本发明涉及无线感知技术领域，更具体地，涉及一种购物车内商品的结算方法及系统。
背景技术：
在人民生活水平不断提高的今天，人民的消费能力也得到了巨大的增长。在淘宝京东等线上购物平台中，顾客可以浏览商品并添加进入购物车，在结算时点击“全选”和“支付”按钮即可完成购物车商品批量购买和结算。与此同时，传统的线下超市的发展受到了很大的冲击。随着客户规模和人力成本的不断增加，传统的线下超市结算系统无法满足顾客的需要。一方面，顾客可能在一天的任何时间需要购买商品，聘请店员进行24小时值守将会极大地增加运营成本。另一方面，人工扫条形码的方法要求店员逐件对条码进行扫描，不仅效率会影响结算的效率，造成大规模的客户等待，同时店员的误操作很有可能造成误扫或漏扫，造成客户或超市的经济损失。
当前，传统的线下超市主要采取的结算解决方案主要分为两种。第一种仍然基于传统的条码扫描，通过设置自助扫码机器，由客户本人完成扫码、结算的操作。这一方法可以在理论上降低雇佣店员的人力成本，但仍然无法解决商品量大时的顾客等待问题。第二种方法基于射频识别(radiofrequencyidentification，rfid)技术，通过在商品包装上粘贴rfid标签并在结算通道设置rfid阅读器完成结算。通过读取rfid标签信息，可以实现商品的自动结算和防盗，在一定程度是解决了商品量大时的顾客等待问题。
但由于传统的rfid技术读写范围不可控，为了避免干扰和误读，在具体实施过程中(如“淘咖啡”无人超市)往往需要单独圈定一个区域设为“结算”通道，在该通道内设置标签阅读器，在标签阅读器的有效读写区域范围内，每次结算时只允许一个购物车存在，由于标签阅读器的有效读写区域范围较大，因此该结算通道的占地面积也相应地较大，在较大占地面积中只允许一个购物车存在，浪费了场地资源，不便于实地部署和推广。
技术实现要素：
本发明提供一种克服现有的通过读取rfid标签信息实现自动结算所需的结算场地较大的问题的一种购物车内商品的结算方法及系统。
根据本发明的一个方面，提供一种购物车内商品的结算方法，包括：
根据位于购物车外表面的第一rfid标签、第二rfid标签和位于商品外表面的第三rfid标签，获取每一rfid标签的相位信息；根据所有rfid标签的相位信息，判定所述商品是否位于所述购物车内；
若所述商品位于所述购物车内，则根据所述第三rfid标签，获取所述商品的价格信息；根据所述购物车内所有商品的价格信息，对所述所有商品进行结算；
其中，所述第一rfid标签位于所述购物车的容置单元所构成的立方体的体对角线的第一顶点处，所述第二rfid标签位于所述体对角线的第二顶点处。
根据本发明的另一方面，提供一种购物车内商品的结算系统，包括：
标签阅读器、购物车、第一rfid标签和第二rfid标签；其中，
所述第一rfid标签，位于所述购物车的容置单元所构成的立方体的体对角线的第一顶点处；
所述第二rfid标签，位于所述体对角线的第二顶点处；
所述系统还包括第三rfid标签，所述第三rfid标签位于商品外表面；
所述标签阅读器，用于根据所述第一rfid标签、所述第二rfid标签和所述第三rfid标签，判定所述商品是否位于所述购物车内，以使得自身对所述购物车内的所有商品进行结算。
根据本发明的再一方面，提供一种计算机设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述的方法。
根据本发明的又一方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述的方法。
本发明提供的一种购物车内商品的结算方法及系统，通过判定商品是否位于购物车内，再对购物车内中的所有商品进行结算，使得超市可在任意区域内设置标签阅读器，并通过标签阅读器精确地对购物车内所有商品进行结算，其中，任一区域的面积不限，因此，该方法同时也节省了结算场地，便于实地部署和推广。在避免人工操作，大大提高了结算的效率和准确率的基础上，可以有效地避免多台标签阅读器共同工作时阅读区域相互重叠造成的干扰，实现多条结算通道同时进行结算，便于在真实的场景中进行部署。
附图说明
图1为根据本发明实施例提供的一种购物车内商品的结算方法流程图；
图2为根据本发明实施例提供的一种设置有rfid标签的购物车的结构示意图；
