CN101739536A - 一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法和读写器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，所述射频识别系统中包括一个读写器和一组标签，所述每个标签均具有一个标志属性和一个状态属性，所述标签组的标志属性设置为一个初始值，该方法包含以下步骤：(1)所述读写器向处于读写区域中的标签发出一个设置读写状态命令；(2)所述标签接收到所述命令后，检测其标志属性，若标志属性为初始值则将其状态属性设置为可读写；(3)所述读写器对所述状态属性为可读写的标签中的数据进行读写；(4)将所述标签的标志属性设置为一个结束值。本发明使得在读写过程中只有一个标签参与的情况下，读写器能够快速对标签中的数据进行读写。

Description

一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法和读写器

技术领域

本发明涉及射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术，尤其涉及一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法和实现该方法的读写器。

背景技术

射频识别系统的基本组成包括读写器(Reader，Interrogator)和标签(Tag，Label)。通常，每个标签具有一个唯一的标识，可将标签附着在物体(如商品)上用于标识该目标物体，同时也可以携带其他相关信息。读写器通过天线在射频链路上向标签发送或从标签接收信号，从而可用于从标签读写目标物体的标识和其他相关信息。

EPCgloba1 C1G2标准“EPC Radio-Frequency Identity ProtocolsClass-1 Generation-2 UHF RFID Protocol for Communications at 860MHz960MHz是基于反碰撞(Anti-collision)算法的标签读写程序标准。图1给出了基于该标准的标签读写过程。首先，读写器对标签的标识符(ID)进行选取，也就是从读写区域中的多个标签中选取一个标签的ID进行读写。其次，读写器对标签中的数据进行读写或者存取。

具体而言，读写器对标签的标识符(ID)进行选取的过程如下：第一，读写器首先对读写区域中的多个标签广播一个查询(Query)命令。如果处于读写区域中的标签的标志属性S0为A，则该标签就会在位于该命令之后的多个时序中基于反碰撞算法进行时序竞争，向读写器返回其ID值；如果处于读写区域中的标签的标志属性S0不是A，则该标签不参与上述时序竞争过程，故而也就不竞争返回其ID值。如果有两个以上标签选中了同一时序返回ID值，则读写器无法识别来自这两个以上标签的信号，导致标签选择失败。如果所述多个标签选中了不同的时序返回ID值，则读写器选择靠前时序返回ID值的那个标签。第二，读写器向选中的标签发送一个Req-RN命令，该标签接收到该命令后，将其状态属性由Arbitrate状态设置为可读写状态，即OPEN状态。随后该标签向读写器返回一个Handle句柄，标识其状态属性已经改变为可读写状态。

上述基于EPC C1G2的标准标签读写过程主要针对在对读写区域中的多个标签进行识别，该过程很大程度上更关注选取标签ID的过程而非读写数据的过程。由于每一次都要经历对标签的ID进行选取、对标签中的数据进行读写的标准步骤，因此每一次进行标签读写的时间会比较长。而在一些情况下，读写区域中只有一个目标标签，典型的例子是通过传送带传送物体时，物体逐一地快速通过读写器(速度有时可达到3米/秒)，读写器要对标签中的数据进行相同的读或写，而无需进行标签ID的选取。如果在这种情况下使用上述标准程序，就会因每次标签读写必然要经过的标签ID的选取过程而大大降低对传送带上的物体标签的读写速度。

欧姆龙(Omron)公司针对上述问题，对标准的程序进行了改进，其过程如图2所示。读写器也是首先对读写区域中的标签广播一个查询(Query)命令。与标准程序不同的是，此处将Qeury命令中的时序参数Q设为0，由于时序数＝2Q，也就是说此时的时序数为1。由于只设置了一个时序，因此缩短了标签在时序竞争上花费的时间，每次只有目标标签返回其ID值。

上述改进的程序对每次只有一个目标标签的情况将标准程序针作了尽可能的简化，因此在一定程度上提高了标签读写速度。但是，由于该改进程序仍然使用的是标准的读写程序，也要经过简化后的标签选取的过程，该过程必然要消耗一定的时间，尤其是在要读写的标签数据相对较小的情况下，该过程的时间消耗的比例就更为突出。

为解决上述问题，需要一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法和相应的装置，使得在读写区域中只有一个目标标签的情况下，无需标签ID的选取过程，进而缩短对标签的总读写时间，提高标签读写速度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法和实现该方法的读写器，在读写过程中只有一个标签参与的情况下，读写器能够快速对标签中的数据进行读写。

