一种桶形阵列天线及其实现电子标签进出判断方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种桶形阵列天线及其实现电子标签进出判断方法及系统，包括：天线单元、环形骨架、多路射频电路、总控电路及桶形外罩；多个所述天线单元依次设置在环形骨架上；所述多路射频电路和所述总控电路设置在环形骨架的内部；通过射频电缆连接天线单元和多路射频电路；通过通信线缆连接天线单元和总控电路；通过所述桶形外罩将所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路罩起来，保护所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路。本发明专利技术降低了工程调试中对于天线读取范围的调试难度，不用太多考虑行业原来采用一个数据处理终端托两个天线方案中两个天线读取区域不能过度重叠的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种桶形阵列天线及其实现电子标签进出判断方法及系统
本专利技术涉及智能安防领域，更为具体地，涉及平安校园和家校互动领域，具体地，涉及一种桶形阵列天线及其实现电子标签进出判断方法及系统，更为具体地，涉及一种桶形阵列天线及基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法及系统。
技术介绍
随着RFID(射频身份识别)技术的发展，2.45GHz有源RFID技术普遍应用于家校互动领域的远距离大批量学生上下学考勤。另外2.45GHz有源RFID技术也应用于一些贵重或者涉密的资产管理，来记录或者监督这些资产的特定区域出入情况。2.45GHz有源RFID技术系统通常由天线(包含射频电路和数据处理部分)和电子标签构成。家校互动领域的远距离考勤系统和贵重(或者涉密)的资产管理系统通常把天线作为读取端，一般由一个数据处理单元和两个天线构成，工程实施过程中需要两个天线的读取区域尽量不能有重叠区域，然后根据两个天线读取到电子标签的先后顺序进行进出方向判断；电子标签通常做成电子学生证的形式，或者做成贵重/涉密资产的电子标牌。2.45GHz有源RFID技术的天线和电子标签之间的读取距离一般在50米～100米之间，有的可以达到100米以上。2.45GHz有源RFID技术的天线一般采用平板天线，增益在6DBi以上，根据天线的形状和极化方向，通常分为水平极化、垂直极化或者圆极化天线，其一般覆盖区域为一个不规则的扇形区域。电子标签采用低功耗技术，纽扣电池供电，通常设计为1s左右广播一次身份信息，一般可以使用3年左右。目前遇到的问题是通常情况下学校门口或者存储贵重(涉密)资产的区域很难找到两个天线完全没有重叠读取区域的安装位置，并且这个重叠位置根据标签发射功率或者标签信号衰减情况具有不确定性，往往一个学校或者贵重(涉密)资产系统通过多年运行，电子学生证或者资产标牌有新的有旧的，同时由于系统多年运行造成的天线性能衰减，这种读取区域不重叠的不确定性变得尤为严重，同时为了兼顾新老电子标签，这种矛盾更为突出。尤其在家校互动领域中会出现规模较大的校园，为了提高上下学的吞吐量，通常大门也非常宽，实际中遇到过有的学校大门可以达到50米以上。这个时候需要把天线的灵敏度提到最高，才能避免电子标签的漏读情况，但由于天线的读取范围是一个无规则的扇形区域，这就造成了工程实施无法找到学校内外两个天线无重叠区域，从而造成了2.45GHz有源RFID技术远距离考勤系统无法实施。两个天线读写区域重叠过于严重时，经常会出现很难判断出点子标签出现的先后顺序，会造成进出状态误判；降低两个天线的灵敏度，缩短天线的读取范围，一定程度上可以改善两个天线读写区域的重叠情况，但是对于较大的大门，会出现电子标签漏读情况。后来发现漏判和误判是一对矛盾，并且都是不可接受的。为了解决这个问题，本专利提出了基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法，从硬件和算法两个角度结合的方式来解决这个问题。专利文献CN109121088A(申请号：201810724248.0)公开了一种无线电子栅栏及人员进出监测方法，该无线电子栅栏包括无线信号终端、至少一RFID天线以及多个RFID标签，所述RFID天线通过信号线与所述无线信号终端连接，所述RFID天线设置在监测区域，所述无线信号终端内集成设置有主控电路板，所述主控电路板上设置有RFID读卡器件和无线通信器件，当所述RFID标签进入到所述监测区域时，通过所述RFID天线获取所述RFID标签的身份信息，通过所述无线通信器件传输到上位机。通过RFID标签以及RFID天线实现对监测区域内人员进出的身份信息识别，通过无线通信器件将人员身份信息传输到上位机，从而根据人员管理系统进行判断识别，从而实现对特定人员的进出活动进行管理。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种桶形阵列天线及其实现电子标签进出判断方法及系统。根据本专利技术提供的一种桶形阵列天线，包括：天线单元、环形骨架、多路射频电路、总控电路及桶形外罩；多个所述天线单元依次设置在环形骨架上；所述多路射频电路和所述总控电路设置在环形骨架的内部；通过射频电缆连接天线单元和多路射频电路；通过通信线缆连接天线单元和总控电路；通过所述桶形外罩将所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路罩起来，保护所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路。优选地，所述桶形外罩采用的是微波传输材料。优选地，所述天线单元根据增益和方向性能进行选择，并制定桶形阵列天线单元的个数。本专利技术提供的一种基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法，运用上述所述的桶形阵列天线执行如下步骤：步骤M1：采用桶形阵列天线获取电子标签多次发射的信号强度，并记录每次发射信号时的时钟数据；步骤M2：根据获取电子标签多次发射的信号强度和记录的每次发射信号时的时钟数据对电子标签总体流向进行判断；步骤M3：根据电子标签总体流向的判断得出电子标签的进出方向判断。优选地，所述每个天线单元独立采集电子标签发射的信号。优选地，所述步骤M1包括：总控电路接收各个天线单元射频电路接收到的电子标签信号强度，总控电路给每次电子标签信号配上实时时钟。优选地，所述步骤M2包括：步骤M2.1：剔除桶形阵列天线首尾相接的无效天线单元数据，形成有效弧形阵列天线单元的数据集合；步骤M2.2：对单个天线单元采集到的电子标签通过时所形成的信号强度数组进行滤波，然后搜寻信号强度有效峰值，并记录峰值实时时钟；步骤M2.3：对各个天线单元按照机械结构位置顺序进行编号，根据编号顺序记录各个天线单元接收到的信号强度有效峰值对应的时钟；步骤M2.4：按照天线单元的位置顺序，遍历每一个天线单元有效峰值时钟与后面所有天线单元有效峰值时钟进行比较，当当前天线单元的有效峰值时钟早于后面所有天线单元有效峰值时钟时，则判断值记为“1”，相等时，则判断值记为“0”，晚于后面天线单元有效峰值时钟时，则判断值记为“-1”。优选地，所述步骤M3包括：将遍历完成所有天线单元有效峰值时钟与后面所有天线单元有效峰值时钟的比较得到的所有判断值进行求和；当求和结果大于“0”时，则电子标签总体流向结果为“进”；当求和结果小于“0”时，则电子标签总体流向结果为“出”；当求和结果等于“0”时，则电子标签总体流向为往复运动，结果为“出现”。根据本专利技术提供的一种基于桶形阵列天线的电子标签进出判断系统，运用上述所述的基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法实现如下功能：模块M1：采用桶形阵列天线获取电子标签多次发射的信号强度，并记录每次发射信号时的时钟数据；模块M2：根据获取电子标签多次发射的信号强度和记录的每次发射信号时的时钟数据对电子标签总体流向进行判断；模块M3：根据电子标签总体流向的判断得出电子标签的进出方向判断。优选地，所述每个天线单元独立采集电子标签发射的信号；所述模块M1包括：总控电路接收各个天线单元射频电路接收到的电子标签信号强度，总控电路给每次电子标签信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桶形阵列天线，其特征在于，包括：天线单元、环形骨架、多路射频电路、总控电路及桶形外罩；/n多个所述天线单元依次设置在环形骨架上；所述多路射频电路和所述总控电路设置在环形骨架的内部；通过射频电缆连接天线单元和多路射频电路；通过通信线缆连接天线单元和总控电路；并把射频电缆及通信线缆接好；/n通过所述桶形外罩将所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路罩起来，保护所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种桶形阵列天线，其特征在于，包括：天线单元、环形骨架、多路射频电路、总控电路及桶形外罩；
多个所述天线单元依次设置在环形骨架上；所述多路射频电路和所述总控电路设置在环形骨架的内部；通过射频电缆连接天线单元和多路射频电路；通过通信线缆连接天线单元和总控电路；并把射频电缆及通信线缆接好；
通过所述桶形外罩将所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路罩起来，保护所述天线单元、所述多路射频电路和所述总控电路。


