CN103761547A

CN103761547A - 一种应用于车联网中的有源rfid通信方法

Info

Publication number: CN103761547A
Application number: CN201310750857.0A
Authority: CN
Inventors: 张可; 李慧; 田忠; 徐展
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103761547B

Abstract

本发明公开了一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，该方法具体包括：读写器初始化后发送广播帧，并等待回复；车载移动有源RFID标签初始化后进入侦听状态，在接收到广播帧时，判断相互是否具有通信需求，若是则进行回复；若读写器接收到回复的广播帧，则与该标签进入点对点P2P通信模式，并向该标签发送P2P数据帧；车载移动有源RFID标签接收读写器发送的P2P数据帧，并回复对应的P2P数据帧，直到与该读写器的通信完成。该方法通过广播帧建立通信关系，和P2P数据帧建立数据传输关系，在车载移动有源RFID标签的位置发生变更时，仍能保持与读写器之间的有效通信，应用的范围广、实用性强。

Description

一种应用于车联网中的有源RFID通信方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种应用于车联网中的有源RFID通信方法的设计。

背景技术

RFID是一种无线通信系统，由两个基本器件组成，读写器和很多应答器，同时辅以天线、外围网络、中间件、管理系统，从而形成完整的RFID应用系统。有源RFID，又称为主动式RFID（Active tag），依据电子标签供电方式的不同进行划分的电子标签一种类型，有源RFID标签内装有电池。

RFID标签只要被置于读取设备形成的电磁场内就可以准确读到，更加适合与各种自动化的处理设备配合使用，同时减少甚至排除因人工干预数据采集而带来的人力资源、效率降低和产生差错以及纠错的成本；RFID每秒钟可进行上千次的读取，能同时处理许多标签，高效且高度准确，从而使企业能够在既不降低作业效率，又不增加管理成本的前提下，大幅度提高管理精细度，让整个作业过程实时透明，创造巨大的经济效益。RFID标签的识读，不需要以目视可见为前提，因为它不依赖于可见光，因而可以在那些条码技术无法适应的恶劣环境下使用，如高粉尘污染、野外等，这样能进一步扩大自动识别技术的应用范围。

无线网络中一个区域范围内的标签与其对应区域内的读写器进行交互：标签进入磁场后返回某一频率的信号，读写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。通信过程中读写器可以对标签进行信息收集，并进行相应的控制，如传输所需的信息或进入睡眠状态等。二者之间通过通信协议进行交互，协议约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出了统一规定，通信双方必须共同遵守。但现有的协议如ISO/IEC18000-4、ISO/IEC18000-7等均未专门针对有源移动标签的帧格式进行详细定义，使得RFID标签一旦位置发生了改变，将无法与读写器进行良好的通信，更无法很好地利用移动中的有源标签，极大地限制了有源电子标签的使用范围。这意味着很多标签在投入使用后，只能原地进行信息收集直到电池耗尽，或移动出读写器检测范围后失去通信联络，造成资源浪费，也使得可投入使用的应用范围非常有限，无法用于如移动车辆定位等应用场合。车联网作为一种新型自组织网络，是各种功能、技术和信息的集成，相关的通信体制和方法研究尚处于起步阶段，将有源RFID通信方法应用于车联网通信领域中，将是未来研究的重要方向。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中有源RFID通信系统不能适应车联网应用需求的问题而提出一种能够应用于车联网中的有源RFID通信方法。

本发明的技术方案是：一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，具体包括：

S1、读写器初始化后向其覆盖范围周期性的发送广播帧，并等待车载移动有源RFID标签的回复；

S2、车载移动有源RFID标签初始化后进入侦听状态，在接收到读写器发送的广播帧时，分析广播帧的内容判断相互是否具有通信需求，若是则对发送该广播帧的读写器进行回复，否则重新返回侦听状态；

S3、若读写器接收到车载移动有源RFID标签回复的广播帧，则与该车载移动有源RFID标签进入点对点P2P通信模式，并向该车载移动有源RFID标签发送P2P数据帧，否则继续周期性发送广播帧；

