化验室密集电子标签场景下的RFID防冲突快速识别系统的制作方法

本发明涉及rfid电子标签识别，具体涉及化验室密集电子标签场景下的rfid防冲突快速识别系统。

背景技术：

1、化验室中大量试剂瓶通常集中放置于试剂柜、通风橱抽屉或移动托盘内，为便于危化品出入库、有效期管理及留样追溯，常在试剂瓶瓶身粘贴rfid电子标签，并通过读写器进行批量识别。由于化验室试剂瓶规格较小、摆放密度高，相邻瓶位间距往往仅能容纳瓶体本身，多个rfid标签在空间上高度接近，容易在读写器同一询问周期内同时响应。

2、现有rfid防冲突方法多基于动态帧时隙、二叉树查询或功率调节方式进行标签盘点，通常假设标签处于相对开放、遮挡关系较弱的读取环境中。然而，在化验室密集试剂瓶场景下，试剂柜金属内壁、托盘边框、瓶体弧面以及瓶内液体会共同造成射频信号反射、吸收和多路径干扰。特别是酸碱试剂、含盐溶液或高介电液体集中摆放时，不同瓶位标签的rssi和相位变化并不稳定，部分远端或被遮挡标签会呈现弱响应，而靠近天线的标签则容易反复占用响应时隙。

3、在实际盘点过程中，同一托盘内若同时存在多瓶规格相同、标签位置相近且液体介质不同的试剂瓶，读写器接收到的多个标签响应可能表现为相同响应时隙下的混合信号。该类碰撞并非简单增加帧长即可有效解决，因为近端标签会持续优先返回，弱响应标签即使被分配到新的时隙，也可能因液体吸收或柜体遮挡而再次漏读，形成隐蔽碰撞。此时系统可能将某一试剂瓶误判为未入库、未归还或位置异常，进而影响危化品库存核验、领用追踪和过期试剂清查。

4、因此，如何在试剂柜或托盘内标签密集、瓶位固定但射频遮挡复杂的化验室场景下，结合瓶位拓扑、读写区域边界、液体吸收衰减以及标签响应特征，对隐蔽碰撞标签进行快速区分和优先识别，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种化验室密集电子标签场景下的rfid防冲突快速识别系统，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：化验室密集电子标签场景下的rfid防冲突快速识别系统，包括：

3、瓶位环境参数采集模块，获取试剂柜或托盘内的瓶位拓扑、相邻瓶位间距及读写区域边界参数，并控制读写器以第一发射功率和第二发射功率分别进行两次预询问，得到同一响应时隙下标签的rssi、相位漂移量和液体吸收衰减差；

4、遮挡矩阵构建模块，根据所述瓶位拓扑、读写区域边界参数和液体吸收衰减差构建瓶位遮挡矩阵，并将所述rssi、相位漂移量映射至所述瓶位遮挡矩阵，生成标签响应特征向量；

5、隐蔽碰撞分组模块，将具有相同响应时隙且标签响应特征向量落入同一遮挡矩阵单元的rfid标签划分为隐蔽碰撞组，并根据组内相邻瓶位间距和相位漂移量生成阶梯询问功率及反向时隙序列；

6、响应抑制控制模块，按照所述阶梯询问功率和反向时隙序列对隐蔽碰撞组进行二次询问，使近端标签进入延迟响应状态、弱响应标签优先返回；

7、标签瓶位匹配模块，将二次询问结果与所述标签响应特征向量匹配，输出标签编号与瓶位编号的对应关系。

8、优选的，所述液体吸收衰减差的获取包括：

9、在第一发射功率和第二发射功率下，选取同一响应时隙内相位漂移方向一致的标签响应作为同源响应；根据候选瓶位至读写器天线的空间路径距离，对所述同源响应的rssi差值进行距离归一化，得到归一rssi差值；将第一发射功率与第二发射功率之间的理论功率差与所述归一rssi差值进行残差运算，并以同一响应时隙内不同同源响应之间的残余衰减量差值作为液体吸收衰减差。

10、优选的，所述相位漂移方向的确定包括：

11、根据第一发射功率下的相位值和第二发射功率下的相位值，计算对应标签响应的相位漂移量；根据读写器相位分辨量，将相位漂移量划分为正向漂移、无漂移或负向漂移；将位于同一响应时隙且相位漂移方向相同的标签响应确定为同源响应。

12、优选的，瓶位遮挡矩阵的构建包括：

13、根据读写区域边界参数确定由读写近端指向读写远端的读写方向，并计算各瓶位沿所述读写方向的投影距离及垂直于所述读写方向的侧向投影距离；将沿读写方向位于近端、且侧向投影距离差不大于半个相邻瓶位间距的两个瓶位建立为有向遮挡关系；将同一响应时隙对应的液体吸收衰减差写入所述有向遮挡关系，形成瓶位遮挡矩阵。

