RFID盲区跳频方法及识读设备与流程

rfid盲区跳频方法及识读设备
技术领域
1.本发明涉及射频识别领域，具体涉及rfid盲区跳频方法及识读设备。


背景技术：

2.rfid读写器的发射频率通常被严格限定在一定范围，且会面临各种物体对无线信号造成反射从而影响rfid读写器接收的情况。目前行业通常使用方式：一种为调整天线的方向或者多天线等技术；另一种为跳频技术，使工作频率在不同信道间跳变，以提高rfid读写器的抗干扰能力。
3.rfid读写器在工作过程中，通常有以下几种干扰因素影响标签读取效果：1.信道之间的差异无法分辨信道是否可用；2.之类的无可避免在标签正常响应频率范围外读卡，易导致rfid读写器读取标签速率不稳定，读取标签性能变差；3.标签出产后的频率响应范围会发生改变，且标签个体间差异较大；标签粘贴在商品包装时会出现工作频带漂移的现象；4.多个rfid读写器或标签共存的环境中，rfid读写器之间或标签之间也可能会给正常的读写带来干扰。5.此外，当直射路径信号和反射路径信号刚好相位相差180
°
的时候，就会对有效的直射路径信号进行衰减，产生“盲区”现象导致通信被迫中断。
4.现有的跳频技术中，最常用伪随机跳频方法避开干扰，虽然此方法在解决其他rfid读写器干扰的情况下有一定效果，但针对其他设备的干扰，伪随机跳频方法仍不具备信道当前情况的辨别能力，导致rfid读写器仍会重复进入干扰严重的信道，并花费较长的停留时间在这些干扰严重的信道上，从而使rfid读写器读标签性能变差。


技术实现要素：

5.本发明主要解决现有技术中，针对无法辨别信道情况、且花费较多的时间在干扰严重的信道上的问题，提供rfid盲区跳频方法及识读设备。
6.本发明的技术方案如下：
7.方案一。
8.一种rfid盲区跳频方法，包括以下步骤：
9.s1：设置信号接收端工作的信道总数量n，根据所述信道的数量n将信道按顺序编号，再将信道均分为设定的信道组m个并生成表格；所述信道组内的信道编号为连续的；
10.s2：在前m轮盘存中，所述信号接收端抽取每个信道组内的任一信道分别进行盘存；
11.s3：在盘存中获取标签信息分别计算m个信道质量得分x，选择最大得分xmax的信道所在的信道组作为m+1轮盘存使用的信道组，在所述信道组内进行随机信道跳频；
12.s4：对每次盘存的信道重新计算得分x；
13.s5：若步骤s4所述得分x大于预设的阈值时，使用当前信道盘存时长t2进行本轮盘存，在该轮盘存结束后跳频到当前信道组的其它信道，并返回s4步骤；否则使用当前信道盘存时长t1进行本轮盘存，在该轮盘存后跳频到其它信道组的信道，并返回s4步骤。
14.进一步地，所述时长t1小于所述时长t2的十分之一。
15.进一步地，对所述s3步骤中所述信道组内的所有信道计算信道质量得分x，并根据所述得分x大小进行排序，选择信道组内一定比例得分x大的所在信道进行随机跳频。
16.进一步地，根据所述s3步骤中所述得分x大小进行排序，所述排序代表信道组优先级排序。
17.进一步地，当s5步骤中，跳频信道的计算得分x大于预设的阈值时，使用当前信道盘存时长t2进行本轮盘存，在该轮盘存结束后跳频到当前信道组的其它信道，并返回s4步骤；否则使用当前信道盘存时长t1进行本轮盘存，在该轮盘存后跳频到优先级不相邻的信道组的信道，并返回s4步骤。
18.进一步地，所述s2步骤中抽取的信道间隔相等。
19.一种rfid识读设备，被配置为可执行以上所述方法。
20.方案二。
21.另一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：
22.s1：设置信号接收端工作的信道总数量n，根据所述信道的数量n将信道按顺序编号，再将信道设置为一定规则的排序并生成表格；
23.s2：所述信号接收端随机抽取编号不相邻的信道分别进行盘存；
24.s3：在盘存中获取标签信息分别计算信道质量得分x，选择较大得分的信道作为下一轮盘存使用；
25.所述标签信息包括标签信号强度值rssi、标签的读取数量以及标签的每秒读取速率，所述信道质量得分x计算公式如下：
26.x＝a*标签信号强度值rssi+b*标签的读取数量+c*标签的每秒读取速率