S4、车载移动有源RFID标签接收读写器发送的P2P数据帧，并回复对应的P2P数据帧，直到与该读写器的通信完成。

进一步的，所述步骤S1中读写器发送的广播帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、读写器状态Reader status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Readermanufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、命令码Command code、命令参数Command arguments、校验码CRC。

进一步的，所述步骤S2中车载移动有源RFID标签回复的广播帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、标签状态Tag status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Readermanufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、移动标签出厂号Moving tagmanufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、命令码Command code、响应数据Response data、校验码CRC。

进一步的，所述步骤S3中读写器发送的P2P数据帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、读写器状态Reader status、包长度Packet length、移动标签出厂号Moving tagmanufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、固定读写器出厂号Readermanufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、命令码Command code、命令参数Command arguments、校验码CRC。

进一步的，所述步骤S4中车载移动有源RFID标签回复的P2P数据帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、标签状态Tag status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Reader manufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、移动标签出厂号Movingtag manufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、命令码Command code、响应数据Response data、校验码CRC。

本发明的有益效果是：本发明一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，读写器和车载移动有源RFID标签通过广播帧建立通信关系，和P2P数据帧建立数据传输关系，并且对读写器发送的广播帧、P2P数据帧和移动有源RFID标签回复的广播帧、P2P数据帧的格式进行了定义，在车载移动有源RFID标签的位置发生变更时，仍能保持与读写器之间的有效通信，解决了现有技术中移动标签位置发生变化造成无法通信的问题，并且应用的范围广、实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例一种应用于车联网中的有源RFID通信方法的流程框图；

图2为本发明实施例一种应用于车联网中的有源RFID通信方法中应用环境的示意图；

图3为本发明实施例一种应用于车联网中的有源RFID通信方法中读写器在数据交互过程中的流程图；

图4为本发明实施例一种应用于车联网中的有源RFID通信方法中移动有源RFID标签在数据交互过程中的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。

如图1所示为本发明实施例一种应用于车联网中的有源RFID通信方法的流程框图，其具体包括：

本发明一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，涉及的领域是有源RFID标签在车联网中的应用，读写器固定安装在车辆行驶的路边，而有源RFID标签固定安装在在道路上行驶的车辆上，可以随车辆移动而移动；当车辆经过安装了固定读写器的道路时，可以与读写器发生数据通信。该车联网应用示意图如图2所示，图中车辆从道路经过时，如果进入路边安装的读写器通信范围，则可以与读写器进行数据交互，例如，某辆行驶到某一路段的携带有源RFID标签的车辆需要了解当前道路信息时，侦听该道路是否存在固定有源RFID广播，若存在，则回复携带需要了解当前道路信息命令的回复帧，并进入点对点P2P通信模式，获取该信息，最后完成数据通信。

其中，如表1所示为所述步骤S1中读写器发送的广播帧的格式，具体包括：协议号ProtocolID、识别码Recognition、读写器状态Reader status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Reader manufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、命令码Command code、命令参数Command arguments、校验码CRC。

表1-广播帧的格式

其中，1B表示一个字节，当然，在实际的应用情况中，每个字段的字节长度都可以作相应的调整以满足通信需求。为了进一步识别发送广播帧的读写器的身份和接收广播帧的车载移动有源RFID标签，在本发明中读写器与车载移动有源RFID标签之间的交互帧的格式中设置了识别码Recognition，因为在实际的有源RFID通信系统中，除了存在有源RFID标签与移动有源RFID标签的数据交互外，还包括读写器与读写器、标签与标签、读写器与移动有源RFID标签之间的数据交互，所以在某些情况下，当一个标签收到一个帧时，它会产生无法判断出是来自读写器或者标签，如果标签无法区分收到的帧来自哪个对象，将无法按字节解读帧内容。根据这种情况，在本发明方案中设计在协议字段后增加一个8比特的字段识别码Recognition，用于识别发送者和接收者身份，格式如下：

