一种RFID智能顶装式门禁终端控制方法与流程

一种rfid智能顶装式门禁终端控制方法
技术领域
1.本发明涉及门禁技术领域，特别涉及一种rfid智能顶装式门禁终端控制方法。


背景技术：

2.rfid技术是一种非接触的近距离自动识别技术，其基本原理是借助电磁场耦合的能量传输特性，利用射频信号为电子标签供电，并获取电子标签发送的信号，实现对电子标签的识别，进而实现对物体的自动识别。rfid智能门禁终端相比较传统的门禁终端而言，识别的效率和准确性更高。
3.rfid智能门禁终端广泛应用于服装商超零售、人员出入管理、固定资产、智能仓储管理、车辆管理等领域；相较于其他安装方式，顶装式门禁占用地方更少，因此应用广泛。针对rfid智能顶装式门禁终端应用于智能通道门，实现人员出入管理这一应用场景，如何低成本地提升rfid系统识别距离是目前的研究热点。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种rfid智能顶装式门禁终端控制方法，旨在低成本地提升rfid系统识别距离。
5.本技术的rfid智能顶装式门禁终端控制方法中，门禁终端用于识别进出门的用户，门禁终端的射频模块包括一信号处理模块以及两组定向天线，两组定向天线间隔设置且朝向不同；rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：获取声源信号；将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号；其中，定位信号包括第一方向信号和第二方向信号；根据定位信号，控制两组定向天线中朝向用户的定向天线与信号处理模块连接。
6.在一实施例中，声源信号包括至少两个不同方向的声源信号；rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：
7.根据两个不同方向的声源信号获取距离信号；
8.根据距离信号控制对应的天线的发射功率。
9.在一实施例中，声源信号包括脚步声信号，rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：
10.根据脚步声的频率预设天线的识别功率；其中，识别功率于脚步声的频率成正比例关系。
11.在一实施例中，获取声源信号为：获取预设时间间隔内的声源信号，声源信号包括多帧音频帧；
12.将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号，包括：
13.获取音频帧的空间特征并存储；
14.将具备时间顺序的第l至第n帧音频帧的空间特征送入融合网络，以输出音频帧的时空联合特征；其中，第l至第n-1帧音频帧的空间特征为预存储的，第n帧音频帧的空间特征为实时获取的，l大于等于1，n大于等于l；
15.根据音频帧的时空联合特征，输出定位信号。
16.在一实施例中，rfid智能顶装式门禁终端控制方法还包括：
17.在l大于10时，删除第l-1帧音频帧的空间特征。
18.在一实施例中，获取音频帧的空间特征并存储包括：
19.将音频帧及其下一帧音频帧分别进行图像化，获得第一音频图像和第二音频图像；
20.获取第一音频图像和第二音频图像的第一关联特征；
21.第一关联特征和第一音频图像进行拼接处理，以得到拼接图像；
22.将拼接图像送入全连接网络进行融合处理，以得到音频帧的空间特征。
23.在一实施例中，获取第一音频图像和第二音频图像的第一关联特征包括：
24.将第一音频图像进行卷积处理，以得到第一特征图；
25.将第二音频图像进行卷积处理，以得到第二特征图；
26.将第一特征图和第二特征图拼接处理，以得到拼接图像；
27.将拼接图像送入全连接网络进行融合处理，以得到第一关联特征。
28.在一实施例中，其特征在于，在将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号，之前还包括：
29.获取连续音频帧区间的每一音频帧的均方能量；
30.获取所有音频帧的均方能量的均值，记为均方能量均值；
31.若连续音频帧区间的60％以上的音频帧的均方能量大于均方能量均值，则将连续音频帧区间的音频帧送入预训练的深度学习模型。
32.在一实施例中，根据音频帧的时空联合特征，输出定位信号包括：
