CN101776744A - 无线射频识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线射频识别系统，特点是：包括有若干标签、读写器和管理服务器，标签内设有非易失存储器，标签以无线射频信号形式发送包含唯一身份标识码的信息帧所构成的信号，标签的通信方式与无线局域网协议兼容，一个或多个读写器构成测量点，测量接收到的标签信号，并将信号数据转发至管理服务器，供管理服务器通过软件进行定位计算，获取人员和物体的定位。本发明简化了网络结构，有效降低了读写器以及系统的安装和运行成本，同时有效降低了标签的成本和电能消耗，方便了系统的功能升级和扩展。

Description

无线射频识别系统

技术领域

本发明涉及一种识别系统，尤其涉及一种无线射频识别系统，属于通信技术领域。

背景技术

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，实现对各类物体、设备、车辆和人员在不同状态(移动、静止)下的自动识别，从而实现目标的自动化管理。

但是，目前市场上常见的有源RFID系统仍然存在一些突出的问题，主要有：使用专用读写器，价格较高。这一点在需要读写器数量大的应用领域，如人员跟踪和货物定位等领域更为明显。同时，使用许多不同的频段，没有统一标准，且每家制造商的产品不能互相兼容。再者，与其他无线通信网络的兼容性和互通性差。如当前使用2.4GHz频段的有源RFID系统和802.11b/g无线局域网之间有严重的相互干扰问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种无线射频识别系统

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

无线射频识别系统，包括有读写器、管理服务器和一组被人员或物体携带的标签，标签的内部设有非易失存储器，标签以无线射频信号形式发送包含唯一身份标识码的信息帧所构成的信号，标签的通信方式与无线局域网协议兼容，一个或多个读写器构成测量点，测量接收到的标签信号，并将信号数据转发至管理服务器，供管理服务器通过软件进行定位计算，获取人员或物体的定位。

上述的无线射频识别系统，其中：所述标签的通信方式包括物理层和介质访问控制功能，与无线局域网的IEEE 802.1协议兼容。

进一步地，上述的无线射频识别系统，其中：需要发射的信息帧以数字调制形式存储于标签上的非易失存储器中。

更进一步地，上述的无线射频识别系统，其中：所述的软件进行定位计算为，软件解析接收到的信息帧的内容和发送端地址，测量与信息帧相关的射频信号强度，产生相应的报告数据并传送至管理服务器。

更进一步地，上述的无线射频识别系统，其中：所述的标签为只读标签，或是无线局域网终端设备，或是Wi-Fi手机，或是PDA，或是手提电脑。

更进一步地，上述的无线射频识别系统，其中：所述的只读标签包括非易失存储器模块、存储器读写控制模块、数模转换/发送滤波器模块、射频收发模块、平衡/匹配模块、天线模块、信道功率监测模块、微处理器模块、输入/输出和传感器模块和定时器模块，存储器读写控制模块的输入端与微处理模块的输出相连端，存储器读写控制模块的输出端与非易失存储器模块的输入端相连，数模转换/发送滤波器模块的输入端和非易失存储器模块的输出端相接数模转换/发送滤波器模块的输出端和射频收发模块的发射输入端相接，射频收发模块的射频输出/输入端与平衡/匹配模块的一端相连，平衡/匹配模块的另一端和天线模块相连，信道功率检测模块的输入端与射频收发模块的接收输出端相接，信道率检测模块的输出端和微处理器的一个输入端口相接。

本发明技术方案的突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：使用标准的802.11局域网通信方式，简化了网络结构，有效降低了读写器以及系统的安装和运行成本。同时，通过使用专门的只读电子标签，有效降低了标签的成本和电能消耗。并且，系统兼容各种现存的无线局域网终端设备，方便了系统的功能升级和扩展。由此可见，本发明为本领域的技术进步拓展了空间，实施效果好。

附图说明

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，

图1是本发明无线射频识别系统的实施示意图；

图2是只读标签的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，无线射频识别系统，其特别之处在于：包括有若干标签、读写器和管理服务器，标签内设有非易失存储器，标签以无线射频信号形式发送包含唯一身份标识码的信息帧所构成的信号，标签的通信方式与无线局域网协议兼容，可通过通用无线局域网接入点与广域网络实现互通。同时，一个或多个读写器构成测量点，测量接收到的标签信号，并将信号数据转发至管理服务器，供管理服务器通过软件进行定位计算，获取人员和物体的定位。

