本發(fā)明涉及智能檔案管理，特別是一種基于rfid技術(shù)的智能檔案柜檔案查詢方法。

背景技術(shù)：

1、在檔案柜的檔案查詢中，rfid射頻識(shí)別技術(shù)能夠有效提升檔案管理的便捷性和準(zhǔn)確性，通過(guò)非接觸式識(shí)別，對(duì)檔案的錄入、借閱和歸還過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化管理，同時(shí)rfid技術(shù)能夠快速定位和查詢指定檔案，極大縮短了檢索時(shí)間，rfid射頻識(shí)別技術(shù)為檔案管理提供了全新的數(shù)字化解決方案，推動(dòng)了檔案管理的智能化。

2、而在大容量、高密度檔案柜中，rfid標(biāo)簽雖能夠識(shí)別檔案是否存在，但難以確定檔案在柜內(nèi)的具體位置，由于檔案柜內(nèi)rfid標(biāo)簽數(shù)量眾多，標(biāo)簽間信號(hào)干擾以及柜體對(duì)rfid信號(hào)的反射，導(dǎo)致讀取器難以準(zhǔn)確、快速地捕獲所有標(biāo)簽信息。

3、為了提高定位精度，現(xiàn)有的部分方案會(huì)在檔案柜中增加rfid天線或密集布局標(biāo)簽，提高讀取覆蓋范圍和信號(hào)強(qiáng)度，但標(biāo)簽過(guò)于密集會(huì)導(dǎo)致信號(hào)碰撞，反而降低讀取效率，部分rfid系統(tǒng)采用單天線逐次掃描，多次讀取不同區(qū)域的標(biāo)簽查找檔案位置，但每次讀取范圍有限，掃描整個(gè)檔案柜依然需要耗費(fèi)大量時(shí)間，因此亟需一種基于rfid技術(shù)的智能檔案柜檔案查詢方法來(lái)解決此類問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明提供了一種基于rfid技術(shù)的智能檔案柜檔案查詢方法解決定位不精確，密集的標(biāo)簽布局以及金屬檔案柜的反射效應(yīng)會(huì)造成嚴(yán)重的信號(hào)干擾，多次讀取方式需要耗費(fèi)大量時(shí)間掃描整個(gè)檔案柜的問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明提供了一種基于rfid技術(shù)的智能檔案柜檔案查詢方法，其包括，

5、步驟s1，網(wǎng)格化建模與分區(qū)布局，

6、對(duì)檔案柜的內(nèi)部進(jìn)行虛擬網(wǎng)格化建模，將柜體空間劃分為多個(gè)小的虛擬網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格代表一個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)單元；步驟s1中每個(gè)rfid標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的檔案劃分到虛擬網(wǎng)格內(nèi)，建立起初步的網(wǎng)格化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；

7、步驟s2，多天線協(xié)同讀取，

8、基于步驟s1的虛擬網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，布置多個(gè)天線，每個(gè)天線負(fù)責(zé)覆蓋其有效范圍內(nèi)的多個(gè)網(wǎng)格區(qū)域，從而降低由于信號(hào)干擾或重疊區(qū)域帶來(lái)的誤差；

9、步驟s3，信號(hào)強(qiáng)度與相位角分析，

10、在步驟s2的基礎(chǔ)上，利用每個(gè)天線采集到的初步讀取結(jié)果的信號(hào)強(qiáng)度和相位角數(shù)據(jù)，進(jìn)行多天線相位差校準(zhǔn)，得到標(biāo)簽具體位置，基于信號(hào)強(qiáng)度與相位角的交叉分析，更準(zhǔn)確地定位標(biāo)簽在網(wǎng)格中的具體區(qū)域和相對(duì)位置；

11、步驟s4，信號(hào)反射優(yōu)化，

12、在高密度金屬環(huán)境中，rfid信號(hào)容易受到反射和干擾，針對(duì)此問(wèn)題，在檔案柜的內(nèi)部網(wǎng)格區(qū)域布置吸波材料，減少信號(hào)反射和干擾，提高信號(hào)質(zhì)量和讀取穩(wěn)定性；

