實現(xiàn)有源rfid單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)，其中包括讀卡單元，用以發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)；有源RFID單元，用以接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要求以及根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔后發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元；后臺控制終端，與所述的讀卡單元相連接，本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法。采用該種結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)了多個有源RFID單元和讀卡單元之間可靠的雙向通信，降低了多個RFID單元同時發(fā)送數(shù)據(jù)時沖突發(fā)送的概率，在讀卡器正向發(fā)送的基礎上，提高反向傳輸?shù)目煽啃裕哂懈鼜V泛的應用范圍。
【專利說明】實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領域】，尤其涉及有源RFID卡通信領域，具體是指一種實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，一般的RFID(Radio frequency identification devices,無線射頻識別)卡主要是用于單向通信，從RFID射頻單元發(fā)送給讀卡單元，讀卡單元接收到以后傳到系統(tǒng)中去，第二種是讀卡單元發(fā)送信息給RFID射頻單元，射頻單元接收到以后存儲到自身的卡中。
[0003]還有一些方法是雙向通信的，即RFID射頻單元平時處于休眠狀態(tài)，每到一個固定的間隔時間醒來一次，收到讀卡單元的信號后即發(fā)送自身的數(shù)據(jù)，但是如果在讀卡單元的范圍內(nèi)的RFID射頻單元多的話，這種方式就很容易造成沖突，導致通信可靠性變差，而這種情況在實際應用過程中是經(jīng)常發(fā)生的。
[0004]為了改變這種缺陷，必須采用一種合理的通信方式，使得多射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)沖突的可能性變的很小，在讀卡器正向發(fā)送的基礎上，提高反向傳輸?shù)目煽啃浴?br>
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)多個有源RFID單元和讀卡單元之間可靠雙向通信、降低多RFID單元同時發(fā)送數(shù)據(jù)時沖突發(fā)生概率的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)及方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)及方法具有如下構(gòu)成:
[0007]該實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)，其主要特點是，所述的系統(tǒng)包括:
[0008]讀卡單元，用以發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)；
[0009]有源RFID單元，用以接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要求以及根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔后發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元。
[0010]較佳地，所述的系統(tǒng)還包括后臺控制終端，所述的后臺控制終端與所述的讀卡單元相連接。
[0011]本發(fā)明還涉及一種基于所述的系統(tǒng)實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法，其主要特點是，所述的方法包括以下步驟:
[0012](I)所述的讀卡單元發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)；
[0013](2)所述的有源RFID單元接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要求；
[0014](3)所述的有源RFID單元根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔后發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元。
[0015]較佳地，所述的有源RFID單元接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要求，具體為:
[0016]所述的有源RFID單元接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否大于系統(tǒng)預設閾值，如果是，則繼續(xù)步驟(3)，否則結(jié)束退出。
[0017]較佳地，所述的有源RFID單元根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔，包括以下步驟:
[0018](31)所述的有源RFID單元解析信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)并得到同步序號；
[0019](32)所述的有源RFID單元根據(jù)所述的同步序號按照以下公式計算得到該同步幀數(shù)據(jù)的同步頭:
[0020]同步頭=接收到同步幀數(shù)據(jù)的同步序號X (總發(fā)送時間/發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)幀總數(shù)
量);
[0021](33)所述的有源RFID單元在所述的同步頭的基礎上按照以下公式確定退避時間間隔:
[0022]退避時間間隔=該有源RFID單元的ID號X安全時隙。
[0023]較佳地，所述的發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元，具體為:
[0024]采用與所述的讀卡單元發(fā)送頻率不同的頻率發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元。
