一種具備收發信標功能的rfid讀寫系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具備收發信標功能的RFID讀寫系統，包括標簽和多個RFID讀寫器，每個所述RFID讀寫器均內置有信標收發器，當其中一個RFID讀寫器與所述標簽通信時，其信標收發器向其余的RFID讀寫器發送Busy信標，其余RFID讀寫器的信標收發器均向當前處于通信狀態的RFID讀寫器發送Tick信標。實施本實用新型的具備收發信標功能的RFID讀寫系統，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】
一種具備收發信標功能的RF ID讀寫系統
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及RFID領域，特別涉及一種具備收發信標功能的RFID讀寫系統。
【背景技術】
[0002]當一個RFID讀寫器的發射信號與另一個讀寫器的發射信號相互干擾時，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絡服務器后臺程序的控制調度下運行，后臺程序可對多讀寫器沖突采取較成熟的“時間隙調度”技術來解決多讀寫器沖突問題。手持RFID讀寫器是在內置的應用軟件控制下工作的，大多數的RFID讀寫器是獨立工作沒有聯網的，無法采取“時間隙調度”技術。因此，多讀寫器干擾問題在手持讀寫終端應用中比表現較為嚴重。現有技術中，多讀寫器沖突有三種表現形式:(I)多讀寫器到標簽之間的干擾；(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發射的信號在標簽Tl處形成干擾，讀寫器Rl和讀寫器R2可能都讀不到標簽Tl。由于讀寫器R2的干擾，讀寫器Rl可能就只能閱讀到標簽T2和標簽T3，而漏讀標簽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，射頻標簽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發射的正向信號比標簽Tl反射回的信號強若干個個數量級，這樣就產生了干擾。
[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，標簽Tl處在讀寫器Rl的識讀范圍內，也處在讀寫器R2的干擾范圍中。這種情況同時發生在兩個讀寫器不在相互偵聽的范圍內時，使射頻識別網絡中載波偵聽無效。現有技術中還尚未解決多手持讀寫器沖突的問題。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術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信標功能的RFID讀寫系統。
[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種具備收發信標功能的RFID讀寫系統，包括標簽和多個RFID讀寫器，每個所述RFID讀寫器均內置有信標收發器，當其中一個RFID讀寫器與所述標簽通信時，其信標收發器向其余的RFID讀寫器發送Busy信標，其余RFID讀寫器的信標收發器均向當前處于通信狀態的RFID讀寫器發送Tick信標。
[0009]在本實用新型所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統中，所述信標收發器包括用于起控制作用的M⑶以及與所述M⑶連接、用于產生模擬頻率信號的DDS(direct digitalsynthesis，直接數字頻率合成器)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信標功能的RFID讀寫系統中，所述信標收發器還包括電子開關和第一低通濾波器，所述電子開關分別與所述MCU和DDS芯片連接、用于起開關作用，所述第一低通濾波器與所述電子開關連接、用于對所述模擬頻率信號進行濾波并輸出Busy信標或Tick信標。
[0011]在本實用新型所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統中，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、用于根據所述頻率控制碼在每個時鐘周期內進行相位累加，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、用于根據所述相位值計算數字化正弦波的幅度。
[0012]在本實用新型所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統中，所述DDS芯片還包括高速D/A轉換器和第二低通濾波器，所述高速D/A轉換器與所述正弦計算器連接、用于將所述數字化正弦波轉換為模擬信號，所述第二低通濾波器與所述高速D/A轉換器連接、用于對所述模擬信號進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信標功能的RFID讀寫系統中，所述Busy信標為數據通道忙信標，所述Tick信標為排隊隊列中RFID讀寫器心跳信標。
