售货柜、售货柜控制方法及存储介质

摘要

本发明实施例公开了一种售货柜、售货柜控制方法及存储介质，该售货柜包括：柜体，所述柜体一侧设有柜门，所述柜体内部设有至少一个用于承载物品的托盘；触发装置，用于在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；射频识别装置，包括读写器以及设置于所述托盘上并与所述读写器相连的相控阵天线，所述读写器用于根据所述触发信号通过相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标签；处理器，用于根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描结果确定待结账物品。解决了目前基于RFID技术的售货柜存在物品漏读的问题。

权利要求

1.一种售货柜，其特征在于，包括：柜体，所述柜体一侧设有柜门，所述柜体内部设有至少一个用于承载物品的托盘；

扫描摄像头，设于柜体顶部，用于拍摄用户拿取物品的取货图像；

触发装置，用于在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；

射频识别装置，包括读写器以及设置于所述托盘上并与所述读写器相连的相控阵天线，所述读写器用于根据所述触发信号通过相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标签；

处理器，用于根据该取货图像确定待结账物品对应的托盘标识，并控制读写器根据所述触发信号控制所述托盘标识对应的相控阵天线对携带有所述托盘标识的托盘上的物品进行标签扫描，以及根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描结果确定待结账物品。

2.根据权利要求1所述的售货柜，其特征在于，所述处理器，具体用于：根据所述前一次的电子标签扫描结果与当前的电子标签扫描结果的差异信息，确定当前被用户取出的物品，将该物品作为当前待结账物品。

3.根据权利要求1所述的售货柜，其特征在于，还包括：人脸识别模块，设于柜体顶部，用于对用户进行人脸识别，并在人脸识别通过时打开所述柜门。

4.根据权利要求1所述的售货柜，其特征在于，还包括：交易模块，用于在所述处理器的控制下，从当前账号对应的支付路径中完成所述待结账物品对应的支付账单的扣款。

5.根据权利要求1所述的售货柜，其特征在于，所述相控阵天线包括至少两个天线，所述读写器控制所述至少两个天线输出使得所有物品的电子标签处于相同电磁场强度的动态波束。

6.根据权利要求5所述的售货柜，其特征在于，所述天线包括左圆极化天线和右圆极化天线，用于使同一个天线在两个不同方向形成两个旋向相反的圆极化波。

7.根据权利要求6所述的售货柜，其特征在于，在相控阵天线扫描时，波束扫描角度为

45度，移相器选取4位，且最小移动相位为22.5度，波束跃度为12.5度，相控阵天线每次标签扫描时间为6次波束跳跃时间，以使柜体内的每个位置都可接收到读写器通过所述相控阵天线发出的最大信号。

8.一种售货柜控制方法，其特征在于，应用于权利要求1‑7任一所述的售货柜，包括：通过扫描摄像头拍摄用户拿取物品的取货图像；

通过触发装置检测柜门状态，并在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；

根据所述取货图像确定待结账物品对应的托盘标识；

由射频识别装置的读写器根据所述触发信号控制所述相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标签，包括：控制读写器根据所述触发信号控制所述托盘标识对应的相控阵天线对携带有所述托盘标识的托盘上的物品进行标签扫描；

根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描结果的比较结果确定待结账物品。

9.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求8所述的售货柜控制方法。

说明书

售货柜、售货柜控制方法及存储介质

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及计算机软件领域，尤其涉及一种售货柜、售货柜控制方法及存储介质。

背景技术

[0002] 目前无人售货柜已经布局在很多社区的门口，其所用识别技术主要有RFID技术识别、重力感应识别、图像识别等。而基于RFID技术的售卖柜大多采用单个天线进行标签扫
描，或者多个天线轮询扫描标签的方式。

[0003] 采用单个天线时，由于射频识别功率较小或者输出的波束为静止波浪形，使得处于波浪底部处的物品容易被漏读；而多个天线轮询盘点存在单次扫描时间长、能耗较大以
及因信道错误出现物品漏读的问题等。

