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CN101930528B - 利用圆极化天线的rfid系统 - Google Patents

利用圆极化天线的rfid系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用圆极化天线的RFID系统,其通过接近传感器对顾客接近与否进行检测,当检测出有顾客接近时,阅读器通过阅读器天线发射电磁波,从而识别电子标签并读出储存在电子标签上的顾客信息。阅读器天线设置在信息亭主体,和使用信息亭的顾客所站立的地面的后方邻近位置,其中设置在地面的后方邻近位置的阅读器天线,向信息亭方向发射电磁波,因此不管顾客将电子标签携带在什么部位,都能够准确识别电子标签。

Description

利用圆极化天线的RFID系统
技术领域
本发明涉及一种利用圆极化天线的RFID(Radio Frequency Identification:无线射频识别)系统。
背景技术
为了便于顾客使用,现开发并设置有自动信息检索系统、自动柜员机、自动售票机以及自动售货机等很多种类的信息亭(Kiosk)。
最近这样的信息亭上具有RFID系统,从而提供了很多方便。例如,确认使用信息亭的顾客,并只对经过确认的顾客提供特定的附加服务等。
上述设置有RFID系统的信息亭,该信息亭具有阅读器以及多个阅读器天线。而且对于使用信息亭的顾客发放储存有顾客信息的电子标签。
当收到电子标签的顾客使用信息亭时,上述阅读器通过上述阅读器天线,读出顾客携带的电子标签上所储存的顾客信息,并利用读出的顾客信息判断顾客,从而提供特定于该顾客的规定附加服务。
然而,上述电子标签为了识别使用信息亭的顾客所携带的电子标签,不管有无顾客,都通过阅读器天线持续发射电磁波,因此存在消耗不必要的电力等问题。
另外,上述阅读器天线一般附着在信息亭的前面,从而识别顾客携带的电子标签。
当顾客将电子标签携带在身体的前方部位时,上述阅读器容易通过上述阅读器天线读出顾客携带的电子标签上储存的顾客信息。
然而,顾客并不一定将电子标签携带在身体的前方部位,还经常携带在后裤兜或腿的下部位等,此时阅读器无法准确识别电子标签而无法从电子标签读出顾客信息,从而无法向顾客提供特定的附加服务。
当增加从上阅读器天线上发射的电力时,即使顾客将电子标签携带在后裤兜或腿的下部位,也能准确识别电子标签,并读出储存的顾客信息。
然而,当增加从上阅读器天线上发射的电力时,阅读器不仅识别正在使用信息亭的顾客的电子标签,而且还会识别在使用信息亭的顾客后面等待的顾客的电子标签,从而可能会进行错误动作。
发明内容
本发明提供一种利用圆极化天线(Circular Polarized Antenna)的RFID系统,其所要解决的技术问题是,检测出顾客是否为了使用信息亭而接近到设定距离以内,并且只有当顾客接近到设定距离以内时,才通过天线发射电磁波,从而可降低不必要的电力消耗。
另外,本发明提供一种利用圆极化天线的RFID系统,不管顾客将电子标签携带在什么部位,阅读器都能够准确识别电子标签,并读出电子标签上储存的顾客信息。
另外,本发明提供一种利用圆极化天线的RFID系统,其将具有圆极化(Circular Polarized)特性的天线作为阅读器天线使用,从而能够与用户携带的电子标签的方向无关地维持优秀的电子标签识别功能。
另外,本发明提供一种利用其识别范围为1m~2m的作为近距离识别用的接近装置,以及几乎不会发生等待的顾客所携带的电子标签干涉现象的圆极化天线的RFID系统。
本发明一实施例的利用圆极化天线的RFID系统,其包括:接近传感器,其设置在信息亭,用于感应是否有顾客接近;顾客检测部,其通过上述接近传感器的感应信号,检测是否有顾客接近;服务器,当上述顾客检测部检测出有顾客接近时,其请求提供顾客信息,并依据顾客信息提供服务;阅读器,当上述服务器请求提供顾客信息时,其通过多个阅读器天线发射电磁波,从而识别电子标签,并读出储存在所识别的电子标签上的顾客信息,提供给上述服务器。
