專利名稱：一種閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法
技術領域：
本發明涉及數據傳輸，更具體地說，涉及一種閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法。
背景技術：
射頻識別(RFID，Radio Frequency Identify)是一種非接觸式的自動識別技術， 它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各 種惡劣環境。射頻識別技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，操作快捷方便。 射頻識別技術的基本工作原理如下標簽進入閱讀器電磁場覆蓋區后，接收閱讀器發出的 射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(無源標簽或被動 標簽)，或者利用標簽攜帶的電池所提供的能量發送某一頻率的信號(有源標簽或主動標 簽)；閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。射頻識別技術可以 廣泛應用于倉儲、物流、安防、定位和環境監測等領域。根據應用環境的不同，射頻識別系 統會采用不同的通信方法。目前，國際標準ISO 18000-6和ISO 18000-7分別規范了工作 在900MHz的無源射頻識別系統的通信方法和工作在433MHz的有源射頻識別系統的通信方 法。但這些標準僅僅規定了閱讀器識別標簽的方法，沒有提供如何將標簽數據或標簽攜帶 的傳感器收集到的數據有效的傳輸至閱讀器的方法，在一些實際運用中，例如通過上述無 線標簽進行環境監測時，由于需要傳送的數據可以是已經存儲在無線標簽中的，也可以是 無線標簽通過與其連接的傳感器現場采集的數據，在沒有標準規定通信方法的情況下，其 數據傳輸(采集)只能依據使用環境自行規定，這使得這些系統的設計需要重復進行，其開 發的效率及數據傳輸的效率均較低。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述沒有數據傳輸的具體規定、 開發及數據傳輸效率較低的缺陷，提供一種采用標準流程的、開發及數據傳輸效率較高的 一種閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種閱讀器與無線標簽的數據 傳輸方法，包括如下步驟
A)閱讀器激活其作用范圍內的標簽，并分別設置所述標簽的配置參數和傳輸參數；
B)所述標簽分別回復所述閱讀器確認信號；
C)所述閱讀器發送開始數據傳輸指令到所述標簽，開始一個或多個傳輸周期；
D)所述標簽分別按照所述接收到的時間參數，發送所述設定的、需要傳送的數據。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，所述步驟A)進一步包括如 下步驟
Al)閱讀器持續發送設定時間的激活信號，激活其作用范圍內的標簽； A2)所述被激活的標簽分別回復確認信號到所述閱讀器； A3)所述閱讀器分別發送配置和傳輸參數到所述各標簽。
在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，所述配置參數包括設定所 述標簽上傳到閱讀器的數據名稱、數據參數或/和數據取得方式；所述傳輸參數包括傳輸 時隙號、傳輸數據的數據量或/和傳輸周期。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，所述數據取得方式為所述 標簽讀取已經存儲在其中的數據用于傳輸或所述標簽讀取與其連接的傳感器數據用于傳 輸；所述數據參數包括所述數據在傳輸是的編碼格式或壓縮格式。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，所述步驟A3)中進一步包 括如下步驟
A31)所述閱讀器設定本次數據傳輸中所包括的傳輸周期數量為一個或多個； A32)所述閱讀器設定一個傳輸周期中的數據傳輸階段和空閑階段； A33)所述閱讀器依據其接收到的所述標簽的回復數量、所述標簽傳輸數據的數據量將 所述數據傳輸階段劃分為多個時隙，并設定每個時隙的寬度；
A34)所述閱讀器分別發送所述設定配置參數的傳輸參數到所述各標簽。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，所述步驟A33)中還包括所 述閱讀器設定所述各標簽傳輸數據的、表示其在該傳輸時隙內的收發信息的收發指示。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，所述步驟C)進一步包括如 下步驟
