CN102087697B - 一种阅读器与无线标签的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阅读器与无线标签的数据传输方法，包括如下步骤：阅读器激活其作用范围内的标签，并分别设置所述标签的配置参数和传输参数；所述标签分别回复所述阅读器确认信号；所述阅读器发送开始数据传输指令到所述标签，开始一个或多个传输周期；所述标签分别按照所述接收到的时间参数，发送所述设定的、需要传送的数据。实施本发明的阅读器与无线标签的数据传输方法，具有以下有益效果：由于阅读器先发送激活信号并接收被激活无线标签的回复信号，再设定每个无线标签的传送数据及传送类型，之后依据无线标签的数量及传送数据设定数据传输阶段的时间及时隙，并在数据传输阶段之后预留空闲阶段，因此，阅读器与无线标签的数据传输的效率较高。

Description

一种阅读器与无线标签的数据传输方法

技术领域

本发明涉及数据传输，更具体地说，涉及一种阅读器与无线标签的数据传输方法。

背景技术

射频识别（RFID，Radio Frequency Identify）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。射频识别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。射频识别技术的基本工作原理如下：标签进入阅读器电磁场覆盖区后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者利用标签携带的电池所提供的能量发送某一频率的信号（有源标签或主动标签）；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。射频识别技术可以广泛应用于仓储、物流、安防、定位和环境监测等领域。根据应用环境的不同，射频识别系统会采用不同的通信方法。目前，国际标准ISO 18000-6和ISO 18000-7分别规范了工作在900MHz的无源射频识别系统的通信方法和工作在433MHz的有源射频识别系统的通信方法。但这些标准仅仅规定了阅读器识别标签的方法，没有提供如何将标签数据或标签携带的传感器收集到的数据有效的传输至阅读器的方法，在一些实际运用中，例如通过上述无线标签进行环境监测时，由于需要传送的数据可以是已经存储在无线标签中的，也可以是无线标签通过与其连接的传感器现场采集的数据，在没有标准规定通信方法的情况下，其数据传输（采集）只能依据使用环境自行规定，这使得这些系统的设计需要重复进行，其开发的效率及数据传输的效率均较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述没有数据传输的具体规定、开发及数据传输效率较低的缺陷，提供一种采用标准流程的、开发及数据传输效率较高的一种阅读器与无线标签的数据传输方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种阅读器与无线标签的数据传输方法，包括如下步骤：

      A）阅读器激活其作用范围内的标签，并分别设置所述标签的配置参数和传输参数；

      B）所述标签分别回复所述阅读器确认信号；

      C）所述阅读器发送开始数据传输指令到所述标签，开始一个或多个传输周期；

      D）所述标签分别按照所述接收到的时间参数，发送所述设定的、需要传送的数据。 

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，所述步骤A）进一步包括如下步骤：

      A1）阅读器持续发送设定时间的激活信号，激活其作用范围内的标签；

      A2）所述被激活的标签分别回复确认信号到所述阅读器；

      A3）所述阅读器分别发送配置和传输参数到所述各标签。

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，所述配置参数包括设定所述标签上传到阅读器的数据名称、数据参数或/和数据取得方式；所述传输参数包括传输时隙号、传输数据的数据量或/和传输周期。 

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，所述数据取得方式为所述标签读取已经存储在其中的数据用于传输或所述标签读取与其连接的传感器数据用于传输；所述数据参数包括所述数据在传输是的编码格式或压缩格式。

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，所述步骤A3）中进一步包括如下步骤：

      A31）所述阅读器设定本次数据传输中所包括的传输周期数量为一个或多个；

      A32）所述阅读器设定一个传输周期中的数据传输阶段和空闲阶段；

      A33）所述阅读器依据其接收到的所述标签的回复数量、所述标签传输数据的数据量将所述数据传输阶段划分为多个时隙，并设定每个时隙的宽度；

A34）所述阅读器分别发送所述设定配置参数的传输参数到所述各标签。 

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，所述步骤A33）中还包括所述阅读器设定所述各标签传输数据的、表示其在该传输时隙内的收发信息的收发指示。