[0004] 综上，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题：目前基于RFID技术的售货柜存在物品漏读的问题。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供了一种售货柜、售货柜控制方法及存储介质，以解决目前基于RFID技术的售货柜存在物品漏读的问题。

[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种售货柜，包括：

[0007] 柜体，所述柜体一侧设有柜门，所述柜体内部设有至少一个用于承载物品的托盘；

[0008] 触发装置，用于在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；

[0009] 射频识别装置，包括读写器以及设置于所述托盘上并与所述读写器相连的相控阵天线，所述读写器用于根据所述触发信号通过相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标
签；

[0010] 处理器，用于根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描结果确定待结账物品。

[0011] 第二方面，本发明实施例还提供了一种售货柜控制方法，应用于任意实施例所述的售货柜，包括：

[0012] 通过触发装置检测柜门状态，并在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；

[0013] 由射频识别装置的读写器根据所述触发信号控制所述相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标签；

[0014] 根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描结果的比较结果确定待结账物品。

[0015] 第三方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如人意实施例所述的售货柜控制方
法。

[0016] 本发明实施例提供的售货柜的技术方案，包括柜体、触发装置、射频识别装置和处理器，柜体一侧设有柜门，柜体内部设有至少一个用于承载物品的托盘；触发装置用于在检
测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；射频识别装置包括读写器以及设置于托盘
上并与读写器相连的相控阵天线，读写器用于根据触发信号通过相控阵天线扫描当前托盘
上的物品的电子标签；处理器用于根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描
结果确定待结账物品。相控阵天线的使用可以增强柜体内各个位置的射频信号的强度，避
免柜体内出现标签识别盲区或盲点，以及由于柜体内存在标签识别盲区或盲点出现物品漏
读情况的发生。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。

[0018] 图1是本发明实施例一提供的售货柜的框图示意图；

[0019] 图2A是本发明实施例一提供的售货柜的结构示意图；

[0020] 图2B是本发明实施例一提供的售货柜的内部结构示意图；

[0021] 图3是本发明实施例一提供的又一售货柜的框图示意图；

[0022] 图4是本发明实施例一提供的单个圆极化天线的辐射面的结构示意图；

[0023] 图5是本发明实施例一提供的单个圆极化天线的馈电面的结构示意图；

[0024] 图6是本发明实施例一提供的单个圆极化天线的结构示意图；

[0025] 图7是本发明实施例一提供的单个圆极化天线表面电流示意图；

[0026] 图8是本发明实施例一提供的右旋圆极化天线的辐射图；

[0027] 图9是本发明实施例一提供的左旋圆极化天线的辐射图；

[0028] 图10是本发明实施例一提供的右旋圆极化天线和右旋圆极化天线的辐射合成图；

[0029] 图11是本发明实施例一提供的相控阵天线扫描‑45°到45°的波束图；

[0030] 图12是本发明实施例一提供的读写器的通信方式的示意图；

[0031] 图13是本发明实施例二提供的售货柜的控制方法的流程图。

具体实施方式

[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一
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。

[0033] 实施例一

[0034] 本发明实施例一提供了一种售货柜的示意图。如图1、图2A、图2B与图3所示，该售货柜包括柜体11、触发装置12、射频识别装置13和处理器14。柜体11一侧设有柜门111，柜体
11内部设有至少一个用于承载物品的托盘112；触发装置12用于在检测到柜门状态从打开
变为关闭时生成触发信号；射频识别装置13包括读写器以及设置于托盘112上并与读写器
相连的相控阵天线131，读写器用于根据触发信号通过相控阵天线131扫描当前托盘112上
的物品的电子标签；处理器14用于根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描
结果确定待结账物品。

[0035] 其中，放置在托盘上的每个物品均设置有唯一的电子标签，每个相控阵天线仅扫描其所作托盘所承载物品的电子标签。

[0036] 当柜门由打开状态转变为关闭状态时，表明用户由拿取物品阶段转变为结账阶段，此时由触发装置12生成用于触发标签识别的触发信号以启动标签扫描。

[0037] 其中，处理器在确定当前待结账物品时，先确定前一次的电子标签扫描结果与当前的电子标签扫描结果的差异信息，然后根据该差异信息确定当前被用户取出的物品，将
该物品作为当前待结账物品，并生成该当前待结账物品的支付账单。