27.其中：a为标签信号强度值的rssi的权重；b为标签读取数量的权重；c为标签每秒读取速率的权重；
28.s4：对每次盘存后的信道重新计算得分x；
29.s5：若步骤s4所述得分x大于预设的阈值时，使用当前信道盘存时长t2进行本轮盘存，在该轮盘存结束后跳频到与当前信道编号相连的信道，并返回s4步骤；否则使用当前信道盘存时长t1进行本轮盘存，在该轮盘存后跳频到与当前信道编号不相连的其它信道，并返回s4步骤。
30.一种rfid识读设备，被配置为可执行以上所述方法。
31.进一步地，所述一定规则的排序为按顺序排序、间隔排序或首尾交叉排序。
32.本发明具有如下有益效果：
33.1、本发明所述的rfid盲区跳频方法及识读设备，因为受盲区的影响情况是由标签的盘存情况判定，标签信号强度值rssi高，标签读取速率高的信道则受盲区影响较小，所以设定信道质量得分x公式：x＝a*标签信号强度值rssi+b*标签的读取数量+c*标签的每秒读取速率；盲区的影响都是连续的信道，因此，抽取信道组内的信道或抽取编号距离远的信道进行计算得分x，再对得分x进行初步比较，能快速的选择出受盲区影响小的信道用于盘存。此外，在后续实时的盘存过程中，通过设定阈值，能判断当前信道受盲区影响的程度，跳频可以根据得分x情况进行实时调整。
34.2、本发明所述的rfid盲区跳频方法及识读设备，当得分x大于阈值时，即当前信道
为非盲区信道，相邻的信道受到盲区的影响也小，停留在当前信道盘存的时间延长为t2，并且跳频优选相邻信道；当得分x小于阈值时，即当前信道为盲区信道，相邻的信道受到盲区的影响也大，停留在当前信道盘存的时间缩短为t1，需要跳频到远离当前信道编号的信道；时长t1远小于时长t2，优选设定的时长t1小于所述时长t2的十分之一。使得信号接收端提高工作效率，在正常工作的信道停留的时间更长，而在干扰严重的信道的停留时间更短。
35.3、本发明所述的rfid盲区跳频方法及识读设备，通过得分x，对信道组内的信道进行优选，在跳频时，能快速选择接收信号良好的信道进行盘存，能够加快信号接收端的工作效率。
36.4、本发明所述的rfid盲区跳频方法及识读设备，通过得分x，将信道组的优先级进行排序，当x小于阈值时，可以快速选择受盲区影响小的信道组内的信道进行跳频，能够缩短在干扰严重的信道上的时长。
附图说明
37.图1为本发明跳频方法的流程图；
38.图2为本发明另一种跳频方法的流程图；
39.图3为本发明对跳频方法优化后的流程图；
40.表1为实施例1中的信道列表；
41.表2为实施例2中的信道列表；
42.表3为实施例3中的信道列表；
43.表4为受盲区影响的效果。
具体实施方式
44.下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
45.首先对本发明将采用的方式进行推导：
46.λ＝c/f，其中λ为信号的波长，c为光速，f为频率。
47.δd＝n*λ+m，其中δd为发射端和接收端天线之间直射路径和反射路径的距离差，n、m为未知数。
48.综上δd＝n*c/f+m，当n为1/2的基数倍的时候，m＝0的时候，δd就为半个波长的基数倍，则发送和接收波形的相位刚好差180
°
，则会产生“盲区”的现象。
49.从上式中我们可以发现，δd、n、m为环境参数，是实时变化的，c为光速常量，那么我们唯一可以改变的参数为频率f。所以为了快速解决uhf rfid的盲区问题，国际上的协议加入了跳频的功能，一方面为了缓解盲区，一方面为了解决空口碰撞的问题。所谓的跳频就是发送和接收使用的频率是变动的。如北美的频段902～928mhz，每间隔500khz一个信道，一共25个信道，发送和接收是在这些信道中不断变化的，且各国的协议都有定义一个时间常量t，即在时间t内必须进行跳频。
50.那么假设有一半的信道的频率f都会造成盲区，有一半的信道由于f的变化导致反射消除情况会更好一些，收发通信可以照常进行，那么如果这些信道是随机跳动，这有一半的概率通信中断，通信变得断断续续。所以，该专利的发明点是利用盲区算法进行跳频的选择，在盲区的地方快速改变跳频列表，确保最大的可能选择盲区影响弱的信道，保证通信的
连续性和稳定性。