图3为根据本发明实施例提供的一种购物车位于标签阅读器的有效读写区域内的场景示意图；
图4为根据本发明实施例提供的一种rfid标签的相位-时间图；
图5为根据本发明实施例提供的一种x标签和z标签的相位-时间图；
图6为根据本发明实施例提供的一种y标签和z标签的相位-时间图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
需要说明的是，下文中提到的“结算”的含义为计算价格。通常，对商品结算完成后，顾客就会根据结算信息对商品进行支付。
本发明为了解决现有的通过读取rfid标签信息实现自动结算所需的结算通道占地面积大的问题的一种购物车内商品的结算方法及系统。
图1为根据本发明实施例提供的一种购物车内商品的结算方法流程图，如图1所示，所述方法包括：
根据位于购物车外表面的第一rfid标签、第二rfid标签和位于商品外表面的第三rfid标签，获取每一rfid标签的相位信息；根据所有rfid标签的相位信息，判定所述商品是否位于所述购物车内。
若所述商品位于所述购物车内，则根据所述第三rfid标签，获取所述商品的价格信息；根据所述购物车内所有商品的价格信息，对所述所有商品进行结算。
其中，所述第一rfid标签位于所述购物车的容置单元所构成的立方体的体对角线的第一顶点处，所述第二rfid标签位于所述体对角线的第二顶点处。
具体地，rfid技术又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
rfid标签是产品电子代码(epc)的物理载体，附着于可跟踪的物品上，可全球流通并对其进行识别和读写。
在本实施例中，购物车外表面至少附着有两张rfid标签。为了以示区分，将这两张rfid标签分别称作第一rfid标签和第二rfid标签。其中，第一rfid标签位于购物车的容置单元所构成的立方体的体对角线的第一顶点处，第二rfid标签位于体对角线的第二顶点处。
需要说明的是，每一购物车的外表面设置的rfid标签均具有相同的id，标签阅读器可根据id，判定具有相同id的所有rfid标签均位于同一购物车的外表面。
当购物车从标签阅读器的有效读写区域范围内经过时，标签阅读器可根据第一rfid标签和第二rfid标签，获取到第一rfid标签的相位信息和第二rfid标签的相位信息。当商品从标签阅读器的有效读写区域范围内经过时，标签阅读器可根据第三rfid标签，获取到第三rfid标签的相位信息。
标签阅读器可根据第一rfid标签的相位信息、第二rfid标签的相位信息和第三rfid标签的相位信息，获取商品与购物车的位置关系，进而判定商品是否位于购物车内。
若商品位于购物车内，则根据第三rfid标签，获取商品的价格信息；根据购物车内所有商品的价格信息，对所有商品进行结算。待结算完成后，顾客可对购物车内的所有商品进行支付。
需要说明的是，若处于标签阅读器的有效读写区域范围内的购物车有多个，每个购物车内的商品也有多个，则本实施例可获取每一购物车内所放置的商品，并对该购物车内所有商品进行结算，以使得顾客根据结算后的结算信息对该购物车内的所有商品进行支付。
例如，处于标签阅读器的有效读写区域范围内的购物车为a购物车和b购物车，其中，a购物车内放置有水果、蔬菜和酸奶，b购物车内放置有饼干和牙膏。现有技术中基于rfid技术的自动结算方式由于读写范围不可控，因此，在某些情况下，在对a购物车中的所有商品进行结算时，会将b购物车内的饼干和牙膏的也作为a购物车中的商品进行结算，从而造成了误操作，对超市和顾客双方都产生了不必要的麻烦。因此，现有技术中为了避免上述情况发生，通常圈定一个单独的较大区域作为结算通道，在该通道内设置标签阅读器，在标签阅读器的有效读写区域范围内，每次结算时只允许一个购物车存在，由于该结算通道的面积较大，因此，不便于实地部署和推广。
而本发明实施例通过先判定商品与购物车的位置关系，再根据位置关系对购物车内的所有商品进行结算，因此，不会将b购物车内的饼干和牙膏的也作为a购物车中的商品进行结算。因此，若应用本发明实施例中的方法进行商品结算，则不需要单独圈定一个较大的区域作为结算通道，即使在一个较小区域内存在多个购物车，也可对每一购物车内的所有商品进行精确结算。
