CN101093556A - 有源射频识别标签、系统及其读写方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有源射频识别标签、一种有源射频识别系统、及一种有源射频识别系统的读写方法。其中，有源射频识别系统的读写方法，包括：步骤1.有源射频识别标签接收到射频信号后，发送携带目标物身份信息的射频信号；步骤2.射频识别读写器获取身份信息，并返回携带确认信息的响应信号；步骤3.所述有源射频识别标签判断没有收到响应信号后，判断没有移出射频识别读写器的射频覆盖范围后，有源射频识别标签重新发送携带目标物身份信息的射频信号，返回步骤2。本发明解决了有源射频识别标签唤醒后长时间处于工作状态下等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源射频识别标签唤醒后能够主动发送身份信息，实现了降低其功耗的目的。

Description

有源射频识别标签、系统及其读写方法
技术领域
本发明涉及一种有源射频识别(Radio Frequency Identification，以下简称RFID)标签，特别是一种主动发送身份(Identification，以下简称ID)信息的有源RFID标签；本发明还涉及一种有源RFID系统，特别是一种包括能够主动发送ID信息的有源RFID标签的有源RFID系统；本发明又涉及一种有源RFID系统的读写方法，特别是一种由有源RFID标签主动发送ID信息的有源RFID系统的读写方法。
背景技术
RFID技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，即通过射频(Radio Frequency，以下简称RF)信号，采用非接触的方式，自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预。基于RFID技术的读写系统，即RFID系统，具有条形码所不具备的防水、防磁、存储容量大、以及存储信息更改方便等优点，其应用能够降低物品的物流运输和库存管理的费用，给物流、零售等产业带来便利。
RFID系统包括RFID读写器和RFID标签，根据RFID标签供电形式的不同，RFID系统可以分为有源RFID系统和无源RFID系统。
如图1所示，有源RFID系统包括RFID读写器10和有源RFID标签(封装在目标物中)20，RFID读写器10包括主控单元11、第一无线收发模块12和第一RF天线13。第一无线收发模块12在主控单元11的控制下通过第一RF天线13在一定区域内收发射频信号，其区域的大小取决于第一RF天线13的结构和发射功率。有源RFID标签(即有自己的电源供给的电子标签)20包括微控制器(Micro Controller Unit，以下简称：MCU)21、第二无线收发模块22和第二RF天线23，第二无线收发模块22在MCU 21的控制下通过第二RF天线23在一定区域内收发射频信号，第二无线收发模块22工作频率与第一RF天线13收发电磁波的频率相同。RFID读写器10通过与有源RFID标签20之间的无线通信来获取有源RFID标签20内存储的目标物的识别(Identification，以下简称ID)信息，然后通过某种通信接口将上述ID信息传送到监控计算机中。
现有技术中的有源RFID系统的RFID读写器10和有源RFID标签20之间的无线通信方式主要是采用RFID读写器10轮询所有ID信息的方式，具体方法如下：当RFID读写器10问询到某个ID时，如果上述ID的有源RFID标签20在RFID读写器10的RF信号覆盖的范围内，有源RFID标签20则会在接收到RFID读写器10的RF信号后向RFID读写器10发送回答信息，有源RFID标签20被唤醒后进入工作状态。如果RFID读写器10在一随机时间内接收不到上述ID的有源RFID标签20的回答信息，则认为上述ID的有源RFID标签20不在RFID读写器10的射频区域内。有源RFID标签20被唤醒后，继续等待RFID读写器10发送给自己的问询信息，只有当没有接收到问询信息，或者等待可能被问询到的最长时间后(在RFID标签附近没有RFID读写器的情形)，才会进入新一轮的休眠状态。综上所述，在有源RFID系统中，由于采用轮询所有ID的方法，有源RFID标签20在唤醒后，等待RFID读写器10发送给自己的问询信息的时间和可能被问询到的最长时间都比较长，因此，这种方式下的有源RFID标签20的功耗较大。
发明内容