13、步驟s5，位置標(biāo)注與路徑提示，

14、基于步驟s3獲取的每個(gè)rfid標(biāo)簽在網(wǎng)格中的具體位置，自動(dòng)將該位置標(biāo)注在虛擬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的電子地圖上，并生成檔案柜內(nèi)檔案的電子分布圖，電子地圖展示每個(gè)檔案的確切位置，并提供快速路徑提示，結(jié)合信號(hào)讀取的數(shù)據(jù)更新，動(dòng)態(tài)反映檔案柜內(nèi)檔案的實(shí)時(shí)分布情況。

15、進(jìn)一步的，步驟s1中，虛擬網(wǎng)格化建模方式為：

16、設(shè)檔案柜內(nèi)部三維空間的長(zhǎng)度、寬度和高度分別為l、w和h，將整個(gè)柜體空間劃分為nx、ny和nz個(gè)網(wǎng)格單元，分別在x軸、y軸和z軸方向進(jìn)行分區(qū)：

17、其中，l表示檔案柜沿x軸的長(zhǎng)度，w表示檔案柜沿y軸的寬度，h表示檔案柜沿z軸的高度，nx表示沿x軸的網(wǎng)格數(shù)量，ny表示沿y軸的網(wǎng)格數(shù)量，nz表示沿z軸的網(wǎng)格數(shù)量，δx、δy、δz表示在x、y、z方向上的長(zhǎng)度；

18、每個(gè)網(wǎng)格單元用三維坐標(biāo)(i,j,k)表示，其中i、j、k分別代表該網(wǎng)格在x軸、y軸、y軸方向上的位置編號(hào)，編號(hào)范圍分別為：

19、i＝1,2,…,nx,j＝1,2,…,ny,k＝1,2,…,nz，編號(hào)唯一標(biāo)識(shí)每個(gè)網(wǎng)格單元在整個(gè)柜體空間中的位置。

20、進(jìn)一步的，步驟s1中，虛擬網(wǎng)格化建模方式還包括：

21、將每個(gè)網(wǎng)格單元的中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)定義為：

22、(xi,yj,zk)＝((i-0.5)·δx,(j-0.5)·δy,(k-0.5)·δz)，其中，xi表示第i個(gè)網(wǎng)格在x軸方向上的中心點(diǎn)坐標(biāo)，yj表示第j個(gè)網(wǎng)格在y軸方向上的中心點(diǎn)坐標(biāo)，zk表示第k個(gè)網(wǎng)格在z軸方向上的中心點(diǎn)坐標(biāo)，δx、δy、δz分別為每個(gè)網(wǎng)格單元在x、y、z方向上的長(zhǎng)度；

23、柜體空間中的總網(wǎng)格數(shù)ntotal為：ntotal＝nx×ny×nz，其中，ntotal表示柜體內(nèi)部的總網(wǎng)格數(shù)，nx、ny、nz表示在x、y、z方向上的網(wǎng)格數(shù)。

24、進(jìn)一步的，步驟s2中，采用多天線協(xié)同讀取方式，對(duì)rfid標(biāo)簽進(jìn)行多次數(shù)據(jù)采集，每個(gè)天線多次讀取其覆蓋區(qū)域中的標(biāo)簽，并與其他天線的讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，天線間的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)得到初步讀取結(jié)果。

25、進(jìn)一步的，步驟s2中多天線協(xié)同讀取方式為：

26、設(shè)檔案柜內(nèi)部有m個(gè)天線，天線的位置分別為am＝(xm,ym,zm)，其中m＝1,2,…,m表示天線編號(hào)，每個(gè)天線負(fù)責(zé)一定區(qū)域的覆蓋；

27、每個(gè)天線接收的信號(hào)強(qiáng)度sm來(lái)自柜內(nèi)的多個(gè)標(biāo)簽，當(dāng)天線m讀取第n個(gè)rfid標(biāo)簽時(shí)，其接收到的信號(hào)強(qiáng)度sm,n表示為：其中，pt表示天線發(fā)射功率，gm表示天線m的增益，gn表示標(biāo)簽n的增益，λ表示信號(hào)的波長(zhǎng)，其中c為光速，f為信號(hào)頻率，dm,n表示天線m到標(biāo)簽n的距離，距離dm,n表示天線m與標(biāo)簽n的幾何距離，即：

