專利名稱：使用多跳通信的有源rfid系統(tǒng)以及該系統(tǒng)中的通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及港內(nèi)的集裝箱和各種設(shè)備的高效處理和狀態(tài)管理，尤其涉及一種用于 港口物流的有源無線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)，以及該RFID系統(tǒng)中的用于提高標(biāo)簽識(shí)別率的 通信方法，當(dāng)頻率為433MHz時(shí)的有源RFID標(biāo)簽粘貼在各個(gè)貨物上時(shí)，使用閱讀器收集標(biāo)簽信息。
背景技術(shù)：
主要用于港口物流的無線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)是基于433MHz頻率的有源RFID 通信系統(tǒng)，符合國際標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)(ISO/IEC) 18000-7。這樣的 標(biāo)準(zhǔn)定義了閱讀器的各種命令包，這些命令包可以分為廣播命令和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(peer-to-peer) (P2P)命令，并且定義了關(guān)于這些命令的標(biāo)簽的響應(yīng)信息的形式。在美國，已經(jīng)研究出了 用于追蹤進(jìn)口和出口貨物的流通以及強(qiáng)化貨物安全的電子印章(e-seal)標(biāo)簽。在美國和 歐洲的一些港口，將頻率為433MHz的有源標(biāo)簽粘貼在港口的集裝箱和設(shè)備上，從而用作識(shí) 別、運(yùn)送和裝載各個(gè)貨物的自動(dòng)化過程的模式。 目前，為了識(shí)別和追蹤港口的貨物，工人攜帶終端設(shè)備(例如，個(gè)人數(shù)字助理
(PDAs))手動(dòng)地確定貨物的存在和狀態(tài)，然后通過設(shè)置在港口內(nèi)的無線局域網(wǎng)(LAN)將信
息傳送給服務(wù)器。如果工人是熟練的，則可以采集到正確的信息，并通過上述過程進(jìn)行維
護(hù)。但是，這要增加人事費(fèi)用，而且無法快速地確定時(shí)時(shí)改變的貨物的狀態(tài)。 對(duì)于這方面，當(dāng)前備受關(guān)注的RFID技術(shù)可以解決上述問題。就是說，如果將RFID
標(biāo)簽粘貼在各個(gè)集裝箱上，通過使用閱讀器將采集命令發(fā)送到RFID標(biāo)簽，可以通過無線電
波自動(dòng)地采集各個(gè)RFID標(biāo)簽的信息。這樣，能夠快速地應(yīng)對(duì)貨物損壞或被盜等意外情況，
而不需要工人一個(gè)接一個(gè)地檢查。 圖1為現(xiàn)有RFID標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的運(yùn)作圖。 參照?qǐng)D1 ，通過無線電波將閱讀器100的命令傳送到周圍的標(biāo)簽，標(biāo)簽將響應(yīng)信息 包括它們各自的信息傳送到閱讀器100。然后，閱讀器100通過服務(wù)器400將由標(biāo)簽接收到 的響應(yīng)信息提供給管理員終端500，使得管理員可以確定遠(yuǎn)處的貨物的存在和狀態(tài)。但是， 由于障礙物(墻)300，可能存在不能接收來自閱讀器100的信號(hào)的第五標(biāo)簽200。在這種 情況下，管理員可能難以確定貨物的存在和狀態(tài)。 例如，如果存在阻斷無線電波在閱讀器100和第五標(biāo)簽200之間的流通的墻300， 第五標(biāo)簽200可能無法接收閱讀器100發(fā)出的信號(hào)，從而無法響應(yīng)閱讀器100。然后，閱讀 器100可能無法識(shí)別第五標(biāo)簽200的存在。 閱讀器100的信號(hào)不能到達(dá)的區(qū)域稱作陰影區(qū)。在集裝箱港口，金屬集裝箱裝載為四個(gè)縱隊(duì)五行，大型設(shè)備(例如，起重機(jī)和堆場牽引車)也是分散的，所以很有可能由于 集裝箱或大型設(shè)備阻斷無線電波而產(chǎn)生陰影區(qū)域。特別地，已知在港口物流中使用的頻率 為433MHz的有源標(biāo)簽的識(shí)別距離為50-100米。但是，在特殊的條件下，例如，在港口 ，實(shí)際 的識(shí)別距離小于50-100米，而是根據(jù)貨物的裝載形式而改變的。 同樣地，如果閱讀器100沒有完全識(shí)別所有標(biāo)簽的信息，則可能發(fā)生嚴(yán)重的問題， 從而影響整個(gè)港口物流的效率。就是說，沒有正確識(shí)別型號(hào)、目標(biāo)和存在的集裝箱可能對(duì)整 個(gè)集裝箱的貯存方式、運(yùn)送和裝載安排有不利的影響。這是因?yàn)楝F(xiàn)行的用于港口物流通信 的國際標(biāo)準(zhǔn)(IS0/IEC 18000-7)使用頻率為433MHz的有源標(biāo)簽，只局限于在閱讀器和標(biāo)簽 之間的直接通信，而不適于支持閱讀器和標(biāo)簽之間的多跳通信。 因此，需要再次手動(dòng)記錄由于通信陰影或無線通信的不穩(wěn)定性而無法識(shí)別的標(biāo)簽 信息。這樣，與使用已有的無線LAN的環(huán)境相比，現(xiàn)有的RFID標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)并不具有很強(qiáng)的優(yōu) 勢。因此，在RFID技術(shù)中需要一種解決通信陰影問題的方法，以有助于港口物流的自動(dòng)控 制。 現(xiàn)有的用于解決通信陰影問題的方法如下。 