一种RFID标签手持定向装置及定向方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于射频识别领域，涉及一种RFID标签手持定向装置及定向方法。所述装置包括一个MCU单元、RFID读写单元、加速度传感器单元、定向天线及组合提示单元。所述方法包括初捕获阶段、精定向阶段。在初捕获阶段，所述装置持续发送与待定向标签相关的射频信号，在大范围空间内搜寻待定向标签，如在有限时间窗口内接收到待定向标签返回的信号，则进入精定向阶段，否则认为待定向标签不存在。在精定向阶段，MCU单元结合加速度传感器数据以及多次平均的接收信号强度，在组合提示单元上输出标签方位及信号强度信息，最终锁定标签信号最大方位。本发明专利技术利用传感器和标签信号强度等信息，提高了标签定向速度，可用于查询指定标签的应用中。

【技术实现步骤摘要】
一种RFID标签手持定向装置及定向方法
本专利技术涉及射频识别领域，尤其涉及一种RFID标签手持定向装置及定向方法。
技术介绍
射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)技术作为一种非接触式的自动识别技术，是通过一种射频的方式利用无线通道自动识别目标对象。整个识别过程无需人员参与。RFID对工作环境的要求不高，不但能够识别运动状态下的物体，而且可同时读取多个物体相关数据，其过程都是通过远程操控实现的无需人工干预射频识别，具有非接触、非视距、抗干扰、容量大等优点。现阶段，RFID技术已经涉及到人们日常生活的各个方面，其产品的种类十分丰富，该技术将成为继蜂窝无线通信和无线局域网之后又一个引人注目的新领域，是本世纪最有发展前途的技术之一。随着RFID技术的发展，阅读器可识别范围越来越大，天线有效区域半径也越来越大，其包含在内的电子标签就会更多，特别是在标签密集型产业的应用中，由于阅读器和电子标签共享同一的无线信道，所以阅读器天线辐射范围内可能经常会存在多个待识别的电子标签，如何准确定位每一个标签的位置成为了业界关注的热点。传统RFID定位设备通常通过多基站多参考节点的形式来进行，存在应用场景固定、成本居高不下等问题，难以在实际应用中推广。使用手持设备通过判断是否存在标签返回信号并进行一一查询可以大幅降低成本，但存在效率低、查询失败率高等问题。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：针对现有技术的不足，提供一种RFID标签手持定向装置及定向方法，克服简单使用RFID标签返回信号强度定向不够精准、定向时间长的问题，为广区域多标签环境下的物品的查找应用提供低成本解决途径。为实现上述目的，本专利技术所述的RFID标签手持定向装置包括如下组件：A01、MCU单元：接收外部输入指令，控制RFID读写单元工作，从RFID读写单元获取标签信号强度信息，从加速度传感器单元获取定向装置运动状态，向组合提示单元输出信号强度信息(ReceivedSignalStrengthIndication，RSSI)、标签方位信息和标签定向结果，向外部输出标签定向结果；A02、RFID读写单元：接收MCU单元控制信息，具有RFID信号的调制和解调功能，通过定向天线发送和接收RFID射频信号；A03、加速度传感器单元：向MCU输出三轴加速度值；A04、定向天线：发送和接收RFID射频信号；A05、组合提示单元：具有显示和声音提示等功能，根据MCU的输出，提示RFID标签返回的信号强度及标签方位信息，提示标签定向结果。进一步地，所述A05组合提示单元的提示模式为：以显示方式，优选LED或显示屏，提示移动方向；以显示方式，优选LED或显示屏，提示信号强度；以显示方式，优选LED或显示屏，提示标签定向结果；以声音方式，优选扬声器或喇叭，提示信号强度；以声音方式，优选扬声器或喇叭，提示标签定向结果。本专利技术提出的定向方法具有两个阶段：初捕获阶段和精定向阶段。