CN103164729A - 薄膜太阳能有源射频识别电子标签 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜太阳能有源射频识别标签，属于数据识别及实时定位技术领域。主要包括有：电源管理电路、电能储存装置、中央处理器、无线收发通信模块、RSSI状态寄存器、存储器、数据加密模块、太阳能电池、天线及其匹配电路等。本发明使得标签工作寿命大大延长，标签和资产及人员绑定后，可以完成人员及资产射频识别及实时定位等，此外标签低碳设计，有利于环保。

Description

薄膜太阳能有源射频识别电子标签

技术领域

本发明涉及自动识别技术领域，特别涉及有源射频识别电子标签实现方法。

背景技术

物联网的概念是在1999年提出的。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。物联网具备了战略新兴产业发展的基础。IBM称物联网将会是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。物联网(The Internet ofthings)是指把射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。通过在物品上嵌入电子标签、条形码等能够存储物体信息的标识，通过无线网络的方式将其即时信息发送到后台信息处理系统，而各大信息系统可互联形成一个庞大的网络。从而可达到对物品进行实施跟踪、监控等智能化管理的目的。通俗来讲，物联网可实现人与物之间的信息沟通。

物联网产业发展符合中国经济结构转型的背景，已经被纳入十二五规划重点内容。国家十二五规划助力物联网快速发展，未来物联网将成万亿级产业。作为物联网发展的排头兵，RFID成为了市场最为关注的技术。

RFID技术是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别技术，是一项利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到物体识别的技术。

RFID系统主要由三部分组成：电子标签(Tag)、读写器(Reader)和天线(Antenna)。RDID标签主要有被动式无源标签和主动式有源标签，近年来，特别是无线传感、局部定位、远程控制、高速射频识别等应用直接推动了有源RFID技术快速发展，特别是其高数据传输率、远距离、扩展性强等特点，因而被广泛应用。

然而市场上的有源RFID标签普遍存在功能单一、电池寿命短、成本高等特点。在一定程度上限制了RFID的应用。里方面，标签只能用来做射频识别，局部区域定位。此外，由于普遍采用化学电池，电池的成本有时候甚至达到标签总成本一半，还有标签的体积和重量也很难控制下来。特别的，大量使用化学电池，也不利于低碳环保需求，以后废旧电池回收也得需要耗费大量人力物力财力等。

综上所述，如何进一步降低标签成本、体积及重量，拓展有源RFID标签功能及应用，且满足低碳环保要求等，成了当前有源RFID技术推广应用亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有有源RFID标签实际存在的问题，提供一种有源RFID标签。一方面拓展有源RFID应用，有源RFID标签不仅仅射频识别，还可以用来做精确定位。另一方面，有源RFID标签结合太阳能电池设计，满足低碳环保设计，且标签成本、体积及重量明显改善。电池寿命可以长达7年以上，具有广阔的应用前景。

本发明公开了一种有源射频识别标签，属于数据识别及实时定位技术领域。主要包括有：电源管理电路、电能储存装置、中央处理器、无线收发通信模块、RSSI状态寄存器、存储器、数据加密模块、太阳能电池、天线及其匹配电路等。

太阳能电池的输出经过电源管理电路，自动储存在电能储存装置。电源管理电路输出连接到中央处理器，内部集成有电源管理单元、电平转换单元，通过电源管理电路，对多个单元提供能量。电能储存装置用于能量储存，可以采用市面上通用的电容来储存电能，也可以使用小容量可充电化学电池完成电能储存。中央处理器是整个标签的控制中心，除了协调电源管理电路，还有RSSI状态寄存器、存储器、数据加密模块、无线收发模块等。无线收发模块内部电路主要有调制解调电路、锁相环电路、射频双工器等，完成无线通信数据的接收和发射，将标签的数据信息调制到高频，通过天线发射出去，另外，对接收到的无线信号进行解调放大等处理。RSSI状态寄存器，附带标签RSSI信号强度信息，通过RSSI寄存器，可以获取标签的RSSI信号强度指示，从而扩展标签应用，比如利用RSSI进行实时定位等。存储器储存有标签的身份识别号及其他无线数据信息，比如无线传感信息、电量状态指示信息、告警指示信息等。数据加密模块主要完成标签空中接口数据加密。

本发明使得标签工作寿命大大延长，标签和资产及人员绑定后，可以完成人员及资产射频识别及实时定位等，此外标签低碳设计，有利于环保。

附图说明

图1为本发明有源射频识别标签的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

配合图1所示，本发明涉及一种有源射频识别标签及其实现方法，属于数据识别及实时定位技术领域。主要包括有：电源管理电路、电能储存装置、中央处理器、无线收发通信模块、RSSI状态寄存器、存储器、数据加密模块、太阳能电池、天线及其匹配电路等。

