1.本发明属于射频识别领域，具体涉及一种利用读写器天线与耦合系统品质因数估计标签数量的方法。
背景技术：
2.高频rfid系统因其工作频段及其磁场耦合的工作原理具有其他频段rfid系统不具备的优势，如对液体不敏感、识读范围可控、不易误读、能准确识读密集堆叠的rfid标签等，在档案管理、智能仓储等行业得到广泛应用。
3.但是在多个标签识读的应用场景下，多个标签同时响应会导致碰撞发生。以iso 18000-3协议mode3模式为例，该协议采用了基于动态q值的动态帧时隙aloha(dfsa)算法，通过动态调整时隙数量提升盘点效率，而动态时隙数与初始q值关系很大。dfsa算法中初始q值与标签数量有关系,一般情况下，标签数量等于2q时，标签盘点效率最高。若防碰撞算法初始q值设置过大，会导致空闲时隙数太多，盘点效率降低；若初始q值设置过小，会导致碰撞概率增加，碰撞时隙数太多，盘点效率降低。
4.因此迫切需要一种能够优化防碰撞算法中初始q值的方法，提高时隙利用率和标签的盘点效率，适应rfid应用的需求。本发明正是为满足这种现实需求而产生的。
技术实现要素：
5.(一)要解决的技术问题
6.本发明要解决的技术问题是如何提供一种利用读写器天线与耦合系统品质因数估计标签数量的方法，以解决防碰撞算法中初始q值的设置问题。
7.(二)技术方案
8.为了解决上述技术问题，本发明提出一种利用读写器天线与耦合系统品质因数估计标签数量的方法，该方法包括如下步骤：
9.s1、耦合系统品质因数测量：测量耦合系统中不同数量的标签与耦合系统品质因数的对应关系；
10.s2、待盘点标签数量预估：首先测量待盘点标签对应的耦合系统品质因数，之后依据耦合系统品质因数与标签数量的对应关系，预估待盘点标签的数量n；
11.s3、标签盘点：根据预估的标签数量n，预估防碰撞算法初始q值。
12.进一步地，所述步骤s3中，q＝round(log2n)。
13.进一步地，耦合系统包括高频rfid标签与读写器，高频rfid标签与读写器的通信是通过双方天线线圈的磁场耦合实现。
14.进一步地，标签进入读写器的电磁场，标签线圈进入谐振状态，从而耦合获得能量使标签激活并工作，同时从读写器天线的载波信号中提取出时钟信号。
15.进一步地，高频rfid标签采用基于副载波的负载调制方式，标签天线与读写器天线耦合，等效为读写器天线的负载，标签天线上负载电阻的开关改变读写器天线的负载，从
而改变了读写器天线上的电压，实现数据的传输，当这些标签密集堆叠时，各个标签与天线之间形成耦合关系，读写器端测得的耦合系统品质因数发生变化。
16.进一步地，所述s1中，利用读写器中模数转换模块(adc)采集接收信号经过分压电阻分压后的电压值与读写器中adc模块转换的分压电阻，得到读写器的接收瞬时功率，之后接收瞬时功率对时间求积分，即得到读写器的接收能量wr；读写器已知的发射能量w
t
与读写器的接收能量wr之差是电路消耗能量wc，耦合系统的品质因数a计算如下：
[0017][0018]
式中，wr表示谐振时电路储存的能量，即读写器接收能量，w
t
表示读写器发射能量，wc表示电路消耗能量。
[0019]
进一步地，标签数量与耦合系统品质因数是负相关关系。
[0020]
进一步地，所述步骤s1具体包括：在一定的读写器天线发射功率下，测试不同数量的标签对应的耦合系统品质因数a，构造读写器天线发射功率一定的情况下，标签数量与耦合系统的品质因数a的对照表。
[0021]
进一步地，所述步骤s2具体包括：确定读写器天线发射功率w
t
之后，测量待盘点标签对应的耦合系统品质因数a，根据读写器天线的耦合系统品质因数a以及s1中的对照表预估待盘点标签数量n。
[0022]
进一步地，读写器工作在iso 18000-3协议mode3模式。
[0023]
(三)有益效果
[0024]
本发明提出一种利用读写器天线与耦合系统品质因数估计标签数量的方法，本发明公开了一种利用读写器天线与标签耦合的品质因数估计标签数量的方法，为简便，读写器天线与标签耦合系统以下简称为耦合系统。该方法包括：(1)耦合系统品质因数测量。一定读写器发射功率下，测量不同标签数量与耦合系统品质因数的对应关系；(2)待盘点标签数量预估。首先测量待盘点标签数量对应的耦合系统的品质因数，之后根据标签数量与耦合系统品质因数的对应关系，预估待盘点的标签数量；(3)标签盘点。根据预估的标签数量，设定防碰撞算法初始q值，优化防碰撞算法，实现标签盘点。
