[发明专利]基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统及其盘点方法

权利要求书

1.一种基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统的图书馆书籍盘点方法，所述基于基于RFID技术的图书馆书籍盘点系统包括图书搜索阅读器，图书电子标签，天线，机器小车、上位机和馆藏数据库系统；在图书馆书架上，所有书籍都贴有唯一标识的图书电子标签，机器小车上放置着图书搜索阅读器和天线，天线安装在机器小车上的固定杆上，固定杆上装有可以上下传动的装置，小车上的控制单元控制着小车和固定杆上的传动装置的启动，还与图书搜索阅读器通过USB线连接；当小车在书架走道行驶时，图书搜索阅读器通过天线检测图书电子标签，并将获取的数据通过无线传输模块传给上位机，上位机再将这些数据存储到馆藏数据库系统中，同时通过数据处理和定位，实时显示天线的移动轨迹，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将图书馆内的书籍都贴上图书电子标签，对书架进行编号，并记录每个书架上的书籍信息，同时，以书架为平面，书架的左下角为原点建立坐标系，记录每本书的坐标位置，将这些数据信息写入馆藏数据库系统作为标准数据库，便于以后解决书籍乱放错放问题，在扫描过程中，小车可能走偏，为了使小车始终在两排书架的中间位置附近前进，通过检测书架两旁的标签的接收的信号强度指示求得机器小车距离两侧的距离，进而动态调整小车位置，具体的转换模型如下：

其中d₀为参考距离，RSSI₀是距离d₀时接收到的信号强度，d是真实距离，RSSI是距离为d时接收到的信号强度，ξ是环境因子，与距离无关，主要与环境中的遮挡物还有所处的环境有关，η是路径损耗指数，在不同的环境中，传输路径可能发生改变，因此改变了环境也要对该参数进行调整；

在盘点扫描前，先通过阅读器在分别距离书架0.3m、0.5m、0.7m的地方检测书架上的书籍，分别获取标签的RSSI，再以d₀＝0.5，对应的信号强度为RSSI₀，代入(1)式，求出两个参数，建立转换模型；

S2：将机器小车放置在两排书架起始点的中间，并将左边的天线置于传动装置的最低的位置，右边的天线置于最高的位置，然后开启图书搜索阅读器进行检测，然后启动小车，传动装置同时启动并进行上下传动，左边的天线缓缓往上升高，右边的天线缓缓下降，接着小车以合适的速度向前行驶，传动装置上下的速度为v_h，v_h的大小与阅读器的识别速度以及书架书籍数量有关，上下移动的最大高度为h，则天线从最高到最低的位置所需时间t＝h/v_h，天线的识别范围为r，则前进的速度这样确保天线在水平和垂直方向都有速度的情况下，按一个锯齿形线路进行扫描，能够将书架上的所有书籍都能够被检测到，为了便于观察天线的轨迹其具体的定位算法如下三个步骤：

i.根据检测到的标签的RSSI值进行排序和筛选，选出对应RSSI值最大的3至4个标签，其中不可包含非本书架的书籍；

ii.根据I中的(1)式，求出对应三个距离d₁，d₂，d₃；

iii.根据多圆定位原理，则存在如下几个式子：

从第一个方程开始，分别减去最后一个方程得：

改写成线性方程组形式，即AX＝b，使用标准的最小均方差估计方法可以得到当前天线的坐标为：X＝(A^TA)^-1A^Tb；

S3：在行驶的过程中，图书搜索阅读器不断地检测扫描书籍，并将数据存储到馆藏数据库系统另一张表单里，当检测不到任何标签的时候或者检测到标签数量低于某个阈值时，即可认为是检测完两排的书籍，此时小车要进行转弯，转弯的角弧度提前设置好，转弯的方向假设第一次是往左转，则下一次往右转，轮流交替，转弯后检测标签及时调整小车的位置，以保证在中间位置前进，继续盘点，每盘点扫描完两排书架，即将检测到的数据与标准数据库里的书籍信息进行匹配，只要出现错放、乱放的书籍，即记录该书的最新位置，当读者在客户端检索到这些错放乱放的书籍的时候，系统可以提高书籍最新的信息，同时，图书馆管理员可通过管理系统获取这些书籍的信息，便于及时调整，当小车到了最后一排的时候，此时只能检测到一排的书籍，以此作为判断结束条件，当这一排的书籍都被扫描完后即结束。