为实现上述目的，本发明提供了一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，所述射频识别系统中包括一个以上读写器和一组标签，所述每个标签均具有一个标志属性和一个状态属性，所述标签的标志属性设置为一个初始值，该方法包含以下步骤：

(1)第一读写器向处于读写区域中的标签发出一个设置读写状态命令；

(2)所述标签接收到所述命令后，检测其标志属性，若其标志属性为所述初始值则将其状态属性设置为可读写并向所述第一读写器返回一个标识信息；

(3)所述第一读写器或第二读写器对所述状态属性为可读写的标签中的数据进行读写；

(4)将所述标签的标志属性设置为一个结束值。

作为一个优选方案，所述射频识别系统中包括一个读写器并且所述设置读写状态命令为用户自定义的命令。

作为一个优选方案，所述射频识别系统中包括一个读写器，并且所述设置读写状态命令为一个经修改的符合标准协议的命令，所述命令中增加一个选项，用于指示所述标签所述命令为设置读写状态命令。所述标准协议为EPCC1G2协议，其中所述协议命令为经过修改的Query命令。

作为一个优选方案，所述射频识别系统中包括两个读写器，并且所述设置状态命令为一个符合标准协议的命令。所述标准协议为EPC C1G2协议，其中所述协议命令为标准的Query命令。

优选地，在所述步骤(1)之前，所述读写器向处于读写区域中的标签发出一个查询命令，所述标签接收到所述查询命令后，向所述读写器返回一个标识信息，用于标识所述标签所支持的设置读写状态命令。

具体地，在所述步骤(2)中，若所述标签的标志属性为所述结束值，则所述标签不改变其状态属性。

优选地，在所述步骤(3)之后，所述标签向所述读写器返回一个读写结束标识信息，所述读写器接收到所述读写结束标识信息后，向所述标签返回一个结束命令。在所述标准协议为EPC C1G2协议时，所述结束命令为QueryRep命令。

优选地，在所述步骤(1)中，所述读写器以广播方式向处于读写区域中的标签发出所述设置读写状态命令。

相应地，本发明还提出一种在射频识别系统中对标签进行读写的读写器，所述读写器包括：

命令设置单元，用于设置读写状态命令；

发送单元，用于将所设置的读写状态命令发送给读写区域中的标签；

标识信息获取单元，用于获取所述标签将其状态属性设置为可读写后返回的标识信息；以及

读写单元，用于对所述标签中的数据进行读写。

作为一个优选方案，所述命令设置单元首先设置一个查询命令，通过所述发送单元发送给所述标签，所述标签接收到所述查询命令后，向所述读写器返回一个标识信息，用于标识所述标签所支持的设置读写状态命令。

作为一个优选方案，在所述读写单元对所述标签中的数据进行读写后，所述命令设置单元设置一个结束命令，并通过所述发送单元将所述结束命令发送给所述标签。

与传统的基于标准标签读写程序的标签读写过程相比，在读写过程中只有一个标签参与的情况下，采用本发明的上述方法和装置无需对标签的标识符进行读写，因此大大提高了对标签的读写速度，特别适用于类似传送带上读写区域内只有一个目标标签的场合使用，例如使用标签来对传感器中的数据进行读写。另外，本发明可以很容易地嵌入到用户所定制的标签芯片中，例如NXP G2XM，G2XL芯片等，易于大规模实现。

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描述，其中：

图1示出了现有技术中基于标准标签读写程序的标签读写过程流程图；

图2示出了现有技术中对标签读写速度所作改进的标签读写方法的流程图；

图3给出了本发明的标签读写方法的实施例一的流程图；

图4给出了本发明的标签读写方法的实施例二的流程图；

图5给出了本发明的标签读写方法的实施例三的流程图；

图6给出了根据本发明的标签读写方法与现有技术的标签读写方法在读写时间方面的仿真结果比较；

图7给出了另外一组根据本发明的标签读写方法与现有技术的标签读写方法在读写时间方面的仿真结果比较。

具体实施方式

本发明的基本思路是，读写区域中只有一个目标标签的情况下，无需标签ID的选取过程，通过读写器发送设置读写状态命令来设置标签的读写状态；或者，通过两个读写器分别进行标签ID的读取和标签数据的读写过程，以便在最快的情况下对标签进行读写。

下面以由读写器和标签组成的射频识别系统为例来说明本发明的具体实施方式。

在图3所示的本发明实施例一中，射频识别系统具有一个读写器和一组带标签的物体。这组带标签的物体在传送带上逐一通过一个读写器，该读写器设置在传送带边上，由读写器按照先后顺序对每个标签中的数据进行读写。每个标签均具有一个标志属性和一个状态属性，标签的标志属性都被设置为一个初始值，而其初始状态属性则为Arbitrate。