本实施例提供的一种购物车内商品的结算方法，通过判定商品是否位于购物车内，再对购物车内中的所有商品进行结算，使得超市可在任意区域内设置标签阅读器，并通过标签阅读器精确地对购物车内所有商品进行结算，其中，任一区域的面积不限，因此，该方法同时也节省了结算场地，便于实地部署和推广。在避免人工操作，大大提高了结算的效率和准确率的基础上，可以有效地避免多台标签阅读器共同工作时阅读区域相互重叠造成的干扰，实现多条结算通道同时进行结算，便于在真实的场景中进行部署。
其中，根据位于购物车外表面的第一rfid标签、第二rfid标签和位于商品外表面的第三rfid标签，获取每一rfid标签的相位信息，具体包括：
对于每一rfid标签，对所述rfid标签的相位进行采样，获取多个采样点；其中，每一采样点包含时间和所述时间对应的相位；
根据所有采样点，获取所述rfid标签的相位信息。
所述rfid标签的相位p为：
其中，l为所述rfid标签与标签阅读器中天线间的距离、λ为用于使所述rfid标签与所述天线通信的信号的波长、μ为所述rfid标签与所述天线所构成系统的固有噪声、mod为求余函数。
具体地，由于环境的影响和标签阅读器的采样频率有限(40hz左右)，标签阅读器读到的原始相位信息往往存在干扰和缺失值。其中，原始相位信息由多个包含时间和相位的采样点组成。因此，需要对原始相位信息进行预处理，预处理过程如下：
以时间作为横坐标，以相位作为纵坐标，建立直角坐标系；
将所述所有采样点映射至所述直角坐标系中，生成相位-时间图；其中，所述相位-时间图由多组左右对称的v形曲线构成；
获取所述相位-时间图的对称轴，并在多组v形曲线中，获取在水平方向上距离所述对称轴最近的目标v形曲线；
基于最小二乘法，对所述目标v形曲线进行拟合，获取拟合目标v形曲线；
将所述拟合目标v形曲线携带的信息作为所述相位信息。
基于上述实施例，本实施例对根据所有rfid标签的相位信息，判定所述商品是否位于所述购物车内的具体过程进行说明：
根据每一rfid标签的相位信息，获取对应的拟合目标v形曲线；
将所有rfid标签对应的拟合目标v形曲线进行比对，判定所述商品是否位于所述购物车内。
需要说明的是，拟合目标v形曲线携带的信息为曲线中每一点所包含的时间和该时间对应的相位。
其中，将所有rfid标签对应的拟合目标v形曲线进行比对，判定所述商品是否位于所述购物车内，具体包括：
获取第一rfid标签对应的第一拟合目标v形曲线，获取所述第一拟合目标v形曲线的第一顶点，所述第一顶点为所述第一拟合目标v形曲线与自身对称轴的交点；
获取第二rfid标签对应的第二拟合目标v形曲线，获取所述第二拟合目标v形曲线的第二顶点，所述第二顶点为所述第二拟合目标v形曲线与自身对称轴的交点；
获取第三rfid标签对应的第三拟合目标v形曲线，获取所述第三拟合目标v形曲线的第三顶点，所述第三顶点为所述第三拟合目标v形曲线与自身对称轴的交点；
获取所述第一拟合目标v形曲线在水平方向上的第一最大宽度，获取所述第二拟合目标v形曲线在水平方向上的第二最大宽度，获取所述第三拟合目标v形曲线在水平方向上的第三最大宽度；
若所述第三顶点对应的时间值位于所述第一顶点对应的时间值与所述第二顶点对应的时间值所构成的时间区间内，并且，所述第三最大宽度位于所述第一最大宽度和所述第二最大宽度所构成的宽度区间内，则判定所述商品位于所述购物车内。
其中，第一最大宽度是指第一拟合目标v形曲线在水平方向上宽度的最大值。第二最大宽度、第三最大宽度的含义与第一最大宽度类似，此处不再赘述。
基于上述实施例，本实施例作为一个优选实施例，结合附图对上述实施例中的一种购物车内商品的结算方法进行说明。
图2为根据本发明实施例提供的一种设置有rfid标签的购物车的结构示意图，图3为根据本发明实施例提供的一种购物车位于标签阅读器的有效读写区域内的场景示意图。如图2和图3所示，该购物车的容置单元所构成的立方体的体对角线的两个顶点分别设置有一张rfid标签，两张rfid标签分别叫做第一rfid标签(x标签)和第二rfid标签(y标签)。为了对本发明的方案的工作原理进行更好地阐述，在购物车的另一体对角线的顶点设置z标签，需要说明的是，在应用该方法进行结算的过程中，可以不在购物车外表面设置z标签。
每一个商品的外表面设置有rfid标签，为了以示区分，将设置在商品外表面的rfid标签称作第三rfid标签。
