发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的缺陷,提供一种有源RFID身份识别装置及其节能方法和节能安防系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种有源RFID身份识别装置,包括主控单元,所述主控单元包括用于进行信息处理的控制模块和与所述控制模块相连的用于提供定时信号的定时模块;所述有源RFID身份识别装置还包括与所述控制模块相连的用于射频通信的通信单元、与所述控制模块相连的用于检测所述有源RFID身份识别装置是否运动的振动检测单元、以及分别与所述主控单元、所述通信单元和所述振动检测单元相连的供电单元;所述控制模块根据所述振动检测单元的运动检测结果、所述通信单元接收到的射频信号和所述定时模块所提供的定时信号切换所述有源RFID身份识别装置的工作模式;所述工作模式包括功耗从小至大设置的休眠模式、定时上报模式、侦听模式和通信模式。
优选地,所述控制模块包括控制芯片及其外围电路,所述通信单元包括射频芯片及其外围电路;所述振动检测单元包括三轴加速度传感器及其外围电路。
本发明还提供一种前述有源RFID身份识别装置的节能方法,打有源RFID身份识别装置和安防主机通信,包括如下步骤:
S1:判断所述有源RFID身份识别装置是否处于所述安防主机的侦测区域外,若是,则所述有源RFID身份识别装置进入休眠模式,执行步骤S2;若否,则所述有源RFID身份识别装置进入侦听模式,执行步骤S3;
S2:在休眠模式下,检测所述有源RFID身份识别装置是否运动,并根据运动检测结果确定所述有源RFID身份识别装置进入侦听模式或保持休眠模式;
S3:在侦听模式下,判断是否接收到所述安防主机发送的与所述有源RFID身份识别装置具有相同同步码的射频信号,若是,则进入通信模式,向安防主机发送带有身份信息的射频信号,执行步骤S4;若否,则重复步骤S3;
S4:在通信模式下,判断是否达到第一预设时间,其中,所述第一预设时间从进入通信模式时起算;若是,则进入定时上报模式;若否,则重复步骤S4。
其中,所述休眠模式功耗小于所述定时上报模式功耗,所述定时上报模式功耗小于所述侦听模式功耗,所述侦听模式功耗小于所述通信模式功耗。
优选地,所述步骤S1包括:
S11:所述有源RFID身份识别装置向所述安防主机发送位置查询指令;
S12:判断所述有源RFID身份识别装置是否接收到所述安防主机的第一反馈指令,其中,所述第一反馈指令是所述安防主机对所述位置查询指令的回复;若是,则所述有源RFID身份识别装置处于所述安防主机的侦测区域内;若否,则所述有源RFID身份识别装置处于所述安防主机的侦测区域外;
其中,侦听模式下,所述通信单元和所述振动检测单元处于工作状态,所述控制模块和所述定时模块处于休眠状态;休眠模式下,所述振动检测单元处于工作状态,所述控制模块、通信单元和定时模块处于休眠状态。
优选地,所述步骤S2包括:在休眠模式下,检测所述有源RFID身份识别装置的振动是否达到运动阈值,若是,则所述有源RFID身份识别装置运动,进入侦听模式;若否,则所述有源RFID身份识别装置静止,保持休眠模式。
优选地,所述步骤S3包括:
S31:在侦听模式下,判断所述有源RFID身份识别装置是否接收到与其具有相同同步码的射频信号,若是,则执行步骤S32;若否,则重复执行步骤S31;
S32:判断与所述有源RFID身份识别装置具有相同同步码的射频信号是否由所述安防主机发出,若是,则所述有源RFID身份识别装置进入通信模式,向安防主机发送带有身份信息的射频信号;若否,则丢弃所述射频信号,重复步骤S31;其中,通信模式下,所述控制模块、通信单元、定时模块和振动检测单元处于工作状态。
优选地,所述步骤S4包括:在通信模式下,判断所述控制模块是否接收到所述定时模块的第一定时信号,若是,则达到所述第一预设时间,所述有源RFID身份识别装置进入定时上报模式;若否,则未达到所述第一预设时间,重复步骤S4;其中,定时上报模式下,所述控制模块和通信单元处于休眠状态,所述振动检测单元和定时模块处于工作状态。
优选地,所述步骤S4之后还包括步骤S5:
S51:在第二预设时间后,所述有源RFID身份识别装置向所述安防主机发送身份信息上报指令;其中,第二预设时间从进入定时上报模式时起算;
S52:判断所述有源RFID身份识别装置是否接收到所述安防主机的第二反馈指令,其中,所述第二反馈指令是安防主机对所述身份信息上报指令的回复;若是,则重复步骤S51;若否,则进入休眠模式,执行步骤S2。