第一，可以在經(jīng)常出現(xiàn)陰影的位置再安裝一個(gè)固定型無線閱讀器。但是，這種方法 存在許多問題。其中一個(gè)主要的問題是在港口中可以安裝固定型閱讀器的位置是有限的。 由于需要保證在密集的貯存集裝箱之間的堆場牽引車或叉式升降機(jī)的移動(dòng)路經(jīng)以及需要 放置設(shè)備(例如，起重機(jī)或搭車)的空間，能夠安裝閱讀器的位置則限定于位于集裝箱貯存 場中的燈塔上。此外，即使安裝了固定型閱讀器，也可能由金屬制成的大型設(shè)備和集裝箱干 擾閱讀器和標(biāo)簽之間的順暢通信。 第二，可以開發(fā)并引進(jìn)可移動(dòng)式閱讀器?？梢詫⒖梢苿?dòng)式閱讀器放在港口的工作 車輛上，工作車輛連續(xù)地向可移動(dòng)式閱讀器提供電能。這樣，這些可移動(dòng)式閱讀器采集標(biāo)簽 的信息。但是，在可移動(dòng)式閱讀器中存在一些問題。例如，在特定的區(qū)域可能連續(xù)地產(chǎn)生通 信陰影區(qū)域。可移動(dòng)式閱讀器在無法到達(dá)的區(qū)域可能不能通信，例如，離工作車輛的移動(dòng)路 線很遠(yuǎn)的區(qū)域或者粘貼在貯存在最高處的集裝箱上的標(biāo)簽。并且，可移動(dòng)式閱讀器連續(xù)地 移動(dòng)，使得由于網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)頻繁地改變而產(chǎn)生信息加載，從而很難保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。此 外，可移動(dòng)式閱讀器的價(jià)格是固定型閱讀器價(jià)格的2-3倍，因此價(jià)格是可移動(dòng)式閱讀器的 另一個(gè)問題。 因此，現(xiàn)有的港口物流RFID系統(tǒng)無法解決不規(guī)則地產(chǎn)生陰影區(qū)域的問題。為此， 可以更密集地安裝閱讀器，但是這樣會(huì)增加開支，并且這些閱讀器之間的信號(hào)會(huì)相互干擾。 另外，必須保證貯存集裝箱和移動(dòng)/操控設(shè)備的空間，所以可以安裝閱讀器的位置是有限 的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于港口物流的有源無線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)，以及該RFID 系統(tǒng)的通信方法，其中，沒有改變現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的命令和響應(yīng)信息的格式，以保持與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn) 的兼容性，并支持多跳通信，使用了通常不使用的一些字段(field)，從而使用其它周圍標(biāo) 簽通過多跳通信使陰影區(qū)域中的標(biāo)簽與閱讀器之間能夠通信。 本發(fā)明還提供了一種用于港口物流的RFID系統(tǒng)，以及該RFID系統(tǒng)的通信方法，其中，使用其它周圍標(biāo)簽通過多跳通信使陰影區(qū)域中的標(biāo)簽與閱讀器之間能夠通信，從而避 免了安裝新的固定型閱讀器和購買昂貴的可移動(dòng)式閱讀器。 本發(fā)明還提供了一種用于港口物流的RFID系統(tǒng)，以及該RFID系統(tǒng)的通信方法，其 中，使用其它周圍標(biāo)簽通過多跳通信使陰影區(qū)域中的標(biāo)簽與閱讀器之間能夠通信，通過校 正協(xié)議使得在用于港口物流的RFID通信國際標(biāo)準(zhǔn)中能夠使用多跳通信。使得國際標(biāo)準(zhǔn)化 組織/國際電工委員會(huì)(IS0/IEC) 18000-7具有運(yùn)行用于在港口中識(shí)別集裝箱和各種設(shè)備 以及追蹤它們的狀態(tài)的RFID裝置的新型通信協(xié)議。 本發(fā)明一個(gè)方面提供了一種使用多跳通信的用于港口物流的有源無線射頻識(shí)別 (RFID)系統(tǒng)，其中，該RFID系統(tǒng)包括閱讀器和標(biāo)簽，該標(biāo)簽包括命令接收單元，該命令接 收單元從所述閱讀器或其它標(biāo)簽接收所述閱讀器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令；響應(yīng)信息傳送 單元，該響應(yīng)信息傳送單元將自身響應(yīng)信息傳送給所述閱讀器或者傳送給將所述閱讀器的 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令傳送到所述命令接收單元的其它標(biāo)簽；命令傳送單元，該命令傳送 單元將由所述命令接收單元接收的所述閱讀器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令再傳送給所述其 它標(biāo)簽；響應(yīng)信息接收單元，該響應(yīng)信息接收單元接收來自通過所述命令傳送單元傳送所 述閱讀器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令的標(biāo)簽的響應(yīng)信息；命令重建單元，當(dāng)由所述命令接收 單元接收的命令是廣播命令時(shí)，通過將標(biāo)簽的ID以及顯示所述命令由所述閱讀器開始所 經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)的水平值加入到所述廣播命令中將所述廣播命令重建，并且將重建的廣播 命令提供給所述命令傳送單元；響應(yīng)信息重建單元，當(dāng)由所述命令接收單元接收的廣播命 