28、其中，xtag,n,ytag,n,ztag,n為標(biāo)簽n的三維坐標(biāo)位置，xm,ym,zm為天線m的三維坐標(biāo)位置；

29、每個(gè)天線m多次讀取標(biāo)簽n的信號(hào)，假設(shè)每個(gè)天線進(jìn)行k次讀取，設(shè)天線m第k次讀取到的信號(hào)為將多次讀取獲取信號(hào)的平均值作為初步讀取結(jié)果：

30、其中，表示天線m對(duì)標(biāo)簽n的平均信號(hào)強(qiáng)度，表示天線m在第k次采集時(shí)對(duì)標(biāo)簽n的讀取信號(hào)，k表示每個(gè)天線的讀取次數(shù)。

31、進(jìn)一步的，步驟s2中多天線協(xié)同讀取方式還包括：

32、多個(gè)天線對(duì)同一個(gè)標(biāo)簽n進(jìn)行讀取，得到的信號(hào)強(qiáng)度在空間中會(huì)有所不同，利用多個(gè)天線協(xié)同獲取的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度加權(quán)平均整合：

33、其中，sn表示標(biāo)簽n的整合信號(hào)強(qiáng)度，wm表示天線m的權(quán)重；

34、采用最小二乘法修正天線間差異，最小化各天線讀取結(jié)果與整合信號(hào)sn之間的差異；

35、根據(jù)整合信號(hào)強(qiáng)度sn，結(jié)合每個(gè)天線的相對(duì)位置，采用三角定位算法初步估算標(biāo)簽n在三維空間中的位置，假設(shè)天線間的距離已知，用時(shí)間差δtm,n估算標(biāo)簽的初步位置rn：

36、其中，rn表示標(biāo)簽n的初步估算位置，am表示天線m的坐標(biāo)位置，v表示信號(hào)傳播速度，δtm,n表示信號(hào)從標(biāo)簽n到天線m的時(shí)間差。

37、進(jìn)一步的，步驟3中，對(duì)初步讀取結(jié)果即初步估算的位置進(jìn)行校準(zhǔn)：

38、設(shè)每個(gè)天線m接收到的信號(hào)相位為φm,n：

39、其中，φm,n表示天線m接收到標(biāo)簽n的信號(hào)相位，λ表示信號(hào)波長(zhǎng)，dm,n表示天線m與標(biāo)簽n之間的距離，φ0表示信號(hào)的初始相位；

40、設(shè)兩個(gè)天線m1和m2分別接收到相同標(biāo)簽的信號(hào)，其相位差為：

41、利用此相位差修正兩天線之間對(duì)標(biāo)簽位置的距離估算，構(gòu)建相位差矩陣φ；

42、采用最大似然估計(jì)構(gòu)建聯(lián)合概率模型：

43、其中，表示最大似然估計(jì)得到的標(biāo)簽n的具體位置，sm,n表示天線m接收到標(biāo)簽n的信號(hào)強(qiáng)度，σ2表示信號(hào)強(qiáng)度的方差，φm,n表示天線m接收到標(biāo)簽n的信號(hào)相位，表示理論計(jì)算的相位，表示相位測(cè)量噪聲的方差，從而得到更精確的標(biāo)簽位置；

44、步驟s3基于步驟s2的初步估算結(jié)果，利用信號(hào)的相位角信息、信號(hào)強(qiáng)度聯(lián)合分析對(duì)標(biāo)簽的位置進(jìn)行校正優(yōu)化。

45、進(jìn)一步的，步驟s5基于步驟s3獲取的rfid標(biāo)簽位置，生成電子分布圖的方式為：

46、基于步驟s3得到每個(gè)rfid標(biāo)簽n的三維位置將其轉(zhuǎn)換為虛擬網(wǎng)格中的網(wǎng)格編號(hào)(igrid,jgrid,kgrid)：

47、其中，xn,yn,zn表示rfid標(biāo)簽n的實(shí)際三維位置，δx,δy,δz表示網(wǎng)格在x、y、z方向上的步長(zhǎng)，即每個(gè)網(wǎng)格單元的長(zhǎng)度，igrid,jgrid,kgrid表示標(biāo)簽n在虛擬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的坐標(biāo)編號(hào)，

48、得到標(biāo)簽的位置igrid,jgrid,kgrid后，將其在電子地圖上進(jìn)行標(biāo)注，定義虛擬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為三維數(shù)組m[i,j,k]，其中的每個(gè)元素表示一個(gè)網(wǎng)格單元：

