一种基于RFID和重量测量的支付方法、系统及设备与流程

一种基于rfid和重量测量的支付方法、系统及设备
技术领域
1.本发明涉及物联网技术领域，更具体地，涉及一种基于rfid和重量测量的支付方法、系统及设备。


背景技术：

2.随着物联网和人工智能等技术的日趋成熟，无人商店已由概念走向商用，近几年不少企业已经开始在全国各地进行无人化运营尝试，并初步积累了一些成功经验。无人支付的难点是如何准确无误地快速检测所有待支付的物品，但目前的商用方案在商品检测确认和支付环节的流程仍然比较繁琐，虽然一定程度上实现了无人化，但并没有明显缩短购物时间，便利性不足。另外，一些使用更为前沿的技术开发的物品确认算法需要进行的运算量较大，实时性较差。
3.目前在一些自助购物设备上通常都会有一个商品识别装置，用于检测顾客需要购买的商品的确切名称和种类。最常用的做法是在购物设备上放置一个二维码或条码读写器，顾客将需要购买的商品的二维码或条码对准该读写器，读写器进行读写后将物品名称和价格显示在读写器的显示器上。另一种方法是，使用基于人工智能的图像识别方法作为商品识别装置的核心算法，当顾客选购好商品后，其可将商品以任意角度放置于商品识别装置摄像头的前方，待显示屏上显示正确的商品和价格后，识别过程即可完成。
4.当顾客确认显示屏上的商品无误后，点击显示屏上的确认按钮，从而生成一个支付二维码，顾客使用手机扫描该二维码，进行剩下的常规支付流程即可。
5.使用二维码或条码进行商品识别的优势是操作过程简单，而且设备和条码的成本低，便于大规模推广；而使用基于人工智能的图像识别方法进行商品识别的好处同样是操作过程简单，而且不需要额外的条码等耗材，但其比较适合于计件的场景，而无法对需要计算重量的商品进行准确识别。另外，基于人工智能的图像识别方法无法确定商品是否被重复添加进购物车，有多付或少付的风险。
6.并且，上述方法只能串行地逐一识别所选购的商品，而取消某件已选购的商品同样需要串行操作，操作效率偏低；另外，上述方法无法识别离店商品是否完成支付过程，依赖于顾客的自觉性，安全性差。


技术实现要素：

7.本发明的发明目的在于提供一种基于rfid和重量测量的支付方法，该方法以rfid标签作为商品识别的唯一凭证，实现商品的并行识别，提高识别的效率；并且，通过对购物设备内商品重量的变化来更新购物设备内的商品集合，实现全自动的选购与取消流程；另外，本发明提供的方法通过对rfid标签的状态信息的变更来标识商品的支付状态，确保支付金额与所选购商品完全对应。
8.为实现以上发明目的，采用的技术方案是：一种基于rfid和重量测量的支付方法，包括选购阶段和支付阶段；
一、选购阶段定期或不定期测量购物设备内的商品的重量；将当前测得的购物设备内的商品的重量值w
sensornew
与上一次测量保留的商品的重量值w
sensorold
进行比较，若两者之间的差值大于设定的第一阈值，则将当前测得的商品的重量值w
sensornew
发送至rfid识别模块；rfid识别模块将当前测得的商品的重量值w
sensornew
与其缓存的商品的总重量w
rfid
进行比较，若两者的差值大于设定的第二阈值，则向所述购物设备内的商品的rfid标签下发更新重量信息的指令；所述购物设备内的商品的rfid标签接收到更新重量信息的指令后，向所述rfid识别模块发射标签内存储的商品的信息，所述rfid标签内存储的商品的信息包括标签的id、商品的名称、商品的价格、商品的重量信息；rfid识别模块接收所述rfid标签发射的商品的信息后，对各个rfid标签发射的商品的重量信息进行求和得到当前商品新的总重量w
accumnew
；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值大于设定的第三阈值，则rfid识别模块报错；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值小于或等于设定的第三阈值，则rfid识别模块基于接收的各个rfid标签发射的商品信息更新所述购物设备内的商品的集合；更新所述重量值w
sensorold
和rfid识别模块缓存的商品的总重量w
rfid
：w
sensorold
=w
sensornewwrfid
=w
accumnew
；二、支付阶段将所述购物设备内的商品的集合发送至后台服务器，后台服务器基于所述接收的购物设备内的商品的集合生成支付信息返回至购物设备；后台服务器确认已完成订单支付后，指示rfid识别模块将购物设备内的商品的标签状态更新为已支付。
