基于rfid的rssi信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于RFID的RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法，包括：步驟1，使用RFID設備橫向移動讀取放置在圖書內(nèi)的RFID標簽信號；步驟2，將帶有相同標簽EPC號的三元組歸為一類，作為一本圖書在不同時刻獲取到的其內(nèi)部RFID標簽的RSSI信號值；步驟3，對步驟2獲取的數(shù)據(jù)進行預處理；步驟4，建立模型，得到圖書RFID標簽RSSI值隨時間的變化規(guī)律；步驟5，采樣數(shù)據(jù)，訓練出分類模型，根據(jù)測試數(shù)據(jù)建立好的模型和分類模型，判斷圖書的放置姿態(tài)；步驟6，使用RFID設備豎向移動讀取放置在圖書內(nèi)的RFID標簽信號，利用排序算法最終確認圖書的位置，判斷步驟5結(jié)果是否有誤。
【專利說明】
基于RF ID的RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種RFID技術(shù)領(lǐng)域，特別是基于RFID的RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]RFID(Rad1 Frequency Identificat1n,射頻識別)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。RFID技術(shù)應用前景廣，目前正在逐步地應用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個方面，尤其在圖書館方面，越來越多的圖書館開始采用RFID技術(shù)來取代原有的條形碼系統(tǒng)。
[0003]傳統(tǒng)圖書館的條形碼系統(tǒng)具有以下缺點:1.條形碼采用激光技術(shù)，在需要掃描一本圖書信息的時候，必須依靠人為的翻開書本，用掃描器掃描圖書內(nèi)的條形碼，需要耗費大量的人工;2.條形碼可存儲的數(shù)據(jù)比較少，而且數(shù)據(jù)未經(jīng)過編碼，數(shù)據(jù)的保密性和安全性不高;3.條形碼只能識別生產(chǎn)者和產(chǎn)品，并不能辨認具體的商品。無線射頻識別(RFID)技術(shù)可以解決這些問題，其突出的優(yōu)點主要有以下幾點:1.非接觸閱讀:RFID標簽可以透過非金屬材料閱讀，而且不需要與標簽直接接觸，因此能夠無需人工干預地完成識別工作，實現(xiàn)自動化;2.數(shù)據(jù)存儲容量大:RFID標簽的數(shù)據(jù)存儲容量大，標簽上的數(shù)據(jù)可以加密、隨時更新及可讀可寫，特別適合于存儲大量數(shù)據(jù)或物品上所需存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)常改變請情況;3.讀寫速度快:RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便;4.數(shù)據(jù)安全性高:標簽除了密碼保護外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實現(xiàn)安全管理，如DES、RSA、DSA、MD5等，讀寫器與電子標簽之間也可相互認證，實現(xiàn)安全通信和存儲?？梢哉f，RFID技術(shù)的引入給圖書館管理帶來了極大的便利，目前圖書館還沒有將RFID標簽的RSSI信號用于圖書放置姿態(tài)的識別。