本发明的第一个方面是提供一种有源RFID标签，用以解决有源RFID标签长时间处于工作状态下功耗较大的问题，使得有源RFID标签一经唤醒就能够主动发送ID信息，实现降低有源RFID标签功耗的目的。
本发明的第二个方面是提供一种有源RFID系统，用以解决有源RFID标签唤醒后，等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签唤醒后能够主动发送ID信息，实现降低有源RFID标签功耗的目的。
本发明的第三个方面是提供一种RFID系统的读写方法，用以解决有源RFID标签唤醒后，等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签唤醒后能够主动发送ID信息，实现降低有源RFID标签功耗的目的。
本发明第一个方面通过一些实施例提供了如下的技术方案：提供一种有源射频识别标签，包括通过射频天线收发射频信号的无线收发模块，所述无线收发模块与为其供电的电源连接，所述有源射频识别标签还包括相互连接的电源恢复模块和微控制器；其中，
所述电源恢复模块，用于将接收到的射频信号转换为直流电压信号；
所述微控制器，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于检测到所述直流电压信号后，控制所述无线收发模块通过射频天线发送携带目标物身份信息的射频信号。
本发明第一个方面的一些实施例通过电源恢复模块产生直流电压信号，所述MCU检测到所述直流电压信号后，控制所述无线收发模块发送携带目标物ID信息的RF信号。解决了有源RFID标签长时间处于工作状态下功耗较大的问题，使得有源RFID标签一经唤醒进入工作状态就能够主动发送ID信息，降低了有源RFID标签功耗。
本发明第二个方面通过一些实施例提供了如下的技术方案：提供一种有源射频识别系统，包括射频识别读写器，所述有源射频识别系统还包括与所述射频识别读写器无线连接的有源射频识别标签，所述有源射频识别标签用于接收到射频信号后，发送携带目标物身份信息的射频信号。
本发明第二个方面的一些实施例通过在有源RFID系统中，采用了一经唤醒进入工作状态后就能够主动发送ID信息的有源RFID标签，有效地解决了有源RFID标签唤醒后，等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签唤醒后能够主动发送ID信息，实现了降低有源RFID标签功耗的目的。
本发明第三个方面通过一些实施例提供了如下的技术方案：提供一种有源射频识别系统的读写方法，包括以下步骤：
步骤1、有源射频识别标签接收到射频信号后，发送携带目标物身份信息的射频信号；
步骤2、射频识别读写器获取所述身份信息，并返回携带确认信息的响应信号；
步骤3、所述有源射频识别标签判断没有收到所述响应信号后，判断没有移出所述射频识别读写器的射频覆盖范围后，所述有源射频识别标签重新发送所述携带目标物身份信息的射频信号，返回步骤2。
本发明第三个方面的一些实施例中，有源RFID标签能够主动发送携带ID信息的RF信号，解决了有源RFID标签唤醒后长时间处于工作状态下等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签唤醒后能够主动发送ID信息，实现了降低有源RFID标签功耗的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为现有技术有源RFID系统的结构示意图；
图2为本发明有源RFID标签的第一实施例的结构示意图；
图3为本发明有源RFID标签的第一实施例中电源恢复模块的电路示意图；
图4为本发明有源RFID标签的第二实施例的结构示意图；
图5为本发明有源RFID系统的读写方法的第一实施例的流程示意图；
图6为本发明有源RFID系统的读写方法的第二实施例的流程示意图。
具体实施方式