令為來自所述其它標(biāo)簽傳送的命令時(shí)，通過將區(qū)分由所述其它標(biāo)簽再傳送的命令與接收命 令的信息、顯示所述命令由所述閱讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)的水平值，以及將所述命令 傳送到那的標(biāo)簽的ID加入到響應(yīng)信息中將所述響應(yīng)信息重建，并且將重建的信息提供給 所述響應(yīng)信息接收單元；以及樹型子表，該樹型子表記錄較低級(jí)標(biāo)簽和較高級(jí)標(biāo)簽，并且存 儲(chǔ)樹型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)；所述較低級(jí)標(biāo)簽傳送接收來自所述響應(yīng)信息接收單元的響應(yīng)信息， 作為子標(biāo)簽；所述較高級(jí)標(biāo)簽傳送接收來自所述命令接收單元的廣播命令，作為母標(biāo)簽。
本發(fā)明另一個(gè)方面提供了一種使用多跳通信的用于港口物流的有源無線射頻識(shí) 別(RFID)系統(tǒng)中的通信方法，其中，所述RFID系統(tǒng)包括閱讀器和標(biāo)簽，所述方法包括當(dāng)接 收到的廣播命令是來自所述閱讀器或其它標(biāo)簽時(shí)，通過將標(biāo)簽的ID以及顯示所述命令由 所述閱讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)水平值加入到所述廣播命令中將所述廣播命令重建；將 重建的廣播命令傳送給較低級(jí)標(biāo)簽；當(dāng)接收到的廣播命令為由所述其它標(biāo)簽傳送來的命令 時(shí)，通過將區(qū)分由所述其它標(biāo)簽再傳送的命令與接收的命令的信息、顯示所述命令由閱讀 器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)水平值的信息、以及將所述命令傳送到那的標(biāo)簽的ID加入到標(biāo) 準(zhǔn)響應(yīng)信息中將所述響應(yīng)信息重建；將重建的響應(yīng)信息傳送給傳送所述廣播命令的標(biāo)簽； 當(dāng)所述重建的響應(yīng)信息接收自所述較低級(jí)標(biāo)簽時(shí)，生成記錄所述較低級(jí)標(biāo)簽和較高級(jí)標(biāo)簽 的樹型子表；所述較低級(jí)標(biāo)簽傳送所述響應(yīng)信息，作為子標(biāo)簽；所述較高級(jí)標(biāo)簽傳送接收 來自所述命令接收單元的廣播命令，作為母標(biāo)簽；以及通過使用所述標(biāo)簽間多跳通信執(zhí)行 由所述命令接收單元接收的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令。 廣播命令的重建可以包括將再廣播所述命令的第一標(biāo)簽的ID加入到現(xiàn)有標(biāo)簽ID 字段中，以用作再廣播標(biāo)簽ID，并在所述廣播命令中的命令類型中未使用的位中增加兩位 作為顯示該命令由閱讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)的水平值。
響應(yīng)信息的重建可以包括將區(qū)分由所述其它標(biāo)簽再傳送的命令與接收的命令的 信息加入到標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信息中的最高四位的模式字段中；加入顯示所述接收的廣播命令由閱 讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)的水平值；以及將傳送所述命令到那的標(biāo)簽的ID加入到所述 響應(yīng)信息的數(shù)據(jù)字段的最后四位。 響應(yīng)信息的重建可以包括在恰好位于所述閱讀器之前的那個(gè)標(biāo)簽將所述響應(yīng)信 息傳送給所述閱讀器之前將加入的標(biāo)簽ID刪除。 執(zhí)行P2P命令可以包括當(dāng)接收的P2P命令為其目標(biāo)是第一標(biāo)簽的P2P命令時(shí)，傳 送所述響應(yīng)信息而不管其它標(biāo)簽并完成任務(wù)。 執(zhí)行P2P命令可以包括當(dāng)接收的P2P命令為其目標(biāo)是另一標(biāo)簽的P2P命令時(shí)，檢 查接收的P2P命令的目標(biāo)標(biāo)簽是否存在于所述子表中；當(dāng)檢查的結(jié)果為所述目標(biāo)標(biāo)簽存在 于子表中時(shí)，將接收的P2P命令傳送給子標(biāo)簽；通過反復(fù)檢查并傳送將所述P2P命令傳送給 目標(biāo)標(biāo)簽；以及當(dāng)接收到的響應(yīng)信息來自目標(biāo)標(biāo)簽時(shí)，將接收的響應(yīng)信息傳送給所述閱讀 器。


通過結(jié)合附圖對(duì)示例性的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的描述，更好地體現(xiàn)本發(fā)明的上述的 和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)。 圖1為現(xiàn)有的無線射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的運(yùn)作圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的一種使用多跳通信的用于港口物流的有源