第4至第7比特保留，第0至第3比特用0，1依次表示发送和接收者身份，约定为：0000表示读写器发送至读写器，0001表示读写器发送至固定标签，0010表示读写器发送至移动标签，0011表示固定标签发送至读写器，0100表示固定标签发送至固定标签，0101表示固定标签发送至移动标签，0110表示移动标签发送至读写器，0111表示移动标签发送至固定标签，1000表示移动标签发送至移动标签，1001至1111暂时保留，保留位可以后续开发中作进一步的设定，当然具体的设定方式也可以根据实际的情况进行调整。

如表2所示为所述步骤S2中车载移动有源RFID标签回复的广播帧的格式，具体包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、标签状态Tag status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Reader manufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、移动标签出厂号Moving tag manufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、命令码Command code、响应数据Response data、校验码CRC。

表2-车载移动有源RFID标签回复的广播帧的格式

如表3所示为所述步骤S3中读写器发送的P2P数据帧的格式，具体包括：协议号ProtocolID、识别码Recognition、读写器状态Reader status、包长度Packet length、移动标签出厂号Moving tag manufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、固定读写器出厂号Reader manufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、命令码Command code、命令参数Command arguments、校验码CRC。

表3-P2P数据帧的格式

如表4所示为所述步骤S4中车载移动有源RFID标签回复的P2P数据帧的格式，具体包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、标签状态Tag status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Reader manufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、移动标签出厂号Moving tag manufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、命令码Commandcode、响应数据Response data、校验码CRC。

表4-车载移动有源RFID标签回复的P2P数据帧的格式

为了本领域技术人员能够理解并且实施本发明技术方案，下面将分别对读写器和车载移动有源RFID标签的工作过程进行详细描述：

如图3所示为读写器在数据交互过程中的流程图，读写器在车联网应用中固定设置在路边，初始化工作后周期性开始发送广播帧，以侦测其通信范围内是否有携带移动标签的车辆通过并需要发生通信，若没有收到响应，则继续周期性广播。若收到车辆携带的移动有源RFID标签回复广播的帧，则进入点对点P2P通信方式，向目标有源移动标签发送P2P数据帧，移动有源RFID标签则回复相应的P2P格式数据帧，直到通信任务完成。

如图4所示为车载移动有源RFID标签在数据交互过程中的流程图，对于车辆携带的移动有源RFID标签，初始化工作后在移动过程中处于侦听状态，以侦测其通信范围内是否有固定读写器存在并发出了带命令的广播帧，若没有收到响应，则继续侦听，若收到路边固定读写器广播的帧，并且对该广播帧进行分析，判断是否有相互通信的需求，如果需要相互通信，则向该固定读写器回复广播帧。然后进入则进入点对点P2P通信方式，读写器可开始向目标有源移动标签发送P2P数据帧，移动有源RFID标签则回复相应的P2P格式数据帧，直到通信任务完成。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，其特征在于，具体包括：

2.如权利要求1所述的一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，其特征在于，所述步骤S1中读写器发送的广播帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、读写器状态Reader status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Reader manufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、命令码Command code、命令参数Command arguments、校验码CRC。

3.如权利要求1所述的一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，其特征在于，所述步骤S2中车载移动有源RFID标签回复的广播帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、标签状态Tag status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Reader manufactureID、固定读写器序列号Reader Serial number、移动标签出厂号Moving tag manufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、命令码Command code、响应数据Response data、校验码CRC。

4.如权利要求1所述的一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，其特征在于，所述步骤S3中读写器发送的P2P数据帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、读写器状态Reader status、包长度Packet length、移动标签出厂号Moving tag manufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、固定读写器出厂号Reader manufacture ID、固定读写器序列号Reader Serial number、命令码Command code、命令参数Command arguments、校验码CRC。

5.如权利要求1所述的一种应用于车联网中的有源RFID通信方法，其特征在于，所述步骤S4中车载移动有源RFID标签回复的P2P数据帧包括：协议号Protocol ID、识别码Recognition、标签状态Tag status、包长度Packet length、固定读写器出厂号Reader manufactureID、固定读写器序列号Reader Serial number、移动标签出厂号Moving tag manufacture ID、移动标签序列号Moving tag Serial number、命令码Command code、响应数据Response data、校验码CRC。