[发明专利]基于线元几何的高精度RFID路径追踪分拣装置及其算法

说明书

本发明公开了基于线元几何的高精度RFID路径追踪算法的分拣装置，包括定向天线、UHF高频阅读器和工业控制计算机；在传送带的前端部署一对定向天线用以读取货物标签ID；在分拣传送带的两侧各部署一个定向天线，用以获取货物位置数据；如果传送带长度大于10m则再部署一对天线；UHF高频阅读器与工业控制计算机相连，将采集到的位置数据传送到工业控制计算机进行处理。通过上述方式，本发明能够提高机场行李或者货物自动分拣系统的自动化程度和分拣准确性，减少分拣人员工作强度，提高整体运行效率。

技术领域

本发明涉及RFID定位领域，特别是涉及一种基于线元几何的高精度RFID路径追踪分拣装置及其算法。

背景技术

在商用级别的行李或者货物自动分拣系统设备上实现高精度轨迹追踪时，依赖于高性能设备获取到精确数据，并且通过数据点位置数据拟合、还原物体运动过程中某一时刻的位置与运动轨迹。天线以及阅读器等设备受到环境影响，会导致采集数据的误差，这导致获得的路径无法达到毫米级的精度；整个系统受到温度、设备误差等噪声的干扰，很难在精确度与鲁棒性之间找到一个良好的平衡。传统的设备其精度只能保持在10cm级别，这会导致行李有可能被错派到相邻的传送带上，导致行李丢失。受到读写设备频率的限制，如果目标移动过快，会导致采样点缺失从而影响轨迹追踪精度，甚至无法获取路径；有的系统为了提高精确度和扫描速度，需要更换昂贵的设备，或者更改整套系统的物理布局。

RFID(Radio Frequency Identification)：射频识别。线元几何：是直线几何的扩展，直线几何时以直线为基本元素的几何学，属于射影几何范畴，线元几何将三维空间中的数据映射到7维空间，可以在高纬的微分流形上分析其上特征。UHF(Ultra HighFrequency)：超高频，是指频率为300～3000MHz，波长在1m～1dm的无线电波。线性丛：具有某类统一特征的线元的集合。微分流形(differentiable manifold)：也称为光滑流形(smooth manifold)，是拓扑学和几何学中一类重要的空间，是带有微分结构的拓扑流形；微分流形是微分几何与微分拓扑的主要研究对象，是三维欧式空间中曲线和曲面概念的推广，可以有更高的维数，而不必有距离和度量的概念。TagID：RFID标签的唯一识别号。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于线元几何的高精度RFID路径追踪分拣装置及其算法。在轨迹上运动的任何物体，都符合一种统一的运动模式，即使原始采样数据存在丢失、或者误差，也不会改变物体运动的模式。利用这点，使用线元几何提取物体的运动特征，从而复原被追踪物体的运动轨迹。可以有效地抵抗噪声、提高精度、并且可以提前预判物体的运动方向，从而提高行李或货物分拣精度，同时能在第一时间预知并发现向错误方向运动的行李或货物。本发明能够在具有误差的商用设备上实现毫米级别精度的RFID物体跟踪；在被追踪物体移动速度过快时依然能够追踪到物体的运动轨迹；在被追踪物体向错误方向移动时提前发现并预知；在目前已有的行李或者货物追踪系统上，不更改硬件只需升级算法即可提高分拣精度，降低出错率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于线元几何的高精度RFID路径追踪算法，通过商用RFID设备，采集具有误差的原始数据集，商用RFID设备可以直接采集得到从RFID标签反射回来的反射波的相位差数据，反射波信号强度以及标签号；使用基于相位差的虚拟天线阵列方法或者基于信号到达角度方法估算得到标签在某一时刻，具有误差的位置数据集T＝{Tag_t1,Tag_t2,...Tag_tn}，数据集的位置样本点与RFID标签号以及采样时间相关；通过TagID将数据按照RFID标签号分类，对于每一个TagID对应的位置数据点，组织成一个属于某一特定标签的轨迹数据点集，记为p＝{p_t1,p_t2...p_tn}；通过位置点数据以及采样时间间隔Δt可以通过式(1)估算出每一个采样时间点上标签的大致速度：