高频RFID图书标签的层架定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高频RFID图书标签的层架定位装置及方法，其装置包括电压精细可调电源、微控制器、高频RFID读卡核心电路、信号分配器和天线阵列；装置可通过控制信号分配器，从天线阵列中选择任一组与高频RFID读卡核心电路接通，对本组天线感应范围内的所有标签进行盘点；还可通过调整电压精细可调电源的输出电压对发射功率进行调节，从而对天线感应的范围进行控制；本发明专利技术还包括一种定位方法，在必要时进行多次发射功率调节和盘点，直到最终确认每个标签所处的层架为止；本发明专利技术可以克服现有技术盘点图书标签时容易发生多个层架天线同时感应到同一标签从而无法对图书层架定位的窜层问题，与此同时还可以有效避免不能检测到图书标签而产生的漏读问题。图书标签而产生的漏读问题。图书标签而产生的漏读问题。

【技术实现步骤摘要】
高频RFID图书标签的层架定位装置及方法


[0001]本专利技术涉及RFID标签读写
，具体涉及与高频RFID标签相关的图书馆及档案管理设备，尤其涉及到一种高频RFID图书标签的层架定位装置及方法。

技术介绍

[0002]RFID标签按工作频段划分，主要有微波、超高频、高频(HF)、低频等，其中高频RFID的典型工作频率为13.56Mhz。高频RFID技术在图书馆和档案管理行业应用越来越普及，由于档案管理和图书管理技术上很近似，下面只以图书馆设备为例来说明。
[0003]图书馆用到的高频RFID相关设备主要有台面式自助借还设备、智能书架、智能书柜等。这类设备工作中由RFID读写装置首先读出天线感应范围内的一个或多个标签的UID(即：唯一序列号)，这一操作称为“盘点”,读写装置盘点完成后将读到的所有标签的UID数据传给计算机，由计算机系统进行处理，例如在数据库中检索图书详细信息以及进行借、还操作等。
[0004]智能书架、智能书柜类型的产品通常具有多个图书层架，使用中一直面临RFID标签盘点“窜层”、“漏读”的问题。举例说明：假设书架共有5层，每层放有50本图书，每本书上都贴有标签；其中第3层有一本图书《老人与海》，其标签的UID是十六进制数据“E004015061F369BB”，此标签的射频灵敏度比较高；其中第2层有一本图书《西游记》，其标签的UID是十六进制数据“E004015061F368AA”，此标签的射频灵敏度比较低。理想情况下使用5个层架每一层的天线都正好盘点到50个标签，并且这些标签的UID互不重复，计算机系统可以进行完美地处理，例如在查询界面上显示《老人与海》位于书架第3层，《西游记》位于书架第2层等。可实际情况通常并非如此，本例中除了第3层，书架的其它层(大概率是相邻层，为方便叙述，假设是第2层)的天线也可以盘点到UID为“E004015061F369BB”的标签，这样计算机系统就不能对《老人与海》这本书所处的层架进行准确的判断，这就是“窜层”问题的含义。引起“窜层”的原因比较复杂，一般是因为金属材质的书架、柜门或其它部件在高频RFID读写装置天线附近，工作时形成了复杂的电磁场，虽然电磁场辐射到其它层架已经比较微弱，但仍然可能激活一些射频灵敏度较高的标签。业内技术人员尝试降低RFID读写装置的发射功率或者在其它环节设法降低射频灵敏度，以达到缩小感应的空间范围从而抑制“窜层”的目的，却又带来另外一个问题。还是以上面的例子来说明，当RFID读写装置的发射功率降低或采用其它类似手段降低空中电磁场的强度以后，第2层的天线已经不能盘点到UID为“E004015061F369BB”的标签，计算机系统可以正确判断《老人与海》这本书在第3层架，但是与此同时，UID为“E004015061F368AA”的标签因为本身射频灵敏度比较低，已经盘点不到了，计算机系统完全检测不到《西游记》这本书的存在，这就是“漏读”问题。
[0005]在智能书架、智能书柜等设备的多个层架上放置大量RFID标签时，“窜层”和“漏读”往往同时存在，现有技术很难克服。事实上，无论是高频RFID还是超高频RFID，这一问题都困扰着业内人士，由于具体技术层面的差异，本专利技术只涉及高频RFID。