[0038] 优选地，该售货柜还包括设于柜门一侧的柜体顶部的扫描摄像头15，由处理器控制其拍摄用户拿取物品的取货图像；处理器14获取该取货图像，并根据该取货图像确定待
结账物品对应的托盘标识，然后控制读写器根据触发信号控制托盘标识对应的相控阵天线
进行标签扫描。相较于控制所有天线对所有托盘上的所有标签进行标签扫描，可以减少参
与标签扫描的天线数量，从而减少标签扫描范围，提高待结账物品的确定速度。

[0039] 优选地，该售货柜还包括设于柜门一侧的柜体顶部的人脸识别模块16，用于对用户进行人脸识别，并在人脸识别通过时打开柜门111。达到了无需手机控制即可开门取货的
技术效果。

[0040] 其中，参见图2A和图2B，扫描摄像头15设于柜门一侧的柜体顶部的两端，人脸识别模块16的摄像头设于门一侧的柜体顶部的中间。

[0041] 在一些实施例中，如果人脸识别失败则主动或被动地切换至其他开门方式，比如通过柜门上的触摸屏17进行账号登录开门或扫码开门等。

[0042] 优选地，该售货柜还包括交易模块18，该交易模块用于从当前账号对应的支付路径中完成待结账物品对应的支付账单的扣款。该支付路径可以是支付宝、微信、银行账户等
授权路径，且扣款方式可以是免密自动扣款，也可以是刷脸支付，也可以是交易密码支付，
或者扫码支付等。如果是密码支付则需要在柜门的触摸屏上输入支付密码。

[0043] 其中，射频识别装置13优选设置于柜体11底部，参见图2A。其中，该视频识别模块还包括设置于柜体底部并与该读写器相连的移相器，以及连接该移相器的功分器。

[0044] 为了提高柜体内的电磁场强度的均一性，本实施例通过读写器控制相控阵天线输出动态波束，使得所有物品的电子标签均处于相同的电磁场强度，当然是在误差允许范围
内的近似相同，防止柜体内出现扫描盲点，达到了防止出现物品漏读的技术效果。

[0045] 其中，相控阵天线包括至少两个天线，每个天线包括左圆极化天线和右圆极化天线，可使同一个天线在两个不同的方向形成两个旋向相反的圆极化波。圆极化天线的尺寸
优选根据售货柜的内部尺寸来确定，以使其内所有物品的电子标签所处的电磁场强度在误
差允许范围内相同。

[0046] 在一个实施例中，单个天线尺寸为75×75×1.5mm，天线基材为FR4，厚度为1.5mm。基材的一面为形成圆极化波的辐射面21(参见图4)，另一面为馈电面22(参见图5)。如图6所
示，辐射面21通过导电过孔23与馈电面22连接。辐射面21包括90°相位转换面211，该90°相
位转换面211一端通过水平电场面212连接水平折弯面213，另一端通过垂直电场面214连接
垂直折弯面215。馈电面22包括馈电地面221以及连接该馈电地面221的馈电耦合面222(参
见图5)。

[0047] 根据电磁场理论形成圆极化波的原理：若电场的x分量和y分量的振幅相等，且相位相差为π/2时，则合成波为圆极化波。若左手大拇指朝向电磁波的传播方向，其余四指指
向电场E的端点运动方向，这样的圆极化波为左旋圆极化波；若以右手大拇指朝向波的传播
方向，其余四指指向电场E的端点运动方向，这样的圆极化波为右旋圆极化波。以图4所示的
对角线1为基准，电流矢量以对角线2对称。根据麦克斯韦方程组原理，电流矢量可以表征电
场矢量的大小和方向，每两个对称点的电场方向相互垂直，大小相等，参见图7。从馈电点出
10
发，有两路电流以相反的方向流出，那么就有两个方向相反的电场，假设‑z方向的电场为E
01
(垂直)，+z方向的电场为E (水平)，以对角线2为对称，总的辐射场分为+z方向和‑z方向，+z
方向的辐射场为右旋圆极化波，如下：