进一步来看，所述的软件进行定位计算为，软件解析接收到的信息帧的内容和发送端地址，测量与信息帧相关的射频信号强度，产生相应的报告数据并传送至管理服务器。标签读写器通过TCP/IP网络与管理服务器通信。管理服务器由在电脑上运行的管理软件实现。同时，管理软件提供的功能包括：根据读写器的报告数据动态监测标签状态，计算标签位置并显示于电子地图上，处理标签发送的告警和其他监测信息。

具体来说，所述的标签的通信方式包括物理层和介质访问控制(MAC)功能，与无线局域网的IEEE 802.1协议兼容。就本发明一较佳的实施方式来看，标签为只读标签亦可以是采用Wi-Fi手机或是PDA构成的无线局域网终端设备。

具体来看，标签本身不含基带调制解调模块，需要发射的信息帧经由外部电脑事先计算，以数字调制形式存储于标签上的非易失存储器中。同时，标签内设有模数转换模块，将所需发送帧转换为射频收发模块所需模拟信号。标签内设有符合802.11物理层协议标准的射频收发模块和相应天线。并且，为了监测无线信道占用状况并相应调整发射时间以避免信道冲突，标签内设有射频功率监测模块。

考虑到标签的使用功能可选择性，标签内还设有微处理器、定时器和传感器，微处理器根据需要，控制对标签的供电，在非易失存储器中存储多个不同的信息帧，由微处理器根据需要选择。标签在通常情况下处于休眠状态以节约电能，除必要的控制模块外的各功能模块均处于下电状态，当预先设定的唤醒事件发生时，标签进入正常工作状态并发送信息帧，在非易失存储器中存储多个不同的信息帧，由微处理器根据当前所需处理事件的种类选择发送。

再进一步来看，电子标签安装于需要监测的人员，物体和交通工具上。电子标签可根据需要，如每隔一定时间发送信息帧，信息帧包含的其他可选内容有报警信息，环境监测信息等等。电子标签可采用上述专用只读标签，也可采用现有其他无线局域网终端设备。在使用后者时，终端上的软件需经更新以支持系统所用的信息格式。

结合图1来具体说明，图1中显示了三个需要监测的对象，即人员1、车辆3和货物5。电子标签2、电子标签4和电子标签6分别固定于上述对象上。整个无线射频识别系统安装有四个读写器，分别为读写器8、读写器9、读写器10和读写器11。各个读写器通过TCP/IP网络12与管理服务器13相联。

其中：人员1同时处于读写器8和9的接收范围内，管理服务器可根据读写器8和9接受的射频信号强度计算和跟踪人员1所在的位置并实时显示于电子地图上。车辆3处于读写器10的接收范围内，管理服务器可据此判断车辆是否经过某一特点区域如大门等。货物5处于仓库8中，而仓库8处于读写器11的接收范围内，管理服务器可由此监测货物5的到达，离开和储存期间的环境情况。

系统使用的专用只读标签的结构如附图2所示：包括非易失存储器模块201、存储器读写控制模块202、数模转换/发送滤波器模块203、射频收发模块204、平衡/匹配模块205、天线模块206、信道功率监测模块207、微处理器模块208、输入/输出和传感器模块209和定时器模块210。

进一步来看，存储器读写控制模块208的输入端与微处理模块208的输出相连端，存储器读写控制模块208的输出端与非易失存储器模块201的输入端相连，数模转换/发送滤波器模块203的输入端和非易失存储器模块201的输出端相接，数模转换/发送滤波器模块203的输出端和射频收发模块204的发射输入端相接，射频收发模块204的射频输出/输入端与平衡/匹配模块205的一端相连，平衡/匹配模块205的另一端和天线模块相连，信道功率检测模块207的输入端与射频收发模块的接收输出端相接，信道率检测模块207的输出端和微处理器的一个输入端口相接。