初捕获阶段包括流程：B01、RFID标签手持定向装置上电，各单元进入就绪状态；B02、MCU单元接收外部指令，对编号为X的标签进行定向，MCU单元启动超时值为1分钟的初捕获计时器；B03、MCU单元判断是否满足退出条件，如不退出则执行步骤B04，如退出则执行B10；B04、MCU单元向RFID读写单元发送标签定向指令；B05、RFID读写单元生成RFID射频查询信号；B06、RFID读写单元向定向天线输出RFID射频查询信号；B07、用户手持定向装置，将定向天线对准编号为X的标签可能存在的区域，定向天线发送RFID射频查询信号，并接收RFID标签返回信号；B08、RFID读写单元解调标签返回信号，并将解调出的信息发送至MCU单元；B09、MCU单元判断标签返回信息是否正确，如正确则执行B11，如错误则执行B03；B10、初捕获阶段结束，MCU单元向外部输出结束查找信息，MCU单元向组合提示单元输出控制指令，组合提示单元提示本次查找结束，未找到标签X；B11、初捕获阶段结束，MCU单元控制组合提示单元提示进入精定向阶段。进一步地，初捕获阶段B03步骤中所述退出条件为：MCU单元接到外部指令停止本次标签定向查询，或者MCU单元启动的初捕获计时器超时。本专利技术所述定向方法的精定向阶段包括流程：C01、用户手持定向装置，将定向天线对准编号为X的标签可能存在的区域M_i，i＝1，MCU将位置成功查询计数器清零；C02、MCU单元控制RFID读写单元向定向天线输出步骤B05中生成的RFID射频查询信号；C03、定向天线发送RFID射频查询信号，并接收RFID标签返回信号；C04、RFID读写单元解调标签返回信号，并将解调出的信息发送至MCU单元；C05、MCU单元判断标签返回信息是否正确，如正确则执行C06，如错误则执行C03；C06、MCU单元记录标签返回信号强度，并将位置成功查询计数器加1；C07、位置成功查询计数器大于等于10，则跳转执行C08，否则执行C03；C08、MCU单元对记录的标签返回信号强度取平均，并将该平均值设定为当前初始值P_1，P_0值为-100，将峰值可能性Tp设置为0；C09、i值加1，用户手持定向装置，根据MCU单元在组合提示单元的移动提示规则，将定向天线对准编号为X的标签可能存在的区域M_i，MCU将位置成功查询计数器清零，MCU从加速度传感器读取M_{i-1}向M_i区域变动时三轴变化情况，根据三轴移动记录策略，记录M_{i-1}向M_i移动方向；C10、重复C02至C06，直到获取10个M_i位置的标签信号返回强度；C11、MCU单元对M_i位置的标签信号返回强度取平均，平均值表示为P_i，并于P_{i-1}在信号强弱规则下进行比较，如P_i比P_{i-1}变强或相当，则执行C12，如P_i比P_{i-1}变弱，则执行C13；C12、MCU单元在组合提示单元提示信号强度变强，跳转执行C09；C13、如Tp值大于等于4，则跳转执行C15，如小于4，则执行C14；C14、根据C09中记录三轴变化情况，MCU单元在组合提示单元提示信号强度变弱，跳转执行C09；C15、MCU单元在组合提示单元提示已到达信号强度最大位置，结束精定向阶段。进一步地，精定向阶段C09步骤中所述移动提示规则为：将X、Y、Z三轴分别划分为X+、X-、Y+、Y-、Z+、Z-六个自由度，分别表示左、右、上、下、前和后六个移动方位；MCU单元在，根据位置信号强度，移动提示规则如下：M_{i-1}信号变强或相当，M_i信号变强或相当，则根据三轴移动记录值，提示继续沿M_{i-1}朝M_i的方向继续移动，Tp＝0；M_{i-1}信号变强或相当，M_i信号变弱，则根据三轴移动记录值，提示沿M_{i-1}朝M_i的反方向移动；M_{i-1}信号变弱，M_i信号变强或相当，则根据三轴移动记录值，随机提示从M_i六个自由度中尚未选择的方位进行移动，Tp＝Tp+1；M_{i-1}信号变弱，M_i信号变弱，则根据三轴移动记录值，提示沿M_{i-1}朝M_i的反方向移动；首次执行C09时从六个自由度中随机选择一个自由度，在提示单元进行提示。进一步地，精定向阶段C09步骤中三轴移动记录策略为：在从M_{本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种RFID标签手持定向装置及定向方法，其特征在于所述RFID标签定向装置包括组件：A01、MCU单元：接收外部输入指令，控制RFID读写单元工作，从RFID读写单元获取标签信号强度信息，从加速度传感器单元获取定向装置运动状态，向组合提示单元输出信号强度信息、标签方位信息和标签定向结果，向外部输出标签定向结果；A02、RFID读写单元：接收MCU单元控制信息，具有RFID信号的调制和解调功能，通过定向天线发送和接收RFID射频信号；A03、加速度传感器单元：向MCU输出三轴加速度值；A04、定向天线：发送和接收RFID射频信号；A05、组合提示单元：具有显示和声音提示等功能，根据MCU的输出，提示RFID标签返回的信号强度及标签方位信息，提示标签定向结果。