RFID系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖； 圖3為標(biāo)簽的方塊圖； 圖4為說明包含在圖3的標(biāo)簽中的命令重建單元中重建的接收的廣播命令的形式 的圖； 圖5為說明由一個(gè)標(biāo)簽向另一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送的響應(yīng)信息重建單元中的響應(yīng)信息的 形式的圖； 圖6 (a)和6 (b)表示子表的結(jié)構(gòu)；禾口 圖7為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的使用多跳通信的用于港口物流的有源RFID 通信方法中在加工廣播命令時(shí)形成的樹型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的流程圖。
具體實(shí)施例方式
通過結(jié)合表示本發(fā)明的示例性的實(shí)施方式的附圖對(duì)本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn) 行清楚的描述。 下面，將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種或多種實(shí)施方式的使用多跳通信的用于港口物
流的有源無線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)以及該RFID系統(tǒng)的通信方法進(jìn)行描述。但是，可以以
多種不同的形式實(shí)施本發(fā)明，而不應(yīng)該解釋僅局限于下面列出的那些實(shí)施方式；相反地，提
供這些實(shí)施方式是為了徹底而完整地公開，為了將本發(fā)明的理念充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)
人員。因此，應(yīng)該理解的是，沒有將示例性的實(shí)施方式限定為特定的公開形式的意圖，相反
地，這些示例性的實(shí)施方式涵蓋了本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有的改變、等價(jià)和選擇。 圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的一種使用多跳通信的用于港口物流的有源RFID系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖。 參照?qǐng)D2，虛線圓圈IO表示無線電波到達(dá)的范圍，實(shí)線圓圈20表示第五標(biāo)簽210 的電波傳送區(qū)域。由于第五標(biāo)簽210位于能夠與閱讀器100進(jìn)行通信的區(qū)域之外，因而基 于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)可能無法與閱讀器100通信，第三標(biāo)簽或第四標(biāo)簽可以轉(zhuǎn)播閱讀器命令和響 應(yīng)信息。并且，存在干擾電波在閱讀器100和第六標(biāo)簽200之間流通的墻300，使得第六標(biāo) 簽200可能無法與閱讀器100直接通信，可以通過第二標(biāo)簽與閱讀器100通信。
因此，這些標(biāo)簽可以具有用于將所述閱讀器的命令傳送給位于陰影區(qū)域的標(biāo)簽的 模塊以及用于將另一個(gè)標(biāo)簽的響應(yīng)信息傳送給所述閱讀器的模塊。并且，需要自動(dòng)地形成 樹型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的技術(shù)，用于確定命令和響應(yīng)信息的移動(dòng)方向。
圖3為執(zhí)行上述功能的標(biāo)簽的方塊圖。 如圖3所示， 一個(gè)標(biāo)簽包括一個(gè)命令接收單元210、一個(gè)響應(yīng)信息傳送單元220、一 個(gè)命令傳送單元230、一個(gè)響應(yīng)信息接收單元240、一個(gè)命令重建單元250、一個(gè)響應(yīng)信息重 建單元260和一個(gè)樹型子表270。 根據(jù)情況，如果目標(biāo)標(biāo)簽(圖2中的第一標(biāo)簽或第二標(biāo)簽)可以直接接收閱讀器 100的命令，該標(biāo)簽直接響應(yīng)該閱讀器100的命令，從而完成任務(wù)；如果目標(biāo)標(biāo)簽(圖2中 的第五標(biāo)簽或第六標(biāo)簽)不能直接接收閱讀器100的命令，該標(biāo)簽可以在閱讀器100和該 標(biāo)簽(圖2中的第五標(biāo)簽或第六標(biāo)簽)之間起到信息包轉(zhuǎn)播的作用。 閱讀器100的命令可以分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)命令和廣播命令，其中，P2P命令用于向 目標(biāo)標(biāo)簽指示特殊命令或者要求目標(biāo)標(biāo)簽的狀態(tài)信息；廣播命令用于收集閱讀器100周圍 的標(biāo)簽。根據(jù)接收來自所述命令接收單元210的閱讀器100的命令，可以將標(biāo)簽分為如下三種。 第一種，如果接收來自一個(gè)標(biāo)簽的所述命令接收單元210的閱讀器100的命令為 P2P命令，其中該命令的目標(biāo)為相應(yīng)的標(biāo)簽，所述標(biāo)簽通過所述響應(yīng)信息傳送單元220直接 將響應(yīng)信息傳送給閱讀器100而不管其它標(biāo)簽，從而完成任務(wù)。 第二種，如果接收來自一個(gè)標(biāo)簽的所述命令接收單元210的閱讀器100的命令 為P2P命令，其中該命令的目標(biāo)為另一個(gè)標(biāo)簽，而不是所述的標(biāo)簽，并且如果所述接收到的 P2P命令的目標(biāo)標(biāo)簽存在于樹型子表270中，所述標(biāo)簽通過所述命令傳送單元230將所述接 收的命令轉(zhuǎn)播給其自身子標(biāo)簽的所述命令接收單元210。然后，如果所述標(biāo)簽通過所述響應(yīng) 信息接收單元240接收到來自目標(biāo)標(biāo)簽的響應(yīng)信息，所述標(biāo)簽通過所述響應(yīng)信息傳送單元 220將接收到的響應(yīng)信息傳送給閱讀器100。此外，如果接收到的P2P命令的目標(biāo)標(biāo)簽不存 在于樹型子表270中，該命令則被忽略。后面將會(huì)描述樹型子表270的結(jié)構(gòu)。