在圖書館中，由于部分讀者的粗心，偶爾會將圖書隨意橫放在其他圖書上，造成了圖書排放紊亂，影響了圖書館圖書的管理，可以利用RFID標簽信號，自動識別這些被錯誤的橫放的圖書，方便了圖書管理員對圖書的管理，使得圖書館呈現(xiàn)整潔有序的面貌，也給讀者查找圖書帶來了便利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于RFID的RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法，利用RFID技術(shù)中的RSSI值來自動識別圖書館中錯誤地橫放于書架上的圖書。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了基于RFID的RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法，包括:基于RFID標簽RSSI值隨時間的變化規(guī)律對圖書放置姿態(tài)識別的方法，具體步驟如下:
[0006]步驟I，使用RFID設備讀取放置在圖書內(nèi)的RFID標簽，RFID標簽包括:圖書RFID標簽的EPC號epc，RFID標簽RSSI值rssi，讀取RFID標簽的時刻t，將以上三個信息表示為一個三元組P= {epc，rssi，t}，代表一本圖書在t時刻讀取到的放置在其內(nèi)部的RFID標簽的RSSI值；
[0007]步驟2，將帶有相同EPC號的三元組歸為一類，作為一本圖書在不同時刻獲取到的內(nèi)部RFID標簽的RSSI信號值；
[0008]步驟3，對步驟2獲取的三元組進行預處理，平滑數(shù)據(jù)，剔除雜質(zhì)；
[0009]步驟4，對步驟3中預處理好的數(shù)據(jù)建立二次曲線模型，得到圖書RFID標簽RSSI值隨時間的變化規(guī)律；
[0010]步驟5，利用步驟4建立的二次曲線模型進行訓練，利用樸素貝葉斯、SVM等算法得出分類模型;采集待識別圖書RFID標簽信號，根據(jù)分類模型，判斷待識別圖書的放置姿態(tài)為垂直于書架放置或平躺于書架放置；
[0011]步驟6，利用排序算法最終確認圖書的位置，判定出步驟5是否判斷有誤。
[0012]其中，步驟2包括:
[0013]將步驟I得到的三元組根據(jù)EPC號進行分類，將持有相同EPC號的三元組劃分為一類P，表示一本圖書在不同時刻讀取到的RSSI信號值。
[0014]其中，步驟3包括如下步驟:
[0015]步驟3-1，對步驟2中每類P中的三元組根據(jù)時間排序，三元組時間t小的三元組在前，時間t大的三元組在后；
[0016]步驟3-2，對數(shù)據(jù)進行平滑處理；
[0017]步驟3-3，獲取每類P中的最大RSSI值以及對應的時間t，標記為maxindex;
[0018]步驟3-4，對于每類P，由maxindex向前后的三元組遍歷，如果相鄰的兩個三元組P的時間差At大于一個閾值，就剔除在此三元組之外的三元組的數(shù)據(jù)，以此去除較離散的數(shù)據(jù)。
[0019]步驟3-5，對于每類P，由maxindex向前后的三元組遍歷:向前遍歷過程中，三元組中的rssi值應該越來越小，如果遍歷到rssi值開始變大的三元組，就剔除此三元組之前的三元組數(shù)據(jù)；向后遍歷過程中，三元組中的:rssi值也應該越來越小，如果遍歷到rssi值開始變大的三元組，剔除此三元組之后的三元組數(shù)據(jù)。
[0020]其中，步驟4包括:
[0021 ]對步驟3中預處理好的數(shù)據(jù)進行二次曲線擬合，建立二次曲線模型，得到圖書RFID標簽RSSI值隨時間的變化規(guī)律，二次曲線模型表示為如下形式:
[0022]rssi =a X t2+b X t+c ο
[0023]其中a，b，c分別表示二次曲線的系數(shù)。二次曲線模型的系數(shù)a，b，c采用最小二乘法求解。
[0024]其中，步驟5包括如下步驟:
[0025]步驟5-1，隨機取出一定數(shù)量的圖書(一般選取5%?30%左右)橫放于其他豎直放置的圖書上，讀取這些圖書的RFID標簽并進行預處理，建立二次曲線模型；
[0026]步驟5-2，利用SVM分類算法、樸素貝葉斯分類算法等分類算法對步驟5-1建立的二次曲線模型進行訓練，得到分類模型；
