線預(yù)設(shè)編號(hào)和監(jiān)測(cè)位置編碼，確定各個(gè)標(biāo)簽在該天線陣列覆蓋區(qū)域中的具體位置，達(dá)到對(duì)個(gè)體RFID標(biāo)簽(以及攜帶該標(biāo)簽的物品)的精確定位。采用了該發(fā)明的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)控制方法，巧妙地將天線陣列的切換功能分散到每個(gè)天線模塊，不僅大大減少了切換層次，降低了線路損耗，而且可以通過(guò)專用讀寫監(jiān)測(cè)控制器與天線模塊之間交換測(cè)試信號(hào)檢測(cè)天線鏈路的通斷，保障系統(tǒng)工作的穩(wěn)定可靠；整個(gè)系統(tǒng)的線路簡(jiǎn)潔，部署靈活，實(shí)現(xiàn)成本較低，適用范圍較為廣泛，為RFID的廣泛應(yīng)用以及區(qū)域定位監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步普及和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖I為本發(fā)明的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體構(gòu)成示意圖。圖2為本發(fā)明的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖I所示，該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中包括自帶切換地址解碼器
(I)的RFID天線模塊(2)、包含天線切換地址編碼器(3)和天線切換地址總線輸出接口(4)的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)、連接天線模塊(2)的射頻同軸電纜總線(6)及T型三通連接器(7)、切換地址總線電纜(8);所述的RFID工作頻率可以是高頻(13.56MHz)或超高頻(頻率范圍400MHz 5. 8GHz)。其中，所述的射頻同軸電纜總線(6)連接成環(huán)形鏈路，主要是為了防止因總線鏈路中某一節(jié)點(diǎn)連接故障影響該節(jié)點(diǎn)的后續(xù)節(jié)點(diǎn)射頻信號(hào)傳輸，提高系統(tǒng)的可靠性。再請(qǐng)參閱圖2所示，該利用上述的系統(tǒng)進(jìn)行分布式倉(cāng)庫(kù)貨架定位監(jiān)測(cè)的方法，其中包括以下步驟(I)系統(tǒng)按照單個(gè)RFID天線的作用范圍確定天線模塊(2)在貨架上的安裝位置，相鄰天線模塊的覆蓋范圍邊界少許重疊，以保證系統(tǒng)對(duì)貨架儲(chǔ)藏空間的完全覆蓋；(2)對(duì)安裝在貨架上的天線模塊(2)簽逐一進(jìn)行編號(hào)定位，建立天線切換控制地址對(duì)照表；(3)通常每個(gè)貨架上的天線模塊(2)連成一個(gè)獨(dú)立的環(huán)路系統(tǒng)，方便管理和維護(hù)；一組相鄰的(4 5個(gè))貨架上的天線環(huán)路共同連接到一臺(tái)專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)上，以降低系統(tǒng)設(shè)備成本；(4)按照上述方式安裝的RFID倉(cāng)庫(kù)貨架管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)庫(kù)存物品的入庫(kù)上架登記、下架出庫(kù)清賬、快速盤存、定位查找功能(a)當(dāng)物品放入貨架時(shí)，啟動(dòng)本貨架的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)，讀取物品上的RFID標(biāo)簽編號(hào)，連同本環(huán)形天線陣列所在的貨架編號(hào)和讀取到標(biāo)簽的天線編號(hào)(即貨位編號(hào))一起上傳到庫(kù)存管理系統(tǒng)，自動(dòng)登記新入庫(kù)的物品；(b)當(dāng)物品取出貨架后，啟動(dòng)本貨架的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)，讀取剩余物品的RFID標(biāo)簽編號(hào)，與上次識(shí)讀的結(jié)果比對(duì)，剔出未讀到的標(biāo)簽編號(hào)，作為本次下架物品的數(shù)據(jù)提交給庫(kù)存管理系統(tǒng)；(C)當(dāng)需要盤點(diǎn)整體庫(kù)存時(shí)，庫(kù)存管理系統(tǒng)主控電腦可以向所有貨架上的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)發(fā)出“盤存”指令，各專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)同時(shí)對(duì)本陣列覆蓋的貨架進(jìn)行普查識(shí)讀，只需一個(gè)陣列輪測(cè)的周期(通常不超過(guò)5分鐘)，即可完成全部庫(kù)存的盤點(diǎn)；
(d)當(dāng)需要尋找特定的物品(已知該物品的RFID標(biāo)簽編號(hào))時(shí)，首先可以按照庫(kù)存管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的貨架和貨位編號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)和RFID天線模塊(2)，復(fù)核物品數(shù)據(jù)，如果找到匹配的編號(hào)，則相應(yīng)的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器(5)和天線模塊(2)上的指示燈同時(shí)閃爍，標(biāo)示物品的存放位置；如果在上述步驟中未能找到匹配的編號(hào)(物品不在系統(tǒng)登記的位置)，則啟動(dòng)“盤存”作業(yè)，全面識(shí)讀所有貨架上的RFID標(biāo)簽，直至找到匹配的RFID標(biāo)簽編號(hào)。
