一種基于RFID的智能導航購物車研究

李家偉 楊向隆 蔡欣 汪卓愷 鄧磊

摘要：射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）是利用射頻信號通過空間電磁耦合實現(xiàn)無接觸式自動識別的技術。超高頻RFID技術在定位領域已經(jīng)有多年的研究積累與實際應用，如井下人員的安全定位、智能圖書館的庫存管理等。本文涉及一種基于RFID的智能導航購物車研究，可在各種購物中心完成對顧客的購物進行智能方向指引，屬于自動識別與智能機器人領域。本文將從RFID定位原理、RFID系統(tǒng)組成、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等幾個方面進行闡述。

關鍵詞：射頻識別;自動識別;嵌入式處理系統(tǒng);自動定位

中圖分類號：TP391.44 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2018）15-0038-02

Abstract： Radio Frequency Identification （RFID） is a technology that realizes contactless automatic identification through spatial electromagnetic coupling using radio frequency signals. UHF RFID technology has accumulated many years of research and practical application in the field of positioning， such as the safe positioning of underground personnel and the inventory management of intelligent libraries. This paper deals with an RFID-based intelligent navigation shopping cart research， which can guide the intelligent direction of customers' shopping in various shopping centers， and belongs to the field of automatic identification and intelligent robots. This article will elaborate on several aspects such as RFID positioning principle， RFID system composition and data processing system.

Keywords： radio frequency identification; automatic identification; embedded processing system; automatic positioning

1 前言

購物車是人們在生活購物時的必需品，但隨著經(jīng)濟發(fā)展以及社會信息化的實現(xiàn)，單一的購物車已經(jīng)不能迎合當今潮流，且不能滿足人們越來越多的需求。首先當購物者進入商城但不知道物品位置及不知該商場是否有自己需要購買的商品時，會造成時間的浪費;其次商場環(huán)境的改變或者商品位置的改變，也會導致購買者長時間找不到自己需要購買的商品，從而影響到顧客情緒、商城業(yè)績等問題。因此，針對上述問題，結(jié)合實際需求與超高頻RFID技術的發(fā)展，對在射頻識別引導下商場導航購物無人引導技術研究具有很大的必要性。

2 RFID定位原理

在室內(nèi)場景中，射頻識別（RFID）[1]技術憑借其低成本、使用范圍廣等優(yōu)點，被廣泛的應用于定位領域?；赗FID定位原理是：在定位區(qū)間中部署有超高頻RFID標簽，當載有超高頻RFID閱讀器網(wǎng)絡的移動目標進入該場景后，經(jīng)過位置的閱讀器會接受到當前位置出超高頻RFID標簽發(fā)送的標識信息，從而獲得移動目標的當前位置。RFID定位技術有許多應用場景，比如智能物流小車的追蹤定位、圖書館的庫存管理等。

3 RFID系統(tǒng)組成

典型的超高頻RFID系統(tǒng)主要由閱讀器（Reader）、電子標簽（Electronic Tag）和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等其它部分組成。對于無源系統(tǒng)，閱讀器自身發(fā)射一定評率的超高頻信號，當標簽進入此區(qū)域時，通過耦合元件從中獲得能量用以驅(qū)動芯片與閱讀器進行通信。閱讀器通過此通信獲取到該標簽中所儲存的信息并解碼后送至嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。而對于有源系統(tǒng)來說，閱讀器檢測到標簽后，由標簽自身內(nèi)嵌的電池供電以完成與閱讀器之間的通信?？偟脕碚f，一個可以正常工作額RFID識別系統(tǒng)包含閱讀器（含天線）、電子標簽、數(shù)據(jù)處理中心。

4 嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包含了中間件、數(shù)據(jù)庫和信息處理系統(tǒng)[2]。在RFID系統(tǒng)的應用支撐軟件中處理運行在標簽和閱讀器上的部分軟件之外，介于閱讀器與人機交互界面之間的中間件（Middleware）是其中的一個重要組成部分。它的主要工作是對閱讀器發(fā)送的與標簽相關的事件。數(shù)據(jù)進行過濾、計算、匯聚，減少往數(shù)據(jù)中心傳送的巨大原始數(shù)據(jù)，反而是抽象出有意義的信息量。嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要任務便是對從中間件獲得到的信息進行處理并以此對動力系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)做出反應。

5 具體實現(xiàn)過程

具體實現(xiàn)方案如下：

一種基于超高頻RFID的智能導航購物車，包括購物車主體、底部閱讀器、底部嵌入式處理系統(tǒng)、商城總數(shù)據(jù)中心及可操作LED屏裝置。在購物車車把上設有可操作LED屏裝置以及商城數(shù)據(jù)庫入口二維碼，在所述購物車底部設有閱讀器，在所述購物車底部閱讀器旁邊設有嵌入式處理系統(tǒng)。

智能方向?qū)Ш劫徫镘囋诰唧w實現(xiàn)的過程中，由商城統(tǒng)一建立數(shù)據(jù)中心（包括商品位置、商品產(chǎn)地等信息），再由各個智能方向?qū)Ш劫徫镘囃ㄟ^閱讀器與地面點狀RFID進行通信得到這些數(shù)據(jù)，即使商品位置得到改變，也不用每輛購物車進行調(diào)整，只需調(diào)整數(shù)據(jù)中心即可。提高了商城管理的便捷，減少了人員的工作強度。商城在運營之前在商城地板進行點狀RFID標簽及車把數(shù)據(jù)庫入口二維碼放置。顧客再使用時先由顧客使用移動設備掃描車把數(shù)據(jù)庫入口二維碼然后在移動設備上發(fā)出請求查詢總數(shù)據(jù)庫查詢該商城是否有自己所需物品。若有則交付押金取得購物車并點擊自己想要購買的的商品，購物車便開始工作進行導航。運動過程中底部閱讀器則不間斷的對購物車所處位置的RFID信息進行采集，并將信息傳送至中間件，中間件再將有用信息送至導航購物車的底部嵌入式處理系統(tǒng)，嵌入式處理系統(tǒng)則不斷的對數(shù)據(jù)庫中此商品的數(shù)據(jù)信息和底部閱讀器與地面點狀RFID通信得到的信息進行比較，以此來進行智能方向?qū)Ш?。由于購物車在運動，因此底部閱讀器需進行不間斷的掃描以確認所處位置，直到購物車將顧客指示到顧客所選擇商品處。押金則需顧客將購物車放回到商場所要求得位置處并點擊還車，處理系統(tǒng)確認到顧客將購物車放回原地址時商場數(shù)據(jù)中心便退還押金，若需再次使用則需從新掃描。

6 結(jié)語

一種智能方向?qū)Ш劫徫镘?，該導航購物車成本較低，技術實現(xiàn)較為容易。在不了解商城環(huán)境及導購員不能帶領顧客購物時進行智能方向?qū)Ш剑?jié)約購物者購物時間;在商場使用該智能方向?qū)Ш綄p少商城導購員的數(shù)量，符合當今商業(yè)領域中減少成本的理念，我堅信這種因識別技術發(fā)展而得到發(fā)展的產(chǎn)業(yè)必定開創(chuàng)一個充滿創(chuàng)新和機會的新世界。

參考文獻：

[1]Landt J.The history of RFID[J].Potentials，IEEE，2005，24[4]：8-11

[2]張學軍.RFID系統(tǒng)防碰撞與安全技術研究.南京：南京郵電大學，2011：10-12