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，所述步骤C）进一步包括如下步骤：

       C1）所述阅读器发送同步命令到所述各标签，开始一个数据传输阶段。 

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，所述步骤D）进一步包括：

        D1）所述各标签接收到所述阅读器发出的同步命令，开始计时；

        D2）所述各标签分别判断时间是否已到依据其接收到的传输数据的时隙号和时隙宽度计算得到的本标签传输时间，如否，等待并重复本步骤；如已到本标签传输时间，传输所述阅读器要求的数据。

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，在执行所述步骤D）后还包括如下步骤：

        E）判断是否完成一个传输周期，如否，等待并重复本步骤；如是，跳转到所述步骤C），开始另一个传输周期。 

在本发明所述的阅读器与无线标签的数据传输方法中，在执行所述步骤D）后还包括如下步骤：

        F）判断是否完成一个传输周期，如否，等待并重复本步骤；如是，跳转到所述步骤A），重新配置传输参数并开始另一个传输周期。

实施本发明的阅读器与无线标签的数据传输方法，具有以下有益效果：由于阅读器先发送激活信号并接收被激活无线标签的回复信号，再设定每个无线标签的传送数据及传送类型，之后依据无线标签的数量及传送数据设定数据传输阶段的时间及时隙，并在数据传输阶段之后预留空闲阶段，因此，阅读器与无线标签的数据传输的效率较高。

附图说明

图1是本发明阅读器与无线标签的数据传输方法实施例中数据传输的流程图；

图2是所述实施例中参数配置阶段和数据传输周期的时序结构示意图；

图3是所述实施例中监测周期的时序结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明一种阅读器与无线标签的数据传输方法实施例中，其阅读器与无线标签之间的数据传输流程如下：

步骤S11阅读器发送激活指令：在本步骤到步骤S20之间，以一个阅读器和一个无线标签为例具体描述了阅读器和无线标签之间的数据传输流程，这中描述方式仅是为了便于说明问题。实际上，在本实施例及其他实施例中，都不止一个无线标签，而是有多个无线标签。因此，这些步骤中涉及无线标签的数据接收或数据发送时，阅读器都是分别对不同的无线标签发送或接收来自不同无线标签的数据。在本步骤中，阅读器发送激活指令，使得其作用范围内的无线标签被激活，具体而言，在本步骤中，阅读器可以是发送持续一定时间的、具有特殊频率的无线信号，使得处于该阅读器作用范围内的无线标签被由休眠状态中唤醒；在发送上述激活信号后，阅读器转入持续一定时间的接收周期，便于接收由各标签发送回来的回复信号。

步骤S12无线标签回复激活指令：在本步骤中，各无线标签在接收到上述激活信号后，由休眠状态中被唤醒，进入工作状态；进入工作状态的各无线标签首先是回复上述阅读器激活信号，在上述阅读器紧随激活指令之后的接收周期内，将表示无线标签身份的信息，特别是包括标签的编号，发送回阅读器，表明该无线标签已经激活并表示被激活的标签的身份。在本步骤中，当存在多个标签时，这些标签的回复的次序可以是按照规定的二进制树、或按照中国专利申请号为201010619525.5的专利申请中所描述的技术方案依次接入上述阅读器。