Cl)所述閱讀器發送同步命令到所述各標簽，開始一個數據傳輸階段。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，所述步驟D)進一步包括 Dl)所述各標簽接收到所述閱讀器發出的同步命令，開始計時；
D2)所述各標簽分別判斷時間是否已到依據其接收到的傳輸數據的時隙號和時隙寬度 計算得到的本標簽傳輸時間，如否，等待并重復本步驟；如已到本標簽傳輸時間，傳輸所述 閱讀器要求的數據。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，在執行所述步驟D)后還包 括如下步驟
E)判斷是否完成一個傳輸周期，如否，等待并重復本步驟；如是，跳轉到所述步驟C)， 開始另一個傳輸周期。在本發明所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法中，在執行所述步驟D)后還包 括如下步驟
F)判斷是否完成一個傳輸周期，如否，等待并重復本步驟；如是，跳轉到所述步驟A)， 重新配置傳輸參數并開始另一個傳輸周期。實施本發明的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，具有以下有益效果由于閱讀 器先發送激活信號并接收被激活無線標簽的回復信號，再設定每個無線標簽的傳送數據及 傳送類型，之后依據無線標簽的數量及傳送數據設定數據傳輸階段的時間及時隙，并在數 據傳輸階段之后預留空閑階段，因此，閱讀器與無線標簽的數據傳輸的效率較高。
圖1是本發明閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法實施例中數據傳輸的流程圖； 圖2是所述實施例中參數配置階段和數據傳輸周期的時序結構示意5圖3是所述實施例中監測周期的時序結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明實施例作進一步說明。如圖1所示，在本發明一種閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法實施例中，其閱讀 器與無線標簽之間的數據傳輸流程如下
步驟Sll閱讀器發送激活指令在本步驟到步驟S20之間，以一個閱讀器和一個無線 標簽為例具體描述了閱讀器和無線標簽之間的數據傳輸流程，這中描述方式僅是為了便于 說明問題。實際上，在本實施例及其他實施例中，都不止一個無線標簽，而是有多個無線標 簽。因此，這些步驟中涉及無線標簽的數據接收或數據發送時，閱讀器都是分別對不同的 無線標簽發送或接收來自不同無線標簽的數據。在本步驟中，閱讀器發送激活指令，使得 其作用范圍內的無線標簽被激活，具體而言，在本步驟中，閱讀器可以是發送持續一定時間 的、具有特殊頻率的無線信號，使得處于該閱讀器作用范圍內的無線標簽被由休眠狀態中 喚醒；在發送上述激活信號后，閱讀器轉入持續一定時間的接收周期，便于接收由各標簽發 送回來的回復信號。步驟S12無線標簽回復激活指令在本步驟中，各無線標簽在接收到上述激活信 號后，由休眠狀態中被喚醒，進入工作狀態；進入工作狀態的各無線標簽首先是回復上述閱 讀器激活信號，在上述閱讀器緊隨激活指令之后的接收周期內，將表示無線標簽身份的信 息，特別是包括標簽的編號，發送回閱讀器，表明該無線標簽已經激活并表示被激活的標簽 的身份。在本步驟中，當存在多個標簽時，這些標簽的回復的次序可以是按照規定的二進制 樹、或按照中國專利申請號為201010619525. 5的專利申請中所描述的技術方案依次接入 上述閱讀器。步驟S13閱讀器設置配置參數和傳輸參數在本步驟中，閱讀器依據接收到的發 回回復信號的無線標簽個數、身份、需要傳輸的數據、傳輸數據的格式等生成配置參數，這 些配置參數針對每個無線標簽而設置，可以相同，也可以不同。當上述各無線標簽回復閱 讀器發出的激活指令時，其回復信號中帶有該無線標簽的身份編碼以及表示該無線標簽連 接的傳感器類型的編號，這樣，閱讀器可以通過查表等方式得知接收到的無線標簽可以提 供的數據類型及每次傳輸該類型數據的數據量等參數。這樣，閱讀器也就可以依據這些信 息產生該標簽的參數配置指令，參數配置指令包括設定該無線標簽上傳到閱讀器的數據名 稱、數據參數或/和數據取得方式，其中，數據取得方式為所述標簽讀取已經存儲在其中的 數據用于傳輸或所述標簽讀取與其連接的傳感器數據用于傳輸。這些由上述參數配置指令 配置的參數就是配置參數。