李家偉 楊向隆 蔡欣 汪卓愷 鄧?yán)?/p>

摘要：射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）是利用射頻信號(hào)通過(guò)空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。超高頻RFID技術(shù)在定位領(lǐng)域已經(jīng)有多年的研究積累與實(shí)際應(yīng)用，如井下人員的安全定位、智能圖書(shū)館的庫(kù)存管理等。本文涉及一種基于RFID的智能導(dǎo)航購(gòu)物車(chē)研究，可在各種購(gòu)物中心完成對(duì)顧客的購(gòu)物進(jìn)行智能方向指引，屬于自動(dòng)識(shí)別與智能機(jī)器人領(lǐng)域。本文將從RFID定位原理、RFID系統(tǒng)組成、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別;自動(dòng)識(shí)別;嵌入式處理系統(tǒng);自動(dòng)定位

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.44 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1672-9129（2018）15-0038-02

Abstract： Radio Frequency Identification （RFID） is a technology that realizes contactless automatic identification through spatial electromagnetic coupling using radio frequency signals. UHF RFID technology has accumulated many years of research and practical application in the field of positioning， such as the safe positioning of underground personnel and the inventory management of intelligent libraries. This paper deals with an RFID-based intelligent navigation shopping cart research， which can guide the intelligent direction of customers' shopping in various shopping centers， and belongs to the field of automatic identification and intelligent robots. This article will elaborate on several aspects such as RFID positioning principle， RFID system composition and data processing system.

Keywords： radio frequency identification; automatic identification; embedded processing system; automatic positioning

1 前言

購(gòu)物車(chē)是人們?cè)谏钯?gòu)物時(shí)的必需品，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)信息化的實(shí)現(xiàn)，單一的購(gòu)物車(chē)已經(jīng)不能迎合當(dāng)今潮流，且不能滿足人們?cè)絹?lái)越多的需求。首先當(dāng)購(gòu)物者進(jìn)入商城但不知道物品位置及不知該商場(chǎng)是否有自己需要購(gòu)買(mǎi)的商品時(shí)，會(huì)造成時(shí)間的浪費(fèi);其次商場(chǎng)環(huán)境的改變或者商品位置的改變，也會(huì)導(dǎo)致購(gòu)買(mǎi)者長(zhǎng)時(shí)間找不到自己需要購(gòu)買(mǎi)的商品，從而影響到顧客情緒、商城業(yè)績(jī)等問(wèn)題。因此，針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際需求與超高頻RFID技術(shù)的發(fā)展，對(duì)在射頻識(shí)別引導(dǎo)下商場(chǎng)導(dǎo)航購(gòu)物無(wú)人引導(dǎo)技術(shù)研究具有很大的必要性。

2 RFID定位原理

在室內(nèi)場(chǎng)景中，射頻識(shí)別（RFID）[1]技術(shù)憑借其低成本、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于定位領(lǐng)域?；赗FID定位原理是：在定位區(qū)間中部署有超高頻RFID標(biāo)簽，當(dāng)載有超高頻RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入該場(chǎng)景后，經(jīng)過(guò)位置的閱讀器會(huì)接受到當(dāng)前位置出超高頻RFID標(biāo)簽發(fā)送的標(biāo)識(shí)信息，從而獲得移動(dòng)目標(biāo)的當(dāng)前位置。RFID定位技術(shù)有許多應(yīng)用場(chǎng)景，比如智能物流小車(chē)的追蹤定位、圖書(shū)館的庫(kù)存管理等。

3 RFID系統(tǒng)組成

典型的超高頻RFID系統(tǒng)主要由閱讀器（Reader）、電子標(biāo)簽（Electronic Tag）和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等其它部分組成。對(duì)于無(wú)源系統(tǒng)，閱讀器自身發(fā)射一定評(píng)率的超高頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入此區(qū)域時(shí)，通過(guò)耦合元件從中獲得能量用以驅(qū)動(dòng)芯片與閱讀器進(jìn)行通信。閱讀器通過(guò)此通信獲取到該標(biāo)簽中所儲(chǔ)存的信息并解碼后送至嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。而對(duì)于有源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，閱讀器檢測(cè)到標(biāo)簽后，由標(biāo)簽自身內(nèi)嵌的電池供電以完成與閱讀器之間的通信?？偟脕?lái)說(shuō)，一個(gè)可以正常工作額RFID識(shí)別系統(tǒng)包含閱讀器（含天線）、電子標(biāo)簽、數(shù)據(jù)處理中心。

