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    重庆时时彩骗局天涯: 一种交互面上判断多物体远近顺序的系统.pdf

    关 键 词:
    一种 交互 面上 判断 物体 远近 顺序 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510868242.7

    申请日:

    2015.12.01

    公开号:

    CN106815615A

    公开日:

    2017.06.09

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G06K 17/00申请日:20151201|||公开
    IPC分类号: G06K17/00 主分类号: G06K17/00
    申请人: 施政
    发明人: 施政; 潘峥争; 叶汉银
    地址: 100022 北京市朝阳区建外大街乙12号双子座大厦西塔1208室
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510868242.7

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.07.04|||2017.06.09

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    为了获取交互面上空多物体分别离这个交互面远近顺序的排序,本发明提供一种交判断多物体远近顺序的系统,含交互面、多个物体,每个都内置无源射频标签,物体位于交互面上一个空间内,交互面中有射频???、滤波网络、天线,输出???,还安装有主机、可调匹配网络,以及通道切换开关;经通道切换开关改变可调匹配网络中的元件参数,进而改变可调匹配网络向三维空间内辐射电磁波的谐振频率,得以获取标签的数量值并确认各自标签的身份;主机多次改变元件参数,得到多组标签的数量值并确认各自不同标签的身份,算出全部物体离交互面远近顺序,再通过输出??楦鍪涑鲂藕呕蚨?,可用于汉诺塔交互面上圆盘的定位,从而给出错放提示,并给出评分。

    权利要求书

    1.一种交互面上判断多物体远近顺序的系统,包含一个交互面、多个物体,所述多个物体每个都内置有无源射频标签,所述物体位于所述交互面上一个有限的三维空间内,所述交互面中安装有射频???、滤波网络、天线,其特征在于:所述系统还包含一个输出???;所述交互面中还安装有:主机、可调匹配网络,以及通道切换开关;所述主机依照预设方法一,指令所述通道切换开关改变所述可调匹配网络中的元件参数,从而改变向所述三维空间内辐射电磁波的谐振频率,从而改变读取所述标签相应的有效读取范围值,从而读到一组所述标签的信息,信息包括组内标签的数量值和标签的身份;所述主机多次改变所述元件参数,获取多组所述标签的信息,算出全部所述物体离所述交互面的远近顺序;基于所述顺序,依照预设方法二,通过所述输出??楦鍪涑鲂藕呕蚨?。2.根据权利要求1所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述多个物体内置的所述无源射频标签的谐振频率位于高频范围,13.56MHz最佳。3.根据权利要求1或2所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述通道切换开关为一种模拟开关,或一种多路信号选择器,或一种衰减器,或其他任何可以切换所述元件参数组合状态的一种电路单元。4.根据权利要求3所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述通道切换开关改变的所述元件参数中的元件,为电感、电容或电阻元件,所述元件参数或参数组,来自于其中之任一,或者其中之任意两者的组合,或者三者全部。5.根据权利要求1、2或4所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述有限的三维空间,指所述射频??榈挠行Ф寥∷霰昵┑目占浞段?。6.根据权利要求5所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述预设方法一:步骤一,根据所述元件和所述无源射频标签的固有物理性质,确认二者之间最大探测距离;步骤二,根据所述最大探测距离,得到该距离下所述可调匹配网络经所述天线辐射的基准谐振频率值,所述天线以所述基准谐振频率发射电磁波,获取所述标签的总数量,并确认各个所述标签的身份;步骤三,所述主机指令所述可调匹配网络,再经所述天线辐射出另一谐振频率的电磁波,探测到所述标签新的数量,并确认该新的各个所述标签的身份;步骤四,以新的谐振频率发射电磁波,重复所述步骤三,每次探测到的所述标签的数量增加或减少一个,直至所述总数量的所述标签都被探测到,或直至所述总数量的所述标签都探测不到;步骤五,得到所述总数量的所述标签各自离所述交互面的远近顺序。7.根据权利要求1、2、4或6所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述交互面上竖立有三根绝缘体杆子,分别为第一杆、第二杆和第三杆,所述多个物体每个都带有孔,所述多个物体依预设顺序在所述杆子轴向上重叠串在所述杆子上,只能依一定顺序取下。8.根据权利要求7所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述输出??榭占渖戏掷胗谒鼋换ッ婧退龆喔鑫锾?,或埋藏于所述交互面内,或内置于所述多个物体中,为一种发声、发光或其他显示装置。9.根据权利要求1、2、4、6或7所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:所述多个物体为穿孔圆盘,所述圆盘的外径由靠近所述交互面到远离所述交互面依次变小,所述预设方法二为:将全部所述圆盘从所述第一杆移动至所述第三杆,每次只能移动一个所述圆盘,靠近所述交互面为大盘,远离所述交互面为小盘,大盘不能叠在小盘上面,可将所述圆盘临时置于所述第二杆,也可将从所述第一杆移出的所述圆盘重新移回所述第一杆。10.根据权利要求9所述的交互面上判断多物体远近顺序的系统,其特征在于:把所述圆盘从一个所述杆子往另一个所述杆子上移动的过程中,当违反或符合所述预设方法二时,所述输出??榉直鸶霾煌奶崾?,以代表高低不同的评价,移动所述圆盘的次数越少,所述输出??楦龅钠兰墼礁?。