[0027]步驟5-3，得到分類模型后，讀取待識別圖書RFID標簽，進行預處理，建立二次曲線模型，將二次曲線模型放入分類模型中，進行分類判斷，識別圖書的放置姿態(tài)為垂直于書架放置或平躺于書架放置。
[0028]其中，步驟6包括如下步驟:
[0029]步驟6-1，如果步驟5-3中判斷圖書為平躺于書架放置，則使用RFID設備豎向移動讀取放置在圖書內(nèi)的RFID標簽信號；
[0030]步驟6-2，利用RSSI圖書排序算法最終確認圖書的位置，判斷步驟5結(jié)果是否有誤。[0031 ] 其中，步驟6-2包括如下步驟:
[0032]步驟6-2-1，將有相同EPC號的三元組歸為一類，進行數(shù)據(jù)預處理和二次曲線擬合；
[0033]步驟6-2-2，得出擬合后的曲線的波峰即最高點所在的時間T，將所有RFID標簽的時間T進行排序，得出RFID標簽對應的每本圖書的位置順序；
[0034]步驟6-2-3，如果RFID標簽的時間按序排列，且被判斷為平躺于書架放置的圖書的所在的時間為排在最后，則表明步驟5判斷正確，否則說明步驟5判斷有誤，圖書是垂直于書架放置。
[0035]有益效果:本發(fā)明利用RFID標簽信號的RSSI信號用于圖書放置姿態(tài)的識別，準確判斷出圖書放置于書架上的狀態(tài)，檢測出平躺于書架其他圖書上的圖書，方便了圖書管理人員糾正圖書的錯誤放置姿態(tài)，讓圖書館圖書處于整潔有序的狀態(tài)。
【附圖說明】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做更進一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。
[0037]圖1是天線與書架的位置關(guān)系俯視圖。
[0038]圖2是橫放于書架的圖書與垂直放置于書架的圖書的主視圖。
[0039]圖3是RSSI值隨時間變化圖。
[0040]圖4是實施例的流程圖。
[0041]圖5是圖書排序的流程圖。
【具體實施方式】
[0042]實施例1
[0043]RFID技術(shù)包括三個部分:天線，閱讀器和RFID標簽。天線通過發(fā)射出射頻信號查詢RFID標簽，射頻信號到達RFID標簽后會被標簽反射回來，閱讀器通過接收到的反射信號識別RFID標簽，RSSI信號就是反射信號的一種。本實施例利用標簽反射的RSSI信號值實現(xiàn)圖書館圖書放置姿態(tài)的識別。距離與RSSI信號值得關(guān)系如下:
[0044]d = 10'((abs(RSSI)-A)/(10Xn))
[0045]其中，d為計算所得距離，RSSI為接收信號強度(負值)，A為發(fā)射端和接收端相隔I米時的信號強度，η為環(huán)境衰減因子。由上述公式可以轉(zhuǎn)換得出:
[0046]RSSI = -log(10XnXd+A)
[0047]上述公式表明，距離d越小，RSSI值越大，在本實施例中也就意味著天線與圖書RFID標簽的距離越近，獲取到的RSSI值越大。
[0048]在對圖書館書架上的圖書進行放置位置姿態(tài)的識別的過程中，應該讓天線平行放置在距離圖書不遠的位置，否則RSSI值對于一本圖書在不同時刻的大小不會有很大的差另Ij，影響模型的建立。在本實施例中天線距離圖書的距離設置為10cm。在掃描圖書的過程中，勻速地將天線從書架的一側(cè)緩慢移動至書架的另一側(cè)，俯視圖如圖1所示。
[0049]在圖書館中，圖書有時候會被讀者錯誤地橫放在其他正確垂直放置的圖書上，導致了圖書館圖書排放紊亂，圖2顯示了這種放置狀態(tài)的現(xiàn)象。
[0050]通過理論分析及實驗，RSSI信號值隨著時間變化規(guī)律如圖3。
[0051]通過圖3可以得出以下結(jié)論:
[0052]當天線靠近RFID標簽時，讀取到的RFID標簽的RSSI值呈遞增趨勢；當天線遠離RFID標簽時，RSSI值呈遞減趨勢，在RFID標簽處讀取的RSSI值最大；