第三種，如果接收的來自一個(gè)標(biāo)簽的所述命令接收單元210的閱讀器100的命令 為廣播命令，所述標(biāo)簽通過所述響應(yīng)信息重建單元260構(gòu)建自身響應(yīng)信息，通過所述響應(yīng) 信息傳送單元220對(duì)閱讀器100或?qū)⒃撁顐魉偷剿鰳?biāo)簽的其它標(biāo)簽進(jìn)行響應(yīng)。然后， 所述標(biāo)簽通過所述命令重建單元250將接收到的命令重建，并通過所述命令傳送單元230 將重建的命令再廣播。 圖4為說明在圖3中的所述命令重建單元250中重建的接收的廣播命令的形式的 圖。 如圖4所示，在所述命令重建單元250中重建的接收到的廣播侖令的基本形式與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)(IS0/IEC) 18000-7)相同，向在廣播命令傳 送過程中未使用的兩個(gè)字段中加入信息。 就是說，將再廣播所述命令的標(biāo)簽的ID加入到已有的標(biāo)簽ID字段中，作為再廣播 標(biāo)簽ID 610，將命令類型620中未使用的位中的第三位和第四位定義為顯示所述命令由閱 讀器100開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)的水平值621。此處，直接從閱讀器IOO接收的命令的水平 值621為O，之后只要經(jīng)過一次跳躍則水平值621增加1。 對(duì)直接對(duì)閱讀器100響應(yīng)的命令的響應(yīng)信息符合在標(biāo)準(zhǔn)中提出的信息形式。但 是，可以向發(fā)送到其它較高級(jí)標(biāo)簽的響應(yīng)信息中加入一些信息。就是說，在IS0/IEC18000-7
中提出的閱讀器的命令的標(biāo)簽的響應(yīng)信息的最高m表示標(biāo)簽的狀況；但是，傳送到其它
標(biāo)簽的響應(yīng)信息的內(nèi)容可能發(fā)生變化，如圖5所示。 圖5為說明由一個(gè)標(biāo)簽向另一個(gè)標(biāo)簽發(fā)送的響應(yīng)信息重建單元260中的響應(yīng)信息 的形式的圖。 參照?qǐng)D5，將標(biāo)簽對(duì)閱讀器的命令的響應(yīng)信息中的最高四位表示為模式字段710， 顯示接收到的命令是廣播命令還是P2P命令。在本發(fā)明中，將轉(zhuǎn)播命令711加入到所述模 式字段710中以區(qū)分由其它標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的命令與接收到的命令。 模式字段710后面的兩位(720)最初沒有使用。然而，將命令中包含的水平值720 加入到這兩位中。水平值720與存儲(chǔ)在通過所述命令接收單元210輸入的命令的命令類型 620中的水平值621相同。水平值720顯示命令到達(dá)的跳數(shù)計(jì)數(shù)。因此，水平值720表示響 應(yīng)信息到達(dá)閱讀器100所經(jīng)過的跳數(shù)計(jì)數(shù)。 把將命令傳送到該標(biāo)簽的標(biāo)簽的ID加入到數(shù)據(jù)字段730的最后四位(數(shù)據(jù)字段 730的長度是可變的，存在于標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信息中)，以指示響應(yīng)信息的目標(biāo)。在恰好位于閱讀 器100之前的那個(gè)標(biāo)簽將響應(yīng)信息傳送給閱讀器100之前將加入的標(biāo)簽ID刪除，使得所述 標(biāo)簽與軟件之間的通信協(xié)議稍微改變，所述標(biāo)簽與閱讀器100之間的通信不發(fā)生改變以保 持與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相兼容。 每個(gè)標(biāo)簽都可以識(shí)別由此傳送的命令的目標(biāo)。因此，在傳送廣播命令時(shí)，通過提交 較低級(jí)標(biāo)簽的響應(yīng)信息形成樹型子表270。如上所述，接收廣播命令的標(biāo)簽將傳送該廣播命 令的標(biāo)簽記錄為母標(biāo)簽，并將響應(yīng)信息傳送給母標(biāo)簽。 例如，如圖6A所示，第五標(biāo)簽將響應(yīng)信息傳送給第二標(biāo)簽，第八標(biāo)簽和第九標(biāo)簽 將響應(yīng)信息傳送給第五標(biāo)簽。然后，如果第二標(biāo)簽接收來自第五標(biāo)簽的信息，將第五標(biāo)簽記 錄在子表中；如果第二標(biāo)簽接收的第八標(biāo)簽和第九標(biāo)簽的信息再次來自第五標(biāo)簽，則將第 八標(biāo)簽和第九標(biāo)簽記錄在子表中。圖6B表示了第二標(biāo)簽的子表。 如圖6B所示，由于顯示鄰近(next)標(biāo)簽的字段都包含在子表中的每個(gè)目標(biāo)標(biāo)簽 中，因此可以知道該命令的目標(biāo)。換句話說，由于子表，即使第二標(biāo)簽接收的P2P命令是對(duì) 第五標(biāo)簽的或者是對(duì)第八標(biāo)簽和第九標(biāo)簽的，第二標(biāo)簽可以確定地將P2P命令傳送給第五 標(biāo)簽。 所有的標(biāo)簽均保持這樣的子表，因此可以形成如圖6A所示的以閱讀器為根的樹 型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)。 將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的使用多跳通信的用于港口的有源RFID系統(tǒng)的運(yùn)作進(jìn)行描 述。圖1-圖6A和6B中的相同附圖標(biāo)記表示執(zhí)行相同功能的相同單元。