在實(shí)際使用當(dāng)中，也可以將該天線陣列沿著一系列控制要點(diǎn)布設(shè)，連續(xù)監(jiān)測(cè)大范圍內(nèi)控制點(diǎn)周圍攜帶RFID標(biāo)簽的物品(或人員)的動(dòng)態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括自帶切換地址解碼器的RFID天線模塊、包含天線切換地址編碼器和天線切換地址總線輸出接口的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器、連接天線模塊的射頻同軸電纜總線及T型三通連接器、切換地址總線電纜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的天線模塊與專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器以及其他天線模塊通過(guò)射頻電纜和T型三通連接器連接成環(huán)形總線鏈路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的切換地址總線電纜從連接專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器的天線切換地址總線輸出接口起始，以菊花鏈路方式逐一連接陣列中各天線模塊的切換地址總線接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的RFID天線模塊包含切換地址譯碼器和本模塊在環(huán)形陣列·中的唯一地址編碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器包含與天線模塊的切換地址譯碼器相匹配的切換地址編碼器和切換地址總線輸出接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于高頻(13. 56MHz) RFID系統(tǒng)和超高頻(頻率范圍為400MHz 5. 8GHz) RFID 系統(tǒng)。
7.一種利用權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)進(jìn)行分布式RFID標(biāo)簽讀取及定位監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟 (1)將環(huán)形鏈路陣列中所連接的天線模塊的唯一編號(hào)(切換地址)和該天線模塊所處的監(jiān)測(cè)位置編碼輸入陣列所連接的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器中，建立天線切換地址對(duì)照表; (2)陣列系統(tǒng)的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器在進(jìn)行讀寫操作時(shí)，首先從天線切換地址對(duì)照表取出一個(gè)天線預(yù)設(shè)編號(hào)，傳輸給切換地址編碼器轉(zhuǎn)換成切換地址編碼，然后通過(guò)天線切換地址總線傳送出去，開通相應(yīng)的天線； (3)當(dāng)天線切換地址總線電纜上傳來(lái)的代碼與某個(gè)天線模塊預(yù)設(shè)編號(hào)相匹配時(shí)，該模塊連接環(huán)形射頻總線T型三通連接器的高頻開關(guān)閉合，接通RFID天線； (4)專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器確定指定的天線模塊開通后，啟動(dòng)射頻模塊，通過(guò)選定的RFID天線讀/寫RFID標(biāo)簽； (5)如果專用讀寫監(jiān)測(cè)控制器無(wú)法確定指定的天線模塊是否開通，則判定該天線鏈路故障，停止當(dāng)前操作，并向上位主控系統(tǒng)發(fā)出故障中斷信息； (6)專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器完成對(duì)選定天線覆蓋區(qū)域的RFID標(biāo)簽的讀/寫操作后，關(guān)閉射頻模塊，然后從天線切換地址對(duì)照表中讀取下一個(gè)天線預(yù)設(shè)編號(hào)，傳輸給切換地址編碼器轉(zhuǎn)換為切換地址編碼，通過(guò)天線切換地址總線傳送出去，關(guān)閉先前選定的RFID天線，并開通下一個(gè)RFID天線； (7)當(dāng)專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器完成所需的讀/寫操作后，在切換地址總線上發(fā)送一個(gè)“空地址”(即沒(méi)有對(duì)應(yīng)天線模塊的編號(hào)值，通常是最小值)，關(guān)閉本環(huán)形陣列中的所有RFID天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的進(jìn)行分布式RFID標(biāo)簽讀取及定位監(jiān)測(cè)的方法，其特征在干，所述的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器可以逐個(gè)輪流發(fā)送天線切換地址對(duì)照表中的天線預(yù)設(shè)編號(hào)(切換地址)，逐一開通該環(huán)形鏈路中的所有RFID天線，對(duì)該路環(huán)形天線陣列覆蓋區(qū)域的RFID標(biāo)簽進(jìn)行“盤存”操作，獲取陣列覆蓋區(qū)域內(nèi)的RFID標(biāo)簽(以及攜帶這些標(biāo)簽的物品)的分布情況。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的進(jìn)行分布式RFID標(biāo)簽讀取及定位監(jiān)測(cè)的方法，其特征在干，可以根據(jù)讀取到每個(gè)個(gè)體標(biāo)簽的天線預(yù)設(shè)編號(hào)和監(jiān)測(cè)位置編碼，確定各個(gè)標(biāo)簽在該天線陣列覆蓋區(qū)域中的具體位置，達(dá)到對(duì)個(gè)體RFID標(biāo)簽(以及攜帯該標(biāo)簽的物品)的精確定位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)控制方法，系統(tǒng)包括自帶切換地址解碼器的RFID天線模塊、包含天線切換地址編碼器和天線切換地址總線輸出接口的專用RFID讀寫監(jiān)測(cè)控制器、連接天線模塊的射頻同軸電纜總線及T型三通連接器、切換地址總線電纜。方法包括對(duì)RFID環(huán)形天線陣列中的天線模塊逐一編號(hào)定位建立天線切換地址對(duì)照表、根據(jù)天線切換地址對(duì)照表中的天線切換地址開通指定的RFID天線、實(shí)現(xiàn)對(duì)該環(huán)形天線陣列覆蓋區(qū)域內(nèi)RFID標(biāo)簽的“盤存”、“搜尋定位”、“登記”等讀寫操作。采用了上述的RFID環(huán)形天線陣列監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)控制方法，可以低成本大幅度擴(kuò)展RFID系統(tǒng)的覆蓋范圍，整個(gè)系統(tǒng)的線路簡(jiǎn)潔，部署靈活，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛，為RFID的廣泛應(yīng)用以及區(qū)域定位監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步普及和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK102855503SQ20111017400
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者吳健, 謝建云 申請(qǐng)人:吳健, 謝建云