步骤S13阅读器设置配置参数和传输参数：在本步骤中，阅读器依据接收到的发回回复信号的无线标签个数、身份、需要传输的数据、传输数据的格式等生成配置参数，这些配置参数针对每个无线标签而设置，可以相同，也可以不同。当上述各无线标签回复阅读器发出的激活指令时，其回复信号中带有该无线标签的身份编码以及表示该无线标签连接的传感器类型的编号，这样，阅读器可以通过查表等方式得知接收到的无线标签可以提供的数据类型及每次传输该类型数据的数据量等参数。这样，阅读器也就可以依据这些信息产生该标签的参数配置指令，参数配置指令包括设定该无线标签上传到阅读器的数据名称、数据参数或/和数据取得方式，其中，数据取得方式为所述标签读取已经存储在其中的数据用于传输或所述标签读取与其连接的传感器数据用于传输。这些由上述参数配置指令配置的参数就是配置参数。此外，阅读器还根据已经回复的无线标签的数量、无线标签发送的数据特性，例如，一次数据发送或周期数据发送，设定标签的传输参数，其中，阅读器设定本次数据传输中所包括的传输周期数量为一个或多个；再将一个传输周期中分为的数据传输阶段和空闲阶段；数据的传输都发生在数据传输阶段，而在空闲阶段，阅读器不发送指令，各标签也不传输数据。阅读器依据其接收到的所述标签的回复数量、标签传输数据的数据量将所述数据传输阶段划分为多个时隙，并设定每个时隙的宽度；这些参数均与无线标签的传输相关，为传输参数。在本实施例中，上述传输参数还包括设定所述各标签传输数据的、表示其在该传输时隙内的收发信息的收发指示。也就是说，阅读器可以通过传输参数的配置，设定一个标签在分配给该标签的传输时隙中，是向阅读器传输指定的数据，还是接收来自阅读器的命令或数据。由这里可以看出，上述配置参数和传输参数的设定是对于每个无线标签而言的，也就是说，每个标签都有自己的配置参数和传输参数，当然，不同标签之间的配置参数和传输参数可能是相同的，也可能是不同的。

步骤S14阅读器发送配置参数和传输参数：在本步骤中，在完成上述配置参数和传输参数的设定后，阅读器分别发送所述设定配置参数的传输参数到所述各标签。这些针对不同标签的传输可以是在每个标签的配置参数和传输参数被设置后就发送，也可以在所有标签的配置参数和传输参数全部被设置后，集中在一个时间段内分别发送到各标签。

步骤S15无线标签确认其接收到的配置参数和传输参数：在本步骤中，接收到其配置参数和传输参数的各标签分别发送一个确认信号到阅读器，使阅读器得知其已经接收到配置参数和发送参数。

步骤S16阅读器发送同步命令，开始一个传输周期：通常而言，可以将上述步骤S11-S13划分为阅读器和无线标签通讯中的一个阶段，成为配置周期，其主要的功能是激活无线标签，设置通讯相关的参数并发送给无线标签。在配置周期内，并不涉及具体的数据传输。实际的数据传输是由本步骤开始的，在本步骤中，阅读器已经通知各无线标签其与通讯相关的参数，并接收到各无线标签的确认信号。于是，阅读器发送同步命令（即数据传输周期开始同步命令）到各无线标签，该同步命令为一串特别设定的脉冲（即帧起始/同步脉冲），使得接收到该命令的各无线标签知道开始通讯或数据传输的时间起点。

步骤S17无线标签计算其发送时间，准备传输数据：在本步骤中，各无线标签接收到上述同步命令，开始计算各自的数据发送时间。由于在传输参数中包括了本无线标签传输数据的时隙号、每个时隙的宽度（所有的时隙的宽度是相同的），同时又知道开始传输的时间起点，一个简单的计算就可以得出该无线标签由该起点开始计时的时间段；同时，这些标签还分别准备各自的要传输的数据，例如，如果该标签的配置参数表明数据是存储在标签中的，需要读出；如果配置参数表明数据需要在现场取得，要读取现场数据。这些现场数据通常是读取与该标签连接的传感器的输出，并对传感器的输出数据做相应的处理，便于传输或使其符合阅读器的要求。

步骤S18无线标签在设定的时隙内发送数据：在本步骤中，无线标签由时间起点开始计时，已进入其计算得到的时间段内时，于是该无线标签传输数据。通常，实行计时的手段可以是一个定时器，将上一步骤得到的时间段作为定时器的初始值填入该计时器，当该计时器归零时，表明进入阅读器分配给该标签的时间段（时隙），该标签开始发送数据。分配在不同时隙传输数据的各标签的计时器计算得到的时间值不同，被填入的初始值不同，其发送数据的时间也就不同。