[0053]本實施例提供了一種基于RFID技術(shù)RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法，其中數(shù)據(jù)采集的過程如下:
[0054]1、在每本圖書中事先嵌入一個RFID標簽，標簽中寫有包括圖書id號的epc號，通過讀取RFID標簽的epc號，從其中提取出相應的圖書id號，再從后臺數(shù)據(jù)庫服務器中查詢相應的id號對應的圖書信息。
[0055]2、將天線放置在距離書架約1cm的距離，以恒定的速度平行于書架，緩慢從書架的一端橫向移動至另一端，采集標簽的數(shù)據(jù)。
[0056]3、每次采集到的信息都包括三個數(shù)據(jù):RFID標簽的EPC號epc，標簽反射的RSSI信號rssi值和讀取標簽信號的時間t，將此三個數(shù)據(jù)標記為一個三元組P = {epc，rssi，t}，保存在后臺數(shù)據(jù)庫文件中。
[0057]在對圖書放置姿態(tài)進行探測之前，要先確定一個分類模型，以便后續(xù)步驟根據(jù)此分類模型分析判斷圖書的放置姿態(tài)，具體過程如下:
[0058]1、隨機選取部分圖書，將這些圖書橫放于其他正常垂直于書架放置的圖書上，記錄下這些橫放圖書的信息。
[0059]2、按照上述數(shù)據(jù)采集的過程，采集圖書的信息，包括橫放圖書信息和垂直放置的圖書?目息O
[0060]3、對上述采集的信息進行數(shù)據(jù)的處理，分別建立二次曲線模型，用樸素貝葉斯算法、SVM算法等，對二次曲線模型進行分類，構(gòu)建一個分類模型。
[0061 ]數(shù)據(jù)采集完畢以后，要對數(shù)據(jù)進行預處理和建立模型，具體過程如下:
[0062]1、將采集到的三元組根據(jù)epc號進行分類，將持有相同epc號的三元組劃分為一類P，表示一本圖書在不同時刻讀取到的RSSI信號值。
[0063]2、將每類P中的三元組根據(jù)時間排序，三元組時間t小的三元組P在前，時間t大的二兀組P在后。
[0064]3、由于環(huán)境因素對標簽反射的RSSI值會產(chǎn)生干擾，造成數(shù)據(jù)的不理想，需要對數(shù)據(jù)進行平滑處理，每個三元組中RSSI的值取其和相鄰兩個三元組RSSI值的平均值，以此減小數(shù)據(jù)的抖動現(xiàn)象。
[0065]4、獲取每類P中的最大RSSI值以及對應的時間t，標記為max index，此時間表明天線最靠近RFID標簽的時刻；
[0066]5、由于環(huán)境因素的影響，每本圖書對應的rssi值曲線中，可能在某些時間出現(xiàn)的RSSI值的點偏離曲線較遠，出現(xiàn)一些離散的點或者小的波，所以要先對這些稀疏的點進行處理。對于每類P，由maxindex向前后的三元組遍歷，如果相鄰的兩個三元組P的時間差Δ t大于一個閾值，就剔除在此三元組之外的三元組的數(shù)據(jù)，以此去除較離散的數(shù)據(jù)。此處閾值根據(jù)時間的大小設置，在此實施例中，時間的單位是秒，所以此閾值設置為0.1秒。
[0067]6、只需要得到最高點所在的波，對于其他較小的波，應該剔除。對每類P，由maxindex向前后的三元組遍歷:向前遍歷過程中，三元組中的rssi值應該越來越小，如果遍歷到rssi值開始變大的三元組，就剔除此三元組之前的三元組數(shù)據(jù)；向后遍歷過程中，三元組中的rssi值也應該越來越小，如果遍歷到rssi值開始變大的三元組，剔除此三元組之后的三元組數(shù)據(jù)。
[0068]7、在對數(shù)據(jù)進行預處理以后，建立數(shù)據(jù)的二次曲線模型，得到RSSI值相對時間變化的曲線模型，此模型應該是開口向下的二次曲線，開口越大，表明讀取到的對應的RFID標簽的時間越長，讀取次數(shù)越多，意味著此RFID標簽處于橫放的姿態(tài)的概率越大。如果二次曲線的二次項系數(shù)a的絕對值與上述訓練過程得出的閾值相差在一個范圍內(nèi)，在此實施例中，此范圍設置在0.005以內(nèi)，具體范圍視具體環(huán)境設置。