14、优选的，衰减遮挡值的确定包括：

15、根据两个瓶位沿读写方向的投影距离差以及参考距离，确定瓶位间遮挡距离因子；将所述瓶位间遮挡距离因子转换为小于1的距离修正量；将所述距离修正量、所述有向遮挡关系以及同一响应时隙的平均液体吸收衰减量相乘，得到瓶位遮挡矩阵中对应矩阵元素的衰减遮挡值。

16、优选的，标签响应特征向量的生成包括：

17、将标签响应的残余衰减量与瓶位遮挡矩阵中的衰减遮挡值进行差值比较，并选取差值最小的矩阵元素作为该标签响应落入的遮挡矩阵单元；根据所述遮挡矩阵单元的衰减遮挡值对该标签响应的rssi进行补偿，得到遮挡补偿rssi；根据相邻遮挡矩阵单元中的相位漂移量变化方向确定相位漂移梯度，并将响应时隙、遮挡矩阵单元、遮挡补偿rssi和相位漂移梯度组合为标签响应特征向量。

18、优选的，隐蔽碰撞组的划分包括：

19、将响应时隙相同且落入同一遮挡矩阵单元的rfid标签写入同一候选碰撞队列；按照遮挡补偿rssi由高到低对所述候选碰撞队列中的rfid标签进行排序；沿排序结果读取相邻rfid标签的相位漂移梯度，并将相位漂移梯度连续一致且数量不少于2个的rfid标签划分为同一隐蔽碰撞组。

20、优选的，阶梯询问功率及反向时隙序列的生成包括：

21、根据隐蔽碰撞组内rfid标签落入的遮挡矩阵单元，读取被遮挡侧候选瓶位与相邻瓶位之间的最小中心距，并按照最小中心距由小到大生成瓶位密集度序列；根据读写器允许的最小发射功率步进，为所述瓶位密集度序列依次分配递增的阶梯询问功率，且所述阶梯询问功率不超过第二发射功率；按照组内rfid标签的相位漂移量由大到小形成原始相位响应顺序，并将该顺序反向排列得到反向时隙序列。

22、优选的，近端标签进入延迟响应状态包括：

23、在反向时隙序列的当前重询问时隙内，将尚未完成确认、执行位置位于当前优先询问对象之后且遮挡补偿rssi大于当前优先询问对象的rfid标签确定为近端待延迟对象；根据所述近端待延迟对象在反向时隙序列中的执行位置与当前重询问时隙位置的差值，确定其延迟时隙数；通过标签编号或临时响应句柄向所述近端待延迟对象发送选择盘存指令，使其在所述延迟时隙数内处于非目标状态。

24、优选的，标签编号与瓶位编号的对应关系的输出包括：

25、根据二次询问rssi、二次询问相位值以及对应标签响应特征向量中的遮挡补偿rssi和预询问相位值，计算rssi匹配偏差和相位匹配偏差，并在所述rssi匹配偏差不大于读写器rssi最小分辨量的2倍、且所述相位匹配偏差不大于读写器相位分辨量的2倍时，确认二次询问结果与标签响应特征向量匹配；根据匹配通过的标签响应所落入的遮挡矩阵单元确定同一遮挡带内的候选瓶位集合；按照重询问时隙编号由小到大排列已确认标签，并按照沿读写方向由远端到近端排列候选瓶位，将相同序号的标签编号与瓶位编号建立对应关系。

26、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

27、本发明并非单纯通过增加帧长、随机退避或统一调节发射功率来处理标签碰撞，而是先将化验室试剂柜或托盘中的瓶位拓扑、读写区域边界、相邻瓶位间距、液体吸收衰减差引入识别过程，构建与实际瓶位遮挡关系对应的瓶位遮挡矩阵。通过两次不同发射功率的预询问，提取同一响应时隙下标签的rssi、相位漂移量及残余衰减差，并将其映射到具体遮挡矩阵单元中，使系统能够区分普通同帧碰撞和由试剂瓶密集摆放、液体吸收、近远端遮挡共同造成的隐蔽碰撞。该手段直接解决了现有技术在金属试剂柜、密集小瓶、液体介质复杂场景下无法判断弱响应标签被何种瓶位遮挡、为何反复漏读的问题，从而提高后续分组询问的针对性，减少无效重复盘点。

28、进一步地，本发明通过隐蔽碰撞组+阶梯询问功率+反向时隙序列+近端延迟响应的组合手段，实现对密集标签的分层释放和优先识别。具体而言，先将相同响应时隙且落入同一遮挡矩阵单元的标签按照遮挡补偿 rssi 和相位漂移梯度形成隐蔽碰撞组，再根据组内相邻瓶位间距生成阶梯询问功率，并按照相位漂移量反向生成重询问时隙，使弱响应标签先获得返回机会；同时将遮挡补偿rssi较高、容易占用信道的近端标签设置为延迟响应状态。该技术手段不是简单降低功率或随机重读，而是依据瓶位密集程度和遮挡传播特征对近端、远端标签进行有序分离。由此能够降低近端强标签反复抢占时隙的概率，提高远端或液体遮挡标签的一次确认率，并使最终输出的标签编号与瓶位编号对应关系更稳定、更适用于危化品试剂盘点、归还核验和异常瓶位追踪。