    说明书

    一种交互面上判断多物体远近顺序的系统

    技术领域

    本发明提供一种交互面上判断多物体远近顺序的系统,属于电感/
    电容耦合技术的应用,属于探测电子技术领域,也可用于多种玩具或
    教学工具,为RFID(射频身份识别)技术的一种应用,为空间中诸物
    体相对位置的解析提供稳定可靠的解决办法。

    背景技术

    现今RFID技术的应用已经相对成熟,在有效读写空间范围内,稳
    定可靠地同时进行多个射频身份标签读写已经不是技术瓶颈。然而,
    由于RFID技术的本身特性,目前还没有可靠的技术可以相对精准判
    断射频身份识别标签在三维空间里的分布次序。亦即,现有技术可以
    实现识别射频感应场内的标签之有无、是谁,以及随之而后的读写,
    但难以判断这些标签之间、信号源与标签之间的相对空间关系。

    发明内容

    本发明是通过调整可调匹配网络中LCR电路参数,使读写器天线
    的谐振频率发生偏移,从而使当前读写器天线对已知标签有效读写距
    离发生变化。只要合理地利用这个变化,结合简单的算法,就可以判
    断多标签在三维空间内相对于参考点的远近顺序。公式为:


    其中f为天线谐振频率,L为当前射频通道的等效电感值,C为当
    前射频通道的等效电容值。通过主机给出的开关控制信号,配合通道
    切换开关来改变上述公式中的L、C参数,如图1,从而形成读写器天
    线与标签从匹配到失配渐变,有效读写距离也随之渐变。

    为电感感应或电场感应的探测过程中判断这些射频身份识别标签
    之间、信号源与标签之间的相对空间关系,本发明提供一种交互面上
    判断多物体远近顺序的系统,其包含一个交互面、多个物体,多个物
    体每个都内置有无源射频标签,物体位于交互面上一个有限的三维空
    间内,交互面中安装有射频???、滤波网络、天线,系统还包含一个
    输出???;交互面中还安装有:

    主机、可调匹配网络,以及通道切换开关;

    所述主机依照预设方法一,指令所述通道切换开关改变所述可调
    匹配网络中的元件参数,从而改变向所述三维空间内辐射电磁波的谐
    振频率,从而改变读取所述标签相应的有效读取范围值,从而读到一
    组所述标签的信息,信息包括组内标签的数量值和标签的身份;所述
    主机多次改变所述元件参数,获取多组所述标签的信息,算出全部所
    述物体离所述交互面的远近顺序,依照预设方法二,通过输出??楦?br />出输出信号或动作。