第0步，读写器向处于读写区域中的标签1发出一个查询命令，该查询命令中包含3个参数值，一个参数值为000，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为用户自定义命令；一个参数值为001，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为经修改的EPC C1G2协议的命令；一个参数值为010，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为标准的EPC C1G2协议命令。

标签1接收到上述查询命令后，向读写器返回参数值000，表明标签1所支持的“设置读写状态”命令为用户自定义命令。

第1步，读写器向处于读写区域中的标签1发出一个“设置读写状态”命令，该命令以广播方式发出。由于目前在读写区域中只有标签1，因此只有标签1收到该命令。

在本实施例一中，标签1向读写器返回参数值000，随后读写器发出一个用户自定义的“设置读写状态”命令，例如为SetOpenState(S2，A)命令。其中参数S2和A的含义是指明读写区域中标志属性S2为初始值A的那些标签应参与本次读写过程，此处即为标签1参与本次读写过程。

第2步，标签1接收到“设置读写状态”命令后，检测其标志属性，若其标志属性S2为初始值A，则将标签1的状态属性由Arbitrate设置为可读写，即OPEN状态，然后向读写器返回一个标识信息。

随后，标签1向读写器返回标签1的临时随机数标识RN16。

第3步，读写器对状态属性为OPEN的标签1中的数据进行读写。

读写完毕后，标签1向读写器返回一个读写结束标识信息，读写器接收到所述读写结束标识信息后，向标签1返回一个结束命令QueryRep。

第4步，标签1接收到结束命令QueryRep之后，将其标志属性设置为结束值B。

至此，对标签1的读写过程结束。由于传送带继续向前行驶，标签2进入读写区域中，此时重新开始上述步骤0。在标签组支持同样的“设置读写状态”命令时，可以重新开始步骤1。也就是说，读写器再向处于读写区域中的标签发出一个“设置读写状态”命令。这时可能存在以下两种情况：

第一种情况，标签1已经离开了读写区域。由于此时读写区域中只存在标签2，对标签2的读写过程与上述标签1的情况完全一致，即完全重复步骤0至步骤4(或者步骤1至步骤4)。

第二种情况，标签1尚未离开读写区域，标签1和标签2同时存在于读写区域中。此时在步骤1中，读写器发出一个用户自定义的“设置读写状态”命令，即SetOpenState(S2，A)命令。参数S2和A指明只有读写区域中标志属性S2为初始值A的那些标签应参与本次读写过程。由于已经在上述第4步中将其标志属性设置为结束值B，而非初始值A，因此标签1不参与本次读写过程，即不对读写器发出的“设置读写状态”命令作任何响应，只有标志属性S2为初始值A的标签2参与本次读写过程。接下来对标签2的读写过程和实施例一中的步骤2至4完全一致，此处不再赘述。

至此，对标签2的读写过程结束。由于传送带继续向前行驶，标签3进入读写区域中，此时重新开始上述步骤。通过上述步骤进行循环，就可以在传送带上实现对标签数据的快速读写。

在图4所示的本发明实施例二中，射频识别系统具有一个读写器和一组带标签的物体。这组带标签的物体在传送带上逐一通过一个读写器，该读写器设置在传送带边上，由读写器按照先后顺序对每个标签中的数据进行读写。每个标签均具有一个标志属性和一个状态属性，标签的标志属性都被设置为一个初始值，而其状态属性则为Arbitrate。

第0步，读写器向处于读写区域中的标签1发出一个查询命令，该查询命令中包含3个参数值，一个参数值为000，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为用户自定义命令；一个参数值为001，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为经修改的EPC C1G2协议的命令；一个参数值为010，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为标准的EPC C1G2协议命令。

标签1接收到上述查询命令后，向读写器返回参数值001，表明标签1所支持的“设置读写状态”命令为经修改的EPC C1G2协议的命令。

第1步，读写器向处于读写区域中的标签1发出一个“设置读写状态”命令，该命令以广播方式发出。由于目前在读写区域中只有标签1，因此只有标签1收到该命令。

在本实施例二中，标签1向读写器返回参数值001，随后读写器发出的“设置读写状态”命令为经修改的符合EPC C1G2协议的命令，优先选取Query(Q＝0，S0，A，X)命令。X为Query命令中新增加的一个选项，用于通知标签1该命令并非标准的EPC C1G2命令，而是本发明所使用的一个“设置读写状态”命令，是一个经修改的符合EPC C1G2协议的命令。当然，本领域的技术人员可以容易得知，Query也可以使用其他标记作为该选项。其中参数S 0和A的含义是指明了读写区域中标志属性S0为初始值A的那些标签应参与本次读写过程，此处即为标签1参与本次读写过程。