[0048]

[0049] ‑z方向的辐射场为左旋圆极化波：

[0050]

[0051] 其中， 为+z方向总电场矢量； 为+z方向总磁场矢量； 为‑z方向总电场矢量； 为‑z方向总磁场矢量；x、y为矢量方向；η为波阻抗，表示电场强度与磁场强度的比
值。

[0052] 右旋圆极化波如图8，左旋圆极化波如图9，合成辐射波如图10。

[0053] 示例性的，对于矩形托盘长为110cm、宽为40cm的售货柜，阵列天线的各个天线设置于托盘的短边中心线，且其每个天线的尺寸是75×75mm，能扫描到的最边缘的扫描角度
优选为45°，参见附图11的仿真结果，可以看到副瓣较高，为‑13dB，副瓣会使扫描时造成接
收信息的错乱。为了降低副瓣，利用泰勒阵列综合算法来压副瓣；但是利用泰勒阵列综合算
法压制副瓣又可能出现阵列间距太大，而且阵列间距太大会导致栅瓣；栅瓣也会使接收信
息错乱，另外，扫描角度也会影响栅瓣。泰勒阵列综合不出现栅瓣的最大阵列间距公式为：

[0054]

[0055]

[0056] 其中，dmax为天线之间的最大间距，σ为波瓣展宽因子，N为单元个数，R0为泰勒阵列综合副瓣电平，λ为谐振波长。当R0为30dB，天线个数为6时，得出dmax＝118mm。

[0057] 为此，本实施例的每个托盘放置6个天线，相邻天线之间的间隔为118mm时，可使托盘上的物品的电子标签处于相同强度的电磁场中。

[0058] 通过C++编程计算得出30dB泰勒综合后每个单元的电流分布和扫描45°的相位移动如下表所示，扫描±45°得到的扫描方向参见图11。

[0059]天线编号 #1 #2 #3 #4 #5 #6
输入电流 0.323241 0.694336 1 1 0.694336 0.323241
相位移动 0° ‑89° ‑178° ‑267° ‑356° ‑85°

[0060] 其中，读写器采用半双工通信，其发射端和接收端波形如图12所示。

[0061] 设定单次识别时间T为读写器一次发送信息和接收信息所需的时间，那么在相控阵扫描时，波束移动一次的时间为T的整数倍，否则发送和接收信息的指令无法完成。设定
用户购物时每次的标签扫描时间为允许识别时间T’，在T’的时间内读写器可进行 次识
别。

[0062] 示例性的，如果允许识别时间T’设置为3秒，单次识别时间为30毫秒，那么在允许识别时间T’内波束最多扫描100次，即可执行100次识别操作。

[0063] 作为优选实施例，移相器选取4位，那么移相器最小移动的相位为22.5°，波束扫描角度可为45°，波束跃度为12.5°，即扫描37.5°，波束跳跃3次。要想覆盖无人售卖柜里的所
有物品，波束跳跃6次，所需时间为6×T，允许识别时间内的最多识别次数为 其中，波束
跳跃即为相控阵扫描，可使得售卖柜的每个位置都接收到读写器的最大信号，从而有效地
避免物品漏读。

[0064] 本发明实施例提供的售货柜的技术方案，包括柜体、触发装置、射频识别装置和处理器，柜体一侧设有柜门，柜体内部设有至少一个用于承载物品的托盘；触发装置用于在检
测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；射频识别装置包括读写器以及设置于托盘
上并与读写器相连的相控阵天线，读写器用于根据触发信号通过相控阵天线扫描当前托盘
上的物品的电子标签；处理器用于根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描
结果确定待结账物品信息。相控阵天线的使用可以增强柜体内各个位置的射频信号的强
度，避免柜体内出现标签识别盲区或盲点，以及因柜体内存在标签识别盲区或盲点出现物
品漏读情况的发生。

