本发明专利技术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，本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及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。
技术介绍
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l〇cm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(RadioFrequencyIdentification):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，可以在高炜的微分流形上分析其上特征。UHF(UltraHigh Frequency):超高频，是指频率为300~3000MHz，波长在lm~ldm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（differentiablemanifold):也称为光滑流形 (smoothmanifold)，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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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τ= {Tagtl，Tagt2, . . .Tagtn}，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= {ptl，pt2...pj;通过位置点数据以及采样时间间隔At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： 从而得到由各个采样时间点速度矢量组成的速度矢量集V={vpv2. . .vn};通过 式（2)将笛卡尔坐标系中的速度矢量映射到线元空间，称之为一个线元； 通过式（2)可以将速度矢量集V映射到线元空间，得到速度矢量集合^ 在欧式几何空间中，刚体运动可以表示成如式（4)所示： p(t) =a(t)A(t) ·p+a(t) (4) 这里，A(t)是旋转矩阵，a(t)是缩放因子；我们将其表示为线元形式，可以得到 式（5);使用速度矢量集合?中的数据，拟合刚体运动方程（5)，使用PCA即主成分分析方 法来提取运动特征，即求满足方程（6)达到最小值的特征根 对于直线轨道其直线轨迹可以用式（7)表示： 对于圆周型轨道式（7)表示其中心轴的位置，将特代回方程（5)，能够 在原始采样数据对应的线元集|中剔除误差点，得到精确点集圆半径可以由 点(^到直线向量的平均距离/丨(c.t/'i表示 采用以上算法的一种基于线元几何的高精度RFID路径追踪的分拣装置，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UHF高频阅读器用以读取 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l〇m则再部署一对定向天线；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。 本专利技术的有益效果是：本专利技术能够还原更高精度的轨迹路径，在基于几何特征的 还原上，对于行李分拣系统这样具有显著几何特征轨道上，能够达到极高的精确度；通过重 建轨迹，可以预判货物的走向是否正确，如果错误，能够提前报警，并且预知错误走向的货 物最终到达的位置。【附图说明】 图1是本专利技术基于线元几何的高精度RFID路径追踪的分拣装置结构示意图； 图2是所示为原始采集的不精确数据点； 图3所示为在不精确数据点集合的基础上提取线元并建立速度矢量场； 附图中各部件的标记如下：1、定向天线；2、UHF高频阅读器；3、传送带；4、带有 RFID标签的货物。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。 请参阅图1至图3,本专利技术实施例包括： 在图1中，基于线元几何的高精度RFI当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于线元几何的高精度RFID路径追踪算法，其特征在于：通过分拣装置中的商用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＝{Tagt1,Tagt2,...Tagtn}，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＝{pt1,pt2...ptn}；根据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：vtn=(ptn-ptn-1)Δt---(1)]]>从而得到由各个采样时间点速度矢量组成的速度矢量集V＝{v1,v2...vn}；通过式(2)将笛卡尔坐标系中的速度矢量映射到线元空间,称之为一个线元；(l,l‾,λ)=(v,v×p,v·p)---(2)]]>通过式(2)可以将速度矢量集V映射到线元空间，得到速度矢量集合l；在欧式几何空间中，刚体运动可以表示成如式(4)所示：p(t)＝α(t)A(t)·p+α(t) (4)这里，A(t)是旋转矩阵，α(t)是缩放因子；我们将其表示为线元形式，可以得到式(5)；使用速度矢量集合l中的数据，拟合刚体运动方程(5)，使用PCA即主成分分析方法来提取运动特征，即求满足方程(6)达到最小值的特征根F(c,c‾,γ)=Σi=1N(c·l‾i+c‾·li+γλi)2---(6)]]>对于直线轨道其直线轨迹可以用式(7)表示：对于圆周型轨道式(7)表示其中心轴的位置，将特征代回方程(5)，能够在原始采样数据对应的线元集l中剔除误差点，得到精确点集圆半径可以由点ci到直线向量的平均距离表示...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张量，刘昭斌，顾才东，
申请(专利权)人：苏州市职业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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