9.同时，本发明还通过了一种应用以上基于rfid和重量测量的支付方法的支付系统，其具体的方案如下：一种基于rfid和重量测量的支付系统，包括重量传感器、rfid识别模块、商品的rfid标签、处理器及后台服务器；其中重量传感器用于在选购阶段定期或不定期测量购物设备内的商品的重量；处理器用于在选购阶段将当前测得的购物设备内的商品的重量值w
sensornew
与上一次测量保留的商品的重量值w
sensorold
进行比较，若两者之间的差值大于设定的第一阈值，则将当前测得的商品的重量值w
sensornew
发送至rfid识别模块；以及用于更新所述重量值w
sensorold
=w
sensornew
；以及用于在支付阶段将所述购物设备内的商品的集合发送至后台服务器；商品的rfid标签用于在选购阶段接收到rfid识别模块发送的更新重量信息的指令后，向所述rfid识别模块发射标签内存储的商品的信息，所述rfid标签内存储的商品的信息包括标签的id、商品的名称、商品的价格、商品的重量信息；rfid识别模块用于在选购阶段将当前测得的商品的重量值w
sensornew
与其缓存的商品的总重量w
rfid
进行比较，若两者的差值大于设定的第二阈值，则向所述购物设备内的商
品的rfid标签下发更新重量信息的指令；以及用于接收所述rfid标签发射的商品的信息后，对各个rfid标签发射的商品的重量信息进行求和得到当前商品新的总重量w
accumnew
；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值大于设定的第三阈值，则rfid识别模块报错；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值小于或等于设定的第三阈值，则rfid识别模块基于接收的各个rfid标签发射的商品信息更新所述购物设备内的商品的集合；并更新w
rfid
=w
accumnew
；用于在选购阶段将更新的所述购物设备内的商品的集合发送至处理器，以及用于在支付阶段在后台服务器的指示下，将购物设备内的商品的标签状态更新为已支付；所述后台服务器用于在支付阶段基于所述接收的购物设备内的商品的集合生成支付信息返回至购物设备；以及用于在支付阶段确认已完成订单支付后，指示rfid识别模块将购物设备内的商品的标签状态更新为已支付。
10.另外，本发明还提供了一种购物设备，应用于上述的基于rfid和重量测量的支付方法，包括框体、设置在框体底部的重量传感器、设置在框体上的处理器、设置在框体上的rfid识别模块；其中重量传感器用于在选购阶段在处理器的指示下定期或不定期测量购物设备内的商品的重量；处理器用于在选购阶段将当前测得的购物设备内的商品的重量值w
sensornew
与上一次测量保留的商品的重量值w
sensorold
进行比较，若两者之间的差值大于设定的第一阈值，则将当前测得的商品的重量值w
sensornew
发送至rfid识别模块；以及用于更新所述重量值w
sensorold
=w
sensornew
；以及用于在支付阶段将所述购物设备内的商品的集合发送至后台服务器；rfid识别模块用于在选购阶段将当前测得的商品的重量值w
sensornew
与其缓存的商品的总重量w
rfid
进行比较，若两者的差值大于设定的第二阈值，则向所述购物设备内的商品的rfid标签下发更新重量信息的指令；以及用于接收所述rfid标签发射的商品的信息后，对各个rfid标签发射的商品的重量信息进行求和得到当前商品新的总重量w
accumnew
；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值大于设定的第三阈值，则rfid识别模块报错；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值小于或等于设定的第三阈值，则rfid识别模块基于接收的各个rfid标签发射的商品信息更新所述购物设备内的商品的集合；并更新w
rfid
=w
accumnew
；用于在选购阶段将更新的所述购物设备内的商品的集合发送至处理器，以及用于在支付阶段在后台服务器的指示下，将购物设备内的商品的标签状态更新为已支付。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明提供的基于rfid和重量测量的支付方法基于rfid的标签识别技术对商品进行并行识别，商品识别的实时性高，应用于无人商店或无人超市能够显著提高其智能化程度，特别在客流高峰时，减少从购买商品到支付的全流程耗时。