33.将融合特征送入朝向分类器，获取朝向特征信息，并输出第一方向信号或者第二方向信号；
34.将朝向特征信息送入脚步声类别分类器，并输出人类脚步声信号或者非人类脚步声信号；
35.脚步声类别分类器输出人类脚步声信号时，则根据定位信号，控制两组定向天线中朝向用户的定向天线与信号处理模块连接。如果脚步声类别分类器输出非人类脚步声信号时，则保持天线和信号处理模块目前的连接状态。
36.在一实施例中，门禁终端包括控制器，射频模块还包括天线切换开关，天线切换开关具有两组第一端以及一第二端；线切换开关的两组第一端与两组天线一一对应连接，天线切换开关的第二端与信号处理模块的第一端连接，天线切换模块的受控端以及信号处理模块的第二端，分别与控制器连接。
37.本发明技术方案通过声源信号获取用户的相对于门禁终端的方向，并控制朝向用户的定向天线与信号处理模块连接，使得门禁终端的天线具备较大的辐射距离范围和辐射角度范围。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，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示出的结构获得其他的附图。
39.图1为本发明rfid智能顶装式门禁终端控制方法一实施例的流程图；
40.图2为本发明rfid智能顶装式门禁终端控制方法另一实施例的流程图；
41.图3为本发明rfid智能顶装式门禁终端控制方法又一实施例的流程图。
42.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
44.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
45.本技术门禁终端用于识别进出门的用户，在一些场景中，用户从智能通道门进入预设场地(例如图书馆)，门禁终端需要尽可能远距离的对用户的身份进行识别，并确认用户是离开图书馆还是进入图书馆。
46.在本技术的一实施例中，门禁终端的射频模块包括一信号处理模块、两组定向天线、天线切换开关以及一信号处理模块，其中，两组所述定向天线间隔设置且朝向不同，所述天线切换开关具有两组第一端以及一第二端；所述线切换开关的两组第一端与两组所述天线一一对应连接，所述天线切换开关的第二端与信号处理模块的第一端连接，所述天线切换模块的受控端以及所述信号处理模块的第二端，分别与所述门禁终端的控制器连接。
47.本实施例采用的定向天线相比较全向天线而言，在同等条件下，定向天线具有更大的辐射距离范围，但是定向天线的辐射角度范围较小；基于上述情况，首先，本技术首先通过设置两组定向天线朝向不同，提高天线的辐射角度范围，其次，由于两组天线之间的空间是不需要被辐射的，因此两组定向天线间隔设置，进一步提高天线的辐射距离范围；其中，间隔距离可以根据产品的外形设计需求以及实际的应用场景设定；此外，本技术使用切换开关，复用了信号处理模块，降低了功耗和成本。
48.参照图1，在一实施例中，为了实现两组天线的有效切换，rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：
49.s100、获取声源信号；
50.示例性地，声源信号可以通过单个麦克风或者麦克风阵列获取。声源信号至少具备振幅信息和频率信息。
51.s200、将所述声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号；其中，所述定位信号包括第一方向信号和第二方向信号；
52.示例性地，可以获取大量从第一方向以及第二方向的声源信号，并标记为第一方向信号和第二方向信号；然后利用标记好的声源信号对深度信息模型进行训练。
53.s300、根据所述定位信号，控制两组所述定向天线中朝向用户的定向天线与信号处理模块连接。
54.示例性地，两组定向天线分别对应第一方向信号和第二方向信号，当声源信号指示用户从第一方向过来时，控制第一方向的定向天线与信号处理模块连接，当声源信号指示用户从第二方向过来时，控制第二方向的定向天线与信号处理模块连接。每组定向天线可以包括多个定向天线，多个定向天线的辐射范围存在补集，从而共同辐射一个更大的角度范围。此外，定位信号还可以确认用户是离开还是进入。
55.本发明技术方案通过声源信号获取用户的相对于门禁终端的方向，并控制朝向用户的定向天线与信号处理模块连接，使得门禁终端的天线具备较大的辐射距离范围和辐射角度范围。