[0069]根據(jù)二次曲線模型和分類模型，判斷出圖書的放置姿態(tài)，需要最后通過圖書排序算法確認圖書的放置狀態(tài)，具體過程如下:
[0070]1、將天線放置在距離書架約1cm的距離，在判斷有橫向擺放的圖書的位置處，以恒定的速度平行于書架，緩慢從該層的書架底端移動至該層書架的上端，采集標簽的數(shù)據(jù)。
[0071]2、數(shù)據(jù)分類、預處理以及建立二次曲線模型的過程同圖書放置姿態(tài)識別的數(shù)據(jù)處理過程。
[0072 ] 3、根據(jù)建立好的二次曲線模型，取其最高點所在的時間，對所有RF ID標簽對應的時間進行從小到大的排序，如果RFID標簽有時間先后順序的差別，且被判斷橫放的圖書所在的時間最大，則判斷此圖書確實是被錯誤的橫放在了其他圖書上，而沒有被誤判。
[0073]本實施例的基于RFID標簽RSSI值的圖書館圖書放置姿態(tài)識別流程如圖4所示。
[0074]1、將RFID標簽嵌入圖書中，標簽epc號和圖書id號綁定，并將圖書信息和后臺數(shù)據(jù)庫服務器綁定
[0075]圖書中的RFID標簽epc號的格式設置為:
[0076]0BCXXXXXXXX000000000
[0077]O:表示標簽的類型為圖書RFID標簽
[0078]B:書的借出狀態(tài)
[0079]O:表示未借出
[0080]1:表示借出[0081 ] 2:表示不準外借
[0082]C:表示長度，目前圖書的編碼長度為8
[0083]XXXXX:表示圖書ID號，由圖書的條形碼獲得
[0084]00000:因RFID編碼要求，不足雙字節(jié)需要進行補零操作；
[0085]在獲取標簽的epc號之后，提取epc號第4位開始的8位數(shù)字，作為圖書的id號，后臺數(shù)據(jù)庫中包含圖書的id信息和圖書的具體信息如書名、作者等。從讀取到的標簽的epc號中提取出圖書的id號以后，可以根據(jù)此id號到后臺數(shù)據(jù)庫進行圖書信息的查詢。
[0086]2、用天線掃描圖書，獲取圖書內(nèi)標簽的數(shù)據(jù)
[0087]圖書館書架上的圖書應該整齊排放，否則會影響識別的效果。將所有的圖書擺放整齊以后，讓天線平行放置于距離圖書1cm左右的位置。天線不能離圖書太遠，否則在移動的過程中，一本書返回的RSSI信號值不會有太大的區(qū)別，因為在一定范圍內(nèi)天線相對于圖書的距離沒有發(fā)生大的變化。移動的速度也不應該過快，移動速度快，天線讀取標簽的次數(shù)會減少，本實施例將速度控制在0.lm/s左右。
[0088]數(shù)據(jù)的采集應該分為兩次，一次是采集訓練數(shù)據(jù)，得出分類模型和閾值，為后面的識別過程做準備，另一次就是采集要識別放置姿態(tài)的圖書的數(shù)據(jù)，所以相應的數(shù)據(jù)處理和模型建立過程也要進行兩次。
[0089]3、對采集的數(shù)據(jù)進行分類、預處理，剔除雜質(zhì)數(shù)據(jù)，為構(gòu)建理想的模型建立基礎
[0090]采集數(shù)據(jù)的過程中，往往是多本圖書交替反射信號，所以后臺數(shù)據(jù)庫記錄的數(shù)據(jù)通常是多本圖書的數(shù)據(jù)交錯排列，需要將這些交錯的數(shù)據(jù)分類，提取出每本圖書對應的三元組集合，采用的分類方法就是將有相同epc號的數(shù)據(jù)劃分為一類，然后按照時間的大小在劃分好的三元組集合內(nèi)進行數(shù)據(jù)的排序。由于環(huán)境因素對RFID標簽的RSSI信號的干擾較大，加上書的厚薄程度不同，每本書采集到的RSSI信號數(shù)據(jù)不會很理想，有雜質(zhì)數(shù)據(jù)，需要通過預處理剔除。理想的數(shù)據(jù)排列應該呈現(xiàn)近似二次曲線的形狀，所以需要剔除比較離散的點和小的波峰。