12.（2）本发明提供的基于rfid和重量测量的支付方法通过对购物设备内商品重量的变化来更新购物设备内的商品集合，实现全自动的选购与取消流程，满足实际应用场景的要求。
13.（3）本发明提供的基于rfid和重量测量的支付方法通过对rfid标签进行状态标记
的策略来标识商品的支付状态，确保离店商品完成支付，并且确保支付金额与所选购商品完全对应，增强支付的安全性。
附图说明
14.图1为基于rfid和重量测量的支付方法的流程示意图。
15.图2为rfid识别模块执行商品集合更新的流程示意图。
16.图3为购物设备的结构示意图。
17.图4为购物设备的电路结构示意图。
具体实施方式
18.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。实施例1本实施例提供的基于rfid和重量测量的支付方法在具体应用时是配合购物设备、后台服务器应用的，购物设备上设置有重量传感器、处理器、启动按钮、支付按钮、rfid识别模块、显示模块和无线传输模块，重量传感器、启动按钮、支付按钮、rfid识别模块、显示模块、无线传输模块与处理器连接；处理器与后台服务器通过无线传输模块建立连接。
19.如图1所示，顾客应用本发明提供的基于rfid和重量测量的支付方法在开始购物时，先按下购物设备的启动按钮，此时购物设备开始工作，购物设备进入选购阶段，在选购阶段内，基于rfid和重量测量的支付方法执行以下操作：1）处理器启动重量传感器，重量传感器每隔一个固定时间测量购物设备内的商品的重量；并将所测量的购物设备内的商品的重量数据传输至处理器；2）处理器将当前测得的购物设备内的商品的重量值w
sensornew
与上一次测量保留的商品的重量值w
sensorold
进行比较，若两者之间的差值大于设定的第一阈值σ
sensor
，即|w
sensornew-w
sensorold
|》σ
sensor
，其先缓存w
sensornew
，暂停测量新的重量数据，并将当前测得的商品的重量值w
sensornew
发送至rfid识别模块；其中σ
sensor
为常量，w
sensorold
的初始值为0，|w
sensornew-w
sensorold
|表示(w
sensornew-w
sensorold
)的绝对值；3）rfid识别模块将当前测得的商品的重量值w
sensornew
与其缓存的商品的总重量w
rfid
进行比较，若两者的差值小于或等于设定的第二阈值σ
rfid
，即|w
sensornew-w
rfid
|≦σ
rfid
，则rfid识别模块向处理器报错；否则rfid识别模块启动射频功能，向所述购物设备内的商品的rfid标签下发更新重量信息的指令；其中σ
rfid
为常量，w
rfid
的初始值为0；4）购物设备内的商品的rfid标签接收到更新重量信息的指令后，通过反向散射向所述rfid识别模块发射标签内存储的商品的信息m
label
，所述rfid标签内存储的商品的信息m
label
至少包括标签的id、商品的名称、商品的价格、商品的重量信息；如图2所示，下述的步骤5）~步骤8）为rfid识别模块执行商品集合更新的步骤：5）rfid识别模块将接收到第一个rfid标签发送商品信息的时刻作为计时起点t
start
，统计时间段[t
start
, t
start
t
slot
]内接收到的所有rfid标签发送的商品信息，t
slot
取固定值；6）rfid识别模块接收所有所述rfid标签发射的商品的信息后，对各个rfid标签发
射的商品的重量信息进行求和得到当前商品新的总重量w
accumnew
；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值大于设定的第三阈值σ
accum
，即|w
accumnew-w
sensornew
|》σ
accum
，则rfid识别模块报错；将接收的所有标签的m
label
的信息传输至处理器，处理器将之通过购物设备上的显示模块进行显示；σ
accum
为常量；7）若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值小于或等于设定的第三阈值，则rfid识别模块基于接收的各个rfid标签发射的商品信息更新所述购物设备内的商品的集合：令{m
label
}
new
为rfid识别模块接收的所述rfid标签发射的商品的信息的集合，{m
