基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签制造技术

本发明专利技术公开了一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签，包括标签贴片单元、介质基板及接地层；标签贴片单元包括条形码型谐振单元和双L型谐振单元；条形码型谐振单元由五个相同的长方形贴片平行排列并逆时针旋转而成；双L型谐振单元由四个相同的长方形贴片组成的两个L型贴片反向组合而成；发射天线发射水平极化电磁波作为询问信号，信号经标签反射后的散射波被接收天线获取，接收机获取散射波频谱，频谱通过傅里叶逆变换转换到时域信号，通过窗口提取到标签的响应，通过预加重、短时傅里叶变换等步骤提取MFCC特征；标签实现2‑8GHz的MFCC特征编码方式，共可以实现15位编码。本发明专利技术具有成本低、编码容量大、易于在实际环境中检测等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签
本专利技术涉及无芯片RFID领域，具体涉及一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签。
技术介绍
射频识别技术(RFID)是利用射频信号去检测和识别附着在物体表面的标签。射频识别在继承了条形码原有功能的基础上，增加了远程读取、批量读取以及修改标签中包含的信息的功能。射频识别的这些优势使得其在例如物流、跟踪和访问控制等领域有着很大发展潜力。但是由于传统的射频识别需要包含有集成电路芯片的射频标签，而集成电路芯片成本较高，，难以大规模应用，因此设计一个去除集成电路芯片的低成本无芯片标签的研究是射频识别技术的热门研究方向。其中的设计难点之一为如何设计一个能够满足不同实际场景需求的具有较大编码容量的射频标签。目前，用于实现满足不同实际场景需求的具有较大编码容量的射频标签主要使用的是频域编码方式，这是因为时域编码射频标签的应用场景常常受限于传送带场景。目前研究较多的较大编码容量的频域编码方式主要为，有无编码、幅度编码、偏移编码以及混合编码等，但是将这些编码方式用于实际场景，常常会出现在不同频段的不同程度的编码失效问题。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签，包括标签贴片单元、介质基板及接地层；所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述接地层位于介质基板的下表面；所述标签贴片单元包括六个条形码型谐振单元和六个双L型谐振单元；所述条形码型谐振单元由五个相同的长方形贴片平行排列并逆时针旋转而成，不同条形码型谐振单元的长方形贴片具有相同的宽度和间隔、不同的长度，六个条形码型谐振单元水平排列，不同条形码型谐振单元之间的间隔相同；所述双L型谐振单元由四个相同的长方形贴片组成的两个L型贴片反向组合而成，不同的双L型谐振单元中的长方形贴片具有相同的宽度、不同的长度和间隔，六个双L型谐振单元水平排列，不同双L型谐振单元之间的间隔相同；发射天线TX发射水平极化的电磁波作为询问信号，信号经过标签反射后的散射波被接收天线RX获取，接收机获取该散射波的频谱，频谱通过傅里叶逆变换转换到时域信号，首先进行预加重，然后使用20ns的时间窗口和10ns的窗口移动步长进行短时傅里叶变换，进而提取每一帧的12维MFCC特征值；所述标签实现2-8GHz的MFCC特征编码方式，共可以实现15位编码。进一步地，所述条形码型谐振单元和双L型谐振单元均由若干长方形贴片构成，长方形贴片宽度均相同，长方形贴片的长度对谐振频率点起决定性作用，长方形贴片的长度越长，谐振频率越低。进一步地，所述标签第一行有六个条形码型谐振单元，第二行有六个双L型谐振单元，每一行可通过减少不同尺寸谐振单元，以实现不同标签的12维MFCC特征值的区分。进一步地，通过改变条形码型谐振单元的旋转角度，以实现不同标签的12维MFCC特征值的区分。进一步地，所述条形码型谐振单元按照最高点水平排列成一行，所述双L型谐振单元按照中心点水平排列成一行。进一步地，每一个谐振单元的尺寸大小、旋转角度产生特定的MFCC特征值。进一步地，提取标签散射波时域信号的MFCC特征，在机器精度允许的情况下，区分由于谐振单元的有无变化和旋转变化产生MFCC特征值的变化，以此来实现编码。进一步地，所述发射天线TX起到发射访问电磁波的作用，接收天线RX起到检测标签散射波的作用；所述发射天线TX和接收天线RX的最高工作频率需高于8GHz。进一步地，所述标签的不同行对应不同形状的谐振单元，每一行可增加不同尺寸相同形状的谐振单元，以增加编码位数；对于条形码型谐振单元，可通过改变其旋转角度，增加编码位数。进一步地，所述介质基板为140mm×54mm的矩形板，厚度为0.2mm，采用RogersRO4003C材料；所述标签贴片单元由金属板蚀刻而成，厚度为0.035mm；所述接地层厚度为0.2mm；所述长方形贴片宽度均为2mm。本专利技术的有益效果是：(1)利用了条形码型谐振单元在低频段具有品质因素较高且不易受到相邻谐振单元耦合、双L型谐振单元在高频段具有品质因数较高且不易受到相邻谐振单元耦合的特点，设计了六个不同大小的谐振频率位于2-5GHz频段的条形码型谐振单元，以及六个不同大小的谐振频率位于5-8GHz频段的双L型谐振单元，该标签设计有助于提高频谱利用率，以获取更多不同的MFCC特征值。(2)利用入射波交叉极化方向上的标签散射波的RCS图，进行MFCC特征提取，避免了环境中入射波共极化方向的噪声的干扰，由于理论上环境中噪声都为入射波共极化方向极化的，因此该标签设计有助于提高在实践环境中测量所得频谱的准确性，以获取更准确的MFCC特征。