一种RFID数据清洗方法及装置与流程

本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种RFID数据清洗方法及装置。

背景技术：

RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)技术是一种自动识别和数据获取技术。RFID的基本工作原理是，首先由读取器向RFID标签发送能量，RFID标签向读取器返回RFID数据，读取器解码RFID数据并将解码后的数据返回给主机。

与普通数据相比，RFID数据具有如下特点：

(1)时态性、动态性和关联性。现场动态地产生关于标签对象状态变化的观察数据，这些观察数据包含观察时刻以及对应该时刻的对象位置和对象状态等数据。一个RFID数据不是独立存在的，而是相互关联的，由时态性和动态性衍生出关联性。时态关联表达了事件之间的时序关系，空间关联表达了事件发展的轨迹，时空关联共同表达了与对象有关的事件的变化过程。

(2)不准确性和异构性。现有的RFID读取器存在误差问题，如漏读、多读和脏数据等。一个RFID数据中可能包含多种不同性质的观察值。

由于RFID数据的以上特点，读取器对于读取到的RFID数据如何进行数据清洗，是当前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种RFID数据清洗方法及装置，以对RFID数据进行有效清洗，提高清洗效率和精度。

一种RFID数据清洗方法，包括：

确定RFID标签到读取器的距离；

如果所述RFID标签到所述读取器的距离大于所述读取器的读取范围半径，则确定对所述RFID标签携带的RFID数据进行清洗；

如果所述RFID标签到所述读取器的距离不大于所述读取器的读取范围半径，则根据所述读取器的当前读取率，确定是否对所述RFID数据进行清洗。

在本发明的一种具体实施方式中，通过以下步骤确定所述读取器的当前读取率：

基于所述读取器与所述RFID标签的运动学关系，建立所述读取器的读取率与所述RFID标签到所述读取器的距离之间的线性方程；

求解所述线性方程，获得所述读取器的当前读取率。

在本发明的一种具体实施方式中，所述求解所述线性方程，包括：

采用加权移动平均算法求解所述线性方程。

在本发明的一种具体实施方式中，所述线性方程为：

其中，p为所述读取器的读取率，B＝kR，s为所述RFID标签到所述读取器的距离，R为所述读取器的读取范围半径，k为方程的斜率，为负值，v为所述RFID标签的速率。

在本发明的一种具体实施方式中，所述根据所述读取器的当前读取率，确定是否对所述RFID数据进行清洗，包括：

如果所述读取器的当前读取率低于预设阈值，则确定对所述RFID数据进行清洗。

一种RFID数据清洗装置，包括：

距离确定模块，用于确定RFID标签到读取器的距离；

数据清洗模块，用于在所述RFID标签到所述读取器的距离大于所述读取器的读取范围半径时，确定对所述RFID标签携带的RFID数据进行清洗；

清洗确定模块，用于在所述RFID标签到所述读取器的距离不大于所述读取器的读取范围半径时，根据所述读取器的当前读取率，确定是否对所述RFID数据进行清洗。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括读取率确定模块，用于通过以下步骤确定所述读取器的当前读取率：

基于所述读取器与所述RFID标签的运动学关系，建立所述读取器的读取率与所述RFID标签到所述读取器的距离之间的线性方程；

求解所述线性方程，获得所述读取器的当前读取率。

在本发明的一种具体实施方式中，所述读取率确定模块具体用于：

采用加权移动平均算法求解所述线性方程。

在本发明的一种具体实施方式中，所述线性方程为：

其中，p为所述读取器的读取率，B＝kR，s为所述RFID标签到所述读取器的距离，R为所述读取器的读取范围半径，k为方程的斜率，为负值，v为所述RFID标签的速率。

在本发明的一种具体实施方式中，所述清洗确定模块，具体用于：

如果所述读取器的当前读取率低于预设阈值，则确定对所述RFID数据进行清洗。

应用本发明实施例所提供的技术方案，确定RFID标签到读取器的距离，如果RFID标签到读取器的距离大于读取器的读取范围半径，则可以确定对该RFID标签携带的RFID数据进行清洗，如果RFID标签到读取器的距离不大于读取器的读取范围半径，则可以根据读取器的当前读取率，确定是否对RFID数据进行清洗。这样，可以实现对RFID数据的有效清洗，提高清洗效率和精度。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种RFID数据清洗方法的实施流程图；