label
}
old
为rfid识别模块缓存的已选购商品的信息集合；求取{m
label
}
new
与{m
label
}
old
的交集：{m
label
}
new
⋂
old
={m
label
}
new
⋂
{m
label
}
old
；求取增加的商品的集合：{m
label
}
add
={m
label
}
new
\{m
label
}
new
⋂
old
；{m
label
}
new
\{m
label
}
new
⋂
old
表示从集合{m
label
}
new
里去掉集合{m
label
}
new
⋂
old
后的差集；求取删除的商品的集合：{m
label
}
del
={m
label
}
old
\{m
label
}
new
⋂
old
；更新所述购物设备内的商品的集合：{m
label
}
old=
{m
label
}
new
。
[0020]
将更新后的{m
label
}
old
、{m
label
}
add
、{m
label
}
del
通过购物设备的显示器进行显示，提示目前的商品集合为{m
label
}
old
，提示增加了{m
label
}
add
内的商品，提示删除了{m
label
}
del
内的商品；rfid识别模块将更新的所述购物设备内的商品的集合传输至处理器；8）更新处理器内保留的重量值w
sensorold
=w
sensornew
；更新rfid识别模块缓存的商品的总重量w
rfid
=w
accumnew
；关闭rfid识别模块的射频功能。
[0021]
在顾客完成选购阶段按下支付按钮后，基于rfid和重量测量的支付方法进入支付阶段，在支付阶段执行以下操作：1）购物设备的处理器通过无线传输模块将最新的购物设备内的商品集合发送至后台服务器，后台服务器基于所述接收的购物设备内的商品集合生成支付码，并将所述支付码通过购物设备的无线传输模块传输至其处理器，购物设备的处理器将所述支付码通过显示模块进行显示；2）顾客通过手持设备扫码支付后完成支付流程；3）后台服务器确认所述订单已完成支付后，通过购物设备的无线传输模块提醒处理器订单已完成支付，处理器启用rfid识别模块将购物设备内的商品的标签状态更新为已支付。
[0022]
实施例2本实施例提供了一种应用实施例1基于rfid和重量测量的支付方法的支付系统，其具体包括重量传感器、rfid识别模块、显示模块、启动按钮、支付按钮、商品的rfid标签、处理器、无线传输模块及后台服务器；其中重量传感器、rfid识别模块、显示模块、启动按钮、支付按钮、处理器、无线传输模块集成于购物设备中，重量传感器、启动按钮、支付按钮、rfid识别模块、显示模块、无线传输模块与处理器连接；处理器与后台服务器通过无线传输模块建立连接。
[0023]
顾客应用本发明提供的系统开始购物时，先按下购物设备的启动按钮，此时购物设备开始工作，购物设备进入选购阶段，在选购阶段内，系统执行以下操作：1）处理器启动重量传感器，重量传感器每隔一个固定时间测量购物设备内的商品的重量；并将所测量的购物设备内的商品的重量数据传输至处理器；2）处理器将当前测得的购物设备内的商品的重量值w
sensornew
与上一次测量保留的商品的重量值w
sensorold
进行比较，若两者之间的差值大于设定的第一阈值σ
sensor
，即|w
sensornew-w
sensorold
|》σ
sensor
，其先缓存w
sensornew
，暂停测量新的重量数据，并将当前测得的商品的重量值w
sensornew
发送至rfid识别模块；其中σ
sensor
为常量，w
sensorold
的初始值为0，|w
sensornew-w
sensorold
|表示(w
sensornew-w
sensorold
)的绝对值；3）rfid识别模块将当前测得的商品的重量值w
sensornew
与其缓存的商品的总重量w
rfid
进行比较，若两者的差值小于或等于设定的第二阈值σ
rfid
，即|w
sensornew-w
rfid
|≦σ
rfid
，则rfid识别模块向处理器报错；否则rfid识别模块启动射频功能，向所述购物设备内的商品的rfid标签下发更新重量信息的指令；其中σ
rfid
为常量，w
rfid
的初始值为0；4）购物设备内的商品的rfid标签接收到更新重量信息的指令后，通过反向散射向所述rfid识别模块发射标签内存储的商品的信息m
label
，所述rfid标签内存储的商品的信息m
label
