一种基于超高频RFID技术的图书馆典藏方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超高频RFID技术的图书馆典藏方法，包括如下步骤：步骤1，使用RFID读取设备读取附着在每本图书上的RFID标签，RFID读取设备对应每组图书读取的信息包括：标签的ID信息id，采集到当前标签的相位差θ、以及采集到当前标签的时间t，用三元组Tag＝〈id、t、θ〉表示RFID读取设备对应每组图书读取的信息；步骤2，对三元组Tag中的信息进行预处理；步骤3，获取图书相位的变化规律，建立模型、分析RFID天线和图书的位置关系进行图书排序。本发明专利技术首先利用射频相位将盘点过程中多读到的其他层图书剔除，然后再将本层图书进行排序，从而可以准确地定位出每一本图书所在的位置，方便借阅者。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超高频RFID技术的图书馆典藏方法
本专利技术涉及一种超高频RFID
，特别是一种基于超高频RFID技术的图书馆典藏方法。
技术介绍
无线射频识别(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一种非接触式的自动识别技术，通过无线信号自动识别物体并获取其中存储的相关数据。RFID技术作为物联网感知层重要的感知技术，在与计算机网络技术、通信技术结合之后可以实现目标物体的跟踪定位以及信息共享。RFID技术具有非视线识别、识别速度快、数据存储容量大、安全性高等优点。RFID技术已经广泛应用于仓储管理、物流等服务行业，极大的提高了其管理和运作效率，成为重要的智能化基础设施。目前RFID技术分为高频和超高频两种，随着超高频RFID技术的成熟以及标签价格的降低，超高频RFID技术也开始在图书馆领域进行使用。超高频RFID技术给图书馆领域带来了革命性的变化，诸如查询图书定位，快速自助借还等开始服务于借阅者。其中图书定位功能尤为重要，极大地缩短了借阅者在图书馆中查找图书所花费的时间，而实现这一功能则需要准确的图书馆馆藏信息，经常性的进行图书典藏工作可以保证图书馆馆藏数据的准确性。目前而言，大多数图书馆仍然使用条形码进行图书管理，这给图书典藏带来了极大的挑战：1、一次只能识别一个条形码，而图书馆的藏书量很大，这使得图书管理人员的工作量很大；2、条形码扫描要求在视线范围之内，而图书馆为了保护条形码，一般将条形码贴在图书内部，因此图书典藏时需要打开图书。当使用条形码来管理图书时，图书典藏的工作量很大，而且对图书管理人员的要求很多。超高频RFID技术给图书馆带来了很多便利，使得图书馆快速典藏成为现实。但是，仍然存在以下问题：1、由于超高频RFID识别范围比较广以及室内多径效应，使得图书馆典藏时，很容易读到其他书架以及本书架其他层的图书，无法达到图书准确典藏的目的；2、目前图书典藏只能实现以层为单位的典藏粒度，无法达到以书为单位的粒度，即无法对每一层典藏的图书进行排序。因此，总体而言，图书馆的典藏工作需要耗费大量的人工来完成。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于超高频RFID的图书馆典藏方法，利用超高频RFID技术中的射频相位来自动识别图书馆中每一层图书的排列顺序。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于超高频RFID技术中射频相位的图书典藏方法，包括：基于射频相位的变化率来剔除书架非本层图书的方法，基于以射频相位随时间的变化规律进行图书排序的方法，具体步骤如下：步骤1，使用RFID读取设备读取附着在每本图书上的RFID标签，RFID读取设备对应每组图书读取的信息包括标签的ID信息id，采集到当前标签的相位差θ、以及采集到当前标签的时间t，用三元组Tag＝<id、t、θ>表示RFID读取设备对应每组图书的读取信息；步骤2，对三元组Tag中的信息进行预处理；步骤3，获取图书相位的变化规律，建立模型、分析RFID天线和图书的位置关系进行图书排序。其中，步骤2包括：步骤2-1，根据id的不同，将三元组Tag划分为不同的子集，使得每一个子集中标签的ID信息是一致的；步骤2-2，获取所有三元组中t的最小值，将每一个三元组中的时间t都减去该最小值，获得时间差值，根据时间差值从小到大对每一个子集中的三元组进行排序。步骤3包括：步骤3-1，对于每一个已经排好序的子集中的三元组，依次计算相位差的变化率，选择其中A个变化率最大的相位差，A是自然数，将这A个相位差变化率的算术平均值作为该子集的相位差变化率，即标签ID信息为id的标签的相位差变化率；本专利技术优先选择其中变化率最大的5个，当选取数量较少时，有一定的偶然性，数量太多时，效果区分不是很明显，通过实验发现，5个是最为优化的数量，将这5个相位差变化率的算术平均值作为该子集的相位差变化率，即ID信息为id标签的相位差变化率；步骤3-2，计算所有子集的相位差变化率，当相位差变化率小于设置的阈值时，将其所属的图书划分为书架其他层的图书，并将其剔除，否则划分为本层图书，将其保留。其中，阈值可以设置为所有相位差变化率的算术平均值。步骤3-3，在划分好的本层图书数据中，对于每一个子集，根据步骤3-2计算的相位差变化率，获取相位差变化率小于设置阈值的时间段，将这个时间段的中间值作为时间T1；步骤3-4，对于每一个子集中的数据，对相位差随着时间增加，其值由增加变化为减少的那一段，即相位差从0开始递增到最大值P(P∈(0,2π))，然后从最大值P递减为0的那一段。