一種具備收發(fā)信標(biāo)功能的rfid讀寫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，包括標(biāo)簽和多個RFID讀寫器，每個所述RFID讀寫器均內(nèi)置有信標(biāo)收發(fā)器，當(dāng)其中一個RFID讀寫器與所述標(biāo)簽通信時，其信標(biāo)收發(fā)器向其余的RFID讀寫器發(fā)送Busy信標(biāo)，其余RFID讀寫器的信標(biāo)收發(fā)器均向當(dāng)前處于通信狀態(tài)的RFID讀寫器發(fā)送Tick信標(biāo)。實施本實用新型的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，具有以下有益效果：能解決多手持讀寫器沖突問題、提高識別率、降低誤碼率。
【專利說明】
一種具備收發(fā)信標(biāo)功能的RF ID讀寫系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及RFID領(lǐng)域，特別涉及一種具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)一個RFID讀寫器的發(fā)射信號與另一個讀寫器的發(fā)射信號相互干擾時，就形成了多讀寫器沖突。多讀寫器沖突除了會使RFID讀寫器形成漏讀操作和誤操作外，RFID讀寫器的讀寫速率也會減慢，效率降低。
[0003]固定式讀寫器可以在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器后臺程序的控制調(diào)度下運行，后臺程序可對多讀寫器沖突采取較成熟的“時間隙調(diào)度”技術(shù)來解決多讀寫器沖突問題。手持RFID讀寫器是在內(nèi)置的應(yīng)用軟件控制下工作的，大多數(shù)的RFID讀寫器是獨立工作沒有聯(lián)網(wǎng)的，無法采取“時間隙調(diào)度”技術(shù)。因此，多讀寫器干擾問題在手持讀寫終端應(yīng)用中比表現(xiàn)較為嚴(yán)重?，F(xiàn)有技術(shù)中，多讀寫器沖突有三種表現(xiàn)形式:(I)多讀寫器到標(biāo)簽之間的干擾；(2)讀寫器與讀寫器之間的干擾;(3)讀寫器干擾使載波偵聽失效。
[0004]對于多讀寫器到標(biāo)簽之間的干擾來說，如圖1所示，兩個讀寫器閱讀范圍重疊，讀寫器Rl與讀寫器R2發(fā)射的信號在標(biāo)簽Tl處形成干擾，讀寫器Rl和讀寫器R2可能都讀不到標(biāo)簽Tl。由于讀寫器R2的干擾，讀寫器Rl可能就只能閱讀到標(biāo)簽T2和標(biāo)簽T3，而漏讀標(biāo)簽Tl。
[0005]對于讀寫器與讀寫器之間的干擾來說，如圖2所示，讀寫器Rl位于讀寫器R2的干擾區(qū)，射頻標(biāo)簽Tl逆向反射回去向讀寫器Rl的信號非常微弱，很容易受到R2的干擾，盡管兩個讀寫器的閱讀范圍沒有重疊，由于讀寫器R2發(fā)射的正向信號比標(biāo)簽Tl反射回的信號強(qiáng)若干個個數(shù)量級，這樣就產(chǎn)生了干擾。
[0006]對于讀寫器干擾使載波偵聽失效來說，如圖3所示，兩個讀寫器的閱讀范圍并沒有重疊，標(biāo)簽Tl處在讀寫器Rl的識讀范圍內(nèi)，也處在讀寫器R2的干擾范圍中。這種情況同時發(fā)生在兩個讀寫器不在相互偵聽的范圍內(nèi)時，使射頻識別網(wǎng)絡(luò)中載波偵聽無效?，F(xiàn)有技術(shù)中還尚未解決多手持讀寫器沖突的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述由多手持讀寫器沖突問題造成的識別率低、誤碼率高的缺陷，提供一種能解決多手持讀寫器沖突問題、提高識別率、降低誤碼率的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)。
[0008]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，包括標(biāo)簽和多個RFID讀寫器，每個所述RFID讀寫器均內(nèi)置有信標(biāo)收發(fā)器，當(dāng)其中一個RFID讀寫器與所述標(biāo)簽通信時，其信標(biāo)收發(fā)器向其余的RFID讀寫器發(fā)送Busy信標(biāo)，其余RFID讀寫器的信標(biāo)收發(fā)器均向當(dāng)前處于通信狀態(tài)的RFID讀寫器發(fā)送Tick信標(biāo)。