此外，閱讀器還根據已經回復的無線標簽的數量、無線標簽發 送的數據特性，例如，一次數據發送或周期數據發送，設定標簽的傳輸參數，其中，閱讀器設 定本次數據傳輸中所包括的傳輸周期數量為一個或多個；再將一個傳輸周期中分為的數據 傳輸階段和空閑階段；數據的傳輸都發生在數據傳輸階段，而在空閑階段，閱讀器不發送指 令，各標簽也不傳輸數據。閱讀器依據其接收到的所述標簽的回復數量、標簽傳輸數據的數 據量將所述數據傳輸階段劃分為多個時隙，并設定每個時隙的寬度；這些參數均與無線標 簽的傳輸相關，為傳輸參數。在本實施例中，上述傳輸參數還包括設定所述各標簽傳輸數據 的、表示其在該傳輸時隙內的收發信息的收發指示。也就是說，閱讀器可以通過傳輸參數的配置，設定一個標簽在分配給該標簽的傳輸時隙中，是向閱讀器傳輸指定的數據，還是接收 來自閱讀器的命令或數據。由這里可以看出，上述配置參數和傳輸參數的設定是對于每個 無線標簽而言的，也就是說，每個標簽都有自己的配置參數和傳輸參數，當然，不同標簽之 間的配置參數和傳輸參數可能是相同的，也可能是不同的。步驟S14閱讀器發送配置參數和傳輸參數在本步驟中，在完成上述配置參數和 傳輸參數的設定后，閱讀器分別發送所述設定配置參數的傳輸參數到所述各標簽。這些針 對不同標簽的傳輸可以是在每個標簽的配置參數和傳輸參數被設置后就發送，也可以在所 有標簽的配置參數和傳輸參數全部被設置后，集中在一個時間段內分別發送到各標簽。步驟S15無線標簽確認其接收到的配置參數和傳輸參數在本步驟中，接收到其 配置參數和傳輸參數的各標簽分別發送一個確認信號到閱讀器，使閱讀器得知其已經接收 到配置參數和發送參數。步驟S16閱讀器發送同步命令，開始一個傳輸周期通常而言，可以將上述步驟 S11-S13劃分為閱讀器和無線標簽通訊中的一個階段，成為配置周期，其主要的功能是激活 無線標簽，設置通訊相關的參數并發送給無線標簽。在配置周期內，并不涉及具體的數據傳 輸。實際的數據傳輸是由本步驟開始的，在本步驟中，閱讀器已經通知各無線標簽其與通 訊相關的參數，并接收到各無線標簽的確認信號。于是，閱讀器發送同步命令(即數據傳輸 周期開始同步命令)到各無線標簽，該同步命令為一串特別設定的脈沖(即幀起始/同步脈 沖)，使得接收到該命令的各無線標簽知道開始通訊或數據傳輸的時間起點。步驟S17無線標簽計算其發送時間，準備傳輸數據在本步驟中，各無線標簽接收 到上述同步命令，開始計算各自的數據發送時間。由于在傳輸參數中包括了本無線標簽傳 輸數據的時隙號、每個時隙的寬度(所有的時隙的寬度是相同的)，同時又知道開始傳輸的 時間起點，一個簡單的計算就可以得出該無線標簽由該起點開始計時的時間段；同時，這些 標簽還分別準備各自的要傳輸的數據，例如，如果該標簽的配置參數表明數據是存儲在標 簽中的，需要讀出；如果配置參數表明數據需要在現場取得，要讀取現場數據。這些現場數 據通常是讀取與該標簽連接的傳感器的輸出，并對傳感器的輸出數據做相應的處理，便于 傳輸或使其符合閱讀器的要求。步驟S18無線標簽在設定的時隙內發送數據在本步驟中，無線標簽由時間起點 開始計時，已進入其計算得到的時間段內時，于是該無線標簽傳輸數據。通常，實行計時的 手段可以是一個定時器，將上一步驟得到的時間段作為定時器的初始值填入該計時器，當 該計時器歸零時，表明進入閱讀器分配給該標簽的時間段(時隙)，該標簽開始發送數據。分 配在不同時隙傳輸數據的各標簽的計時器計算得到的時間值不同，被填入的初始值不同， 其發送數據的時間也就不同。步驟S19閱讀器接收數據并判是否需要斷跳轉，如是，跳轉到步驟S13或步驟S16 在本步驟中，各標簽已經將一個傳輸周期內的數據發送到閱讀器，并已經經過了空閑階段。 由于在配置階段閱讀器已經設置了本次數據傳輸的傳輸周期數，在本步驟中，就需要判斷 是否完成了這些傳輸周期數，以及在閱讀器上是否出現新的設置。通常而言，如果沒有新的 設置，就判斷是否完成傳輸周期數，如果已經完成，執行步驟S20 ；如果沒有完成，跳轉到步 驟S16，開始下一個傳輸周期。如果在閱讀器已經出現了新的設置，也就是說，需要重新進行 閱讀器與各個標簽之間的參數配置，則在本步驟中，跳轉到步驟S13，重新進行配置周期，配置閱讀器和無線標簽。這些判斷及跳轉或結束傳輸指令都是在閱讀器上進行并發送到各標 簽的。通過上述描述，可以得知，在整個通信過程中，閱讀器和標簽分別處于主、從位置，閱 讀器控制了整個數據傳輸過程，而標簽在整個過程中相應閱讀器的指令。步驟S20結束本次數據傳輸。在本實施例中，給出了利用閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法進行環境監測時傳 感數據傳輸的周期和時序。