图2为本发明实施例中读取器与RFID标签到读取器的距离之间的关系示意图；

图3为本发明实施例中RFID标签的轨迹示意图；

图4为本发明实施例中RFID标签的位移与距离关系示意图；

图5为本发明实施例中一种RFID数据清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1所示，为本发明实施例所提供的一种RFID数据清洗方法的实施流程图，该方法可以包括以下步骤：

S110：确定RFID标签到读取器的距离；

读取器具有一定的读取范围，其读取范围可以分为主读取区域和次读取区域。读取器在其主读取区域内具有较高的读取率，接近于100％，当有RFID标签进入到读取器的主读取区域中时，读取器可以直接读取该RFID标签携带的RFID数据。读取器的次读取区域为主读取区域的端部延伸至读取器的整体读取范围的边缘地带，读取器的读取率与RFID标签到读取器的距离之间是线性关系，如图2所示。

在图2中，横坐标s为RFID标签到读取器的距离，s₀为任意一个时刻RFID标签到读取器的距离，纵坐标为读取器的读取率。从图2中可以看出，当RFID标签到读取器的距离较小时，读取器的读取率较高，接近于100％。当RFID标签到读取器的距离较大时，读取器的读取率与RFID标签到读取器的距离之间是线性关系。

确定RFID标签到读取器的距离，可以根据该距离，确定是否对RFID标签携带的RFID数据进行清洗。

S120：如果RFID标签到读取器的距离大于读取器的读取范围半径，则确定对RFID标签携带的RFID数据进行清洗。

如果RFID标签到读取器的距离大于读取器的读取范围半径，则确定对RFID标签携带的RFID数据进行清洗。具体的，可以将该RFID数据进行丢弃处理，或者在该RFID数据上添加错误标识，以在后续对RFID数据进行处理时，根据该错误标识确定是否使用该RFID数据。

S130：如果RFID标签到读取器的距离不大于读取器的读取范围半径，则根据读取器的当前读取率，确定是否对RFID数据进行清洗。

如果RFID标签到读取器的距离不大于读取器的读取范围半径，则可以根据读取器的当前读取率，确定是否对RFID数据进行清洗。

在本发明的一种具体实施方式中，步骤S130可以包括以下步骤：

如果读取器的当前读取率低于预设阈值，则确定对RFID数据进行清洗。

在本发明实施例中，可以预先设定一个阈值，如果读取器的当前读取率低于预设阈值，则可以确定对该RFID数据进行清洗，否则，对该RFID数据进行正常读取。

在本发明的一个实施例中，可以通过以下步骤确定读取器的当前读取率：

步骤一：基于读取器与RFID标签的运动学关系，建立读取器的读取率与RFID标签到读取器的距离之间的线性方程；

步骤二：求解线性方程，获得读取器的当前读取率。

为便于描述，将上述两个步骤结合起来进行说明。

基于读取器与RFID标签的运动学关系，可以确定读取器的读取率与RFID标签到读取器的距离之间的关系，如公式(1)所示：

其中，p为读取器的读取率，s为RFID标签到读取器的距离，R为读取器的读取范围半径，k为方程的斜率，为负值。

在公式(1)中，有三个变量，p、k、s。

在实际应用中，读取器的读取范围通常不是很大，可能为数米或数十米。RFID标签在读取器的读取范围内的移动可以近似认为是匀速直线运动。假设RFID标签的移动是匀速直线运动，且可以通过图3所示的中心O点，如图3中标签A的运动轨迹，O点即为读取器所在位置。但是，在实际应用中，这种假设并不成立，如图3所示的标签B和标签C的运动轨迹。在图3中，标签C的运动轨迹在不同时刻有明显改变，可以将其进行分解，考虑每个短过程为匀速直线运动。

如图4所示，MN为某个RFID标签的一个短过程的轨迹，OQ为读取器到轨迹的距离d，QM为RFID标签的位移l，OM为读取器到RFID标签的距离s。假设l₀为RFID标签的初始位置，RFID标签的移动速度v与位移l的关系如公式(2)所示：

l＝l₀±vΔt 公式(2)

位移与距离的关系如公式(3)所示：

s²＝l²+d² 公式(3)