[0014]實施本實用新型的具備收發信標功能的RFID讀寫系統，具有以下有益效果:由于每個RFID讀寫器均內置有信標收發器，當其中一個RFID讀寫器與標簽通信時，其信標收發器向其余的RFID讀寫器發送Busy信標，其余RFID讀寫器的信標收發器均向當前處于通信狀態的RFID讀寫器發送Tick信標，這樣就能保證在特定時段，只有一個RFID讀寫器與標簽通信，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有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為【背景技術】中多讀寫器到標簽之間的干擾示意圖；
[0017]圖2為【背景技術】中讀寫器與讀寫器之間的干擾示意圖；
[0018]圖3為【背景技術】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信標功能的RFID讀寫系統一個實施例中多個RFID讀寫器的結構示意圖；
[0020]圖5為所述實施例中信標收發器的結構示意圖；
[0021]圖6為所述實施例中DDS芯片的結構示意圖；
[0022]圖7為所述實施例中RFID讀寫器與標簽通信的方式示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結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方案進行清楚、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。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創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的范圍。
[0024]解決多讀寫器沖突的前提是，標簽不得參與任何抗沖突協議任務，以降低RFID標簽的成本。在本實用新型具備收發信標功能的RFID讀寫系統實施例中，該具備收發信標功能的RFID讀寫系統包括標簽和多個RFID讀寫器，圖4為該具備收發信標功能的RFID讀寫系統中多個RFID讀寫器的結構示意圖。圖4中，
[0025]本實施例中，每個RFID讀寫器均內置有信標收發器，在每個RFID讀寫器之間建立一個通知機制，這樣，當其中一個RFID讀寫器與標簽進行通信時，該RFID讀寫器會通知其它RFID讀寫器，具體的，該RFID讀寫器的信標收發器向其余的RFID讀寫器發送Busy信標，Busy信標為數據通道忙信標，表示該RFID讀寫器與標簽的通信通道忙，此時，其它RFID讀寫器就應該延遲、等待。其余RFID讀寫器的信標收發器均向當前處于通信狀態的RFID讀寫器發送Tick信標，Tick信標為排隊隊列中RFID讀寫器心跳信標。在特定時段，保證只有一個RFID讀寫器與標簽通信，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為本實施例中信標收發器的結構示意圖，圖5中，該信標收發器包括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內讀取到標簽，為防止多讀寫器沖突，RFID讀寫器需要往復多次通信，為滿足系統實時性，信標發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，信標收發器還包括電子開關和第一低通濾波器，電子開關分別與MCU和DDS芯片連接，電子開關用于起開關作用，當多讀寫器沖突不嚴重或要求識別效率時，可關閉此電子開關。第一低通濾波器與電子開關連接、用于對模擬頻率信號進行濾波，并輸出Busy信標或Tick信標，具體來講，當其所在的RFID讀寫器與標簽通信時，輸出Busy信標，未與標簽通信時，輸出T i ck信標。
[0028]圖6為本實施例中DDS芯片的結構示意圖。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、用于根據頻率控制碼在每個時鐘周期內進行相位累加，得到一個相位值，正弦計算器與高速相位累加器連接、用于根據相位值計算數字化正弦波的幅度，這時，DDS芯片輸出的是數字化的正弦波，還需要對其進一步處理，這就需要該DDS芯片還進一步包括高速D/A轉換器和第二低通濾波器，高速D/A轉換器與正弦計算器連接、用于將數字化正弦波轉換為模擬信號，第二低通濾波器與高速D/A轉換器連接、用于對模擬信號進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，由于現場具體時間點只有一臺RFID讀寫器與標簽通信，就從根本上杜絕了多讀寫器沖突。此外，Busy信標與Tick信標的載頻遠離RFID讀寫器的載頻，不會對RFID讀寫器產生污染。本實用新型能大大提高標簽識別的準確率。
[0029]本實施例中，具體來講，將正在與標簽通信的RFID讀寫器稱主終端，其它狀態下的RFID讀寫器為從終端，現場只允許有一個主終端。只有主終端才發射Busy信標，Busy信標的幀格式如下:前導頭+源地址+CRC校驗，前導頭用于指示該數據包是Busy信標;源地址是主終端的讀寫器ID，簡稱RID。設備出廠時，每個RFID讀寫器的RID是唯一的，存儲在RFID讀寫器的Flash內。Busy信標的幀格式中沒有目的地址，因為信標是廣播發送的。CRC校驗是數據包循環冗余檢驗。對于Tick信標來講，處在“等待狀態”下的從終端發射Tick信標，Tick信標的幀格式與Busy信標類同，僅僅前導頭有區別。