    多个物体内置的无源射频标签的谐振频率位于高频范围,
    13.56MHz最佳。

    通道切换开关为一种模拟开关,或一种多路信号选择器,或一种
    衰减器,或其他任何可以切换元件参数组合状态的一种电路单元。

    通道切换开关改变的元件参数中的元件,为电感、电容或电阻元
    件,元件参数或参数组,来自于其中之任一,或者其中之任意两者的
    组合,或者三者全部。

    有限的三维空间,指射频??榈挠行Ф寥”昵┑目占浞段?,亦即
    电感器或电容器得以发生足够强度被探测的电磁耦合或电容耦合的距
    离范围内的空间。

    预设方法一:

    步骤一,根据元件和无源射频标签的固有物理性质,确认二者之
    间最大探测距离;

    步骤二,根据最大探测距离,得到该距离下可调匹配网络经天线
    辐射的基准谐振频率值,天线以基准谐振频率发射电磁波,获取标签
    的总数量,并确认各个标签的身份;

    步骤三,主机经可调匹配网络,再经天线辐射出另一谐振频率的
    电磁波,探测到标签新的数量,并确认该新的各个标签的身份;

    步骤四,以新的谐振频率发射电磁波,重复步骤三,每次探测到
    的标签的数量增加或减少一个,直至总数量的标签都被探测到,或直
    至总数量的标签都探测不到了;

    步骤五,得到总数量的标签各自离交互面的远近顺序程度排序。

    总之,基于现有的RFID技术,通过主机、通道切换开关、可调匹
    配网络的共同作用,调整系统内部射频参数,从而多次改变读写天线
    与物体上标签的有效通信范围,经反复尝试与调整,由主机最终解析
    出多个物体在空间中的分布顺序。

    应用于如下结构,则可以将本发明用于汉诺塔游戏:

    交互面上竖立有三根绝缘体杆子,分别为第一杆、第二杆和第三
    杆,多个物体每个都带有孔,多个物体依预设顺序在杆子轴向上重叠
    串在杆子上,只能依一定顺序取下。

    输出??榭占渖戏掷胗诮换ッ婧投喔鑫锾?,或埋藏于交互面内,
    或内置于多个物体中,为一种发声、发光或其他显示装置。

    多个物体为穿孔圆盘,圆盘的外径由靠近交互面到远离交互面依
    次变小,预设方法二为:

    将全部圆盘从第一杆移动至第三杆,每次只能移动一个圆盘,靠
    近交互面为大盘,远离交互面为小盘,大盘不能叠在小盘上面,可将
    圆盘临时置于第二杆,也可将从第一杆移出的圆盘重新移回第一杆。

    把圆盘从一个杆子往另一个杆子上移动的过程中,当违反或符合
    预设方法二时,输出??榉直鸶霾煌奶崾?,以代表高低不同的评
    价,移动圆盘的次数越少,输出??楦龅钠兰墼礁?。

    如上方案,则可稳定可靠地解决RFID在三维空间内的解析。该项
    技术可以应用于诸多产品、产业链、科研项目,得以智能、低成本、
    节能的方式解决物体的空间解析。

    附图说明

    图1是本发明中交互面的结构示意图。

    图2是本发明所述系统中交互面和其上方三维空间内多个物体之
    间发生电磁耦合的示意图。

    图3是射频??榈男酒巴馕Я拥缏吠?。

    图4是通道切换开关和可调匹配网络电路连接示意图。

    图5是本发明用于汉诺塔游戏实施例的示意图。

    具体实施方式

    本发明提供一种交互面上判断多物体远近顺序的系统,如图2,其
    包含一个交互面1、多个物体3,多个物体3每个都内置有无源射频标
    签,物体3位于交互面1上一个有限的三维空间内。如图1,交互面1
    中安装有射频???如图3)、滤波网络、天线2(图2和图5中以虚
    线表达,含义是内置)、主机、可调匹配网络、通道切换开关。系统还
    包含一个输出???,如图2和图5。

    主机依照预设方法一,比如一个编制的程序,如图4,指令通道切
    换开关改变可调匹配网络中LCR(电感、电容、电阻)电路的元件参
    数,从而改变可调匹配网络向三维空间内辐射电磁波的谐振频率,从
    而改变读取标签相应的有效读取范围值,从而读到一组所述标签的信
    息,信息包括组内标签的数量值和标签的身份;所述主机多次改变所
    述元件参数,获取多组标签的信息,算出全部物体离交互面的远近顺
    序;