如圖2所示，一個監測周期包括一個監測配置期和若干個數據 傳輸周期。一個數據傳輸周期由一個數據傳輸幀和一個空閑幀組成。數據傳輸幀由幀起始 /同步和若干時隙組成。比如，有K個時隙，表示為S (0), S (1)，…，S (K-I)0基本上而言，與上述描述一樣，閱讀器發送監測參數配置命令。監測參數配置命令 包括傳感器參數配置命令和傳輸參數配置命令等。標簽收到配置命令后，根據參數要求進 行配置。例如，數據上報周期、數據大小和時隙序號等。閱讀器通過配置命令參數指定標簽 傳輸數據的內容來自傳感器采集的數據或存儲于標簽的數據。閱讀器根據配置的情況，設置相關傳輸參數并發送數據傳輸周期起始命令。該命 令起始一個數據傳輸周期，同時可攜帶相關傳輸參數，例如，時隙寬度、數據傳輸周期長度、 數據傳輸階段長度以及收發指示等信息。收發指示表示標簽在該時隙內的收發時序，比如 標簽在該時隙內是發送或接收以及收發的次序。例如，當只有發送時，標簽只在該時隙發送 數據；當被閱讀器分配為發送-接收時，標簽在該時隙先發送數據，后接收數據。標簽收到閱讀器發送的數據傳輸周期起始命令后，根據命令中包含的同步信息同 步數據傳輸幀(即數據傳輸階段)。標簽也可根據閱讀器發送的其它單獨的同步命令同步數 據傳輸幀。進一步地，標簽根據傳輸配置參數，比如，時隙序號、時隙寬度及上報周期等設置 發送(或發送和接收)數據。當標簽處于一個時隙內的接收狀態時，閱讀器可以發送確認信 息也可對標簽進行參數配置或命令標簽執行系統需要的任務。數據傳輸幀(階段)結束后，標簽需要等待一個空閑幀(階段)。當一個數據傳輸周 期結束時，閱讀器可以選擇結束監測周期或不結束；如結束，閱讀器發送命令結束監測周 期，否則閱讀器可以選擇是否調整傳感器和傳輸配置參數。本發明提供的方法解決了如何利用標簽攜帶傳感器或標簽進行環境監測和感知 的問題。在監測過程中，標簽傳輸的數據可來自傳感器也可來自標簽存儲的數據。下面以一個兩個標簽參與通信為例，詳細描述，如圖3所示，設有2個標簽參與監 測周期，標記為標簽#1和標簽#2，且標簽#1攜帶1個傳感器，標記為標簽#1傳感器1 ；標 簽#2攜帶2個傳感器，標記為標簽#2傳感器1和標簽#2傳感器2。按照本實施例中的描 述，一個監測周期有以下步驟在監測配置期，閱讀器發送監測參數配置命令，例如，傳感器 配置命令，配置傳感器參數；閱讀器發送傳輸參數配置命令，配置傳輸參數。例如，閱讀器配 置以下參數
a)時隙序號；標簽#1只有一個傳感器，被分配到時隙0，標簽#2有2個傳感器，分別 被分配到時隙1和時隙2。b)數據傳輸周期；設標簽#1傳感器1的上報周期為T，標簽#2傳感器1的上報 周期為T，標簽#2傳感器2的上報周期為2T。為了保證不同上報周期的數據都能按周期成 功傳輸，數據傳輸周期長度設為T。C)時隙寬度；閱讀器根據傳感器數據大小確定可以滿足不同標簽傳輸的數據大小
8的傳輸時間作為時隙寬度。d)數據傳輸幀長度；閱讀器根據時隙寬度和占用的時隙數確定數據傳輸寬度。例 如，圖3中數據傳輸幀寬度包括3個時隙寬度(以幀同步完成計算)。已知數據傳輸周期和 數據傳輸幀后，容易得到空閑幀長度。e)收發指示；閱讀器確定標簽在該時隙收發操作。如圖3，本例中閱讀器規定標 簽在各自時隙中只發送數據。設定上述參數后，閱讀器發送數據傳輸周期起始命令，該命令將上述(1)中的除時 隙序號外其余參數發送給標簽，并同步數據傳輸幀。在第一個周期，即數據傳輸周期(0)，標簽#1傳感器1和標簽#2的2個傳感器 (即標簽#2傳感器1和標簽#2傳感器2)共計3個傳感器的數據都被發送。在第二個周期， 數據傳輸周期(1)，標簽#1傳感器1和標簽#2傳感器1，共計兩個的數據被發送。在第三 個周期，即數據傳輸周期(2)，標簽#1傳感器1和標簽#2的2個傳感器(即標簽#2傳感器 1和標簽#2傳感器2)，共計3個傳感器的所有數據被發送。在某一數據傳輸周期結束時，閱讀器發送監測周期結束命令，結束當前監測周期， 標簽不再周期發送數據。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保 護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
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權利要求
1.一種閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟A)閱讀器激活其作用范圍內的標簽，并分別設置所述標簽的配置參數和傳輸參數；B)所述標簽分別回復所述閱讀器確認信號；C)所述閱讀器發送開始數據傳輸指令到所述標簽，開始一個或多個傳輸周期； D)所述標簽分別按照所述接收到的時間參數，發送所述設定的、需要傳送的數據。