[0030]本實施例中，帶信標的RFID讀寫器有三個狀態:等待狀態、工作狀態和競爭狀態。對于等待狀態來講，進入實際工作現場的RFID讀寫器首先應該進入等待狀態，成為從終端。在等待狀態，RFID讀寫器做三件事情:(I)進入工作現場，處在等待狀態的從終端，需要一直向主終端發送Tick信標，表明自己心跳存在并上報自己的RIDJ2)接受并刷新主終端發送過來的等待中的從終端RID隊列表。(3)搜索有無主終端發射的Busy信標。只要能接受到Busy信標，RFID讀寫器就一直停留在等待狀態。
[0031 ]本實施例中，對于工作狀態來講，RFID讀寫器由等待狀態進入工作狀態后，(I)首先要廣播Busy信標，然后才能進入閱讀標簽的工作狀態。(2)由從終端轉為主終端。(3)閱讀標簽時，主終端應一直廣播Busy信標，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，建立并維護等待中的從終端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發射，復制到等待隊列中每個從終端中去。
[0032]對于競爭狀態來講，當某RFID讀寫器正常退出工作狀態后，將立即停止廣播Busy信標。由主終端轉變為從終端，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入工作狀態。為解決這一問題，設置了競爭狀態。根據復制到每臺終端中的RID隊列表查出本終端的隊列索引i，本實施例規定了一個延時時間片twait以及退避時間機制。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，依然未檢測到Busy信標的從終端方能進入工作狀態。按退避機制機理，當然是退避時間短的才能率先進入工作狀態。退避時間長的終端，勢必會收到新近進入工作狀態的從終端發射的Busy信標，而不得不繼續等待。新進入工作狀態，轉為主終端的讀寫器將根據FIFO方式，維護并刷新RID隊列表及相應索引i，復制到各終端中去。
[0033]圖7為本實施例中RFID讀寫器與標簽通信的方式示意圖，也就是處于工作狀態的主終端與標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定，11可調范圍由數毫秒到數秒，t2可調范圍由O到數秒，缺省值，11為100毫秒，t2 為 O。
[0034]本實施例中，退出讀標簽模式有2個可能，一是人工干預隨機退出，二是tl時間到退出。主終端11時間到，退出讀標簽模式后，轉為從終端，實際上，從終端一直在發射Tick信標，只有終端仍處在工作現場的信標接受范圍內，剛退出工作狀態的終端會自動進入RID隊列，重新參與排隊。可以看出，終端是以分時時間片與標簽通信的，而不是在現場整個時間獨占信道與標簽通信的，與沒有收發信標的普通讀寫器相比，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，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種具備收發信標功能的RFID讀寫系統，其特征在于，包括標簽和多個RFID讀寫器，每個所述RFID讀寫器均內置有信標收發器，當其中一個RFID讀寫器與所述標簽通信時，其信標收發器向其余的RFID讀寫器發送Busy信標，其余RFID讀寫器的信標收發器均向當前處于通信狀態的RFID讀寫器發送Tick信標。2.根據權利要求1所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統，其特征在于，所述信標收發器包括用于起控制作用的MCU以及與所述MCU連接、用于產生模擬頻率信號的DDS芯片，所述DDS芯片的一端還接收參考時鐘信號。3.根據權利要求2所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統，其特征在于，所述信標收發器還包括電子開關和第一低通濾波器，所述電子開關分別與所述MCU和DDS芯片連接、用于起開關作用，所述第一低通濾波器與所述電子開關連接、用于對所述模擬頻率信號進行濾波并輸出Busy信標或Tick信標。4.根據權利要求2或3所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統，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、用于根據所述頻率控制碼在每個時鐘周期內進行相位累加，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、用于根據所述相位值計算數字化正弦波的幅度。5.根據權利要求4所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統，其特征在于，所述DDS芯片還包括高速D/A轉換器和第二低通濾波器，所述高速D/A轉換器與所述正弦計算器連接、用于將所述數字化正弦波轉換為模擬信號，所述第二低通濾波器與所述高速D/A轉換器連接、用于對所述模擬信號進行低通濾波后得到所述模擬頻率信號。6.根據權利要求1所述的具備收發信標功能的RFID讀寫系統，其特征在于，所述Busy信標為數據通道忙信標，所述Tick信標為排隊隊列中RFID讀寫器心跳信標。
【文檔編號】G06K7/10GK205608739SQ201620280950
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】孫海, 何曉鵬, 蔡若華, 萬敦本
【申請人】北京芯聯創展電子技術有限公司