在实际使用中，标签在多数时间内处于休眠状态，输入/输出和传感器模块209和定时器模块210以外的其他功能模块均处于下电状态。其中，输入/输出和传感器模块209和定时器模块210与微处理器模块208连接，提供系统唤醒功能。

具体来看，输入/输出和传感器模块209包括报警按键，LED显示和环境监测传感器，感知如温度，运动等。在传感器发生告警按键或定时器事件的情况下，微处理器处理器模块208进入工作状态，并控制向其余功能模块加电，从而唤醒标签使其进入工作状态。微处理器模块208内含只读程序存储器，并从程序存储器读取软件代码并执行。在确定需要发送信息帧后，微处理器模块208首先将射频收发模块204置于接收状态，然后监测信道功率监测模块207的输出。

进一步来看，如果信道功率监测模块207输出大于预先设定的门限值，则微处理器模块208判定当前无线信道已被占用，随后进入802.11MAC协议规定的等待/重试过程。否则，微处理器模块208将射频收发模块204置于发射状态，启动存储器读写控制模块202，即从包括非易失存储器模块201中读取经预先调制处理的信息帧，并传送至数模转换/发送滤波器模块203。与此同时，转换和发送滤波器模块203对信息帧数据进行模数转换，发射脉冲整形和信道滤波，并将所产生的基带模拟信号传送至射频收发模块204。射频收发模块204对基带信号进行上变频和功率变化等处理，然后经平衡/匹配模块205以及天线模块206发射。

同时，为进一步降低标签的复杂度和成本，模数转换模块可以由简单的1比特转换模块构成。这适用于双相移相键控(BPSK)和调制器(QPSK)等在无线局域网中普遍使用的调制方式。并且，信道功率监测模块可以由射频收发模块204输出的基带模拟接收信号经二极管检波模块和电压比较器构成。

通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本发明后，使用标准的802.11局域网通信方式，简化了网络结构，有效降低了读写器以及系统的安装和运行成本。同时，通过使用专门的只读电子标签，有效降低了标签的成本和电能消耗。并且，系统兼容各种现存的无线局域网终端设备，方便了系统的功能升级和扩展。

Claims (6)

1.无线射频识别系统，其特征在于：包括有读写器、管理服务器和一组被人员或物体携带的标签，标签的内部设有非易失存储器，标签以无线射频信号形式发送包含唯一身份标识码的信息帧所构成的信号，标签的通信方式与无线局域网协议兼容，一个或多个读写器构成测量点，测量接收到的标签信号，并将信号数据转发至管理服务器，供管理服务器通过软件进行定位计算，获取人员或物体的定位。

2.根据权利要求1所述的无线射频识别系统，其特征在于：所述标签的通信方式包括物理层和介质访问控制功能，与无线局域网的IEEE802.1协议兼容。

3.根据权利要求1所述的无线射频识别系统，其特征在于：需要发射的信息帧以数字调制形式存储于标签上的非易失存储器中。

4.根据权利要求1所述的无线射频识别系统，其特征在于：所述的软件进行定位计算为，软件解析接收到的信息帧的内容和发送端地址，测量与信息帧相关的射频信号强度，产生相应的报告数据并传送至管理服务器。

5.根据权利要求1所述的无线射频识别系统，其特征在于：所述的标签为只读标签，或是无线局域网终端设备，或是Wi-Fi手机，或是PDA，或是手提电脑。

6.根据权利要求5所述的无线射频识别系统，其特征在于：所述的只读标签包括非易失存储器模块、存储器读写控制模块、数模转换/发送滤波器模块、射频收发模块、平衡/匹配模块、天线模块、信道功率监测模块、微处理器模块、输入/输出和传感器模块和定时器模块，存储器读写控制模块的输入端与微处理模块的输出相连端，存储器读写控制模块的输出端与非易失存储器模块的输入端相连，数模转换/发送滤波器模块的输入端和非易失存储器模块的输出端相接数模转换/发送滤波器模块的输出端和射频收发模块的发射输入端相接，射频收发模块的射频输出/输入端与平衡/匹配模块的一端相连，平衡/匹配模块的另一端和天线模块相连，信道功率检测模块的输入端与射频收发模块的接收输出端相接，信道率检测模块的输出端和微处理器的一个输入端口相接。

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