当购物车经过标签阅读器的有效读写区域内时，标签阅读器可根据第一rfid标签(x标签)、第二rfid标签(y标签)和第三rfid标签，将商品与购物车进行匹配，判断每一购物车中所包含的商品，并根据第三rfid标签，获取商品的价格信息；根据该购物车中的所有商品的价格信息，对该购物车中所有商品进行结算。
不同于传统方法，通过相位信息判断商品是否位于购物车内主要有以下挑战。首先，在标签阅读器与rfid标签的通信过程中，电磁波的传播容易受到环境的干扰，导致标签阅读器获取的信号存在噪音和失真。其次，目前已有的技术只能够实现二维平面上的标签定位，而现实场景中商品及购物车处在一个三维的立体结构中，加大了定位的难度。
rfid标签的相位p为：
其中，l为所述rfid标签与标签阅读器中天线间的距离、λ为用于使所述rfid标签与所述天线通信的信号的波长、μ为所述rfid标签与所述天线所构成系统的固有噪声、mod为求余函数。
由公式可以发现，rfid标签的相位随自身到天线的距离的变化在[0,2π]内变化。当rfid标签在天线面前移动时，rfid标签与天线的距离先变小，后增大，且在rfid标签与天线的连线与移动方向垂直时距离达到最小。图4为根据本发明实施例提供的一种rfid标签的相位-时间图，如图4所示，标签的相位将会呈现规律性地变化，并呈现出图中的“v型区域”(“v型区域”的最低点对应标签距离天线最近的位置)，将该“v型区域”称作目标v形曲线。
本方法主要从以下几个方面展开研究，分别是：第一，标签相位信息的预处理，去除噪音，补全缺失值；第二，根据第一rfid标签的相位信息和第二rfid标签的相位信息对购物车建模；第三，根据第一rfid标签的相位信息、第二rfid标签的相位信息和第三rfid标签的相位信息，判定商品是否在购物车内。
rfid标签的相位信息预处理过程如下：
由于环境的影响和标签阅读器的采样频率有限(40hz左右)，标签阅读器读到的原始相位信息往往存在干扰和缺失值。考虑到rfid标签在运动过程中相位所呈现的对称的信号变化形态，对于rfid标签i，本实施例先从多个采样点中定位目标v形曲线，根据目标v形曲线得到采样点集合si＝{(t1,p1),(t2,p2),...,(tn,pn)}，其中，tj(1≤j≤n)为时间，pj(1≤j≤n)代表标签在该时间的相位。为了更精确地找到目标v形曲线的顶点(最低点)，本实施例使用最小二乘法，对采样点集合si进行二次拟合(quadraticfitting)，并填补缺失值，最后从拟合后的曲线中找到目标v形曲线的顶点(timin,pimin)。
利用第一rfid标签的相位信息和第二rfid标签的相位信息对购物车空间建模过程如下：
购物车的容置单元所构成的立方体可以由体对角线上的两个顶点唯一确定，购物车上设置的x标签和y标签可以反映购物车的空间范围。
具体地，x标签和y标签在沿水平方向经过天线时，标签阅读器读到的相位在直角坐标系中会呈现出多组左右对称的v形曲线。通过观察各自对应的拟合目标v形曲线的形态，则可以确定x标签和y标签的空间关系，进而对购物车的空间位置进行建模。
图5为根据本发明实施例提供的一种x标签和z标签的相位-时间图，如图5所示，由于x标签处在移动方向的前方，x标签较z标签先经过天线，故x标签的拟合目标v形曲线(虚线)较先出现，反应到图中可以看出txmin＜tzmin。
图6为根据本发明实施例提供的一种y标签和z标签的相位-时间图，如图6所示，z标签与y标签在移动方向上保持同步，所以z标签与y标签的拟合目标v形曲线同时出现。但由于z标签较y标签离天线更近，在水平方向上，z标签的拟合目标v形曲线(实线)的最大宽度wz更窄。
根据第一rfid标签的相位信息、第二rfid标签的相位信息和第三rfid标签的的相位信息，判定商品是否在购物车内的过程如下：
由上述推导过程可以发现，当设置有rfid标签的购物车或商品在天线前经过时，拟合目标v形曲线可以反应rfid标签的空间位置关系。对于设置有rfid标签i的某个商品，通过定位其拟合目标v形曲线的顶点的时间timin与txmin和tzmin之间的关系可以判断该商品在购物车移动方向上的相对位置。其中，tzmin与tymin相等，txmin为x标签对应的拟合目标v形曲线的顶点的时间，tzmin为z标签对应的拟合目标v形曲线的顶点的时间，tymin为y标签对应的拟合目标v形曲线的顶点的时间；类似地，通过对比rfid标签拟合目标v形曲线的宽度，可以判断商品在与购物车移动方向垂直方向上的相对位置。