56.在一实施例中，所述声源信号包括至少两个不同方向的声源信号；rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：根据两个不同方向的声源信号获取距离信号；根据所述距离信号控制对应的天线的发射功率。两个不同方向的声源信号是指声源相对于麦克风的方向不同。
57.本实施例可以设置两个位置不同的麦克风，针对同一声源信号相对于不同麦克风的方向不同，且接收到声源信号的时间也不同，因此可以计算出声源信号与门禁终端的距离，距离越远则设置天线的发射功率越大。
58.在一实施例中，声源信号包括脚步声信号；本实施例中，rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：：
59.根据所述脚步声的频率预设所述天线的识别功率；其中，所述识别功率于所述脚步声的频率成正比例关系。
60.在一些场景中，用户会以较快的速度通过智能通道门，例如奔跑，此时脚步声的频率亦会增加，因此，在频率越高的情况下，用户速度越快，此时设置天线的识别功率越大，可以减小漏检率和误检率。
61.实际应用中，为了提升方向检测的准确性，s100、所述获取声源信号为获取预设时间间隔内的声源信号，所述声源信号包括多帧音频帧。
62.声源信号是持续性获取的，也即在门禁终端工作期间，麦克风一直获取声源信号，因此需要持续检测声源信号，并进行分类。
63.在一实施例中，为了减小深度学习模型的计算量，从而有利于深度学习模型部署于门禁终端，减少阅读器的算力需求，同时兼顾检测的准确率.
64.参照图2，步骤s200、所述将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号，包括：
65.s201、获取音频帧的空间特征并存储；
66.实际应用中，可以获取音频帧自身的特征。例如音频帧的振幅、频率、均方根，或者将音频图像化以获取音频图像的空间特征，还可以获取音频帧与下一帧音频帧的关联特征，例如将音频帧及其下一帧音频帧分别进行图像化，获得第一音频图像和第二音频图像，再获取第一音频图像和第二音频图像的光流信息、像素变化信息。
67.s202、将具备时间顺序的第l至第n帧音频帧的空间特征送入融合网络，以输出音频帧的时空联合特征；其中，第l至第n-1帧音频帧的空间特征为预存储的，第n帧音频帧的空间特征为实时获取的，l大于等于1，n大于等于l；
68.示例性地，在第一次计算时，可以先采样10帧音频帧，获取10帧音频帧的时空联合特征，记为第一时空联合特征至第十时空联合特征，并存储；在第二次计算时，获取一空联合特征，记为第十一空联合特征，然后第二次计算时，送入时间融合网络的第二至第十一空联合特征中，只有1帧是实时获取的，减少了计算量，后续的第三次、第四次计算类似。此外，在一些实施例中，在l大于10时，删除第l-1帧音频帧的空间特征，以节约存储空间。实际应用中，可以取10以外的其他数字，例如15、20。
69.需要说明的时，由于包括了将具备时间顺序的第l至第n帧音频帧，因此，融合网络输出的特征还包括了时间特征，由于获取的部分音频帧的空间特征是重复利用的，所以减少了计算时间。第l至第n帧音频帧的时间顺序可以是依次从早到晚。
70.s203、根据音频帧的时空联合特征，输出定位信号。具体可以将时空联合特征送入softmax函数，实现定位信号的获取。
71.参照图3，在一实施例中，s201获取音频帧的空间特征并存储包括：
72.s2011、将音频帧及其下一帧音频帧分别进行图像化，获得第一音频图像和第二音频图像；
73.图像化可以是获取梅尔频谱图、格拉姆角场图、小波变换图等。
74.s2012、获取第一音频图像和第二音频图像的第一关联特征；
75.s2013、第一关联特征和第一音频图像进行拼接处理，以得到拼接图像；
76.s2014、将拼接图像送入全连接网络进行融合处理，以得到音频帧的空间特征。
77.本实施例中，音频帧的空间特征既包括了音频帧自身的信息(第一音频图像的信息)，也包括了音频帧的变化信息(第一音频图像和第二音频图像的第一关联特征)，有利于提高检测准确度。需要说明的是，此处同时获取音频帧自身的信息和变化信息，会带来较大的计算量，但是由于部分音频帧的空间特征被存储，后续的识别步骤可以重复利用音频帧的空间特征，使得后续的每一次识别均只需要获取一帧音频帧的空间特征，因此本技术的深度信息模型同时具备较高准确率和较低计算量。