[0025]
本发明提出的方法通过预先收集一定读写器发射功率下，不同数量标签对应的耦合系统品质因数，设计一种基于该先验值的高频rfid系统防碰撞算法初始q值预估，能够解决防碰撞算法初始q值设置不当的问题，有效提升了高频rfid系统识读效率。
[0026]
本发明通过耦合系统品质因数预估待盘点标签数量的大致范围，从而设置合适的防碰撞算法初始q值，实现防碰撞算法优化，在rfid应用中将发挥重要作用。
附图说明
[0027]
图1为利用读写器天线与耦合系统品质因数估计标签数量的方法的原理示意图，其中，l代表天线线圈的电感；r
l
代表天线的电阻；z代表等效的阻抗匹配网络；c代表芯片电容和线圈电容的等效电容。
[0028]
图2是一种利用读写器天线与耦合系统品质因数估计标签数量的方法的流程图。
具体实施方式
[0029]
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
[0030]
本发明涉及射频识别领域，具体是涉及一种利用耦合品质因数估计rfid标签数量、优化标签盘点效率的方法。
[0031]
本发明公开了一种利用读写器天线与标签耦合的品质因数估计标签数量的方法，为简便，读写器天线与标签耦合系统以下简称为耦合系统。该方法包括：(1)耦合系统品质因数测量。一定读写器发射功率下，测量不同标签数量与耦合系统品质因数的对应关系；(2)待盘点标签数量预估。首先测量待盘点标签数量对应的耦合系统的品质因数，之后根据标签数量与耦合系统品质因数的对应关系，预估待盘点的标签数量；(3)标签盘点。根据预估的标签数量，设定防碰撞算法初始q值，优化防碰撞算法，实现标签盘点。
[0032]
本发明提出的方法通过预先收集一定读写器发射功率下，不同数量标签对应的耦合系统品质因数，设计一种基于该先验值的高频rfid系统防碰撞算法初始q值预估，能够解决防碰撞算法初始q值设置不当的问题，有效提升了高频rfid系统识读效率。
[0033]
本发明提出一种利用读写器天线与标签耦合的品质因数估计标签数量的方法，将防碰撞流程与耦合系统品质因数的测量结合在一起，有效保证了标签的盘点效率。该方法包括：
[0034]
s1、耦合系统品质因数测量。测量耦合系统中不同数量的标签与耦合系统品质因数的对应关系；
[0035]
s2、待盘点标签数量预估。首先测量待盘点标签对应的耦合系统品质因数，之后依据耦合系统品质因数与标签数量的对应关系，预估待盘点标签的数量n；
[0036]
s3、标签盘点。根据预估的标签数量n，预估防碰撞算法初始q值，其中q＝round(log2n)，实现基于防碰撞优化算法的标签盘点。
[0037]
本发明通过耦合系统品质因数预估待盘点标签数量的大致范围，从而设置合适的防碰撞算法初始q值，实现防碰撞算法优化，在rfid应用中将发挥重要作用。
[0038]
实施例1：
[0039]
下面以iso 18000-3协议mode3模式为例，说明本发明的具体实施方式，但不作为具体实施方法的限定。
[0040]
图1是一种利用读写器天线与标签耦合的品质因数估计标签数量的方法的原理示意图。如图1所示，耦合系统包括高频rfid标签与读写器，高频rfid标签与读写器的通信是通过双方天线线圈的磁场耦合实现，其中天线线圈的电感为l；天线的电阻为r
l
；匹配网络以及后端芯片的等效阻抗为z，读写器与标签线圈之间、不同标签线圈之间的互感用m表示。标签进入读写器的电磁场，标签线圈进入谐振状态，从而耦合获得能量使标签激活并工作，同时从读写器天线的载波信号中提取出时钟信号。高频rfid标签采用基于副载波的负载调制方式。标签天线与读写器天线耦合，可以等效为读写器天线的负载。标签天线上负载电阻的开关改变读写器天线的负载，从而改变了读写器天线上的电压，实现数据的传输，当这些标签密集堆叠时，各个标签与天线之间形成耦合关系，读写器端测得的耦合系统品质因数会发生变化。
[0041]
图2是一种利用读写器天线与标签耦合的品质因数估计标签数量的方法的流程
图。如图2所示，本方法的具体实施流程如下。
[0042]