太阳能电池的输出经过电源管理电路，自动储存在电能储存装置。电源管理电路输出连接到中央处理器，内部集成有电源管理单元、电平转换单元，通过电源管理电路，对不起个单元提供能量。电能储存装置用于能量储存，可以采用市面上通用的电容来储存电能，也可以使用小容量可充电化学电池完成电能储存。中央处理器是整个标签的控制中心，除了协调电源管理电路，还有RSSI状态寄存器、存储器、数据加密模块、无线收发模块等。无线收发模块内部电路主要有调制解调电路、锁相环电路、射频双工器等，完成无线通信数据的接收和发射，将标签的数据信息调制到高频，通过天线发射出去，另外，对接收到的无线信号进行解调放大等处理。RSSI状态寄存器，附带标签RSSI信号强度信息，通过RSSI寄存器，可以获取标签的RSSI信号强度指示，从而扩展标签应用，比如利用RSSI进行实时定位等。存储器储存有标签的身份识别号及其他无线数据信息，比如无线传感信息、电量状态指示信息、告警指示信息等。数据加密模块主要完成标签空中接口数据加密。

本发明使得标签工作寿命大大延长，标签和资产及人员绑定后，可以完成人员及资产射频识别及实时定位等，此外标签低碳设计，有利于环保。

本发明主与现有技术主要不同点有：

现有有源RFID技术，市面上绝大多数采用nRF系列Nordic公司芯片，在射频识别行业已经得到很大应用，占据绝大多数有源RFID市场，此类标签只能用于射频识别。随着新的RFID芯片不断问世，RFID技术不仅仅只是用来做识别，还可以用来做定位。特别是TI公司的无线收发芯片，更是拓宽了RFID技术的应用。主要有CC10XX、CC11XX、CC24X、CC25XX等系列。该芯片提供RSSI场强指示输出，通过RSSI，可以有效的通过RSSI定位算法技术，完成有源RFID实时定位。传统的有源RFID定位只是靠读头定位，通过调整发射功率而改变通信距离，这样盲点很多，施工调试困难，而且只能做局部定位，每个区域需要一个独立的读写器等，成本太高。采用定位识别标签，可以利用RSSI定位技术，标签网内自动漫游。定位不再只是局部定位，而是整个局域网定位，这样不仅消除了定位盲点，施工调试变得简单容易，而且大大减少了读写器数量，且定位精度极大提高等。

此外，现有射频识别标签普遍采用化学电池，体积大，重量重，成本高，寿命短，不环保等。随着新能源技术的快速发展，特别是太阳能电池的发展，已经在许多行业得到应用。目前市场上许多终端设备都已经开始使用太阳能电池板板，价格相对电池也已经比较便宜。完全可以被用于射频设别标签，为新一代有源电子标签提供一种低碳的解决方案。现在的太阳能电池普遍采用单晶和多晶硅电池，同时，新一代薄膜太阳能电池技术已经取得重大突破，通过涂镀或者印刷一些涂层材料，由它来替代现在的普通薄膜太阳能电池，或者是单晶和多晶硅电池。根据预测，未来两年薄膜电池的成本可以继续下降40％。成本下降的同时，效率也在提高。预计到2015年左右，非/微晶电池的转换效率将达到15％，成本将达到1.28美元/W，CIGS电池的转换效率将达到15％，成本将达到1美元/W，CdTe电池的转换效率将达到13％，而成本将达到0.7美元/W。薄膜太阳能电池的特点在于环保、工艺简单和成本低，比以玻璃为基材的薄膜太阳能电池质轻、超薄、可卷曲，在应用范围上更广，实用性更强。一旦薄膜电池能实现评价，需求将是指数级别的增长。未来有源设别电子标签电池也将迎来一场革命，需求将是指数级别的增长。

Claims (4)

1.一种薄膜太阳能有源射频识别电子标签，其特征在于包括有：电源管理电路、电能储存装置、中央处理器、无线收发通信模块、RSSI状态寄存器、存储器、数据加密模块、太阳能电池、天线及其匹配电路。

2.如权利要求1所述的标签，其特征在于所述太阳能电池的输出经过电源管理电路，自动储存在电能储存装置，电源管理电路输出连接到中央处理器，内部集成有电源管理单元、电平转换单元，通过电源管理电路，对多个单元提供能量。

3.如权利要求1所述的标签，其特征在于所述中央处理器包括RSSI状态寄存器、存储器、数据加密模块、无线收发模块。

4.如权利要求1所述的标签，其特征在于所述无线收发模块内部电路主要有调制解调电路、锁相环电路、射频双工器。

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