51.在本发明rfid盲区跳频方法及识读设备实施例中，信号接收端为rfid读写器、rfid识读设备(rfid读写器与rfid识读设备两者有一定的重合范围，在本发明中两者都可以完成实施例中的方法)，rfid读写器根据用户所选择的频率区域或者频率列表，生成对应的表格，在多个信道之间按设定的跳频方式与其作用范围内存在的电子标签建立连接并进行通信。在rfid领域，识读的意思与盘存、盘点的意思是相同的。
52.因为盲区的影响都是连续信道的，标签信号强度值rssi高，标签读取速率高的信道组则为受盲区影响较小的部分，rfid读写器则优先选用受盲区影响小的信道组用于盘存。不管是连续的信道，或者离散的信道进行顺序排序。如图1、2所示，将2个或多个不相邻的信道进行频率的比较，能快速的选择出受盲区影响小的信道，再通过设定阈值，在实时的盘存过程中，判断每个信道受盲区影响的情况，后续的跳频列表则根据每个信道的情况进行实时调整。
53.实施例1。
54.如图3所示，rfid盲区跳频方法及识读设备包括如下步骤：
55.s1：rfid识读设备设置工作的信道总数量n，采用跳频的方式与标签进行通信。根据作业的环境不同，总量n有所变化，它可以是提前设置好的，也可以是通过实际操作中获得的。在本实施例中所述数量n为8，将连续的信道按顺序编号，每4个信道划分为2个信道组，1到4信道为一个信道组，5到8为第二个信道组，生成的表格如表1所示。
56.s2：在前2轮盘存中，所述rfid识读设备抽取每个信道组内的一个信道，抽取的信道间隔基本相等。本实施例尝试用分别用信道组1的信道1和信道组2的信道5进行盘存。但也可以优先尝试信道组1的信道1和信道组2的信道8或者其它能确定信道组受盲区的影响的方法。
57.s3：通过rfid识读设备接收的信道1与信道5的标签信息分别计算得分x，选择最大得分x的信道所在的信道组作为第3轮盘存使用，在所述信道组内进行随机信道跳频；并根据所述得分x大小进行信道组优先级排序。
58.所述标签信息包括标签信号强度值rssi、标签的读取数量以及标签的每秒读取速率，所述得分x计算公式如下：
59.x＝a*标签信号强度值rssi+b*标签的读取数量+c*标签的每秒读取速率
60.其中：a为标签信号强度值的rssi的权重；b为标签读取数量的权重；c为标签每秒读取速率的权重，所述权重是占比或份额之类的意思。对应的如：
61.x1＝30％*(-40)+20％*(160)+50％*(100tags/s)
62.x5＝30％*(-40)+20％*(80)+50％*(20tags/s)
63.x5《x1，信道1的得分x大于信道5的得分x，则信道1受到的盲区影响更大。信道组1的优先级高于信道组2，rfid识读设备优先选择信道组1内的信道进行跳频；同时，还可以对已经优选的信道组1内的4个信道都分别计算得分x，根据信道得分x大的优先级高于得分小的信道，在优先级高的信道中选择一定比例的信道进行跳频。
64.s4：对每次盘存后的信道重新计算得分x。
65.s5：若步骤s4所述得分x大于阈值30时，根据信道优先级排序，使用当前信道盘存时长t2进行本轮盘存，在该轮盘存结束后跳频到当前信道组内的其它信道，否则根据信道
组优先级排序，使用当前信道盘存时长t1进行本轮盘存，在该轮盘存后跳频到其它信道组的信道，返回s4步骤。
66.所述时长t1远小于所述时长t2，这里用t1小于t2的十分之一来表达。
67.表1：实施例1信道列表
[0068][0069]
在跳频方式的通信中，rfid识读设备在某个信道上工作的时间是有限定的，时长可能是初始的、也可能是已经调节过的，但是，一定是当前的该信道停留时间。通常时长是设定且不变的：当判断所处信道为盲区时，盘存的时长t2比较短；当判断所处信道为非盲区时，盘存的时长t1比较长。
[0070]
实施例2。
[0071]
rfid盲区跳频方法及识读设备包括如下步骤：
[0072]
s1：rfid读写器设置工作的信道总数量n，在本实施例中所述数量n为8，将信道按顺序编号，再生成如表二表格。并依次跟信道指针index对应。index的顺序不变始终为1-8类。rfid读写器在的执行过程中，只做信道顺序的变更，index的顺序不变。
[0073]
s2：在前2轮盘存中，rfid读写器在编号最远index＝1的信道1与index＝8的信道8进行跳频。