[0009]在本實用新型所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)中，所述信標(biāo)收發(fā)器包括用于起控制作用的M⑶以及與所述M⑶連接、用于產(chǎn)生模擬頻率信號的DDS(direct digitalsynthesis，直接數(shù)字頻率合成器)芯片，所述DDS芯片的一端還接收參考時鐘信號。
[0010]在本實用新型所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)中，所述信標(biāo)收發(fā)器還包括電子開關(guān)和第一低通濾波器，所述電子開關(guān)分別與所述MCU和DDS芯片連接、用于起開關(guān)作用，所述第一低通濾波器與所述電子開關(guān)連接、用于對所述模擬頻率信號進(jìn)行濾波并輸出Busy信標(biāo)或Tick信標(biāo)。
[0011]在本實用新型所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)中，所述DDS芯片包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計算器，所述頻率控制寄存器以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼，所述高速相位累加器與頻率控制寄存器連接、用于根據(jù)所述頻率控制碼在每個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個相位值，所述正弦計算器與所述高速相位累加器連接、用于根據(jù)所述相位值計算數(shù)字化正弦波的幅度。
[0012]在本實用新型所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)中，所述DDS芯片還包括高速D/A轉(zhuǎn)換器和第二低通濾波器，所述高速D/A轉(zhuǎn)換器與所述正弦計算器連接、用于將所述數(shù)字化正弦波轉(zhuǎn)換為模擬信號，所述第二低通濾波器與所述高速D/A轉(zhuǎn)換器連接、用于對所述模擬信號進(jìn)行低通濾波后得到所述模擬頻率信號。
[0013]在本實用新型所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)中，所述Busy信標(biāo)為數(shù)據(jù)通道忙信標(biāo)，所述Tick信標(biāo)為排隊隊列中RFID讀寫器心跳信標(biāo)。
[0014]實施本實用新型的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，具有以下有益效果:由于每個RFID讀寫器均內(nèi)置有信標(biāo)收發(fā)器，當(dāng)其中一個RFID讀寫器與標(biāo)簽通信時，其信標(biāo)收發(fā)器向其余的RFID讀寫器發(fā)送Busy信標(biāo)，其余RFID讀寫器的信標(biāo)收發(fā)器均向當(dāng)前處于通信狀態(tài)的RFID讀寫器發(fā)送Tick信標(biāo)，這樣就能保證在特定時段，只有一個RFID讀寫器與標(biāo)簽通信，從根本上杜絕了多讀寫器沖突，所以其能解決多手持讀寫器沖突問題、提高識別率、降低誤碼率。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為【背景技術(shù)】中多讀寫器到標(biāo)簽之間的干擾示意圖；
[0017]圖2為【背景技術(shù)】中讀寫器與讀寫器之間的干擾示意圖；
[0018]圖3為【背景技術(shù)】中讀寫器干擾使載波偵聽失效的示意圖；
[0019]圖4為本實用新型具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)一個實施例中多個RFID讀寫器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為所述實施例中信標(biāo)收發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖6為所述實施例中DDS芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7為所述實施例中RFID讀寫器與標(biāo)簽通信的方式示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0024]解決多讀寫器沖突的前提是，標(biāo)簽不得參與任何抗沖突協(xié)議任務(wù)，以降低RFID標(biāo)簽的成本。