49、m[igrid,jgrid,kgrid]＝n，此處網(wǎng)格單元m[igrid,jgrid,kgrid]標(biāo)注為包含標(biāo)簽n，m[igrid,jgrid,kgrid]表示網(wǎng)格(igrid,jgrid,kgrid)中的存儲(chǔ)狀態(tài)，n表示rfid標(biāo)簽的編號(hào)。

50、進(jìn)一步的，步驟s5中，生成電子分布圖的方式還包括：

51、將每個(gè)網(wǎng)格單元的狀態(tài)m[i,j,k]進(jìn)行二維化處理，展示柜體高度為z的截面，即固定k＝kz，則：

52、m2d[i,j]＝m[i,j,kz]，在固定高度kz的情況下，柜體內(nèi)每個(gè)網(wǎng)格單元的標(biāo)簽編號(hào)n，m2d是電子地圖的二維表示，顯示該高度下各網(wǎng)格中存放的標(biāo)簽；

53、假設(shè)柜門的位置為(idoor,jdoor,kdoor)，目標(biāo)輸出為標(biāo)簽n在(igrid,jgrid,kgrid)的路徑，則：其中，dpath表示柜門到標(biāo)簽的距離，idoor,jdoor,kdoor表示柜門在虛擬網(wǎng)格中的位置編號(hào)，igrid,jgrid,kgrid表示目標(biāo)標(biāo)簽的網(wǎng)格位置。

54、進(jìn)一步的，步驟s5的電子地圖中：

55、當(dāng)檔案移動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)更新電子地圖，基于rfid標(biāo)簽的新位置，將標(biāo)簽的網(wǎng)格編號(hào)更新至新的網(wǎng)格單元，

56、m[inew,jnew,knew]＝n，同時(shí)將原來(lái)位置上的網(wǎng)格標(biāo)記為未占用：

57、m[iold,jold,kold]＝0；

58、步驟s5從標(biāo)簽坐標(biāo)(xn,yn,zn)開始，映射到虛擬網(wǎng)格坐標(biāo)(igrid,jgrid,kgrid)，并生成電子地圖，通過(guò)計(jì)算柜門到目標(biāo)標(biāo)簽的最短距離輸出最優(yōu)路徑，同時(shí)通過(guò)動(dòng)態(tài)更新標(biāo)簽位置保持地圖的實(shí)時(shí)性。

59、本發(fā)明有益效果為：

60、本發(fā)明，通過(guò)虛擬網(wǎng)格化建模，將檔案柜內(nèi)部空間劃分為細(xì)小的網(wǎng)格單元，每個(gè)網(wǎng)格都有明確的編號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每個(gè)rfid標(biāo)簽的初步定位，使得檔案不再局限于大致區(qū)域，而是能夠精確到具體的網(wǎng)格，此外，多天線協(xié)同讀取結(jié)合信號(hào)強(qiáng)度和相位角的多次讀取與分析，進(jìn)一步提升定位的準(zhǔn)確性，通過(guò)最大似然估計(jì)模型能夠根據(jù)信號(hào)差異和相位角校正誤差，從而實(shí)現(xiàn)更精確的檔案位置查詢。

61、本發(fā)明，通過(guò)多天線協(xié)同讀取的方式，對(duì)覆蓋區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽進(jìn)行多次讀取，并通過(guò)天線間的信號(hào)校準(zhǔn)減少干擾，通過(guò)對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行加權(quán)平均并利用最小二乘法來(lái)修正天線間的差異，降低了由于信號(hào)反射、干擾或重疊帶來(lái)的誤差，對(duì)于高密度的rfid標(biāo)簽，能夠顯著減少碰撞問(wèn)題，提升數(shù)據(jù)采集效率。

62、本發(fā)明，在檔案柜內(nèi)布置吸波材料，有效減少信號(hào)反射所引發(fā)的多路徑干擾問(wèn)題。

63、本發(fā)明，通過(guò)多個(gè)天線的協(xié)同工作和天線間的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，高效地覆蓋所有網(wǎng)格區(qū)域，相比傳統(tǒng)rfid系統(tǒng)，多次采集信號(hào)并進(jìn)行平均處理，降低了單次讀取的隨機(jī)性和誤差。