根据本发明的一实施例,上述多个阅读器天线包括:第一阅读器天线及第二阅读器天线,其分别设置在信息亭主体的上部及中部;第三阅读器天线,其设置在使用上述信息亭的顾客所站立的地面的后方邻近位置。
根据本发明的一实施例,上述第三阅读器天线,可向信息亭主体方向倾斜地发射电磁波。
根据本发明的一实施例,其特征在于,以垂直线为基准时,上述电磁波的发射倾斜角度处于10°~30°范围。
根据本发明的一实施例,其特征在于,上述第三阅读器天线由形成2×2阵列的多个圆极化天线构成,而上述多个圆极化天线中,配置在离信息亭近的位置的圆极化天线和配置在离信息亭远的位置的圆极化天线具有不同相位。
根据本发明的一实施例,其特征在于,施加至上述形成2×2阵列的多个圆极化天线的信号相位延迟量为,以信息亭主体为基准,位于后方的两个圆极化天线为0°,而位于前方的2个圆极化天线为-45°~-65°。
本发明的利用圆极化天线的RFID系统,利用接近传感器检测顾客是否为了使用信息亭而接近,并且只有当有顾客接近时,阅读器才通过阅读器天线发射电磁波,从而可降低不必要的电力消耗。
另外,除了在信息亭主体之外,在使用信息亭的顾客所站立的地面的后方邻近位置也设置阅读器天线,并以约20°左右的倾斜角度向顾客方向发射电磁波,从而不管顾客将电子标签携带在什么部位,都能够准确识别其电子标签,并读出顾客信息。
附图说明
图1为通常的信息亭上设置阅读器天线以及阅读器状态的简单示意图。
图2为表示本发明的RFID系统结构的电路图。
图3为将本发明的RFID系统设置在信息亭上的理想实施例的结构示意图。
图4为在本发明的RFID系统中,第一阅读器天线、第二阅读器天线以及第三阅读器天线所发射的电磁波的发射形态示意图。
图5为在本发明的RFID系统中,第三阅读器天线的平面示意图。
图6为在本发明的RFID系统中,测量第三阅读器天线所发射的电磁波的三维发射形态的图表。
图7为在本发明的RFID系统中,测量第三阅读器天线的轴比特性的示意图。
图8a至图8c为在本发明的RFID系统中,对第三阅读器天线所发射的电磁波的E场强,按照各个位置进行测量的示意图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明,以便更简单明了地说明本发明的原理和概念,但本发明并不限定于后述的实施例。
并且,只提供便于基本理解本发明的简单结构示意图,供本领域的普通技术人员理解并实施本发明的各种实施方式。
图1为通常的信息亭上设置阅读器天线以及阅读器状态的简单示意图,其中,符号100为信息亭主体,在上述信息亭主体100的上部设置有多个阅读器天线110a、110b、110c,在中部设置有多个阅读器天线120a、120b、120c,上述信息亭主体100的下部配置有阅读器130。
由此设置在信息亭主体100的RFID系统,由阅读器130生成规定频率的信号,其生成的规定频率的信号被提供给多个阅读器天线110a、110b、110c、120a、120b、120c。
由此,上述多个阅读器天线110a、110b、110c、120a、120b、120c,根据上述阅读器130所提供的信号,向前方发射电磁波。
此时,当携带电子标签的顾客,为了使用信息亭而进入信息亭主体100的规定距离内时,电子标签识别上述多个阅读器天线110a、110b、110c、120a、120b、120c所发射的电磁波,阅读器130与电子标签之间相互进行通信,从而阅读器130能够读出储存在电子标签上的顾客信息。
其中,阅读器130和电子标签进行通信并读出储存在电子标签上的顾客信息的动作属于现有技术中的动作方式,因此具体动作在此省略。