根据公式(2)和公式(3)，可以建立读取器的读取率与RFID标签到读取器的距离之间的线性方程，如公式(4)所示：

其中，B＝kR。

在实际应用中，读取率可以根据RFID标签的响应数目进行确定。但是，因为读取器受到周围环境，如信号反射和梗阻，或者突然的电流增益等的影响，读取器读取到的原始RFID数据可能不同于实际的运动特性。

求解该线性方程，可以获得读取器的当前读取率。

具体的，可以采用加权移动平均算法求解该线性方程。

通过k、l₀、v、d、R可以计算出当前读取时刻的当前读取率p_i，同理可以计算出边缘时间的读取率p_ia，从而可以进一步确定是否要对当前读取到的RFID数据进行清洗，即确定当前读取到的RFID数据为真实数据还是错误数据。

假设RFID标签移动速度v为常量，为了计算出k、l₀和d，可以令epoch_i＝(Δt_i,p_i)，其中，Δt_i和p_i是相对于的时间和读取率。TS＝{epoch_i-l|p_i-l≠0,1＜l＜m}，m为RFID标签到读取器的读取范围的边缘的距离。所以，k、l₀和d可以通过非线性回归对TS的限定的方法来解决，这样，可以建立最好的适应线从而在真实数据与设定线之间实现误差最小化。

设p＝f(Δt,k,l₀,d)，k⁰、l⁰、d⁰分别为k、l₀、d的初始值，关系式如公式(5)所示：

f(Δt,k,l₀,d)的泰勒级数展开式表示为公式(6)所示：

其中，f_i0＝f(t_i,k⁰,l⁰,d⁰)，从而可以得到如下公式(7)所示的方程：

其中，

通过求解方程(7)，可以得到Δk、Δl₀和Δd的值，进而通过公式(5)可以得到k、l₀和d。进一步可以将新计算出来的k、l₀和d值重新作为起始值，重复上述过程，直到估计完全覆盖，最终确定当前读取时刻的k、l₀和d。从而可以获得当前读取率。

应用本发明实施例所提供的方法，确定RFID标签到读取器的距离，如果RFID标签到读取器的距离大于读取器的读取范围半径，则可以确定对该RFID标签携带的RFID数据进行清洗，如果RFID标签到读取器的距离不大于读取器的读取范围半径，则可以根据读取器的当前读取率，确定是否对RFID数据进行清洗。这样，可以实现对RFID数据的有效清洗，提高清洗效率和精度。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种RFID数据清洗装置。下文描述的一种RFID数据清洗装置与上文描述的一种RFID数据清洗方法可相互对应参照。

参见图5所示，该装置包括以下模块：

距离确定模块210，用于确定RFID标签到读取器的距离；

数据清洗模块220，用于在RFID标签到读取器的距离大于读取器的读取范围半径时，确定对RFID标签携带的RFID数据进行清洗；

清洗确定模块230，用于在RFID标签到读取器的距离不大于读取器的读取范围半径时，根据读取器的当前读取率，确定是否对RFID数据进行清洗。

应用本发明实施例所提供的装置，确定RFID标签到读取器的距离，如果RFID标签到读取器的距离大于读取器的读取范围半径，则可以确定对该RFID标签携带的RFID数据进行清洗，如果RFID标签到读取器的距离不大于读取器的读取范围半径，则可以根据读取器的当前读取率，确定是否对RFID数据进行清洗。这样，可以实现对RFID数据的有效清洗，提高清洗效率和精度。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括读取率确定模块，用于通过以下步骤确定读取器的当前读取率：

基于读取器与RFID标签的运动学关系，建立读取器的读取率与RFID标签到读取器的距离之间的线性方程；

求解线性方程，获得读取器的当前读取率。

在本发明的一种具体实施方式中，读取率确定模块具体用于：

采用加权移动平均算法求解线性方程。

在本发明的一种具体实施方式中，线性方程为：

其中，p为读取器的读取率，B＝kR，s为RFID标签到读取器的距离，R为读取器的读取范围半径，k为方程的斜率，为负值，v为所述RFID标签的速率。

在本发明的一种具体实施方式中，清洗确定模块230，具体用于：

如果读取器的当前读取率低于预设阈值，则确定对RFID数据进行清洗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种RFID数据清洗方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。