    基于顺序,依照预设方法二,比如一个编制的程序,通过输出模
    块6给出输出信号或动作。

    多个物体3内置的无源射频标签的谐振频率位于高频范围,
    13.56MHz最佳。

    如图4,通道切换开关为一种模拟开关,或一种多路信号选择器,
    或一种衰减器,或其他任何可以切换元件参数组合状态的一种电路单
    元。

    通道切换开关改变的元件参数中的元件,为电感、电容、或电阻
    元件,元件参数或参数组,来自于其中之任一,或者其中之任意两者
    的组合,或者三者全部。

    有限的三维空间,指电感器或电容器得以发生足够强度被探测的
    电磁耦合或电容耦合的距离范围内的空间,亦即射频??榈挠行Ф寥?br />标签的空间范围。

    预设方法一:

    步骤一,根据元件和无源射频标签的固有物理性质,确认二者之
    间最大探测距离;

    步骤二,根据最大探测距离,得到该距离下可调匹配网络经天线
    辐射的基准谐振频率值,天线2以基准谐振频率发射电磁波4(如图2),
    获取标签的总数量,并确认各个标签的身份,于是物体总数量和各自
    的身份则确定;

    步骤三,主机依程序向通道切换开关发送开关控制信号,指令可
    调匹配网络经天线2向多个物体3发射出另一谐振频率的电磁波4(如
    图2),物体3上标签发生感应后反馈,天线2接收反馈信号,返还给
    射频???如图3),主机则计算出所探测到的标签新的数量,并确认
    该新的各个标签的身份。全过程如图1;

    步骤四,以新的谐振频率发射电磁波,重复步骤三,每次探测到
    的标签的数量增加或减少一个,直至总数量的标签都被探测到,或直
    至总数量的标签都探测不到了;

    步骤五,主机得到全部标签各自离交互面1的远近顺序程度排序。
    从物理学原理换角度详细说明如下:

    从图1~图4其中各项硬件功能说明如下:

    主机:

    配置射频???,完成指令和数据的传递;

    依照程序主动变更可调匹配网络参数;

    运行算法,并给出计算结果。

    射频??椋?br />

    把主机所发布的指令或数据进行编码,并调制成射频信号发射出
    去。把接收到的射频信号解调成数字信号、解码、协议解析、还原成
    原始数据上传给主机。

    滤波网络:

    把已调的射频数字信号进行滤波,以单一频点载波加载调制信号
    的方式传输给天线。

    通道切换开关:

    负责把可调匹配网络的参数从一种状态切换为另一种状态,它可
    以是模拟开关、多路信号选择器、衰减器等任意可以切换状态的电路
    单元。

    天线:

    负责把射频电能量转换成磁能量发射出去;

    把标签耦合过来的磁能量转换成电信号传达给射频???。

    可调匹配网络:

    通过动态改变该部分电路如LCR中电感、电容、电阻这些元件的
    参数或参数的组合,就可调整读头天线的谐振频率,使之与多个物体3
    上标签产生程度不等的失配,而不同的失配程度又对应不同的有效读
    写范围。只要合理地主动变更元件参数的级数、配合对应的参数,就
    可达到三维空间内探测物体所需的分辨率和最大的容差范围。

    主动变更或调整的对象为可调匹配网络内部的电容元件、电感元
    件、电阻元件各自单独,或者两两组合,或者三者组合的元件参数及
    参数组。比如,人为手动调整或通过主机中的程序来调整了电感值和
    电容值两个参数,形成参数组A,那么在调整过程中就产生不同的谐
    振频率,读头天线靠这个动态的谐振频率去读三维空间内的标签,就
    会探测到一组若干个标签;再次调整电感值和电容值两个参数形成参
    数组B,用第二个谐振频率再读标签,得到另一组标签;重复上述过
    程,用参数组N,得到第N组标签。总之,失配程度越大,有效探测
    距离越近,所探测到的标签及物体也就离天线越近。