至少包括标签的id、商品的名称、商品的价格、商品的重量信息；下述的步骤5）~步骤8）为rfid识别模块执行商品集合更新的步骤：5）rfid识别模块将接收到第一个rfid标签发送商品信息的时刻作为计时起点t
start
，统计时间段[t
start
, t
start
t
slot
]内接收到的所有rfid标签发送的商品信息，t
slot
取固定值；6）rfid识别模块接收所有所述rfid标签发射的商品的信息后，对各个rfid标签发射的商品的重量信息进行求和得到当前商品新的总重量w
accumnew
；若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值大于设定的第三阈值σ
accum
，即|w
accumnew-w
sensornew
|》σ
accum
，则rfid识别模块报错；将接收的所有标签的m
label
的信息传输至处理器，处理器将之通过购物设备上的显示模块进行显示；σ
accum
为常量；7）若当前商品的总重量w
accumnew
与当前测得的商品的重量值w
sensornew
的差值小于或等于设定的第三阈值，则rfid识别模块基于接收的各个rfid标签发射的商品信息更新所述购物设备内的商品的集合：令{m
label
}
new
为rfid识别模块接收的所述rfid标签发射的商品的信息的集合，{m
label
}
old
为rfid识别模块缓存的已选购商品的信息集合；求取{m
label
}
new
与{m
label
}
old
的交集：{m
label
}
new
⋂
old
={m
label
}
new
⋂
{m
label
}
old
；求取增加的商品的集合：{m
label
}
add
={m
label
}
new
\{m
label
}
new
⋂
old
；{m
label
}
new
\{m
label
}
new
⋂
old
表示从集合{m
label
}
new
里去掉集合{m
label
}
new
⋂
old
后的差集；求取删除的商品的集合：{m
label
}
del
={m
label
}
old
\{m
label
}
new
⋂
old
；更新所述购物设备内的商品的集合：{m
label
}
old=
{m
label
}
new
。
[0024]
将更新后的{m
label
}
old
、{m
label
}
add
、{m
label
}
del
通过购物设备的显示器进行显示，提示目前的商品集合为{m
label
}
old
，提示增加了{m
label
}
add
内的商品，提示删除了{m
label
}
del
内的
商品；rfid识别模块将更新的所述购物设备内的商品的集合传输至处理器；8）更新处理器内保留的重量值w
sensorold
=w
sensornew
；更新rfid识别模块缓存的商品的总重量w
rfid
=w
accumnew
；关闭rfid识别模块的射频功能。
[0025]
在顾客完成选购阶段按下支付按钮后，基于rfid和重量测量的支付方法进入支付阶段，在支付阶段执行以下操作：1）购物设备的处理器通过无线传输模块将最新的购物设备内的商品集合发送至后台服务器，后台服务器基于所述接收的购物设备内的商品集合生成支付码，并将所述支付码通过购物设备的无线传输模块传输至其处理器，购物设备的处理器将所述支付码通过显示模块进行显示；2）顾客通过手持设备扫码支付后完成支付流程；3）后台服务器确认所述订单已完成支付后，通过购物设备的无线传输模块提醒处理器订单已完成支付，处理器启用rfid识别模块将购物设备内的商品的标签状态更新为已支付。
[0026]
实施例3本实施例提供了实施例1、实施例2使用到的购物设备，如图3、4所示，其具体包括框体1、重量传感器2、rfid识别模块、显示模块3、启动按钮、支付按钮、处理器、无线传输模块，其中所述框体1的四角上设置有重量传感器2，rfid识别模块、显示模块3、启动按钮、支付按钮、处理器、无线传输模块设置于框体1上，rfid识别模块、处理器、无线传输模块集成在模块4中，重量传感器2、启动按钮、支付按钮、rfid识别模块、显示模块3、无线传输模块与处理器连接。
[0027]
本实施例中，所述处理器为mcu，框体1的四个侧面中，面积较大的两个面放置rfid识别模块的天线5，另外两面放置挡板6；所述显示模块3为触摸屏。
[0028]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。