附图说明图1是本专利技术组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签的工作系统结构图；图2是本专利技术组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签的俯视图；图3是本专利技术组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签的侧视图；图4是本专利技术实施例中组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签的参数示意图；图5(a)是本专利技术组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签的交叉极化方向上的第一帧的12维MFCC特征值柱状图；图5(b)是本专利技术组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签在图5(a)基础上任意去除一个谐振单元后的第一帧的12维MFCC特征值柱状图；图5(c)是本专利技术组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签在图5(a)基础上任意去除二个谐振单元后的第一帧的12维MFCC特征值柱状图；图5(d)是本专利技术组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签在图5(a)基础上改变条形码型谐振单元的旋转角度为15度后的第一帧的12维MFCC特征值柱状图；图6是图5(a)、5(b)和5(c)三种标签的第一帧的12维MFCC特征对比图；图7是图5(a)和5(d)两种标签的第一帧的12维MFCC特征对比图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签的工作系统，由RFID阅读器、发射天线TX、接收天线RX以及标签构成，发射天线TX发射水平极化的电磁波作为询问信号，信号经过标签反射后的散射波，可以被接收天线RX在垂直极化方向获取，接收机获取该散射波的频谱，频谱通过傅里叶逆变换转换到时域信号，首先进行预加重，然后使用20ns的时间窗口和10ns的窗口移动步长进行短时傅里叶变换，进而提取每一帧的12维MFCC(MelFrequencyCepstrumCoefficient,梅尔频率倒谱系数)特征值。标签实现2-8GHz的MFCC特征编码方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签，其特征在于，包括标签贴片单元、介质基板及接地层；所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述接地层位于介质基板的下表面；/n所述标签贴片单元包括六个条形码型谐振单元和六个双L型谐振单元；/n所述条形码型谐振单元由五个相同的长方形贴片平行排列并逆时针旋转而成，不同条形码型谐振单元的长方形贴片具有相同的宽度和间隔、不同的长度，六个条形码型谐振单元水平排列，不同条形码型谐振单元之间的间隔相同；/n所述双L型谐振单元由四个相同的长方形贴片组成的两个L型贴片反向组合而成，不同的双L型谐振单元中的长方形贴片具有相同的宽度、不同的长度和间隔，六个双L型谐振单元水平排列，不同双L型谐振单元之间的间隔相同；/n发射天线TX发射水平极化的电磁波作为询问信号，信号经过标签反射后的散射波被接收天线RX获取，接收机获取该散射波的频谱，频谱通过傅里叶逆变换转换到时域信号，首先进行预加重，然后使用20ns的时间窗口和10ns的窗口移动步长进行短时傅里叶变换，进而提取每一帧的12维MFCC特征值；所述标签实现2-8GHz的MFCC特征编码方式，共可以实现15位编码。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签，其特征在于，包括标签贴片单元、介质基板及接地层；所述标签贴片单元位于介质基板的上表面，所述接地层位于介质基板的下表面；
所述标签贴片单元包括六个条形码型谐振单元和六个双L型谐振单元；
所述条形码型谐振单元由五个相同的长方形贴片平行排列并逆时针旋转而成，不同条形码型谐振单元的长方形贴片具有相同的宽度和间隔、不同的长度，六个条形码型谐振单元水平排列，不同条形码型谐振单元之间的间隔相同；
所述双L型谐振单元由四个相同的长方形贴片组成的两个L型贴片反向组合而成，不同的双L型谐振单元中的长方形贴片具有相同的宽度、不同的长度和间隔，六个双L型谐振单元水平排列，不同双L型谐振单元之间的间隔相同；
发射天线TX发射水平极化的电磁波作为询问信号，信号经过标签反射后的散射波被接收天线RX获取，接收机获取该散射波的频谱，频谱通过傅里叶逆变换转换到时域信号，首先进行预加重，然后使用20ns的时间窗口和10ns的窗口移动步长进行短时傅里叶变换，进而提取每一帧的12维MFCC特征值；所述标签实现2-8GHz的MFCC特征编码方式，共可以实现15位编码。


2.根据权利要求1所述的一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签，其特征在于，所述条形码型谐振单元和双L型谐振单元均由若干长方形贴片构成，长方形贴片宽度均相同，长方形贴片的长度对谐振频率点起决定性作用，长方形贴片的长度越长，谐振频率越低。


3.根据权利要求1所述的一种基于MFCC特征编码的组合型超宽带交叉极化无芯片RFID标签，其特征在于，所述标签第一行有六个条形码型谐振单元，第二行有六个双L型谐振单元，每一行可通过减少不同尺寸谐振单元，以实现不同标签的12维MFCC特征值的区分。


4.根据权利要求1所述的一种基于MFCC特征编码...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪雨辰，孟脦崴，陈宇豪，陈积明，贺诗波，史治国，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33