4 嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包含了中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)和信息處理系統(tǒng)[2]。在RFID系統(tǒng)的應(yīng)用支撐軟件中處理運(yùn)行在標(biāo)簽和閱讀器上的部分軟件之外，介于閱讀器與人機(jī)交互界面之間的中間件（Middleware）是其中的一個(gè)重要組成部分。它的主要工作是對(duì)閱讀器發(fā)送的與標(biāo)簽相關(guān)的事件。數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、計(jì)算、匯聚，減少往數(shù)據(jù)中心傳送的巨大原始數(shù)據(jù)，反而是抽象出有意義的信息量。嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要任務(wù)便是對(duì)從中間件獲得到的信息進(jìn)行處理并以此對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)做出反應(yīng)。

5 具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程

具體實(shí)現(xiàn)方案如下：

一種基于超高頻RFID的智能導(dǎo)航購(gòu)物車(chē)，包括購(gòu)物車(chē)主體、底部閱讀器、底部嵌入式處理系統(tǒng)、商城總數(shù)據(jù)中心及可操作LED屏裝置。在購(gòu)物車(chē)車(chē)把上設(shè)有可操作LED屏裝置以及商城數(shù)據(jù)庫(kù)入口二維碼，在所述購(gòu)物車(chē)底部設(shè)有閱讀器，在所述購(gòu)物車(chē)底部閱讀器旁邊設(shè)有嵌入式處理系統(tǒng)。

智能方向?qū)Ш劫?gòu)物車(chē)在具體實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，由商城統(tǒng)一建立數(shù)據(jù)中心（包括商品位置、商品產(chǎn)地等信息），再由各個(gè)智能方向?qū)Ш劫?gòu)物車(chē)通過(guò)閱讀器與地面點(diǎn)狀RFID進(jìn)行通信得到這些數(shù)據(jù)，即使商品位置得到改變，也不用每輛購(gòu)物車(chē)進(jìn)行調(diào)整，只需調(diào)整數(shù)據(jù)中心即可。提高了商城管理的便捷，減少了人員的工作強(qiáng)度。商城在運(yùn)營(yíng)之前在商城地板進(jìn)行點(diǎn)狀RFID標(biāo)簽及車(chē)把數(shù)據(jù)庫(kù)入口二維碼放置。顧客再使用時(shí)先由顧客使用移動(dòng)設(shè)備掃描車(chē)把數(shù)據(jù)庫(kù)入口二維碼然后在移動(dòng)設(shè)備上發(fā)出請(qǐng)求查詢總數(shù)據(jù)庫(kù)查詢?cè)撋坛鞘欠裼凶约核栉锲?。若有則交付押金取得購(gòu)物車(chē)并點(diǎn)擊自己想要購(gòu)買(mǎi)的的商品，購(gòu)物車(chē)便開(kāi)始工作進(jìn)行導(dǎo)航。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中底部閱讀器則不間斷的對(duì)購(gòu)物車(chē)所處位置的RFID信息進(jìn)行采集，并將信息傳送至中間件，中間件再將有用信息送至導(dǎo)航購(gòu)物車(chē)的底部嵌入式處理系統(tǒng)，嵌入式處理系統(tǒng)則不斷的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中此商品的數(shù)據(jù)信息和底部閱讀器與地面點(diǎn)狀RFID通信得到的信息進(jìn)行比較，以此來(lái)進(jìn)行智能方向?qū)Ш?。由于?gòu)物車(chē)在運(yùn)動(dòng)，因此底部閱讀器需進(jìn)行不間斷的掃描以確認(rèn)所處位置，直到購(gòu)物車(chē)將顧客指示到顧客所選擇商品處。押金則需顧客將購(gòu)物車(chē)放回到商場(chǎng)所要求得位置處并點(diǎn)擊還車(chē)，處理系統(tǒng)確認(rèn)到顧客將購(gòu)物車(chē)放回原地址時(shí)商場(chǎng)數(shù)據(jù)中心便退還押金，若需再次使用則需從新掃描。

6 結(jié)語(yǔ)

一種智能方向?qū)Ш劫?gòu)物車(chē)，該導(dǎo)航購(gòu)物車(chē)成本較低，技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為容易。在不了解商城環(huán)境及導(dǎo)購(gòu)員不能帶領(lǐng)顧客購(gòu)物時(shí)進(jìn)行智能方向?qū)Ш剑?jié)約購(gòu)物者購(gòu)物時(shí)間;在商場(chǎng)使用該智能方向?qū)Ш綄p少商城導(dǎo)購(gòu)員的數(shù)量，符合當(dāng)今商業(yè)領(lǐng)域中減少成本的理念，我堅(jiān)信這種因識(shí)別技術(shù)發(fā)展而得到發(fā)展的產(chǎn)業(yè)必定開(kāi)創(chuàng)一個(gè)充滿創(chuàng)新和機(jī)會(huì)的新世界。

參考文獻(xiàn)：

[1]Landt J.The history of RFID[J].Potentials，IEEE，2005，24[4]：8-11

[2]張學(xué)軍.RFID系統(tǒng)防碰撞與安全技術(shù)研究.南京：南京郵電大學(xué)，2011：10-12