在本實用新型具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)實施例中，該具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)包括標(biāo)簽和多個RFID讀寫器，圖4為該具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)中多個RFID讀寫器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4中，
[0025]本實施例中，每個RFID讀寫器均內(nèi)置有信標(biāo)收發(fā)器，在每個RFID讀寫器之間建立一個通知機(jī)制，這樣，當(dāng)其中一個RFID讀寫器與標(biāo)簽進(jìn)行通信時，該RFID讀寫器會通知其它RFID讀寫器，具體的，該RFID讀寫器的信標(biāo)收發(fā)器向其余的RFID讀寫器發(fā)送Busy信標(biāo)，Busy信標(biāo)為數(shù)據(jù)通道忙信標(biāo)，表示該RFID讀寫器與標(biāo)簽的通信通道忙，此時，其它RFID讀寫器就應(yīng)該延遲、等待。其余RFID讀寫器的信標(biāo)收發(fā)器均向當(dāng)前處于通信狀態(tài)的RFID讀寫器發(fā)送Tick信標(biāo)，Tick信標(biāo)為排隊隊列中RFID讀寫器心跳信標(biāo)。在特定時段，保證只有一個RFID讀寫器與標(biāo)簽通信，這就從根本上杜絕了多讀寫器沖突。所以其能解決多手持讀寫器沖突問題、提高識別率、降低誤碼率。
[0026]圖5為本實施例中信標(biāo)收發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5中，該信標(biāo)收發(fā)器包括MCU和DDS芯片，其中，M⑶起控制作用，DDS芯片與M⑶連接、用于產(chǎn)生模擬頻率信號，DDS芯片的一端還接收參考時鐘信號。值得一提的是，在極端情況下，要求RFID讀寫器必須在1ms內(nèi)讀取到標(biāo)簽，為防止多讀寫器沖突，RFID讀寫器需要往復(fù)多次通信，為滿足系統(tǒng)實時性，信標(biāo)發(fā)生器無法采用軟件模擬合成的方式，本實用新型選用了 DDS芯片。
[0027]本實施例中，信標(biāo)收發(fā)器還包括電子開關(guān)和第一低通濾波器，電子開關(guān)分別與MCU和DDS芯片連接，電子開關(guān)用于起開關(guān)作用，當(dāng)多讀寫器沖突不嚴(yán)重或要求識別效率時，可關(guān)閉此電子開關(guān)。第一低通濾波器與電子開關(guān)連接、用于對模擬頻率信號進(jìn)行濾波，并輸出Busy信標(biāo)或Tick信標(biāo)，具體來講，當(dāng)其所在的RFID讀寫器與標(biāo)簽通信時，輸出Busy信標(biāo)，未與標(biāo)簽通信時，輸出T i ck信標(biāo)。
[0028]圖6為本實施例中DDS芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6中，DDS芯片包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計算器，其中，頻率控制寄存器可以以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼，高速相位累加器與頻率控制寄存器連接、用于根據(jù)頻率控制碼在每個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個相位值，正弦計算器與高速相位累加器連接、用于根據(jù)相位值計算數(shù)字化正弦波的幅度，這時，DDS芯片輸出的是數(shù)字化的正弦波，還需要對其進(jìn)一步處理，這就需要該DDS芯片還進(jìn)一步包括高速D/A轉(zhuǎn)換器和第二低通濾波器，高速D/A轉(zhuǎn)換器與正弦計算器連接、用于將數(shù)字化正弦波轉(zhuǎn)換為模擬信號，第二低通濾波器與高速D/A轉(zhuǎn)換器連接、用于對模擬信號進(jìn)行低通濾波后得到模擬頻率信號，這樣就得到一個可用的、有效的模擬頻率信號。本實施例中，由于現(xiàn)場具體時間點只有一臺RFID讀寫器與標(biāo)簽通信，就從根本上杜絕了多讀寫器沖突。此外，Busy信標(biāo)與Tick信標(biāo)的載頻遠(yuǎn)離RFID讀寫器的載頻，不會對RFID讀寫器產(chǎn)生污染。本實用新型能大大提高標(biāo)簽識別的準(zhǔn)確率。