【技术特征摘要】
1.一种RFID标签手持定向装置及定向方法，其特征在于所述RFID标签定向装置包括组件：A01、MCU单元：接收外部输入指令，控制RFID读写单元工作，从RFID读写单元获取标签信号强度信息，从加速度传感器单元获取定向装置运动状态，向组合提示单元输出信号强度信息、标签方位信息和标签定向结果，向外部输出标签定向结果；A02、RFID读写单元：接收MCU单元控制信息，具有RFID信号的调制和解调功能，通过定向天线发送和接收RFID射频信号；A03、加速度传感器单元：向MCU输出三轴加速度值；A04、定向天线：发送和接收RFID射频信号；A05、组合提示单元：具有显示和声音提示等功能，根据MCU的输出，提示RFID标签返回的信号强度及标签方位信息，提示标签定向结果。2.一种RFID标签手持定向装置及定向方法，其特征在于所述A05组合提示单元的提示模式为：以显示方式，优选LED或显示屏，提示移动方向；以显示方式，优选LED或显示屏，提示信号强度；以显示方式，优选LED或显示屏，提示标签定向结果；以声音方式，优选扬声器或喇叭，提示信号强度；以声音方式，优选扬声器或喇叭，提示标签定向结果。3.一种RFID标签手持定向装置及定向方法，其特征在于所述定向方法包括两个阶段：初捕获阶段和精定向阶段。4.根据权利要求3所述的一种RFID标签手持定向装置及定向方法，其特征在：所述定向方法的初捕获阶段包括流程：B01、RFID标签手持定向装置上电，各单元进入就绪状态；B02、MCU单元接收外部指令，对编号为X的标签进行定向，MCU单元启动超时值为1分钟的初捕获计时器；B03、MCU单元判断是否满足退出条件，如不退出则执行步骤B04，如退出则执行B10；B04、MCU单元向RFID读写单元发送标签定向指令；B05、RFID读写单元生成RFID射频查询信号；B06、RFID读写单元向定向天线输出RFID射频查询信号；B07、用户手持定向装置，将定向天线对准编号为X的标签可能存在的区域，定向天线发送RFID射频查询信号，并接收RFID标签返回信号；B08、RFID读写单元解调标签返回信号，并将解调出的信息发送至MCU单元；B09、MCU单元判断标签返回信息是否正确，如正确则执行B11，如错误则执行B03；B10、初捕获阶段结束，MCU单元向外部输出结束查找信息，MCU单元向组合提示单元输出控制指令，组合提示单元提示本次查找结束，未找到标签X；B11、初捕获阶段结束，MCU单元控制组合提示单元提示进入精定向阶段。5.根据权利要求3所述的一种RFID标签手持定向装置及定向方法，其特征在：所述定向方法的精定向阶段包括流程：C01、用户手持定向装置，将定向天线对准编号为X的标签可能存在的区域M_i，i＝1，MCU将位置成功查询计数器清零；C02、MCU单元控制RFID读写单元向定向天线输出步骤B05中生成的RFID射频查询信号；C03、定向天线发送RFID射频查询信号，并接收RFID标签返回信号；C04、RFID读写单元解调标签返回信号，并将解调出的信息发送至MCU单元；C05、MCU单元判断标签返回信息是否正确，如正确则执行C06，如错误则执行C03；C06、MCU单元记录标签返回信号强度，并将位置成功查询计数器加1；C07、位置成功查询计数器大于等于10，则跳转执行C08，否则执行C03；C08、MCU单元对记录的标签返回信号强度取平均，并将该平均值设定为当前初始值P_1，P_0值为-100，将峰值...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勤飞，
申请(专利权)人：北京万物纵横科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11