上述RFID系统,当顾客将电子标签携带在身体前方部位时,上述阅读器130通过上述阅读器天线110a、110b、110c、120a、120b、120c,与顾客携带的电子标签进行通信,从而能够容易地读出储存在电子标签上的顾客信息。
然而,顾客并不一定将电子标签携带在身体前方部位,也有可能携带在上述多个阅读器天线110a、110b、110c、120a、120b、120c所发射的电磁波无法到达的死角部位,例如后裤兜或腿下部位等。此时,阅读器130无法准确识别电子标签,从而无法从电子标签读出顾客信息。
图2为表示本发明的RFID系统结构的电路图。其中,符号200为接近传感器,上述接近传感器200设置在信息亭,对进入信息亭的设定距离以内的顾客进行检测,并发出检测信号。
符号210为顾客检测部,上述顾客检测部210根据上述接近传感器200的输出信号,检测出在信息亭的设定距离以内是否有顾客接近。
符号220为服务器,其进行控制,当上述顾客检测部210检测出顾客接近时,上述服务器220请求提供顾客信息,并根据顾客信息提供规定服务。
符号230为阅读器,上述阅读器230设置在信息亭主体内。当上述服务器220请求提供顾客信息时,上述阅读器230通过多个阅读器天线发射电磁波,从而识别电子标签,并读出储存在所识别的电子标签上的顾客信息而提供给上述服务器220。
具有上述结构的本发明的RFID系统中,接近传感器200检测为了使用信息亭而接近的顾客的接近,而顾客检测部210根据接近传感器200的检测信号,判断是否检测出了顾客。
当上述顾客检测部210检测出有顾客时,服务器220根据顾客检测部210的检测信号,控制阅读器230读出顾客信息。
阅读器230通过多个天线发射电磁波,并判断识别顾客携带的电子标签与否。
此时,当携带电子标签的顾客位于设定距离以内时,上述阅读器230识别电子标签,并与经识别的电子标签进行通信,读出储存在电子标签上的顾客信息。阅读器230将读出的顾客信息传递给服务器220,由服务器220确认顾客信息,并当存在对相应顾客的专门附加服务时,提供该附加服务。
本发明的上述RFID系统,利用接近传感器200检测顾客的接近,并当检测出有顾客接近时,使阅读器230通过多个阅读器天线发射电磁波。
因此,如果没有顾客接近时,RFID系统不会发射电磁波,从而可降低由此引起的不必要的电力消耗。
图3为将本发明的RFID系统设置在信息亭上的理想实施例的结构示意图。其中,符号300为信息亭主体,多个阅读器天线310a、310b、310c组成的第一阅读器天线310设置在上述信息亭主体300的上部,而多个阅读器天线320a、320b、320c组成的第二阅读器天线320设置在上述信息亭主体300的中部,阅读器230内置于上述信息亭主体300的下部内侧。
另外,在使用信息亭的顾客所站立的地面的后方邻近位置,设置多个圆极化天线330a、330b、330c、330d,由此设置向信息亭主体300方向倾斜地发射电磁波的第三阅读器天线330。
当具有上述结构的本发明的RFID系统识别出顾客携带的电子标签时,由阅读器230生成规定频率的信号,所生成的规定频率的信号被施加至第一阅读器天线310、第二阅读器天线320以及第三阅读器天线330,由此第一阅读器天线310、第二阅读器天线320以及第三阅读器天线330发射电磁波,来识别顾客携带的电子标签,并读出识别的电子标签上储存的顾客信息。
此时,应当仅对当前使用信息亭的顾客所携带的电子标签进行识别并读出顾客信息,而不应识别在当前使用信息亭的顾客后面等待使用信息亭的顾客的电子标签。
为此,第一阅读器天线310、第二阅读器天线320以及第三阅读器天线330发射的电磁波将被限制。
图4为,当顾客位于信息亭主体300前面时,第一阅读器天线310、第二阅读器天线以及第三阅读器天线330所发射的电磁波形态的示意图。参照图4,当多个顾客位于信息亭主体300前面时,设置在信息亭主体300的第一阅读器天线310和第二阅读器天线320,向顾客发射电磁波,从而可识别在顾客身体前面携带的电子标签。