[0029]本實施例中，具體來講，將正在與標(biāo)簽通信的RFID讀寫器稱主終端，其它狀態(tài)下的RFID讀寫器為從終端，現(xiàn)場只允許有一個主終端。只有主終端才發(fā)射Busy信標(biāo)，Busy信標(biāo)的幀格式如下:前導(dǎo)頭+源地址+CRC校驗，前導(dǎo)頭用于指示該數(shù)據(jù)包是Busy信標(biāo);源地址是主終端的讀寫器ID，簡稱RID。設(shè)備出廠時，每個RFID讀寫器的RID是唯一的，存儲在RFID讀寫器的Flash內(nèi)。Busy信標(biāo)的幀格式中沒有目的地址，因為信標(biāo)是廣播發(fā)送的。CRC校驗是數(shù)據(jù)包循環(huán)冗余檢驗。對于Tick信標(biāo)來講，處在“等待狀態(tài)”下的從終端發(fā)射Tick信標(biāo)，Tick信標(biāo)的幀格式與Busy信標(biāo)類同，僅僅前導(dǎo)頭有區(qū)別。
[0030]本實施例中，帶信標(biāo)的RFID讀寫器有三個狀態(tài):等待狀態(tài)、工作狀態(tài)和競爭狀態(tài)。對于等待狀態(tài)來講，進(jìn)入實際工作現(xiàn)場的RFID讀寫器首先應(yīng)該進(jìn)入等待狀態(tài)，成為從終端。在等待狀態(tài)，RFID讀寫器做三件事情:(I)進(jìn)入工作現(xiàn)場，處在等待狀態(tài)的從終端，需要一直向主終端發(fā)送Tick信標(biāo)，表明自己心跳存在并上報自己的RIDJ2)接受并刷新主終端發(fā)送過來的等待中的從終端RID隊列表。(3)搜索有無主終端發(fā)射的Busy信標(biāo)。只要能接受到Busy信標(biāo)，RFID讀寫器就一直停留在等待狀態(tài)。
[0031 ]本實施例中，對于工作狀態(tài)來講，RFID讀寫器由等待狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)后，(I)首先要廣播Busy信標(biāo)，然后才能進(jìn)入閱讀標(biāo)簽的工作狀態(tài)。(2)由從終端轉(zhuǎn)為主終端。(3)閱讀標(biāo)簽時，主終端應(yīng)一直廣播Busy信標(biāo)，以告知其他讀寫器，讀寫通道正被占用。(4)主終端一直偵聽從終端的Tick信標(biāo)，建立并維護(hù)等待中的從終端RID隊列表。從終端RID隊列表采用FIFO方式，即先入先出模式。每個RID都有一個從I開始的索引號i。( 5)主終端將從終端RID隊列表以及隊列索引i發(fā)射，復(fù)制到等待隊列中每個從終端中去。
[0032]對于競爭狀態(tài)來講，當(dāng)某RFID讀寫器正常退出工作狀態(tài)后，將立即停止廣播Busy信標(biāo)。由主終端轉(zhuǎn)變?yōu)閺慕K端，排到RID隊列表末端，參與排隊。此時，可能有多臺從終端希望進(jìn)入工作狀態(tài)。為解決這一問題，設(shè)置了競爭狀態(tài)。根據(jù)復(fù)制到每臺終端中的RID隊列表查出本終端的隊列索引i，本實施例規(guī)定了一個延時時間片twait以及退避時間機(jī)制。各終端的退避時間就是i倍的twait時間，各終端必須在延時各自的退避時間后，再次搜索有無Busy信標(biāo)，依然未檢測到Busy信標(biāo)的從終端方能進(jìn)入工作狀態(tài)。按退避機(jī)制機(jī)理，當(dāng)然是退避時間短的才能率先進(jìn)入工作狀態(tài)。退避時間長的終端，勢必會收到新近進(jìn)入工作狀態(tài)的從終端發(fā)射的Busy信標(biāo)，而不得不繼續(xù)等待。新進(jìn)入工作狀態(tài)，轉(zhuǎn)為主終端的讀寫器將根據(jù)FIFO方式，維護(hù)并刷新RID隊列表及相應(yīng)索引i，復(fù)制到各終端中去。
[0033]圖7為本實施例中RFID讀寫器與標(biāo)簽通信的方式示意圖，也就是處于工作狀態(tài)的主終端與標(biāo)簽通信的方式示意圖。圖7中，tl為讀時間段，t2為間隔時間段，tl和t2的時間由用戶自由設(shè)定，11可調(diào)范圍由數(shù)毫秒到數(shù)秒，t2可調(diào)范圍由O到數(shù)秒，缺省值，11為100毫秒，t2 為 O。