[0074]
s3：对信道1与信道8的标签信息分别计算得分x，如果信道1的得分x大于信道8的得分x，则选择信道1作为第3轮盘存使用的信道；所述标签信息包括标签信号强度值rssi、标签的读取数量以及标签的每秒读取速率；所述得分x公式如下：
[0075]
x＝a*标签信号强度值rssi+b*标签的读取数量+c*标签的每秒读取速率
[0076]
其中：a为标签信号强度值的rssi的权重；b为标签读取数量的权重；c为标签每秒读取速率的权重。
[0077]
s4：使用信道1进行盘存时，再次对信道1重新计算得分x。
[0078]
s5：若步骤s4所述得分x大于阈值时，跳频到排序远离所述信道的index+1的信道2，使用信道1的盘存时长为t2；否则跳频到相邻的index+2的信道5，使用信道1的盘存时长为t1。
[0079]
s6：回到s4步骤，信道1改变为跳频后的信道，使用跳频后的信道进行盘存，并重新计算得分x。
[0080]
所述时长t1小于所述时长t2的十分之一。
[0081]
表2：实施例2信道列表
[0082]
index信道1125324653677488
[0083]
实施例3。
[0084]
基于实施例2，对表格规律进行的变更，将信道按顺序头尾排序，能得到跟实例2不同的算法效果，这样排列能将初始的两个信道的间隔最大化，更快速的找出受盲区影响小的序列。
[0085]
rfid盲区跳频方法及识读设备包括如下步骤：
[0086]
s1：rfid读写器设置工作的信道总数量n，在本实施例中所述数量n为8，将信道按顺序编号，将信道顺序按上表规则收尾交叉蛇形排列，再生成如表三表格，并依次跟信道指针index对应。index的顺序不变始终为1-8类。rfid读写器在的执行过程中，只做信道顺序的变更，index的顺序不变。
[0087]
s2：在初始盘存中，所述rfid读写器在编号最远index＝1的信道1与index＝8的信道8进行跳频。
[0088]
s3：对信道1与信道8的标签信息分别计算得分x，如果信道1的得分x大于信道8的得分x，则选择信道1作为盘存使用的信道；所述标签信息包括标签信号强度值rssi、标签的读取数量以及标签的每秒读取速率；所述得分x公式如下：
[0089]
x＝a*标签信号强度值rssi+b*标签的读取数量+c*标签的每秒读取速率
[0090]
其中：a为标签信号强度值的rssi的权重；b为标签读取数量的权重；c为标签每秒读取速率的权重。
[0091]
s4：使用信道1进行盘存时，再次对信道1重新计算得分x。
[0092]
s5：若步骤s4所述得分x大于阈值时，跳频到排序远离所述信道的index+1的信道2，使用信道1的盘存时长为t2；否则跳频到相邻的index+2的信道8，使用信道1的盘存时长为t1。
[0093]
s6：回到s4步骤，信道1改变为跳频后的信道，使用跳频后的信道进行盘存，并重新计算得分x。
[0094]
所述时长t1小于所述时长t2的十分之一。
[0095]
表3：实施例3信道列表
[0096][0097][0098]
本发明的跳频方法，可以在跳频的基础上继续缓解盲区的影响，假设有一半的信道有盲区，传统的跳频只能做到50％的概率缓解盲区，而本专利的跳频算法可以做到更优的效果。
[0099]
假设一共有16个信道，根据盲区占据信道的数量不同，本发明方法能使通信受盲区影响的效果大幅降低。优化后的效果如表四罗列所示：
[0100]
表4：受盲区影响的效果
[0101]
[0102][0103]
以上所述仅为本发明的实施例，对实施例方案的选择只是为了更好理解发明内容，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：设置信号接收端工作的信道总数量n，根据所述信道的数量n将信道按顺序编号，再将信道均分为设定的信道组m个并生成表格；所述信道组内的信道编号为连续的；s2：在前m轮盘存中，所述信号接收端抽取每个信道组内的任一信道分别进行盘存；s3：在盘存中获取标签信息分别计算m个信道质量得分x，选择最大得分xmax的信道所在的信道组作为m+1轮盘存使用的信道组，在所述信道组内进行随机信道跳频；所述标签信息包括标签信号强度值rssi、标签的读取数量以及标签的每秒读取速率，所述信道质量得分x计算公式如下：x＝a*标签信号强度值rssi+b*标签的读取数量+c*标签的每秒读取速率其中：a为标签信号强度值的rssi的权重；b为标签读取数量的权重；c为标签每秒读取速率的权重；s4：对每次盘存后的信道重新计算得分x；s5：若步骤s4所述得分x大于预设的阈值时，使用当前信道盘存时长t2进行本轮盘存，在该轮盘存结束后跳频到当前信道组的其它信道，并返回s4步骤；否则使用当前信道盘存时长t1进行本轮盘存，在该轮盘存后跳频到其它信道组的信道，并返回s4步骤。