如图2所示，为本发明有源RFID标签的第一实施例的结构示意图。本实施例包括依次连接的电源恢复模块31、MCU 32、无线收发模块33以及RF天线34，电源给MCU 32和无线收发模块33供电。电源恢复模块31用来产生用来判断有源RFID标签是已经进入RFID读写器的工作区域(即射频覆盖范围)的直流电压信号，电源恢复模块31通过对接收到的RF信号进行倍压整流后转换为直流电压信号，唤醒MCU 32；MCU 32用来对无线收发模块33进行控制，MCU 32检测到上述直流电压信号后，判断上述有源RFID标签已经进入RFID读写器的射频覆盖范围，则上述有源RFID标签唤醒进入工作状态，即MCU 32控制无线收发模块33主动发送携带目标物ID信息的RF信号，实现有源RFID标签对射频数据信号的收发过程以及数据信号的内容进行控制；无线收发模块33用来发送携带目标物ID信息的RF信号和接收RF天线34传送的RF信号，分别对接收和发送的RF信号进行解调和调制处理；RF天线34一方面将经过调制的RF信号转化成无线电波；另一方面，接收无线电波，并将其传输给无线收发模块33。如图3所示，为本发明有源RFID标签的第一实施例中电源恢复模块的电路示意图。电源恢复模块31为多级二极管倍压电路，输入端311输入射频信号，经过倍压整流后，输出端312输出直流电压信号。其中的二极管313一般采用肖特基势垒二极管。上述电路具有倍压效率高、输入信号幅度小的优点。
本发明有源RFID标签的上述实施例通过设置电源恢复模块唤醒MCU，上述MCU通过检测到上述电源恢复模块产生的直流电压信号，判断有源RFID标签已进入RFID读写器的射频覆盖范围后，使得有源RFID标签可以主动发送携带储存在其内部的目标物ID信息的RF信号，即当有源RFID标签接收到外部发送的RF信号后，其内部的电源恢复模块会将上述RF信号通过倍压整流方式，转换为直流电压，唤醒MCU以控制无线发送模块将携带目标物ID信息的RF信号经RF天线发送。本实施例解决了有源RFID标签唤醒后长时间处于工作状态下功耗较大的问题，使得有源RFID标签一经唤醒就能够主动发送ID信息，实现了降低有源RFID标签功耗的目的。
如图4所示，为本发明有源RFID标签的第二实施例的结构示意图。与上一实施例相比，本实施例中MCU 32可以包括相互连接的第一检测单元321和第一控制单元322；其中，第一检测单元321，分别与电源恢复模块31和电源连接，用于检测上述电源恢复模块31产生的直流信号；第一控制单元322，分别与无线收发模块33和上述电源连接，用于第一检测单元321检测到上述直流信号后，控制无线收发模块33通过RF天线34发送携带目标物ID信息的RF信号。本实施例中MCU 32还可以包括相互连接的第二检测单元323和第二控制单元324；其中，第二检测单元323，分别与无线收发模块33和电源连接，用于检测无线收发模块33是否接收到了携带确认信息的响应信号；第二控制单元324，分别与无线收发模块33和电源连接，用于第二检测单元323没有检测到所述响应信号，且第一检测单元321检测到上述电源恢复模块31产生的直流信号后，控制无线收发模块33通过射频天线34发送携带目标物ID信息的RF信号。
在上述实施例的基础上，可以将现有的有源RFID系统中有源RFID标签替换为上述实施例的有源RFID标签，从而构成新的有源RFID系统。在新的有源RFID系统中，如果有源RFID标签采用上述实施例的有源RFID标签，则有效地解决了有源RFID标签唤醒后，等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签唤醒后能够主动发送ID信息，实现了降低有源RFID标签功耗的目的。
如图5所示，为本发明有源RFID系统的读写方法的第一实施例的流程示意图。在本实施例中，具体包括以下的处理步骤：
步骤1、有源RFID标签接收到RF信号后，判断其已进入射频识别读写器的射频覆盖范围，则唤醒进入工作状态，主动向RFID读写器发送携带存储在其内部的目标物ID信息的RF信号；
步骤2、RFID读写器获取上述ID信息，并返回携带确认信息的响应信号；
步骤3、所述有源RFID标签判断是否接收到上述响应信号，如果接收到上述响应信号，有源RFID标签则休眠进入待机状态；
如果没有接收到上述响应信号，所述有源RFID标签判断其是否移出上述RFI D读写器的射频覆盖范围，如果没有移出上述RFID读写器的射频覆盖范围，上述有源RFID标签则重新发送上述ID信息的RF信号，返回步骤2，如果移出上述RFID读写器的射频覆盖范围，上述有源RFID标签则休眠进入待机状态。
有源RFID标签休眠进入待机状态后，如果一直能够接收到上述RF信号，有源RFID标签则每隔一段时间唤醒一次进入工作状态，重复后续步骤；如果有源RFID标签没有接收到上述RF信号，有源RFID标签则继续休眠处于待机状态，直到再次接收到RFID读写器发来的上述RF信号后唤醒进入工作状态，重复后续步骤。