另外,设置在顾客站立地面的后方邻近位置的第三阅读器天线330,以垂直线为基准,向信息亭主体300方向倾斜约10°~30°左右发射电磁波。因此,上述第三阅读器天线330可识别使用信息亭顾客在下半身以及臀部位置处携带的电子标签。
为此,在本发明中,作为第三阅读器天线330,使用圆极化天线330a、330b、330c、330d。
图5为在本发明的RFID系统中,第三阅读器天线330的结构示意图。参照图5,本发明的第三阅读器天线330由形成2×2阵列的多个圆极化天线330a、330b、330c、330d构成,在多个圆极化天线330a、330b、330c、330d中,向配置在离顾客近的位置的圆极化天线330a、330b所施加的信号的相位延迟量,迟于向配置在离顾客远的位置的圆极化天线330c、330d所施加的信号的相位延迟量。例如,施加至圆极化天线330c、330d的信号的相位延迟量为0°,而施加至圆极化天线330a、330b的信号的相位延迟量为-45°~-65°,优选为-55°。
此时,第三阅读器天线330所发射的电磁波,如图6所示,以垂直方向为基准,向信息亭主体300方向倾斜约10°~30°左右进行发射,因此即使顾客将电子标签携带在下半身或后裤兜等,也能够准确识别,并读出储存在电子标签上的顾客信息。
图7为本发明的RFID系统中,测量第三阅读器天线的轴比特性的示意图。参照图7,本发明的第三阅读器天线的轴比带宽为908MHz~914MHz,满足RFID的频带。
图8a至图8c为在本发明的RFID系统中,将第三阅读器天线所发射的电磁波的E场强,按照各个位置进行测量的示意图。
参照图8a至图8c,本发明的第三阅读器天线330所发射的电磁波,以倾斜约10°~30°左右的状态进行发射,因此即使顾客将电子标签携带在下半身或后裤兜等,也能够准确识别该电子标签,并读出储存在电子标签上的顾客信息。
以上通过理想实施例对本发明做了详细的说明,本领域的普通技术人员根据所述的实施例,在不超出本发明的范围内可以进行多种变形。
故本发明的权利范围不限于说明的实施例,不仅包括本发明的权利要求范围,还应包括这些变形。

Claims (5)

1.一种利用圆极化天线的RFID系统,其包括:
接近传感器,其设置在信息亭,用于感应是否有顾客接近;
顾客检测部,其通过所述接近传感器的感应信号,检测是否有顾客接近;
服务器,当所述顾客检测部检测出有顾客接近时,请求提供顾客信息,并根据顾客信息提供服务;以及
阅读器,当所述服务器请求提供顾客信息时,通过多个阅读器天线发射电磁波,从而识别电子标签,并读出储存在所识别的电子标签中的顾客信息,提供给所述服务器,其中所述多个阅读器天线包括:第一阅读器天线及第二阅读器天线,其分别设置在所述信息亭主体的上部及中部;以及第三阅读器天线,其设置在使用所述信息亭的顾客所站立的地面的后方邻近位置。
2.如权利要求1所述利用圆极化天线的RFID系统,其特征在于,所述第三阅读器天线向信息亭主体方向倾斜地发射电磁波。
3.如权利要求2所述利用圆极化天线的RFID系统,其特征在于,以垂直线为基准时,所述电磁波的发射倾斜角度处于10°~30°范围。
4.如权利要求1所述利用圆极化天线的RFID系统,其特征在于,
所述第三阅读器天线由形成2×2阵列的多个圆极化天线构成,而所述多个圆极化天线中,配置在离信息亭近的位置上的圆极化天线和配置在离信息亭远的位置上的圆极化天线具有不同的相位。
5.如权利要求4所述利用圆极化天线的RFID系统,其特征在于,
被施加至所述形成2×2阵列的多个圆极化天线的信号的相位延迟量为,以信息亭主体为基准,位于后方的两个圆极化天线为0°,而位于前方的两个圆极化天线为-45°~-65°。
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