[0034]本實施例中，退出讀標(biāo)簽?zāi)Ｊ接?個可能，一是人工干預(yù)隨機(jī)退出，二是tl時間到退出。主終端11時間到，退出讀標(biāo)簽?zāi)Ｊ胶?，轉(zhuǎn)為從終端，實際上，從終端一直在發(fā)射Tick信標(biāo)，只有終端仍處在工作現(xiàn)場的信標(biāo)接受范圍內(nèi)，剛退出工作狀態(tài)的終端會自動進(jìn)入RID隊列，重新參與排隊?？梢钥闯?，終端是以分時時間片與標(biāo)簽通信的，而不是在現(xiàn)場整個時間獨占信道與標(biāo)簽通信的，與沒有收發(fā)信標(biāo)的普通讀寫器相比，本實施例中的RFID讀寫器讀寫效率高。
[0035]總之，在本實施例中，通過在特定時段只有一個RFID讀寫器與標(biāo)簽通信，這就從根本上杜絕了多讀寫器沖突，所以其能解決多手持讀寫器沖突問題、提高識別率、降低誤碼率。
[0036]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，其特征在于，包括標(biāo)簽和多個RFID讀寫器，每個所述RFID讀寫器均內(nèi)置有信標(biāo)收發(fā)器，當(dāng)其中一個RFID讀寫器與所述標(biāo)簽通信時，其信標(biāo)收發(fā)器向其余的RFID讀寫器發(fā)送Busy信標(biāo)，其余RFID讀寫器的信標(biāo)收發(fā)器均向當(dāng)前處于通信狀態(tài)的RFID讀寫器發(fā)送Tick信標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，其特征在于，所述信標(biāo)收發(fā)器包括用于起控制作用的MCU以及與所述MCU連接、用于產(chǎn)生模擬頻率信號的DDS芯片，所述DDS芯片的一端還接收參考時鐘信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，其特征在于，所述信標(biāo)收發(fā)器還包括電子開關(guān)和第一低通濾波器，所述電子開關(guān)分別與所述MCU和DDS芯片連接、用于起開關(guān)作用，所述第一低通濾波器與所述電子開關(guān)連接、用于對所述模擬頻率信號進(jìn)行濾波并輸出Busy信標(biāo)或Tick信標(biāo)。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，其特征在于，所述DDS芯片包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計算器，所述頻率控制寄存器以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼，所述高速相位累加器與頻率控制寄存器連接、用于根據(jù)所述頻率控制碼在每個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個相位值，所述正弦計算器與所述高速相位累加器連接、用于根據(jù)所述相位值計算數(shù)字化正弦波的幅度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，其特征在于，所述DDS芯片還包括高速D/A轉(zhuǎn)換器和第二低通濾波器，所述高速D/A轉(zhuǎn)換器與所述正弦計算器連接、用于將所述數(shù)字化正弦波轉(zhuǎn)換為模擬信號，所述第二低通濾波器與所述高速D/A轉(zhuǎn)換器連接、用于對所述模擬信號進(jìn)行低通濾波后得到所述模擬頻率信號。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備收發(fā)信標(biāo)功能的RFID讀寫系統(tǒng)，其特征在于，所述Busy信標(biāo)為數(shù)據(jù)通道忙信標(biāo)，所述Tick信標(biāo)為排隊隊列中RFID讀寫器心跳信標(biāo)。
【文檔編號】G06K7/10GK205608739SQ201620280950
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】孫海, 何曉鵬, 蔡若華, 萬敦本
【申請人】北京芯聯(lián)創(chuàng)展電子技術(shù)有限公司