2.根据权利要求1所述的一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，所述时长t1小于所述时长t2的十分之一。3.根据权利要求1所述的一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，对所述s3步骤中所述信道组内的所有信道计算信道质量得分x，并根据所述得分x大小进行排序，选择信道组内一定比例得分x大的所在信道进行随机跳频。4.根据权利要求1所述的一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，根据所述s3步骤中所述得分x大小进行排序，所述排序代表信道组优先级排序。5.根据权利要求4所述的一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，当s5步骤中，跳频信道的计算得分x大于预设的阈值时，使用当前信道盘存时长t2进行本轮盘存，在该轮盘存结束后跳频到当前信道组的其它信道，并返回s4步骤；否则使用当前信道盘存时长t1进行本轮盘存，在该轮盘存后跳频到优先级不相邻的信道组的信道，并返回s4步骤。6.根据权利要求1所述的rfid盲区跳频方法，其特征在于，所述s2步骤中抽取的信道间隔相等。7.一种rfid识读设备，其特征在于，被配置为可执行权利1-6任一所述方法。8.一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：设置信号接收端工作的信道总数量n，根据所述信道的数量n将信道按顺序编号，再将信道设置为一定规则的排序并生成表格；s2：所述信号接收端随机抽取编号不相邻的信道分别进行盘存；s3：在盘存中获取标签信息分别计算信道质量得分x，选择较大得分的信道作为下一轮盘存使用；所述标签信息包括标签信号强度值rssi、标签的读取数量以及标签的每秒读取速率，所述信道质量得分x计算公式如下：x＝a*标签信号强度值rssi+b*标签的读取数量+c*标签的每秒读取速率其中：a为标签信号强度值的rssi的权重；b为标签读取数量的权重；c为标签每秒读取速率的权重；s4：对每次盘存后的信道重新计算得分x；
s5：若步骤s4所述得分x大于预设的阈值时，使用当前信道盘存时长t2进行本轮盘存，在该轮盘存结束后跳频到与当前信道编号相连的信道，并返回s4步骤；否则使用当前信道盘存时长t1进行本轮盘存，在该轮盘存后跳频到与当前信道编号不相连的其它信道，并返回s4步骤。9.根据权利要求8所述的一种rfid盲区跳频方法，其特征在于，所述一定规则的排序为按顺序排序、间隔排序或首尾交叉排序。

技术总结
本发明涉及射频识别领域，具体涉及RFID盲区跳频方法及识读设备。包括以下步骤：RFID读写器接收无线网络信道的数量N生成表格；抽取每个信道组内的一个信道标签信息分别计算得分X，选择最大得分X的信道所在的信道组作为盘存使用，在所述信道组内进行信道跳频；对每次盘存后的信道重新计算得分X；若步骤得分X大于阈值，当前信道盘存时长，盘存结束后跳频到当前信道组的其它信道；否则当前信道盘存时长短，盘存后跳频到其它信道组的信道。实施本发明的方法，使得RFID读写器提高工作效率，在正常工作的信道停留的时间更长，而在干扰严重的信道的停留时间更短。信道的停留时间更短。信道的停留时间更短。


技术研发人员：丁晟 郭锋 刘啟瑞
受保护的技术使用者：福建新大陆自动识别技术有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/11