[0025]較佳地，所述的步驟(3)之后，還包括以下步驟:
[0026](41)所述的讀卡單元接收所述的廣播數(shù)據(jù)并判斷該廣播數(shù)據(jù)中包含的有源RFID單元ID號是否已存在于緩沖區(qū)，如果是，則繼續(xù)步驟(43)，否則繼續(xù)步驟(42)；
[0027](42)所述的讀卡單元將所述的有源RFID單元ID號上報并寫在緩沖區(qū)內(nèi)，然后繼續(xù)步驟(43)；
[0028](43)所述的讀卡單元判斷所述的有源RFID單元ID號的有效時間是否為零，如果是，則繼續(xù)步驟(45)，否則繼續(xù)步驟(44)；
[0029](44)所述的讀卡單元將所述的有源RFID單元ID號的有效時間按照系統(tǒng)預設時間間隔進行減I操作，然后繼續(xù)步驟(43)；
[0030](45)刪除緩沖區(qū)中對應的有源RFID單元ID號，然后結(jié)束退出。
[0031]采用了該發(fā)明中的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)了多個有源RFID單元和讀卡單元之間可靠的雙向通信，降低了多個RFID單元同時發(fā)送數(shù)據(jù)時沖突發(fā)送的概率，在讀卡器正向發(fā)送的基礎上，提高反向傳輸?shù)目煽啃裕哂懈鼜V泛的應用范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2為本發(fā)明的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0034]為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例來進行進一步的描述。
[0035]本發(fā)明主要提供一種至少一個有源RFID單元與讀卡單元的雙向通信方法，讀卡單元一直處于發(fā)送同步幀的狀態(tài)，有源RFID單元接收到數(shù)據(jù)后按照一個的方式進行時隙退避發(fā)送給讀卡單元，通過本同步傳輸方式能夠有效的解決多射頻單元發(fā)送數(shù)據(jù)中的沖突問題。
[0036]該方案采用同步的設計方法，有源射頻單元在激活的狀態(tài)時候，平時處于休眠狀態(tài)，每隔一段時間偵聽一次，讀卡單元定時發(fā)送攜帶數(shù)據(jù)信息的同步幀，如果有源射頻單元通過讀卡單元的發(fā)送范圍，收到讀卡單元的同步巾貞后，讀取收到的信號RFID中的功率大小，如果大于閾值，則解析出精確同步數(shù)據(jù)信息，找到同步時間后，根據(jù)卡的ID號退避一個相應的時隙XID的時間間隔，然后發(fā)送廣播數(shù)據(jù)給讀卡單元。
[0037]在本方案中，一個關(guān)鍵的問題是找出同步頭，在本發(fā)明中同步功能是使用讀卡單元中發(fā)出的幀中攜帶有計數(shù)的同步頭來實現(xiàn)的，RFID單元接收到信號以后，通過同步信號推算出原始同步頭發(fā)出的時間，就找到了精確的同步頭了。
[0038]在此發(fā)明中，對于讀卡單元來講，上行和下行的采用不同的頻率，實現(xiàn)雙工通信，下行通信采用一種頻段，并且為了保證成功率，加功率放大器，而在上行通信中，為了保證有源RFID單元的能耗，不能加功放，而是在靠近讀寫器單元的時候再發(fā)送才能保證其成功率，所以RFID單元要讀取讀寫器單元發(fā)送出來的幀的信號強度，超過閾值才發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器單元。
[0039]有源RFID單元的ID號至少為2個字節(jié)，并且可以通過讀卡器進行修改，記錄在本身的Flash中。
[0040]如圖1所示,本發(fā)明的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)包括:
[0041]讀卡單元，用以發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)；
[0042]有源RFID單元，用以接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要求以及根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔后發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元；
[0043]后臺控制終端，與所述的讀卡單元相連接。
[0044]如圖2所示，本發(fā)明的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法包括以下步驟:
[0045](I)所述的讀卡單元發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)；
[0046](2)所述的有源RFID單元接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否大于系統(tǒng)預設閾值，如果是，則繼續(xù)步驟(3)，否則結(jié)束退出；
[0047](3)所述的有源RFID單元根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)、射頻單元的ID號或者其他的手段退避一時間間隔后，采用與所述的讀卡單元發(fā)送頻率不同的頻率發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元。
[0048]所述的有源RFID單元根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔，包括以下步驟:
[0049](31)所述的有源RFID單元解析信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)并得到同步序號；
[0050](32)所述的有源RFID單元根據(jù)所述的同步序號按照以下公式計算得到該同步幀數(shù)據(jù)的同步頭:
[0051]同步頭=接收到同步幀數(shù)據(jù)的同步序號X (總發(fā)送時間/發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)幀總數(shù)
量);
[0052](33)所述的有源RFID單元在所述的同步頭的基礎上按照以下公式確定退避時間間隔:
[0053]退避時間間隔=該有源RFID單元的ID號X安全時隙。
[0054]所述的發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元，具體為:
[0055](41)所述的讀卡單元接收所述的廣播數(shù)據(jù)并判斷該廣播數(shù)據(jù)中包含的有源RFID單元ID號是否已存在于緩沖區(qū)，如果是，則繼續(xù)步驟(43)，否則繼續(xù)步驟(42)； [0056](42)所述的讀卡單元將所述的有源RFID單元ID號上報并寫在緩沖區(qū)內(nèi)，然后繼續(xù)步驟(43)；
[0057](43)所述的讀卡單元判斷所述的有源RFID單元ID號的有效時間是否為零，如果是，則繼續(xù)步驟(45)，否則繼續(xù)步驟(44)；
[0058](44)所述的讀卡單元將所述的有源RFID單元ID號的有效時間按照系統(tǒng)預設時間間隔進行減I操作，然后繼續(xù)步驟(43)；
[0059](45)刪除緩沖區(qū)中對應的有源RFID單元ID號，然后結(jié)束退出。
[0060]下面采用一個具體實施例來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0061]在具體實施例中采用433MHz作為讀卡單元發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率(下行發(fā)送頻率)，443MHz作為上行發(fā)送頻率，上下行發(fā)送速率250kbps，安全時隙為1ms，以Is為一個同步的單元，則在Is內(nèi)有1000個發(fā)送時隙，讀寫單元Is內(nèi)以等時間間距發(fā)送30幀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含每幀數(shù)據(jù)的序號，從I到30。當卡進入讀卡單元的發(fā)射范圍后，如果有源RFID單元收到讀卡單元發(fā)射的信號強度大于閾值-80dbm，則提取發(fā)送數(shù)據(jù)幀中的序號，不失一般性，設ID號為150的RFID單元收到序號為13，則可以判斷出發(fā)射信號的Is的源頭在13X (1/30)的地方，就可以在這個源頭進行150個時隙的退避，然后發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0062]如下表所示，為本實施例中發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)的過程表。
【權(quán)利要求】
1.一種實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括: 讀卡單元，用以發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)； 有源RFID單元，用以接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要求以及根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔后發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)還包括后臺控制終端，所述的后臺控制終端與所述的讀卡單元相連接。
3.一種基于權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: (1)所述的讀卡單元發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)； (2)所述的有源RFID單元接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要 求； (3)所述的有源RFID單元根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔后發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法，其特征在于，所述的有源RFID單元接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否滿足系統(tǒng)要求，具體為: 所述的有源RFID單元接收所述的同步幀數(shù)據(jù)并判斷其信號強度是否大于系統(tǒng)預設閾值，如果是，則繼續(xù)步驟(3)，否則結(jié)束退出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法，其特征在于，所述的有源RFID單元根據(jù)信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)退避一時間間隔，包括以下步驟: (31)所述的有源RFID單元解析信號強度滿足系統(tǒng)要求的同步幀數(shù)據(jù)并得到同步序號; (32)所述的有源RFID單元根據(jù)所述的同步序號按照以下公式計算得到該同步幀數(shù)據(jù)的同步頭: 同步頭=接收到同步幀數(shù)據(jù)的同步序號X(總發(fā)送時間/發(fā)送同步幀數(shù)據(jù)幀總數(shù)量)； (33)所述的有源RFID單元在所述的同步頭的基礎上按照以下公式確定退避時間間隔: 退避時間間隔=該有源RFID單元的ID號X安全時隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法，其特征在于，所述的發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元，具體為: 采用與所述的讀卡單元發(fā)送頻率不同的頻率發(fā)送廣播數(shù)據(jù)至所述的讀卡單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實現(xiàn)有源RFID單元與讀卡單元雙向通信的方法，其特征在于，所述的步驟(3)之后，還包括以下步驟: (41)所述的讀卡單元接收所述的廣播數(shù)據(jù)并判斷該廣播數(shù)據(jù)中包含的有源RFID單元ID號是否已存在于緩沖區(qū)，如果是，則繼續(xù)步驟(43)，否則繼續(xù)步驟(42)；(42)所述的讀卡單元將所述的有源RFID單元ID號上報并寫在緩沖區(qū)內(nèi)，然后繼續(xù)步驟(43)； (43)所述的讀卡單元判斷所述的有源RFID單元ID號的有效時間是否為零，如果是，則繼續(xù)步驟(45)，否則繼續(xù)步驟(44)； (44)所述的讀卡單元將所述的有源RFID單元ID號的有效時間按照系統(tǒng)預設時間間隔進行減I操作，然后繼續(xù)步驟(43)； (45)刪除緩沖區(qū)中對應的有源RFID單元ID號，然后結(jié)束退出。
【文檔編號】G06K17/00GK103984969SQ201410225887
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】毋杰, 張海波, 王占斌 申請人:公安部第三研究所