2.根據權利要求1所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，所述步驟 A)進一步包括如下步驟Al)閱讀器持續發送設定時間的激活信號，激活其作用范圍內的標簽； A2)所述被激活的標簽分別回復確認信號到所述閱讀器； A3)所述閱讀器分別發送配置和傳輸參數到所述各標簽。
3.根據權利要求2所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，所述配置 參數包括設定所述標簽上傳到閱讀器的數據名稱、數據參數或/和數據取得方式；所述傳 輸參數包括傳輸時隙號、傳輸數據的數據量或/和傳輸周期。
4.根據權利要求3所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，所述數據 取得方式為所述標簽讀取已經存儲在其中的數據用于傳輸或所述標簽讀取與其連接的傳 感器數據用于傳輸；所述數據參數包括所述數據在傳輸是的編碼格式或壓縮格式。
5.根據權利要求4所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，所述步驟 A3)中進一步包括如下步驟A31)所述閱讀器設定本次數據傳輸中所包括的傳輸周期數量為一個或多個； A32)所述閱讀器設定一個傳輸周期中的數據傳輸階段和空閑階段； A33)所述閱讀器依據其接收到的所述標簽的回復數量、所述標簽傳輸數據的數 據量將所述數據傳輸階段劃分為多個時隙，并設定每個時隙的寬度；A34)所述閱讀器分別發送所述設定配置參數的傳輸參數到所述各標簽。
6.根據權利要求5所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，所述步驟 A33)中還包括所述閱讀器設定所述各標簽傳輸數據的、表示其在該傳輸時隙內的收發信息 的收發指示。
7.根據權利要求6所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，所述步驟C)進一步包括如下步驟Cl)所述閱讀器發送同步命令到所述各標簽，開始一個數據傳輸階段。
8.根據權利要求7所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在于，所述步驟D)進一步包括Dl)所述各標簽接收到所述閱讀器發出的同步命令，開始計時； D2)所述各標簽分別判斷時間是否已到依據其接收到的傳輸數據的時隙號和時隙寬度計算得到的本標簽傳輸時間，如否，等待并重復本步驟；如已到本標簽傳輸時間， 傳輸所述閱讀器要求的數據。
9.根據權利要求1-8任意一項所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在 于，在執行所述步驟D)后還包括如下步驟E)判斷是否完成一個傳輸周期，如否，等待并重復本步驟；如是，跳轉到所述 步驟C)，開始另一個傳輸周期。
10.根據權利要求1-8任意一項所述的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，其特征在 于，在執行所述步驟D)后還包括如下步驟F)判斷是否完成一個傳輸周期，如否，等待并重復本步驟；如是，跳轉到所述 步驟A)，重新配置傳輸參數并開始另一個傳輸周期。
全文摘要
本發明涉及一種閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，包括如下步驟閱讀器激活其作用范圍內的標簽，并分別設置所述標簽的配置參數和傳輸參數；所述標簽分別回復所述閱讀器確認信號；所述閱讀器發送開始數據傳輸指令到所述標簽，開始一個或多個傳輸周期；所述標簽分別按照所述接收到的時間參數，發送所述設定的、需要傳送的數據。實施本發明的閱讀器與無線標簽的數據傳輸方法，具有以下有益效果由于閱讀器先發送激活信號并接收被激活無線標簽的回復信號，再設定每個無線標簽的傳送數據及傳送類型，之后依據無線標簽的數量及傳送數據設定數據傳輸階段的時間及時隙，并在數據傳輸階段之后預留空閑階段，因此，閱讀器與無線標簽的數據傳輸的效率較高。
文檔編號G06K7/00GK102087697SQ20111004615
公開日2011年6月8日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者馮敬, 孫志祥, 李遠威, 王宏剛, 王文峰, 王曉磊, 耿力, 鐘信潮, 高林 申請人:工業和信息化部電子工業標準化研究所, 深圳市中興長天信息技術有限公司