步骤S19阅读器接收数据并判是否需要断跳转，如是，跳转到步骤S13或步骤S16：在本步骤中，各标签已经将一个传输周期内的数据发送到阅读器，并已经经过了空闲阶段。由于在配置阶段阅读器已经设置了本次数据传输的传输周期数，在本步骤中，就需要判断是否完成了这些传输周期数，以及在阅读器上是否出现新的设置。通常而言，如果没有新的设置，就判断是否完成传输周期数，如果已经完成，执行步骤S20；如果没有完成，跳转到步骤S16，开始下一个传输周期。如果在阅读器已经出现了新的设置，也就是说，需要重新进行阅读器与各个标签之间的参数配置，则在本步骤中，跳转到步骤S13，重新进行配置周期，配置阅读器和无线标签。这些判断及跳转或结束传输指令都是在阅读器上进行并发送到各标签的。通过上述描述，可以得知，在整个通信过程中，阅读器和标签分别处于主、从位置，阅读器控制了整个数据传输过程，而标签在整个过程中相应阅读器的指令。

步骤S20结束本次数据传输。

在本实施例中，给出了利用阅读器与无线标签的数据传输方法进行环境监测时传感数据传输的周期和时序。如图2所示，一个监测周期包括一个监测配置期和若干个数据传输周期。一个数据传输周期由一个数据传输帧和一个空闲帧组成。数据传输帧由帧起始/同步和若干时隙组成。比如，有K个时隙，表示为S（0），S（1），…，S（K-1）。

基本上而言，与上述描述一样，阅读器发送监测参数配置命令。监测参数配置命令包括传感器参数配置命令和传输参数配置命令等。标签收到配置命令后，根据参数要求进行配置。例如，数据上报周期、数据大小和时隙序号等。阅读器通过配置命令参数指定标签传输数据的内容来自传感器采集的数据或存储于标签的数据。

阅读器根据配置的情况，设置相关传输参数并发送数据传输周期起始命令。该命令起始一个数据传输周期，同时可携带相关传输参数，例如，时隙宽度、数据传输周期长度、数据传输阶段长度以及收发指示等信息。收发指示表示标签在该时隙内的收发时序，比如标签在该时隙内是发送或接收以及收发的次序。例如，当只有发送时，标签只在该时隙发送数据；当被阅读器分配为发送-接收时，标签在该时隙先发送数据，后接收数据。

标签收到阅读器发送的数据传输周期起始命令后，根据命令中包含的同步信息同步数据传输帧（即数据传输阶段）。标签也可根据阅读器发送的其它单独的同步命令同步数据传输帧。进一步地，标签根据传输配置参数，比如，时隙序号、时隙宽度及上报周期等设置发送（或发送和接收）数据。当标签处于一个时隙内的接收状态时，阅读器可以发送确认信息也可对标签进行参数配置或命令标签执行系统需要的任务。

数据传输帧（阶段）结束后，标签需要等待一个空闲帧（阶段）。当一个数据传输周期结束时，阅读器可以选择结束监测周期或不结束；如结束，阅读器发送命令结束监测周期，否则阅读器可以选择是否调整传感器和传输配置参数。

 本发明提供的方法解决了如何利用标签携带传感器或标签进行环境监测和感知的问题。在监测过程中，标签传输的数据可来自传感器也可来自标签存储的数据。

下面以一个两个标签参与通信为例，详细描述，如图3所示，设有2个标签参与监测周期，标记为标签#1和标签#2，且标签#1携带1个传感器，标记为标签#1传感器1；标签#2携带2个传感器，标记为标签#2传感器1和标签#2传感器2。 按照本实施例中的描述，一个监测周期有以下步骤：在监测配置期，阅读器发送监测参数配置命令，例如，传感器配置命令，配置传感器参数；阅读器发送传输参数配置命令，配置传输参数。例如，阅读器配置以下参数：

a) 时隙序号；标签#1只有一个传感器，被分配到时隙0，标签#2有2个传感器，分别被分配到时隙1和时隙2。

b) 数据传输周期；设标签#1传感器1的上报周期为T，标签#2传感器1的上报周期为T，标签#2传感器2的上报周期为2T。为了保证不同上报周期的数据都能按周期成功传输，数据传输周期长度设为T。

c）时隙宽度；阅读器根据传感器数据大小确定可以满足不同标签传输的数据大小的传输时间作为时隙宽度。

d) 数据传输帧长度；阅读器根据时隙宽度和占用的时隙数确定数据传输宽度。例如，图3中数据传输帧宽度包括3个时隙宽度（以帧同步完成计算）。已知数据传输周期和数据传输帧后，容易得到空闲帧长度。