2.根据权利要求1所述的桶形阵列天线，其特征在于，所述桶形外罩采用的是微波传输材料。


3.根据权利要求1所述的桶形阵列天线，其特征在于，所述天线单元根据增益和方向性能进行选择，并制定桶形阵列天线单元的个数。


4.一种基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法，其特征在于，运用权利要求1-3任一权利要求所述的桶形阵列天线执行如下步骤：
步骤M1：采用桶形阵列天线获取电子标签多次发射的信号强度，并记录每次发射信号时的时钟数据；
步骤M2：根据获取电子标签多次发射的信号强度和记录的每次发射信号时的时钟数据对电子标签总体流向进行判断；
步骤M3：根据电子标签总体流向的判断得出电子标签的进出方向判断。


5.根据权利要求4所述的基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法，其特征在于，所述每个天线单元独立采集电子标签发射的信号。


6.根据权利要求5所述的基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法，其特征在于，所述步骤M1包括：总控电路接收各个天线单元射频电路接收到的电子标签信号强度，总控电路给每次电子标签信号配上实时时钟。


7.根据权利要求4所述的基于桶形阵列天线的电子标签进出判断方法，其特征在于，所述步骤M2包括：
步骤M2.1：剔除桶形阵列天线首尾相接的无效天线单元数据，形成有效弧形阵列天线单元的数据集合；
步骤M2.2：对单个天线单元采集到的电子标签通过时所形成的信号强度数组进行滤波，然后搜寻信号强度有效峰值，并记录峰值实时时钟；
步骤M2.3：对各个天线单元按照机械结构位置顺序进行编号，根据编号顺序记录各个天线单元接收到的信号强度有效峰值对应的时钟；
步骤M2.4：按照天线单元的位置顺序，遍历每一个天线单元有效峰值时钟与后面所有天线单元有效峰值时钟进行比较，当当前天线单元的有效峰值时钟早于后面所有天线单元有效峰值时钟时，则判断值记为“1”，相等时，则判断值...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，
申请(专利权)人：上海尼电智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31