9
圖7為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的使用多跳通信的用于港口物流的有源RFID 通信方法中在處理廣播命令時(shí)形成的樹型的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)的流程圖。 參照?qǐng)D7，在運(yùn)作S10中，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)簽通過所述命令接收單元210接收到閱讀器 100的廣播命令時(shí)，第一標(biāo)簽通過所述響應(yīng)信息重建單元260重建自身響應(yīng)信息并在動(dòng)作 S20中，通過所述響應(yīng)信息傳送單元220將重建的響應(yīng)信息傳送給將該廣播命令傳送給第 一標(biāo)簽的較高級(jí)的第二標(biāo)簽或閱讀器100。 在響應(yīng)信息重建過程中，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)簽接收到的廣播命令為傳送自第二標(biāo)簽的命令 時(shí)，通過所述響應(yīng)信息重建單元260將轉(zhuǎn)播命令711加入到在響應(yīng)信息的最高四位的模式 字段710中，從而區(qū)分由其它標(biāo)簽再傳送的命令與傳送自第二標(biāo)簽的命令。而且，將存儲(chǔ)在 接收到的廣播命令的命令類型620中的水平值621存儲(chǔ)在位于模式字段710后面的兩位 720中，從而能夠確定所述重建的響應(yīng)信息到達(dá)閱讀器IOO所經(jīng)過的跳數(shù)計(jì)數(shù)。此外，將所 述命令傳送給第一標(biāo)簽的標(biāo)簽的ID(即，此處的第二標(biāo)簽的ID)加入到響應(yīng)信息的數(shù)據(jù)字 段730的最后四位，從而可以確定該響應(yīng)信息的目標(biāo)。此處，在正好位于閱讀器100之前的 那個(gè)標(biāo)簽將響應(yīng)信息傳送給閱讀器100之前將加入的標(biāo)簽ID刪除。 在運(yùn)作S30中，在第一標(biāo)簽通過所述命令重建單元250將接收到的廣播命令重建
之后，第一標(biāo)簽通過所述命令傳送單元230將重建的廣播命令傳送給較低級(jí)標(biāo)簽。 在廣播命令的重建過程中，將再廣播所述命令的第一標(biāo)簽的ID加入到已有的標(biāo)
簽ID字段中，用作再廣播標(biāo)簽ID 610，將命令類型620中未使用的位的第三位和第四位定
義為所述命令由閱讀器開始所經(jīng)過的跳數(shù)計(jì)數(shù)的水平值621。此處，直接由閱讀器100接收
的命令的水平值621為O，之后只要經(jīng)過一次跳躍則水平值621增加1。 在運(yùn)作S50中，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)簽接收來自較低級(jí)標(biāo)簽的重建的響應(yīng)信息時(shí)，將傳送所
述響應(yīng)信息的較低級(jí)標(biāo)簽記錄為子標(biāo)簽，將傳送該接收來自命令接收單元的廣播命令的較
高級(jí)標(biāo)簽記錄為母標(biāo)簽，從而在運(yùn)作S60中生成樹型子表。在子表中，顯示鄰近標(biāo)簽的字段
都包含在每個(gè)目標(biāo)標(biāo)簽中，從而可以得知該命令的目標(biāo)。 在運(yùn)作S40中，重新設(shè)定顯示所述響應(yīng)信息到達(dá)所需要的最大時(shí)間的定時(shí)器。
然后，在運(yùn)作S70中，所述定時(shí)器的最大時(shí)間將等待來自還可能存在的新的了標(biāo) 簽的響應(yīng)。在運(yùn)作S80中，當(dāng)直到定時(shí)器的最大時(shí)間結(jié)束時(shí)也沒有接收到任何響應(yīng)信息時(shí)， 則確定不再有子標(biāo)簽，標(biāo)簽ID的收集完成。 然后，當(dāng)?shù)谝粯?biāo)簽通過所述命令接收單元210接收到閱讀器的P2P命令時(shí)，第一標(biāo) 簽檢查其自身的子表中是否包括目標(biāo)標(biāo)簽。如果該子表中包括該目標(biāo)標(biāo)簽，則將命令傳送 給下一跳的標(biāo)簽，從而傳遞給目標(biāo)標(biāo)簽。 本發(fā)明的使用多跳通信的用于港口物流的RFID系統(tǒng)的有源RFID系統(tǒng)和通信方法 具有如下的效果 第一，由于在RFID閱讀器和標(biāo)簽之間可以存在多跳通信，可以解決妨礙將RFID系 統(tǒng)引入港口環(huán)境的陰影區(qū)域問題，而不增加裝置成本。 第二，由于目前使用的無線LAN被用于港口物流的RFID系統(tǒng)取代，工人不需要一 個(gè)接一個(gè)地手動(dòng)檢查貨物，可以快速地處理貨物，可以顯著降低人事費(fèi)用。