本实施例中，有源RFID标签能够主动发送携带目标物ID信息的RF信号，解决了有源RFID标签唤醒后长时间处于工作状态下等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签唤醒后能够主动发送ID信息，实现了降低有源RFID标签功耗的目的。
如图6所示，为本发明有源RFID系统的读写方法的第二实施例的流程示意图。与上一实施例相比，本实施例中步骤1具体可以包括以下步骤：
步骤11、RFID读写器不停地通过RF天线以广播形式发送RF信号；
步骤12、当有源RFID标签接收到上述RF信号后，将接收到的超高频RF信号经过倍压整流后，转换为直流电压信号，根据上述直流电压信号，判断上述有源RFID标签已经进入RFID读写器的射频覆盖区域，上述有源RFID标签唤醒进入工作状态；
步骤13、所述有源RFID标签立即发送携带目标物身份信息的RF信号。
本实施例中，有源RFID标签在进入RFID读写器的射频覆盖范围后，能够主动发送携带目标物ID信息的RF信号，解决了有源RFID标签唤醒后长时间处于工作状态下等待多次问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签每隔一段时间唤醒后能够主动发送ID信息，实现了进一步降低有源RFID标签再次等待问询信息的功耗。
本实施例中，当不需要向有源RFID标签发送命令时，上述RF信号有可能不携带任何指令，仅用来使有源RFID标签接收射频能量，从而唤醒有源RFID标签进入工作状态；当需要向有源RFID标签发送命令时，上述RF信号携带命令信息，用于命令的发送。RFID读写器发送不携带任何指令的RF信号后，延迟随即时间后就会继续发送携带有射频标签发送允许指令的RF信号。
本实施例中，所述有源RFID标签判断其是否移出上述RFID读写器的射频覆盖范围的操作具体可以通过检测有源RFID标签是否能够产生直流电压信号。如果所述有源RFID标签检测到产生了直流电压信号，说明上述有源RFID标签没有移出所述射频识别读写器的射频覆盖范围，上述有源RFID标签等待一随即时间后，再进行重新发送上述携带目标物ID信息的RF信号，返回执行步骤2；如果所述有源RFID标签没有检测到直流电压信号，说明上述有源RFID标签已经移出所述射频识别读写器的射频覆盖范围，上述有源RFID标签则休眠进入待机状态。
本发明有源RFID系统的读写方法的上述实施例中，有源RFID标签能够主动发送携带储存在其内部的目标物ID信息的RF信号，解决了有源RFID标签唤醒后长时间处于工作状态下等待问询信息时功耗较大的问题，使得有源RFID标签唤醒后能够主动发送ID信息，实现了降低有源RFID标签功耗的目的。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (17)

1、一种有源射频识别标签，包括通过射频天线收发射频信号的无线收发模块，所述无线收发模块与为其供电的电源连接，其特征在于：所述有源射频识别标签还包括相互连接的电源恢复模块和微控制器；其中，
所述电源恢复模块，用于将接收到的射频信号转换为直流电压信号；
所述微控制器，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于检测到所述直流电压信号后，控制所述无线收发模块通过射频天线发送携带目标物身份信息的射频信号。
2、根据权利要求1所述的有源射频识别标签，其特征在于：所述电源恢复模块为多级二极管倍压电路。
3、根据权利要求2所述的有源射频识别标签，其特征在于：所述多级二极管倍压电路中的二极管为肖特基势垒二极管。
4、根据权利要求1所述的有源射频识别标签，其特征在于：所述微控制器包括相互连接的第一检测单元和第一控制单元；其中，
所述第一检测单元，分别与所述电源恢复模块和电源连接，用于检测所述直流信号；
所述第一控制单元，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于所述第一检测单元检测到所述直流信号后，控制所述无线收发模块通过射频天线发送携带目标物身份信息的射频信号。
5、根据权利要求4所述的有源射频识别标签，其特征在于：所述微控制器还包括相互连接的第二检测单元和第二控制单元；其中，
所述第二检测单元，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于检测所述无线收发模块是否接收到了携带确认信息的响应信号；