e) 收发指示；阅读器确定标签在该时隙收发操作。如图3，本例中阅读器规定标签在各自时隙中只发送数据。

设定上述参数后，阅读器发送数据传输周期起始命令，该命令将上述（1）中的除时隙序号外其余参数发送给标签，并同步数据传输帧。

在第一个周期，即数据传输周期（0）, 标签#1传感器1和标签#2的2个传感器（即标签#2传感器1和标签#2传感器2）共计3个传感器的数据都被发送。在第二个周期，数据传输周期（1），标签#1传感器1和标签#2传感器1，共计两个的数据被发送。在第三个周期，即数据传输周期（2），标签#1传感器1和标签#2的2个传感器（即标签#2传感器1和标签#2传感器2），共计3个传感器的所有数据被发送。

在某一数据传输周期结束时，阅读器发送监测周期结束命令，结束当前监测周期，标签不再周期发送数据。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。   

Claims (7)

1.一种阅读器与无线标签的数据传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

      A）阅读器激活其作用范围内的标签，并分别设置所述标签的配置参数和传输参数；

      B）所述标签分别回复所述阅读器确认信号；

      C）所述阅读器发送开始数据传输指令到所述标签，开始一个或多个传输周期；

      D）所述标签分别按照接收到的时间参数，发送设定的、需要传送的数据； 

其中，所述步骤A）进一步包括如下步骤：

      A1）阅读器持续发送设定时间的激活信号，激活其作用范围内的标签；

      A2）所述被激活的标签分别回复确认信号到所述阅读器；

      A3）所述阅读器分别发送配置和传输参数到所述各标签；

所述步骤A3）中进一步包括如下步骤：

      A31）所述阅读器设定本次数据传输中所包括的传输周期数量为一个或多个；

      A32）所述阅读器设定一个传输周期中的数据传输阶段和空闲阶段；

      A33）所述阅读器依据其接收到的所述标签的回复数量、所述标签传输数据的数据量将所述数据传输阶段划分为多个时隙，并设定每个时隙的宽度；

A34）所述阅读器分别发送所述设定配置参数的传输参数到所述各标签；

所述配置参数包括设定所述标签上传到阅读器的数据名称、数据参数或/和数据取得方式；所述传输参数包括传输时隙号、传输数据的数据量或/和传输周期。 

2.根据权利要求1所述的阅读器与无线标签的数据传输方法，其特征在于，所述数据取得方式为所述标签读取已经存储在其中的数据用于传输或所述标签读取与其连接的传感器数据用于传输；所述数据参数包括所述数据在传输是的编码格式或压缩格式。

3.根据权利要求2所述的阅读器与无线标签的数据传输方法，其特征在于，所述步骤A33）中还包括所述阅读器设定所述各标签传输数据的、表示其在该传输时隙内的收发信息的收发指示。

4.根据权利要求3所述的阅读器与无线标签的数据传输方法，其特征在于，所述步骤C）进一步包括如下步骤：

       C1）所述阅读器发送同步命令到所述各标签，开始一个数据传输阶段。 

5.根据权利要求4所述的阅读器与无线标签的数据传输方法，其特征在于，所述步骤D）进一步包括：

        D1）所述各标签接收到所述阅读器发出的同步命令，开始计时；

        D2）所述各标签分别判断时间是否已到依据其接收到的传输数据的时隙号和时隙宽度计算得到的本标签传输时间，如否，等待并重复本步骤；如已到本标签传输时间，传输所述阅读器要求的数据。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的阅读器与无线标签的数据传输方法，其特征在于，在执行所述步骤D）后还包括如下步骤：

        E）判断是否完成一个传输周期，如否，等待并重复本步骤；如是，跳转到所述步骤C），开始另一个传输周期。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的阅读器与无线标签的数据传输方法，其特征在于，在执行所述步骤D）后还包括如下步骤：

        F）判断是否完成一个传输周期，如否，等待并重复本步骤；如是，跳转到所述步骤A），重新配置传输参数并开始另一个传输周期。

Images