亦即，对于外表面设置有rfid标签i的商品来说，它处在购物车空间内的充分必要条件为：
txmin＜timin＜tymin且wx＜wi＜wy，
其中，wx为x标签对应的拟合目标v形曲线在水平方向上的最大宽度，wy为y标签对应的拟合目标v形曲线在水平方向上的最大宽度，wi为位于i商品外表面的rfid标签对应的拟合目标v形曲线在水平方向上的最大宽度。
基于上述实施例，根据位于购物车外表面的第一rfid标签、第二rfid标签和位于商品外表面的第三rfid标签，获取每一rfid标签的相位信息之前还包括：
在所述购物车外表面设置支付标签；其中，所述支付标签用于提供支付链接，以使得所述购物车内所有商品的支付者根据所述支付链接，获取所述购物车内所有商品的结算信息，并根据所述结算信息进行支付。
具体地，在真实应用中，除在商品及购物车的对角线上张贴rfid标签之外，还需要在购物车上粘贴支付链接，例如二维码等。该支付链接与购物车一一对应，当购物车被推过“结算”通道时，系统将会自动对购物车内的商品进行结算并提交结算明细，顾客可以通过访问购物车的支付链接，例如通过扫描二维码完成支付。
基于上述实施例，本实施例提供一种购物车内商品的结算系统，包括：
标签阅读器、购物车、第一rfid标签和第二rfid标签；其中，
所述第一rfid标签，位于所述购物车的容置单元所构成的立方体的体对角线的第一顶点处；
所述第二rfid标签，位于所述体对角线的第二顶点处；
所述系统还包括第三rfid标签，所述第三rfid标签位于商品外表面；
所述标签阅读器，用于根据所述第一rfid标签、所述第二rfid标签和所述第三rfid标签，判定所述商品是否位于所述购物车内，以使得自身对所述购物车内的所有商品进行结算。
需要说明的是，本实施例的系统中各部分用于执行上述方法实施例，具体内容参见上述方法实施例，本实施例对此不作限定。
基于上述实施例，本实施例提供的系统还包括：
第三rfid标签，所述第三rfid标签位于商品外表面。
相应地，所述标签阅读器，用于根据所述第一rfid标签、所述第二rfid标签和所述第三rfid标签，判定所述商品是否位于所述购物车内，以使得自身对所述购物车内的所有商品进行结算。
基于上述实施例，本发明另一实施例公开一种计算机设备，该设备包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述各方法实施例所提供的同步方法，例如包括：根据位于购物车外表面的第一rfid标签、第二rfid标签和位于商品外表面的第三rfid标签，获取每一rfid标签的相位信息；根据所有rfid标签的相位信息，判定所述商品是否位于所述购物车内；若所述商品位于所述购物车内，则根据所述第三rfid标签，获取所述商品的价格信息；根据所述购物车内所有商品的价格信息，对所述所有商品进行结算。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述设备实施例或方法实施例仅仅是示意性的，其中所述处理器和所述存储器可以是物理上分离的部件也可以不是物理上分离的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
基于上述实施例，本发明再一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据位于购物车外表面的第一rfid标签、第二rfid标签和位于商品外表面的第三rfid标签，获取每一rfid标签的相位信息；根据所有rfid标签的相位信息，判定所述商品是否位于所述购物车内；若所述商品位于所述购物车内，则根据所述第三rfid标签，获取所述商品的价格信息；根据所述购物车内所有商品的价格信息，对所述所有商品进行结算。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后，本发明的方案仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。