    用图3和图4实例来阐述可调匹配网络工作原理,这是本发明的
    一个典型实施例:

    1、图1和图3、图4分别的对应关系如下:

    (图1)通道切换开关<====>(图4)U2;

    (图1)可调匹配网络<====>(图4)C3~C10;

    (图1)开关控制信号<====>(图4)A0、A1、EN;

    (图1)滤波网络<====>(图3)L1、L2、C1、C2;

    2、元件参数的调整对象为电容C3C5C7C9,(C4C6C8C10与之对
    称),这些电容可按需要取值(不限制为倍数关系);

    3、图4中的实例中,人为地把元件参数的调整过程分为5个等级:

    (数字电平表达符号X:任意逻辑,H:逻辑高,L:逻辑低);

    等级1:EN=0,A1=X,A0=X;等效并联电容0pF;读写距离h0;

    等级2:EN=1,A1=L,A0=L;等效并联电容100pF;读写距离h1;

    等级3:EN=1,A1=L,A0=H;等效并联电容200pF;读写距离h2;

    等级4:EN=1,A1=H,A0=L;等效并联电容300pF;读写距离h3;

    等级5:EN=1,A1=H,A0=H;等效并联电容400pF;读写距离h4;

    4、假设初始状态,读头天线2与物体3上标签两者的谐振频率一致,
    均为f0:

    此时,读写距离最远为h0;

    a、若并联100pF,则读头天线2的谐振频率将变化为f1:


    此时,将产生频率偏差Δf,而Δf的大小表征读头天线2与标签之
    间的失配程度,即:天线2与标签之间谐振频率错开的程度。失配程
    度越严重,两者的谐振频率偏差越大。不失配了,两者的谐振频率就
    一致了。此时,两者之间读写距离变化为h1;

    b、若并联200pF,则读头天线2的谐振频率将变化为f2:


    此时,读写距离变化为h2;

    c、以此类推,读写距离将产生一个序列,h0,h1,h2,h3,h4;
    5、通过序列h0~h4反复尝试与修正,可以让电磁感应场区范围内的
    标签逐个被读到,或者逐个消失,由此可解析出这个三维空间中内嵌
    标签的物体3离天线2的排布次序。

    可以将本发明用于汉诺塔游戏,如图5:

    交互面1上竖立有三根绝缘体杆子5,分别为第一杆、第二杆和第
    三杆,多个物体3每个都带有孔,多个物体3依预设顺序在杆子5轴
    向上重叠串在杆子5上,只能依一定顺序取下。

    输出???空间上分离于交互面1和多个物体3,或埋藏于交互面
    1内,或内置于多个物体3中,为一种发声、发光或其他显示装置。图
    2和图5为埋藏于交互面1内的方案,所以输出???在图2和图5
    中以虚线表示。

    如图5,多个物体3为穿孔圆盘,圆盘的外径由靠近交互面1到远
    离交互面1依次变小,预设方法二,即游戏规则(编到主机的软件中)
    为:

    将全部圆盘从第一杆移动至第三杆,每次只能移动一个圆盘,靠
    近交互面1为大盘,远离交互面1为小盘,大盘不能叠在小盘上面,
    可将圆盘临时置于第二杆,也可将从第一杆移出的圆盘重新移回第一
    杆。

    把圆盘从一个杆子5往另一个杆子5上移动的过程中,当违反或
    符合游戏规则时,输出???分别给出不同的提示,以代表高低不同
    的评价,移动圆盘的次数越少,输出???给出的评价越高,比如,
    当大盘被叠在小盘上面时就发出报警声,或亮起红灯并扣分;当小盘
    被叠在大盘上面时就发出赞赏声,或亮起绿灯并加分。

    在整个搬挪圆盘过程中,系统经天线2全程探测所有圆盘堆叠的
    顺序,直到正确的顺序——所有圆盘从小到大以自上而下的顺序堆叠
    完成,所记录的搬挪次数在输出???上最终显示,让玩家互相得以
    比较。

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