技术实现思路

[0006]为了克服上述缺陷，本专利技术的目的在于实现对多层书架上高频RFID图书标签的层架进行准确定位，所采用的技术方案为：一种高频RFID图书标签的层架定位装置；所述装置包括电压精细可调电源1、微控制器2、高频RFID读卡核心电路3、信号分配器4和天线阵列5；
[0007]所述电压精细可调电源1包括电性相连的电压反馈式稳压开关电源核心电路10和分压反馈网络11；所述分压反馈网络11包括至少一个数字电位器111和至少一个电阻器；所述数字电位器111具有微控制器接口，并通过所述微控制器接口与所述微控制器2电性相连；
[0008]所述高频RFID读卡核心电路3包括电性相连的发射电路31和接收电路32；所述高频RFID读卡核心电路3与所述微控制器2电性相连；
[0009]所述天线阵列5包括n个功分器51和物理上分布在n个图书层架的n
×
p个天线50；每个所述功分器51具有一个输入端口和p个输出端口；位于同一所述图书层架的p个所述天线50分别电性连接同一个所述功分器51的其中一个所述输出端口；所述n、p均为不小于2的自然数；
[0010]所述信号分配器4包括信号分配控制电路41及若干电子射频开关42；所述信号分配控制电路41与所述微控制器2电性相连，并通过所述微控制器2上的软件控制每个所述电子射频开关42的开、关状态；所述电子射频开关42串联在所述高频RFID读卡核心电路3和所述功分器51的输入端口之间；
[0011]所述电压精细可调电源1与所述高频RFID读卡核心电路3电性相连；所述电压精细可调电源1的输出电压越高，所述高频RFID读卡核心电路3的发射电路31的发射功率越大；
[0012]所述微控制器2内部固化了专门的嵌入式软件，所述嵌入式软件包括设置功率、选通层架、标签盘点及数据通信的操作；所述设置功率具体为通过设置所述数字电位器111,从而调整所述电压精细可调电源1的输出电压，从而调整所述高频RFID读卡核心电路3的发射电路31的发射功率；所述选通层架具体为通过控制所述信号分配器4的所述电子射频开关42，使所述高频RFID读卡核心电路3与所述天线阵列5中的一个功分器51的输入端口之间呈射频低阻抗状态，并与其余所述功分器51的输入端口之间呈射频高阻抗状态，从而选择接通物理上位于其中一个图书层架上的所述天线50；所述标签盘点具体为通过所述装置读取被选通的层架的所述天线50范围内所有图书标签的唯一序列号；所述数据通信具体为所述装置与其它设备之间进行数据交互；所述嵌入式软件还包括高频RFID图书标签的层架定位方法。
[0013]本专利技术还提出一种层架定位装置的层架定位方法，所述方法包括如下步骤：
[0014]S100：先执行装置初始化，再进入循环模式工作阶段；所述装置初始化包括如下具体步骤：
[0015]S110：定义发射功率等级和相关数据；
[0016]S120：定义选通层架所需的相关数据；
[0017]S130：设定图书标签信息的存储格式，所述图书标签信息包括每个图书标签的唯一序列号和层架标志；所述层架标志具体的记录该图书标签物理上可能位于哪些图书层架；
[0018]S140：为记录图书标签总数定义相关数据；
[0019]S150：为存储所有图书标签信息准备相应数据存储空间；
[0020]S200：在循环模式工作阶段，按需进行盘点全部标签操作,然后执行S300；
[0021]所述盘点全部标签操作包括如下具体步骤：
[0022]S210：初始化相关数据，清理标签盘点历史记录；
[0023]S220：设置功率为最大值；
[0024]S230：依次序对每个图书层架执行层架选通和标签盘点操作；如果盘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频RFID图书标签的层架定位装置；所述装置包括电压精细可调电源(1)、微控制器(2)、高频RFID读卡核心电路(3)、信号分配器(4)和天线阵列(5)；其特征在于：所述电压精细可调电源(1)包括电性相连的电压反馈式稳压开关电源核心电路(10)和分压反馈网络(11)；所述分压反馈网络(11)包括至少一个数字电位器(111)和至少一个电阻器；所述数字电位器(111)具有微控制器接口，并通过所述微控制器接口与所述微控制器(2)电性相连；所述高频RFID读卡核心电路(3)包括电性相连的发射电路(31)和接收电路(32)；所述高频RFID读卡核心电路(3)与所述微控制器(2)电性相连；所述天线阵列(5)包括n个功分器(51)和物理上分布在n个图书层架的n
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p个天线(50)；每个所述功分器(51)具有一个输入端口和p个输出端口；位于同一所述图书层架的p个所述天线(50)分别电性连接同一个所述功分器(51)的其中一个所述输出端口；所述n、p均为不小于2的自然数；所述信号分配器(4)包括信号分配控制电路(41)及若干电子射频开关(42)；所述信号分配控制电路(41)与所述微控制器(2)电性相连，并通过所述微控制器(2)上的软件控制每个所述电子射频开关(42)的开、关状态；所述电子射频开关(42)串联在所述高频RFID读卡核心电路(3)和所述功分器(51)的输入端口之间；所述电压精细可调电源(1)与所述高频RFID读卡核心电路(3)电性相连；所述电压精细可调电源(1)的输出电压越高，所述高频RFID读卡核心电路(3)的发射电路(31)的发射功率越大；所述微控制器(2)内部固化了专门的嵌入式软件，所述嵌入式软件包括设置功率、选通层架、标签盘点及数据通信的操作；所述设置功率具体为通过设置所述数字电位器(111),从而调整所述电压精细可调电源(1)的输出电压，从而调整所述高频RFID读卡核心电路(3)的发射电路(31)的发射功率；所述选通层架具体为通过控制所述信号分配器(4)的所述电子射频开关(42)，使所述高频RFID读卡核心电路(3)与所述天线阵列(5)中的一个功分器(51)的输入端口之间呈射频低阻抗状态，并与其余所述功分器(51)的输入端口之间呈射频高阻抗状态，从而选择接通物理上位于其中一个图书层架上的所述天线(50)；所述标签盘点具体为通过所述装置读取被选通的层架的所述天线(50)范围内所有图书标签的唯一序列号；所述数据通信具体为所述装置与其它设备之间进行数据交互；所述嵌入式软件还包括高频RFID图书标签的层架定位方法。2.一种如权利要求1所述的层架定位装置的层架定位方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S100：先执行装置初始化，再进入循环模式工作阶段；所述装置初始化包括如下具体步骤：S110：定义发射功率等级和相关数据；S120：定义选通层架所需的相关数据；S130：设定图书标签信息的存储格式，所述图书标签信息包括每个图书标签的唯一序列号和层架标志；所述层架标志具体的记录该图书标签物理上可能位于哪些图书层架；S140：为记录图书标签总数定义相关数据；S150：为存储所有图书标签信息准备相应数据存储空间；
S200：在循环模式工作阶段，按需进行盘点全部标签操作,然后执行S300；所述盘点全部标签操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国，郑彦斌，
申请(专利权)人：厦门印天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：