[0091]4、對預處理好的數(shù)據(jù)擬合曲線，建立二次曲線模型，識別圖書放置姿態(tài)
[0092]根據(jù)預處理的數(shù)據(jù)構(gòu)建二次曲線模型，此模型應該是開口向下的二次曲線，開口越大，表明讀取到的對應的RFID標簽的時間越長，讀取次數(shù)越多，意味著此RFID標簽處于橫放的姿態(tài)的概率越大。模型的構(gòu)建分為兩次，一次用于數(shù)據(jù)訓練得出分類模型和分類的閾值，另一次就是圖書放置姿態(tài)的識別，如果識別過程中得到的曲線的二次項系數(shù)與分類模型得出的閾值相差在一定小的范圍內(nèi)，就可以判斷此圖書是橫放的狀態(tài)。
[0093]5.利用圖書排序算法最終判斷圖書的放置姿態(tài)
[0094]上述過程的判斷結(jié)果可能會因為環(huán)境因素對RSSI信號的影響，有一定的誤差，造成判斷錯誤，為了最后確定圖書確實是橫放在其他豎直放置的圖書上的，需要通過二次判斷來做出最終的判別。在判斷有橫放圖書的位置，進一步豎直掃描圖書，采集數(shù)據(jù)，對圖書進行排序。如果在此位置只有一本豎直放置的圖書，那么最終的排序結(jié)果應該有且只有一個時間，或者幾個相似的時間值，那么就證明判斷錯誤，圖書放置正確。如果在此位置有橫放在其他圖書上的圖書，那么最后的排序結(jié)果應該是有超過一本圖書的時間，且時間間隔相差不小，被判斷為橫放的圖書所在的讀取時間在后。
[0095]本實施例的基于RFID標簽RSSI值的圖書館圖書排序的流程如圖5所示。
[0096]1.掃描圖書，獲取數(shù)據(jù)
[0097]不同于圖書放置姿態(tài)識別的數(shù)據(jù)采集過程，圖書排序掃描圖書的方向與圖書姿態(tài)識別過程中的掃描圖書方向垂直，為從一層書架的底端向上掃描到該層書架的上端為止。其余步驟都和圖書放置姿態(tài)的識別過程一樣。
[0098]2.對數(shù)據(jù)進行分類，畫出RSSI值曲線圖
[0099]獲取的數(shù)據(jù)是多本書的數(shù)據(jù)交錯在一起，需要將數(shù)據(jù)進行提取分類，將有相同epc號的數(shù)據(jù)歸為一類，代表一本書的RSSI標簽在不同時間返回的RSSI值。將分好類的數(shù)據(jù)分別按照時間順序得到RSSI值的變化曲線圖。
[0100]3.對數(shù)據(jù)進行預處理
[0101]由于環(huán)境因素的干擾，再加上書的厚薄程度不同，導致上述步驟得到的曲線圖會有離散的點，或者會出現(xiàn)一些小的波峰，這些都是對后續(xù)步驟的干擾因子，需要將這些點進行剔除，只留下?lián)碛凶罡咧档囊欢芜B續(xù)曲線。
[0102]4.曲線擬合，圖書排序
[0103]預處理好的曲線還不是能對其進行分析的最好模型，需要對曲線要進行二次曲線擬合，得到完整的隨時間先遞增，后遞減的波段，取其最大值所在的時間為T。對得到的T1、T2、T3...Tn按照從小到大的順序進行排序，這個順序就是標簽所在的圖書的位置順序。
[0104]本發(fā)明提供了基于RFID的RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.基于RFID的RSSI信號值的圖書放置姿態(tài)識別方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I，使用RFID設備讀取放置在圖書內(nèi)的RFID標簽，RFID標簽包括:圖書RFID標簽的EPC號epc，RFID標簽RSSI值rssi，讀取RFID標簽的時刻t，將以上三個信息表示為一個三元組P= {印c，rssi，t}，代表一本圖書在t時刻讀取到的放置在其內(nèi)部的RFID標簽的RSSI值；步驟2，將帶有相同EPC號的三元組歸為一類，作為一本圖書在不同時刻獲取到的內(nèi)部RFID標簽的RSSI信號值； 步驟3，對步驟2獲取的三元組進行預處理； 