第三，可以快速地處理貨物損壞或被盜等意外情況。 盡管結(jié)合示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)地展示和描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，可以對(duì)其進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的改變而不偏離本發(fā)明隨附的權(quán)利要求 的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種使用多跳通信的用于港口物流的有源無線射頻識(shí)別系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)包括閱讀器和標(biāo)簽，該標(biāo)簽包括命令接收單元，該命令接收單元從所述閱讀器或其它標(biāo)簽接收所述閱讀器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令；響應(yīng)信息傳送單元，該響應(yīng)信息傳送單元將自身響應(yīng)信息傳送給所述閱讀器或者傳送給將所述閱讀器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令傳送到所述命令接收單元的其它標(biāo)簽；命令傳送單元，該命令傳送單元將由所述命令接收單元接收的所述閱讀器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令再傳送給所述其它標(biāo)簽；響應(yīng)信息接收單元，該響應(yīng)信息接收單元接收來自通過所述命令傳送單元傳送所述閱讀器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令或廣播命令的標(biāo)簽的響應(yīng)信息；命令重建單元，當(dāng)由所述命令接收單元接收的命令是廣播命令時(shí)，通過將標(biāo)簽的ID以及顯示所述命令由所述閱讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)的水平值加入到所述廣播命令中將所述廣播命令重建，并且將重建的廣播命令提供給所述命令傳送單元；響應(yīng)信息重建單元，當(dāng)由所述命令接收單元接收的廣播命令為來自所述其它標(biāo)簽傳送的命令時(shí)，通過將區(qū)分由所述其它標(biāo)簽再傳送的命令與接收命令的信息、顯示所述命令由所述閱讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)的水平值，以及將所述命令傳送到那的標(biāo)簽的ID加入到響應(yīng)信息中將所述響應(yīng)信息重建，并且將重建的信息提供給所述響應(yīng)信息接收單元；以及樹型子表，該樹型子表記錄較低級(jí)標(biāo)簽和較高級(jí)標(biāo)簽，并且存儲(chǔ)樹型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)；所述較低級(jí)標(biāo)簽傳送接收來自所述響應(yīng)信息接收單元的響應(yīng)信息，作為子標(biāo)簽；所述較高級(jí)標(biāo)簽傳送接收來自所述命令接收單元的廣播命令，作為母標(biāo)簽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源無線射頻識(shí)別系統(tǒng)，其中，在所述命令接收單元中，將再 廣播所述命令的第一標(biāo)簽的ID加入現(xiàn)有標(biāo)簽ID字段中，用作再廣播標(biāo)簽ID，并且將所述命 令類型中未使用的位中的兩位定義為顯示所述命令由所述閱讀器開始所經(jīng)過的跳數(shù)計(jì)數(shù) 的水平值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源無線射頻識(shí)別系統(tǒng)，其中，直接接收來自所述閱讀器的 命令的跳數(shù)計(jì)數(shù)水平值為O，之后只要經(jīng)過一次跳躍則所述值增加1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源無線射頻識(shí)別系統(tǒng)，其中，在所述響應(yīng)信息重建單元中， 向響應(yīng)信息中的最高四位的模式字段中加入轉(zhuǎn)播命令，以區(qū)分由所述其它標(biāo)簽再傳送的命 令與接收的命令，加入到所述命令重建單元的跳數(shù)計(jì)數(shù)水平值存儲(chǔ)在模式字段之后的兩 位，將傳送所述命令的標(biāo)簽的ID加入到所述響應(yīng)信息的數(shù)據(jù)字段的最后四位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有源無線射頻識(shí)別系統(tǒng)，其中，在所述響應(yīng)信息重建單元中， 在恰好位于所述閱讀器之前的那個(gè)標(biāo)簽將所述響應(yīng)信息傳送給所述閱讀器之前將加入的 標(biāo)簽ID刪除。