78.在一实施例中，s2012、获取第一音频图像和第二音频图像的第一关联特征具体包括：将第一音频图像进行卷积处理，以得到第一特征图；将第二音频图像进行卷积处理，以得到第二特征图；将第一特征图和第二特征图拼接处理，以得到拼接图像；将拼接图像送入全连接网络进行融合处理，以得到第一关联特征。
79.相比较获取第一音频图像和第二音频图像的光流信息或者像素变化信息，本实施例获取的是卷积信息，卷积处理的过程提取了第一音频图像和第二音频图像的特征，并且相较于第一音频图像和第二音频图像而言，第一特征图和第二特征图的数据量更小。相比光流计算获取光流图或者像素差计算获取像素差图的方案而言，本实施例获取卷积拼接图有利于减少计算量。
80.需要说明的时，为了减少干扰声源信号，需要先对声源信号进行一次滤波，在一实施例中，在所述将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号，之前还包括：
81.获取连续音频帧区间的每一音频帧的均方能量；
82.连续音频帧区间是指深度信息模式单次识别的音频帧，例如上文提及的第l帧至第n帧，或者10帧。
83.获取所有音频帧的均方能量的均值，记为均方能量均值；若连续音频帧区间的60％以上的音频帧的均方能量大于均方能量均值，则将所述连续音频帧区间的音频帧送入预训练的深度学习模型。
84.本实施例中，定义：若连续音频帧区间的60％以下的音频帧的均方能量小于均方能量均值，则认为连续音频帧区间不是用户的脚步声。若连续音频帧区间的60％以上的音频帧的均方能量大于均方能量均值，则认为连续音频帧区间是用户的脚步声。且比较对象是所有音频帧的均方能量的均值，因此减少了环境干扰声源的干扰。
85.实际应用中，多连续多个连续音频帧区间的60％以下的音频帧的均方能量小于均方能量均值，则可以控制门禁终端进入低功耗模式，此时只有麦克风在工作。
86.在一些实施例中，s203、根据音频帧的时空联合特征，输出定位信号包括：
87.将所述融合特征送入朝向分类器，获取朝向特征信息，并输出第一方向信号或者第二方向信号；
88.将朝向特征信息送入脚步声类别分类器，并输出人类脚步声信号或者非人类脚步声信号；
89.脚步声类别分类器输出人类脚步声信号时，则根据所述定位信号，控制两组所述定向天线中朝向用户的定向天线与信号处理模块连接。如果脚步声类别分类器输出非人类脚步声信号时，则保持天线和信号处理模块目前的连接状态。
90.本实施例中，两个分类器的可以使用交叉熵损失函数进行损失计算，并反向传播，交叉熵损失函数可以使得两个分类器的标签均影响模型的权重矩阵。本实施例使用串联的脚步声类别分类器和朝向分类器；在训练模型时，数据的标签可以包括人类脚步声或者非人类脚步声、第一方向信号或者第二方向信号。由于先区分了朝向，再区分是否人类脚步声，更符合神经网络的识别逻辑。
91.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种rfid智能顶装式门禁终端控制方法，所述门禁终端用于识别进出门的用户，其特征在于，所述门禁终端的射频模块包括一信号处理模块以及两组定向天线，两组所述定向天线间隔设置且朝向不同；所述rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：获取声源信号；将所述声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号；其中，所述定位信号包括第一方向信号和第二方向信号；根据所述定位信号，控制两组所述定向天线中朝向用户的定向天线与信号处理模块连接。2.如权利要求1所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，所述声源信号包括至少两个不同方向的声源信号；rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：根据两个不同方向的声源信号获取距离信号；根据所述距离信号控制对应的天线的发射功率。3.