第2步，标签1接收到Query(Q＝0，S0，A，X)命令后，检测其标志属性，若其标志属性S0为初始值A，则将标签1的状态属性由Arbitrate设置为可读写，即OPEN状态，然后向读写器返回一个标识信息。

随后，标签1向读写器返回标签1的临时随机数标识RN16。读写器随即向成功返回该临时随机数标识RN16的标签1发出确认命令ACK。然后，标签1向读写器返回其产品电子代码EPC。

第3步，读写器对状态属性为OPEN的标签1中的数据进行读写。

读写完毕后，标签1向读写器返回一个读写结束标识信息，读写器接收到所述读写结束标识信息后，向标签1返回一个结束命令QueryRep。

第4步，标签1接收到结束命令QueryRep之后，将其标志属性设置为结束值B。

至此，对标签1的读写过程结束。除了读写器再向处于读写区域中的标签发出一个Query(Q＝0，S0，A，X)命令之外，其他循环过程与实施例一类似，也不再赘述。

在图5所示的本发明实施例三中，射频识别系统具有两个读写器和一组带标签的物体。这两个读写器并行防止在沿传送带前行的位置，带标签的物体在传送带上逐一通过两个读写器。其中读写器1按照先后顺序设置读写状态命令(对标签的ID值进行读取)，读写器2按照先后顺序对每个标签中的数据进行读写。每个标签均具有一个标志属性和一个状态属性，标签的标志属性都被设置为一个初始值，而其状态属性则为Arbitrate。

第0步，读写器1向处于读写区域中的标签1发出一个查询命令，该查询命令中包含3个参数值，一个参数值为000，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为用户自定义命令；一个参数值为001，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为经修改的EPC C1G2协议的命令；一个参数值为010，用于标识下面步骤1中的“设置读写状态”命令为标准的EPC C1G2协议命令。

标签1接收到上述查询命令后，向读写器1返回参数值001，表明标签1所支持的“设置读写状态”命令为标准的EPC C1G2协议命令。

第1步，读写器1向处于读写区域中的标签1发出一个“设置读写状态”命令，该命令以广播方式发出。由于目前在读写区域中只有标签1，因此只有标签1收到该命令。

在本实施例三中，标签1向读写器1返回参数值010，随后读写器1发出的“设置读写状态”命令为标准的EPC C1G2协议命令，即Query(Q＝0，S0，A)命令。其中参数S0和A的含义是指明了读写区域中标志属性S0为初始值A的那些标签应参与本次读写过程，此处即为标签1参与本次读写过程。

上述步骤也即读写器1对标签1的ID值进行选取的过程。读写器1对标签1的ID值进行读取所需的时间记为T1。

第2步，标签1接收到Query(Q＝0，S0，A)命令后，检测其标志属性，若其标志属性S0为初始值A，则将标签1的状态属性由Arbitrate设置为可读写，即OPEN状态，然后向读写器1返回一个标识信息。

随后，标签1向读写器1返回标签1的临时随机数标识RN16。读写器1随即向成功返回该临时随机数标识RN16的标签1发出确认命令ACK。然后，标签1向读写器1返回其产品电子代码EPC。

第3步，读写器2对状态属性为OPEN的标签1中的数据进行读写。读写器2对标签1的数据进行读写所需的时间记为T2。

读写完毕后，标签1向读写器2返回一个读写结束标识信息，读写器2接收到所述读写结束标识信息后，向标签1返回一个结束命令QueryRep。

第4步，标签1接收到结束命令QueryRep之后，将其标志属性设置为结束值B。

至此，对标签1的读写过程结束。除了读写器1再向处于读写区域中的标签发出一个Query(Q＝0，S0，A)命令之外，其他循环过程与实施例一类似，也不再赘述。

由于采用了两个读写器，可以在读写器2对前一个标签的数据进行读写的同时，由读写器1对后一个标签的ID值进行读取。也就是说，此时对一个标签进行读写所需的总的时间为T1与T2中的最大值。

为实现本发明的上述方法，还提出了一种在射频识别系统中对标签进行读写的读写器。如图2所示，所述读写器包括命令设置单元，发送单元，标识信息获取单元，读写单元。

其中，命令设置单元，用于设置读写状态命令；发送单元，用于将所设置的读写状态命令发送给读写区域中的标签；标识信息获取单元，用于获取所述标签将其状态属性设置为可读写后返回的标识信息；读写单元，用于对所述标签中的数据进行读写。