6. —種使用多跳通信的用于港口物流的有源無線射頻識(shí)別系統(tǒng)中的通信方法，其中， 所述系統(tǒng)包括閱讀器和標(biāo)簽，所述方法包括當(dāng)接收到的廣播命令是來自所述閱讀器或其它標(biāo)簽時(shí)，通過將標(biāo)簽的ID以及顯示所 述命令由所述閱讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)水平值加入到所述廣播命令中將所述廣播命 令重建；將重建的廣播命令傳送給較低級(jí)標(biāo)簽；當(dāng)接收到的廣播命令為由所述其它標(biāo)簽傳送來的命令時(shí)，通過將區(qū)分由所述其它標(biāo)簽 再傳送的命令與接收的命令的信息、顯示所述命令由閱讀器開始所經(jīng)過的跳次計(jì)數(shù)水平值 的信息、以及將所述命令傳送到那的標(biāo)簽的ID加入到標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信息中將所述響應(yīng)信息重 建；將重建的響應(yīng)信息傳送給傳送所述廣播命令的標(biāo)簽；當(dāng)所述重建的響應(yīng)信息接收自所述較低級(jí)標(biāo)簽時(shí)，生成記錄所述較低級(jí)標(biāo)簽和較高級(jí) 標(biāo)簽的樹型子表；所述較低級(jí)標(biāo)簽傳送所述響應(yīng)信息，作為子標(biāo)簽；所述較高級(jí)標(biāo)簽傳送 接收來自所述命令接收單元的廣播命令，作為母標(biāo)簽；以及通過使用所述標(biāo)簽間多跳通信執(zhí)行由所述命令接收單元接收的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，廣播命令的重建包括將再廣播所述命令的第一 標(biāo)簽的ID加入現(xiàn)有標(biāo)簽ID字段中，用作再廣播標(biāo)簽ID，在所述廣播命令的命令類型中未使 用的位中增加兩位作為顯示所述命令由閱讀器開始所經(jīng)過的跳數(shù)計(jì)數(shù)水平值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，直接接收來自所述閱讀器的命令的跳數(shù)計(jì)數(shù)水 平值為O，之后只要經(jīng)過一次跳躍則所述值增加1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，響應(yīng)信息的重建包括將區(qū)分由所述其它標(biāo)簽再傳送的命令與接收的命令的信息加入到所述標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)信息 中的最高四位的模式字段中；加入顯示接收的廣播命令由閱讀器開始所經(jīng)過的跳數(shù)計(jì)數(shù)水平值；以及 將傳送所述命令到那的標(biāo)簽的ID加入到所述響應(yīng)信息的數(shù)據(jù)字段的最后四位中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，響應(yīng)信息的重建包括在恰好位于所述閱讀器 之前的那個(gè)標(biāo)簽將所述響應(yīng)信息傳送給所述閱讀器之前將加入的標(biāo)簽ID刪除。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，執(zhí)行所述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令包括當(dāng)接收的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命 令為其目標(biāo)是第一標(biāo)簽的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令時(shí)，傳送所述響應(yīng)信息而不管所述其它標(biāo)簽并完成任 務(wù)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，執(zhí)行所述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令包括 當(dāng)接收的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令為其目標(biāo)是第一標(biāo)簽的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令時(shí)，檢查接收的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令的 目標(biāo)標(biāo)簽是否存在于所述子表中；當(dāng)檢查的結(jié)果為目標(biāo)標(biāo)簽存在于所述子表中時(shí)，將接收的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令傳送給子標(biāo)簽； 通過反復(fù)檢查并傳送將所述點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令傳送給目標(biāo)標(biāo)簽；以及當(dāng)接收到的響應(yīng)信息來自目標(biāo)標(biāo)簽時(shí)，將接收的響應(yīng)信息傳送給所述閱讀器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于港口物流的有源無線射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)，以及該RFID系統(tǒng)的通信方法，其中，沒有改變現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的命令和響應(yīng)信息的格式，以保持與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，并支持多跳通信，使用了通常不使用的一些字段，從而使用其它周圍標(biāo)簽通過多跳通信實(shí)現(xiàn)陰影區(qū)域中的標(biāo)簽與閱讀器之間的通信。
文檔編號(hào)H04W4/04GK101794369SQ20091017959
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月2日
發(fā)明者劉英煥, 金珍煥 申請(qǐng)人:釜山國立大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力園