如权利要求2所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，声源信号包括脚步声信号，rfid智能顶装式门禁终端控制方法包括：根据所述脚步声的频率预设所述天线的识别功率；其中，所述识别功率于所述脚步声的频率成正比例关系。4.如权利要求3所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，所述获取声源信号为：获取预设时间间隔内的声源信号，所述声源信号包括多帧音频帧；所述将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号，包括：获取音频帧的空间特征并存储；将具备时间顺序的第l至第n帧音频帧的空间特征送入融合网络，以输出音频帧的时空联合特征；其中，第l至第n-1帧音频帧的空间特征为预存储的，第n帧音频帧的空间特征为实时获取的，l大于等于1，n大于等于l；根据音频帧的时空联合特征，输出定位信号。5.如权利要求4所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，rfid智能顶装式门禁终端控制方法还包括：在l大于10时，删除第l-1帧音频帧的空间特征。6.如权利要求4所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，获取音频帧的空间特征并存储包括：将音频帧及其下一帧音频帧分别进行图像化，获得第一音频图像和第二音频图像；获取第一音频图像和第二音频图像的第一关联特征；第一关联特征和第一音频图像进行拼接处理，以得到拼接图像；将拼接图像送入全连接网络进行融合处理，以得到音频帧的空间特征。7.如权利要求6所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，获取第一音频图像和第二音频图像的第一关联特征包括：将第一音频图像进行卷积处理，以得到第一特征图；将第二音频图像进行卷积处理，以得到第二特征图；将第一特征图和第二特征图拼接处理，以得到拼接图像；将拼接图像送入全连接网络进行融合处理，以得到第一关联特征。
8.如权利要求4至7任一项所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，在所述将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号，之前还包括：获取连续音频帧区间的每一音频帧的均方能量；获取所有音频帧的均方能量的均值，记为均方能量均值；若连续音频帧区间的60％以上的音频帧的均方能量大于均方能量均值，则将所述连续音频帧区间的音频帧送入预训练的深度学习模型。9.如权利要求6所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，根据音频帧的时空联合特征，输出定位信号包括：将所述融合特征送入朝向分类器，获取朝向特征信息，并输出第一方向信号或者第二方向信号；将朝向特征信息送入脚步声类别分类器，并输出人类脚步声信号或者非人类脚步声信号；脚步声类别分类器输出人类脚步声信号时，则根据所述定位信号，控制两组所述定向天线中朝向用户的定向天线与信号处理模块连接。如果脚步声类别分类器输出非人类脚步声信号时，则保持天线和信号处理模块目前的连接状态。10.如权利要求所述的rfid智能顶装式门禁终端控制方法，其特征在于，所述门禁终端包括控制器，射频模块还包括天线切换开关，所述天线切换开关具有两组第一端以及一第二端；所述线切换开关的两组第一端与两组所述天线一一对应连接，所述天线切换开关的第二端与信号处理模块的第一端连接，所述天线切换模块的受控端以及所述信号处理模块的第二端，分别与所述控制器连接。

技术总结
本发明公开一种RFID智能顶装式门禁终端控制方法，应用于门禁终端，门禁终端的射频模块包括一信号处理模块以及两组定向天线，两组定向天线间隔设置且朝向不同；RFID智能顶装式门禁终端控制方法包括：获取声源信号；将声源信号送入预训练的深度学习模型，以输出定位信号；根据定位信号，控制两组定向天线中朝向用户的定向天线与信号处理模块连接。本发明使得门禁终端的天线具备较大的辐射距离范围和辐射角度范围。射角度范围。射角度范围。


技术研发人员：刘艳勤 胡彦峰
受保护的技术使用者：深圳零和壹物联科技有限公司
技术研发日：2023.08.02
技术公布日：2023/9/14