s1、耦合系统品质因数测量。利用读写器中模数转换模块(adc)采集接收信号经过分压电阻分压后的电压值与读写器中adc模块转换的分压电阻，可以得到读写器的接收瞬时功率，之后接收瞬时功率对时间求积分，即可得到读写器的接收能量wr。读写器已知的发射能量w
t
与读写器的接收能量wr之差是电路消耗能量wc，耦合系统的品质因数a计算如下：
[0043][0044]
式中，wr表示谐振时电路储存的能量，即读写器接收能量，w
t
表示读写器发射能量，wc表示电路消耗能量。
[0045]
在读写器发射功率w
t
不变的情况下，标签越多,将产生越多的能量损耗wc，耦合系统品质因数a值减小，这说明标签数量与耦合系统品质因数是负相关关系。
[0046]
基于标签数量与耦合系统品质因数的负相关关系，在一定的读写器天线发射功率下，测试不同数量的标签对应的耦合系统品质因数a，如n
11
枚标签对应的耦合系统品质因数是a
11
，n
12
枚标签对应的耦合系统品质因数是a
12
，以此类推，构造读写器天线发射功率一定的情况下，标签数量与耦合系统的品质因数a的对照表。该表由测量得到，保存着一定读写器天线发射功率下，不同数量标签对应的耦合系统品质因数。该表的具体内容如表1所示。其中w
t
是读写器天线发射的功率值，如5.5w、6w、6.5w、7w等；一定功率下，标签数量用n表示，不同标签数量的个数用n表示，如w
t
＝7w下，n可以取值n＝32、n＝64、n＝128枚，此时n＝3；在一定的读写器天线发射功率w
t
下，标签数量n对应的耦合系统品质因数测量值用a表示。
[0047]
表1标签数量与耦合系统的品质因数a的对照表示例
[0048][0049]
s2、待盘点标签数量预估。确定读写器天线发射功率w
t
之后，测量待盘点标签对应的耦合系统品质因数a，根据读写器天线的耦合系统品质因数a，以及s1中的对照表预估待盘点标签数量n。
[0050]
s3、实际标签盘点。根据预估的标签数量n，预估防碰撞算法初始q值，其中q＝round(log2n)，实现基于防碰撞优化算法的标签盘点。
[0051]
实施例2：
[0052]
一种利用读写器天线与标签耦合的品质因数估计标签数量的方法，包括：
[0053]
(1)耦合系统品质因数测量。测量不同标签数量与耦合系统品质因数的对应关系；
[0054]
(2)待盘点标签数量预估。测量待盘点标签对应的耦合系统品质因数，根据标签数量与耦合系统品质因数的对应关系预估待盘点标签数量n；
[0055]
(3)标签盘点。根据预估的标签数量n，设定防碰撞算法初始q值，优化防碰撞算法。
[0056]
进一步地，所述步骤(1)中：
[0057]
需要在多种读写器发射功率w
t
下，分别记录不同标签数量n对应的耦合系统品质因数a。
[0058]
进一步地，所述步骤(2)中：
[0059]
在一定的读写器天线发射功率w
t
下，首先测量待盘点标签数量对应的耦合系统品质因数a。之后根据该耦合系统品质因数a，预估待盘点标签数量n。
[0060]
进一步地，所述步骤(3)中：
[0061]
根据预估的标签数量n，预估防碰撞算法初始q值，其中q＝round(log2n)，实现基于防碰撞优化算法的标签盘点。
[0062]
本发明公开了一种利用读写器天线与标签耦合的品质因数估计标签数量的方法，为简便，读写器天线与标签耦合系统以下简称为耦合系统。该方法包括：(1)耦合系统品质因数测量。一定读写器发射功率下，测量不同标签数量与耦合系统品质因数的对应关系；(2)待盘点标签数量预估。首先测量待盘点标签数量对应的耦合系统的品质因数，之后根据标签数量与耦合系统品质因数的对应关系，预估待盘点的标签数量；(3)标签盘点。根据预估的标签数量，设定防碰撞算法初始q值，优化防碰撞算法，实现标签盘点。
[0063]
本发明提出的方法通过预先收集一定读写器发射功率下，不同数量标签对应的耦合系统品质因数，设计一种基于该先验值的高频rfid系统防碰撞算法初始q值预估，能够解决防碰撞算法初始q值设置不当的问题，有效提升了高频rfid系统识读效率。
[0064]
本发明通过耦合系统品质因数预估待盘点标签数量的大致范围，从而设置合适的防碰撞算法初始q值，实现防碰撞算法优化，在rfid应用中将发挥重要作用。
[0065]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。