步驟4，對步驟3中預處理好的數(shù)據(jù)建立二次曲線模型，得到圖書RFID標簽RSSI值隨時間的變化規(guī)律； 步驟5，利用步驟4建立的二次曲線模型進行訓練，得出分類模型；采集待識別圖書RFID標簽，根據(jù)分類模型，判斷待識別圖書的放置姿態(tài)為垂直于書架放置或平躺于書架放置；步驟6，利用排序算法最終確認圖書的位置，判定步驟5是否判斷有誤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2包括:將步驟I得到的三元組根據(jù)EPC號進行分類，將持有相同EPC號的三元組劃分為一類P，表示一本圖書在不同時刻讀取到的RSSI信號值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟3包括如下步驟: 步驟3-1，對步驟2中每類P中的三元組根據(jù)時間排序，三元組時間七小的三元組在前，時間t大的二兀組P在后； 步驟3-2，對數(shù)據(jù)進行平滑處理； 步驟3-3，獲取每類P中的最大RSSI值以及對應的時間t，標記為maxindex; 步驟3-4，對于每類P，由maxindex向前后的三元組遍歷，如果相鄰的兩個三元組P的時間差A t大于一個閾值，就剔除在此三元組之外的三元組的數(shù)據(jù)； 步驟3-5，對于每類P，由maxindex向前后的三元組遍歷:向前遍歷過程中，如果遍歷到rssi值開始變大的三元組，就剔除此三元組之前的三元組數(shù)據(jù)；向后遍歷過程中，如果遍歷到rssi值開始變大的三元組，剔除此三元組之后的三元組數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟4包括:對步驟3中預處理好的數(shù)據(jù)進行二次曲線擬合，建立二次曲線模型，得到圖書RFID標簽RSSI值隨時間的變化規(guī)律，二次曲線模型表示為如下形式:rssi = a X t2+b X t+c， 其中待求解的a，b，c分別表示二次曲線的系數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟5包括如下步驟: 步驟5-1，隨機取出一定數(shù)量的圖書橫放于其他豎直放置的圖書上，讀取這些圖書的RFID標簽并進行預處理，建立二次曲線模型； 步驟5-2，利用分類算法對步驟5-1建立的二次曲線模型進行訓練，得到分類模型； 步驟5-3，讀取待識別圖書RFID標簽，進行預處理，建立待識別圖書的二次曲線模型，將待識別圖書的二次曲線模型放入分類模型中，進行分類判斷，識別圖書的放置姿態(tài)為垂直于書架放置或平躺于書架放置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟6包括如下步驟: 步驟6-1，如果步驟5-3中判斷圖書為平躺于書架放置，則使用RFID設備豎向移動讀取放置在圖書內(nèi)的RFID標簽； 步驟6-2，利用RSSI圖書排序算法最終確認圖書的位置，判斷步驟5結(jié)果是否有誤。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟6-2包括如下步驟: 步驟6-2-1，將有相同EPC號的三元組歸為一類，進行數(shù)據(jù)預處理和二次曲線擬合； 步驟6-2-2，得出擬合后的曲線的波峰即最高點所在的時間T，將所有RFID標簽的時間T進行排序，得出RFID標簽對應的每本圖書的位置順序； 步驟6-2-3，如果RFID標簽的時間按序排列，且被判斷為平躺于書架放置的圖書的所在的時間為排在最后，則表明步驟5判斷正確，否則說明步驟5判斷有誤，圖書是垂直于書架放置。
【文檔編號】G06K7/10GK106022404SQ201610318946
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】陳力軍, 羅園潔, 劉佳, 萬凌昊, 陳曦, 曾阿凡, 李穎, 施慶樸, 黃嘉琪
【申請人】南京大學