使用最小二乘法进行二次曲线拟合，根据拟合的曲线，计算出最高点所在的时间T2；步骤3-5，对于每一个子集中的所有三元组数据，计算相位的加权平均时间T3；步骤3-6，使用权重系数α1,α2,α3确定最终的时间T：T＝α1*T1+α2*T2+α3*T3，α1+α2+α3＝1，其中，0<α1,α2,α3<1，根据时间T，对图书从前到后进行排序，时间T的值最小的图书排在最前面，然后图书根据T值由小到大依次排序。本专利技术首次将相位引入到图书馆典藏领域，并且精确的实现了图书馆典藏。从而使得借阅者可以方便、快捷的查找到需要借阅的图书。本专利技术的另一目的在于对盘点的每一层图书进行排序，从而可以准确的定位出来每一本图书所在的位置，方便借阅者。有益效果：通过本方法可以剔除书架非本层的图书，实现只读取本层图书的目的，解决图书馆盘点中多读的问题；本方法实现了对该层的图书进行排序的目的，可以准确的定位出每一本书的位置，提高了图书馆典藏的精度。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1是天线与书架的位置关系图。图2是相位差随着时间变化图。图3是天线与一本图书的相对位置图。图4是实施例的流程图。具体实施方式实施例1RFID阅读器通过天线发射电磁波，电磁波到达RFID标签后被标签反射回来，RFID阅读器通过接收到反射电磁波，来识别RFID标签。发射电磁波有初始发射相位，反射过来的接收电磁波有接收相位，本实施例则是通过接收相位与发射相位的相位差来实现图书馆的典藏。目前，Impinj阅读器R420可以提供对相位差的识别支持，本实施例使用ImpinjR420进行实现。根据Impinj公司提供的资料，相位差随着距离变化规律如下：其中θ表示相位差，d表示距离，即阅读器天线与标签的距离，λ表示电磁波的波长，δ表示其他的影响因素。相位差θ随着距离呈现周期性的变化规律，变化周期为2π。图书馆图书一般都是整齐摆放，在进行图书典藏时，天线一般从图书旁边经过并且相互平行，俯视图如图1。天线按照与书平行的方向，先远到近、再由近到远进行移动，在移动过程中，获取图书的相位差θ。通过理论分析及实验，相位差随着时间变化有如图2的规律。通过图2可以得出以下结论：1、当由远到近时，相位差呈现周期性的递增；当由近及远时，相位差呈现周期性的递减；相位差总体呈现一种对称性的变化。2、当天线距离标签较远时，相位差随着时间的变化率较大；当天线距离标签较近时，相位差随着时间的变化率较小。根据阅读器天线和图书的位置关系进行建模，为了更清楚的描述模型，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超高频RFID技术的图书馆典藏方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，使用RFID读取设备读取附着在每本图书上的RFID标签，RFID读取设备对应每组图书读取的信息包括：标签的ID信息id，采集到当前标签的相位差θ、以及采集到当前标签的时间t，用三元组Tag＝<id、t、θ>表示RFID读取设备对应每组图书读取的信息；步骤2，对三元组Tag中的信息进行预处理；步骤3，获取图书相位的变化规律，建立模型、分析RFID天线和图书的位置关系进行图书排序。

【技术特征摘要】
1.一种基于超高频RFID技术的图书馆典藏方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，使用RFID读取设备读取附着在每本图书上的RFID标签，RFID读取设备对应每组图书读取的信息包括：标签的ID信息id，采集到当前标签的相位差θ、以及采集到当前标签的时间t，用三元组Tag＝<id、t、θ>表示RFID读取设备对应每组图书读取的信息；步骤2，对三元组Tag中的信息进行预处理；步骤3，获取图书相位的变化规律，建立模型、分析RFID天线和图书的位置关系进行图书排序；步骤2包括：步骤2-1，根据标签的ID信息id的不同，将所有的三元组Tag划分为不同的子集，使得每一个子集中的标签的ID信息相同；步骤2-2，获取所有三元组中采集到当前标签的时间t的最小值，将每一个三元组中的时间t都减去该最小值，获得时间差值，根据时间差值从小到大对每一个子集中的三元组进行排序；步骤3包括：步骤3-1，对于每一个已经排好序的子集中的三元组，依次计算相位差的变化率，选择其中A个变化率最大的相位差，A是自然数，将这A个相位差变化率的算术平均值作为该子集的相位差变化率，即标签ID信息为id的标签的相位差变化率；步骤3-2，计算所有子集的相位差变化率，当相位差变化率小于设置的阈值时，将其所属的图书划分为书架其他层的图书，并将其剔除，否则划分为本层图书，将其保留；相位差随着距离变化规律如下：其中θ表示相位差，d表示距离，即阅读器天线与标签的距离，λ表示电磁波的波长，δ表示其他的影响因素，相位差θ随着距离呈现周期性的变化规律，变化周期为2π；根据阅读器天线和图书的位置关系进行建模：H表示贴有标签的图书，天线从E点匀速移动到G点，E点和G点关于F点对称，其中EF和FG的长度分别为r，HF与EG垂直，HF的长度为s，表示天线与书架的垂直距离，其中EH的长度为d，表示天线与标签的真实距离，随着天线的移动，真实距离不停的变化，假设标签的中心与阅读器天线的中心在同一高度；阅读器天线的移动速度为v，则真实距离d随着时间变化t如下：当标签的中心与阅读器的中心不在同一高度时，将高度差的绝对值记为h，则真实距离d，随着时间变化如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈力军，罗园洁，施庆朴，万凌昊，李颖，陈曦，曾阿凡，王彬，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32