[0065] 实施例二

[0066] 图13是本发明实施例二提供的售货柜控制方法的流程图。本实施例的技术方案适用于控制前述实施例所述的购物柜响应用户的购物操作的情况。该方法可以由本发明实施
例提供的售货柜的处理器来执行。结合图1、图2A、图2B和图3，该方法具体包括如下步骤：

[0067] S101、通过触发装置检测柜门状态，并在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号。

[0068] 当柜门由打开状态转变为关闭状态时，表明用户由拿取物品阶段转变为结账阶段，此时由触发装置12生成用于触发标签识别的触发信号以启动标签扫描。

[0069] S102、由射频识别装置的读写器根据触发信号控制相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标签。

[0070] 射频识别装置13的读写器在检测到触发信号时，控制其连接的相控阵天线扫描对应托盘上的物品的电子标签，以得到当前的电子标签扫描结果。

[0071] 其中，相控阵天线的结构和性能参数详见前述实施例，本实施例在此不予赘述。

[0072] 为了提高待结账物品的确定速度，该售货柜还包括扫描摄像头15，由处理器控制其拍摄用户拿取物品的取货图像；处理器14获取该取货图像，并根据该取货图像确定待结
账物品对应的托盘标识，然后控制读写器根据触发信号控制托盘标识对应的相控阵天线进
行标签扫描。相较于控制所有天线对所有物品进行标签扫描，可以减少参与标签扫描的天
线数量，从而减少标签扫描范围，提高待结账物品的确定速度。

[0073] S103、根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描结果的比较结果确定待结账物品。

[0074] 处理器在得到当前的电子标签扫描结果后，调取前一次的电子标签扫描结果，然后确定前一次的电子标签扫描结果与当前的电子标签扫描结果的差异信息，并根据该差异
信息确定当前被用户取出的物品，将该物品作为当前待结账物品，并确定该当前待结账物
品对应的支付账单。

[0075] 当前待结账物品对应的支付账单确定以后，处理器控制交易模块从当前账号对应的支付路径中完成该支付账单的扣款。该支付路径可以是支付宝、微信、银行账户等授权路
径，且扣款方式可以是免密自动扣款，也可以是刷脸支付，也可以是交易密码支付，或者扫
码支付等。如果是密码支付则需要在柜门的触摸屏上输入支付密码。

[0076] 为了提高售货柜使用的便利性，还为该售货柜设置有人脸识别模块16。用户在购物时来到柜门前，进入人脸识别模块的摄像头的扫描范围，该摄像头感应到人之后启动照
相功能和人脸识别功能，处理器在人脸识别通过之后打开柜门111，以供用户从托盘上拿取
物品。达到了无需手机控制即可开门取货的技术效果。

[0077] 在一些实施例中，如果人脸识别失败则主动或被动地切换至其他开门方式，比如通过柜门上的触摸屏17进行账号登录开门或扫码开门等。

[0078] 本发明实施例提供的售货柜控制方法的技术方案，包括通过触发装置检测柜门状态，并在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；由射频识别装置的读写器根据
触发信号控制相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标签；根据当前的电子标签扫描结
果和前一次的电子标签扫描结果的比较结果确定当前待结账物品。相控阵天线的使用可以
增强柜体内各个位置的射频信号的强度，避免柜体内出现标签识别盲区或盲点，以及因柜
体内存在标签识别盲区或盲点出现物品漏读情况的发生。

[0079] 实施例三

[0080] 本发明实施例三还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种售货柜控制方法，该方法包括：

[0081] 通过触发装置检测柜门状态，并在检测到柜门状态从打开变为关闭时生成触发信号；

[0082] 由射频识别装置的读写器根据所述触发信号控制所述相控阵天线扫描当前托盘上的物品的电子标签；

[0083] 根据当前的电子标签扫描结果和前一次的电子标签扫描结果的比较结果确定待结账物品。

[0084] 当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的售货柜控
制方法中的相关操作。

[0085] 通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更
佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的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，如计算机的软盘、只读存储器(Read‑Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random 
Access Memory，简称RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本发明各个实施例所述的售货
柜控制方法。

[0086] 值得注意的是，上述售货柜的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能
单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

[0087] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、
重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行
了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还
可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。