通过仿真，我们对本发明的方案与现有技术的方案进行了性能比较。图6和图7给出了根据本发明的射频识别系统与现有技术的射频识别系统在读写时间和标签数据量上的仿真结果比较。这两幅图中的横坐标表示标签数据量(比特数)，纵坐标表示采用不同的方法对标签数据进行读写所花费的时间(毫秒)。其中图6是在LF1＝640KHz，Tari＝6.25us，x＝0.5的情况下进行的仿真，图6中的实线为采用现有技术中基于标准协议的改进方法所得的结果，虚线为采用本发明的自定义命令所得的结果，点线为仅对标签的ID进行读取所花费的时间。图7中的最下面的两条直线是在LF1＝640KHz，Tari＝6.25us，x＝0.5的情况下进行的仿真，其中位于上面的实线为采用现有技术中基于标准协议的改进方法所得的结果，位于下面的点线(直线)为采用本发明的自定义命令所得的结果。图7中的最上面的两条直线是在LF1＝160KHz，Tari＝12.5us，x＝0.5的情况下进行的仿真，这两条线中位于上面的虚线为采用现有技术中基于标准协议的改进方法所得的结果，位于下面的点划线为采用本发明的自定义命令所得的结果。图7中位于最上面的点线(虚线)是针对另一协议在300KHz情况下进行的仿真结果。

从图6和图7可以看出，在标签数据量相对小的情况下，选择标签ID的时间开销更为显著，因此采用本发明所节省的时间也更为明显。尤其是在传输速率较低的情况下，采用本发明所节省的时间更加显著。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，所述射频识别系统中包括一个以上读写器和一组标签，所述每个标签均具有一个标志属性和一个状态属性，所述标签的标志属性设置为一个初始值，其特征在于，该方法包含以下步骤：

(1)第一读写器向处于读写区域中的标签发出一个设置读写状态命令；

(2)所述标签接收到所述命令后，检测其标志属性，若其标志属性为所述初始值则将其状态属性设置为可读写并向所述第一读写器返回一个标识信息；

(3)所述第一读写器或第二读写器对所述状态属性为可读写的标签中的数据进行读写；

(4)将所述标签的标志属性设置为一个结束值。

2.根据权利要求1所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：所述射频识别系统中包括一个读写器并且所述设置读写状态命令为用户自定义的命令。

3.根据权利要求2所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：所述射频识别系统中包括一个读写器，并且所述设置读写状态命令为一个经修改的符合标准协议的命令，所述命令中增加一个选项，用于指示所述标签所述命令为设置读写状态命令。

4.根据权利要求2所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：所述射频识别系统中包括两个读写器，并且所述设置状态命令为一个符合标准协议的命令。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：在所述步骤(1)之前，所述读写器向处于读写区域中的标签发出一个查询命令，所述标签接收到所述查询命令后，向所述读写器返回一个标识信息，用于标识所述标签所支持的设置读写状态命令。

6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，若所述标签的标志属性为所述结束值，则所述标签不改变其状态属性。

7.根据权利要求1所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：在所述步骤(3)之后，所述标签向所述读写器返回一个读写结束标识信息，所述读写器接收到所述读写结束标识信息后，向所述标签返回一个结束命令。

8.根据权利要求3所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：所述标准协议为EPC C1G2协议，所述经修改的符合标准协议的命令为经修改的Query命令。

9.根据权利要求4所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：所述标准协议为EPC C1G2协议，所述符合标准协议的命令为Query命令。

10.根据权利要求7所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：所述结束命令为QueryRep命令。

11.根据权利要求1所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述读写器以广播方式向处于读写区域中的标签发出所述设置读写状态命令。

12.一种在射频识别系统中对标签进行读写的读写器，其特征在于，所述读写器包括：

命令设置单元，用于设置读写状态命令；

发送单元，用于将所设置的读写状态命令发送给读写区域中的标签；

标识信息获取单元，用于获取所述标签将其状态属性设置为可读写后返回的标识信息；

读写单元，用于对所述标签中的数据进行读写。

13.根据权利要求12所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的读写器，其特征在于：所述命令设置单元首先设置一个查询命令，通过所述发送单元发送给所述标签，所述标签接收到所述查询命令后，向所述读写器返回一个标识信息，用于标识所述标签所支持的设置读写状态命令。

14.根据权利要求12所述的一种在射频识别系统中对标签进行读写的读写器，其特征在于：在所述读写单元对所述标签中的数据进行读写后，所述命令设置单元设置一个结束命令，并通过所述发送单元将所述结束命令发送给所述标签。

Images