所述第二控制单元，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于所述第二检测单元没有检测到所述响应信号，且所述第一检测单元检测到所述直流信号后，控制所述无线收发模块通过射频天线发送携带目标物身份信息的射频信号。
6、一种有源射频识别系统，包括射频识别读写器，其特征在于：所述有源射频识别系统还包括与所述射频识别读写器无线连接的有源射频识别标签，所述有源射频识别标签用于接收到射频信号后，发送携带目标物身份信息的射频信号。
7、根据权利要求6所述的有源射频识别系统，其特征在于：所述有源射频识别标签包括电源、电源恢复模块、微控制器、无线收发模块、以及射频天线；其中，
所述电源，用于给所述有源射频识别标签供电；
所述电源恢复模块，用于将接收到的射频信号转换为直流电压信号；
所述无线收发模块，与所述电源连接，用于通过射频天线接收和发送射频信号；
所述微控制器，分别与所述电源恢复模块、无线收发模块和电源连接，用于检测到所述直流电压信号后，控制所述无线收发模块通过射频天线发送携带目标物身份信息的射频信号。
8、根据权利要求7所述的有源射频识别系统，其特征在于，所述电源恢复模块为多级二极管倍压电路。
9、根据权利要求8所述的有源射频识别系统，其特征在于，所述多级二极管倍压电路中的二极管为肖特基势垒二极管。
10、根据权利要求7所述的有源射频识别标签，其特征在于：所述微控制器包括相互连接的第一检测单元和第一控制单元；其中，
所述第一检测单元，分别与所述电源恢复模块和电源连接，用于检测所述直流信号；
所述第一控制单元，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于所述第一检测单元检测到所述直流信号后，控制所述无线收发模块通过射频天线发送携带目标物身份信息的射频信号。
11、根据权利要求10所述的有源射频识别标签，其特征在于：所述微控制器还包括相互连接的第二检测单元和第二控制单元；其中，
所述第二检测单元，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于检测所述无线收发模块是否接收到了携带确认信息的响应信号；
所述第二控制单元，分别与所述无线收发模块和电源连接，用于所述第二检测单元没有检测到所述响应信号，且所述第一检测单元检测到所述直流信号后，控制所述无线收发模块通过射频天线发送携带目标物身份信息的射频信号。
12、一种有源射频识别系统的读写方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、有源射频识别标签接收到射频信号后，立即发送携带目标物身份信息的射频信号；
步骤2、射频识别读写器获取所述身份信息，并返回携带确认信息的响应信号；
步骤3、所述有源射频识别标签判断没有收到所述响应信号后，判断没有移出所述射频识别读写器的射频覆盖范围后，所述有源射频识别标签重新发送所述携带目标物身份信息的射频信号，返回步骤2。
13、根据权利要求12所述的有源射频识别系统的读写方法，其特征在于：所述步骤3中的判断没有移出所述射频识别读写器的射频覆盖范围的操作具体为：
检测电源恢复模块是否能够产生直流电压信号。
14、根据权利要求12或13所述的有源射频识别系统的读写方法，其特征在于：所述步骤3中的所述有源射频识别标签重新发送所述携带目标物身份信息的射频信号的操作具体为：
所述有源射频识别标签等待一随机时间后，重新发送所述携带目标物身份信息的射频信号。
15、根据权利要求12所述的有源射频识别系统的读写方法，其特征在于：所述步骤1具体为：
步骤11、射频识别读写器发送射频信号；
步骤12、有源射频识别标签将接收到的射频信号转换为直流电压信号后，根据上述直流电压信号判断所述有源射频识别标签已进入射频识别读写器的射频覆盖范围；
步骤13、所述有源射频识别标签立即发送携带目标物身份信息的射频信号。
16、根据权利要求15所述的有源射频识别系统的读写方法，其特征在于：所述步骤11具体为：
射频识别读写器发送不携带任何指令的射频信号和携带有有源射频识别标签发送允许指令的射频信号。
17、根据权利要求15所述的有源射频识别系统的读写方法，其特征在于：所述步骤12中的所述有源射频识别标签将接收到的射频信号转换为直流电压信号的操作具体为：
所述有源射频识别标签将接收到的所述射频信号经过倍压整流后，转换为用于判断所述有源射频识别标签是否进入射频识别读写器的射频覆盖范围的直流电压信号。
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