优选地,所述具有相同同步码的射频信号上带有用于避免通信碰撞的时间标记。
本发明还提供一种节能安防系统,包括前述的有源RFID身份识别装置和与所述有源RFID身份识别装置通信交互的安防主机。
本发明与现有技术相比具有如下优点:实施本发明,有源RFID身份识别装置的控制模块根据振动检测单元的运动检测结果、通信单元接收到的与其具有相同同步码的射频信号以及定时模块提供的定时信号,切换有源RFID身份识别装置的工作模式,该工作模式包括功耗由小到大的休眠模式、定时上报模式、侦听模式和以及通信模式,以达到节省功耗的目的,提高有源RFID身份识别装置的电源的使用寿命。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1示出本发明一实施例中的有源RFID身份识别装置1。有源RFID身份识别装置1包括主控单元10,主控单元10包括用于进行信息处理的控制模块100和与控制模块100相连的用于提供定时信号的定时模块101。有源RFID身份识别装置1还包括与控制模块100相连的通信单元11、与控制模块100相连的振动检测单元12、和分别与主控单元10、通信单元11、振动检测单元12相连并为其供电的供电单元13。
具体地,通信单元11包括低功耗的射频芯片及其外围电路,用于发射射频信号并接收与其具有相同同步码的射频信号,以完成有源RFID身份识别装置1与发射与其具有相同同步码的射频信号的装置的信息交互,以进行身份识别认证。振动检测单元12包括低功耗的三轴加速度传感器及其外围电路,用于检测有源RFID身份识别装置1是否运动。控制模块100包括专用于低功耗领域的控制芯片及其外围电路,用于根据动检测单元的运动检测结果、通信单元11接收到的射频信号以及定时模块101提供的定时信号切换有源RFID身份识别装置1的工作模式,以达到节能目的。具体地,有源RFID身份识别装置1的工作模式包括功耗从小至大设置的休眠模式、定时上报模式、侦听模式和通信模式,表一示出有源RFID身份识别装置1各工作模式下,控制模块100、通信单元11、定时模块101和振动检测单元12的工作状态。
表一 有源RFID身份识别装置1工作模式与各单元工作状态关系
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控制模块 |
通信单元 |
定时模块 |
振动检测单元 |
休眠模式 |
休眠 |
休眠 |
休眠 |
工作 |
侦听模式 |
休眠 |
工作 |
休眠 |
工作 |
通信模式 |
工作 |
工作 |
工作 |
工作 |
定时上报模式 |
休眠 |
休眠 |
工作 |
工作 |
图2示出本发明一实施例中的节能安防系统,该节能安防系统包括前述有源RFID身份识别装置1和与有源RFID身份识别装置1的通信单元11通信交互的安防主机2。有源RFID身份识别装置1的通信单元11与安防主机2进行信息交互以完成身份识别认证,并由控制模块100控制切换有源RFID身份识别装置1的工作模式,以达到节能的目的。
本发明还提供一种前述的有源RFID身份识别装置1的节能方法,有源RFID身份识别装置1和安防主机2通信交互,如图3所示,该节能方法包括如下步骤:
S1:判断有源RFID身份识别装置1是否处于安防主机2的侦测区域外,若是,则有源RFID身份识别装置1进入休眠模式,执行步骤S2;若否,则有源RFID身份识别装置1进入侦听模式,执行步骤S3。具体地,步骤S1包括:
S11:有源RFID身份识别装置1向安防主机2发送位置查询指令。
S12:判断有源RFID身份识别装置1是否接收到安防主机2的第一反馈指令。可以理解地,第一反馈指令是安防主机2对接收到的位置查询指令的回复。
若有源RFID身份识别装置1接收到第一反馈指令,则有源RFID身份识别装置1处于安防主机2的侦测区域内,有源RFID身份识别装置1进入侦听模式,执行步骤S3。具体地,如表一所示,在侦听模式下,有源RFID身份识别装置1的通信单元11和振动检测单元12处于功耗较大的工作状态,控制模块100和定时模块101处于功耗较小的休眠状态。更具体地,侦听模式是指通信单元11在一个侦听周期内只有在极小的时间占比内可与安防主机2进行双向通信,其余时间通信单元11处于低功耗的休眠模式,以达到节省功耗的目的。
若有源RFID身份识别装置1没有接收到第一反馈指令,则有源RFID身份识别装置1处于安防主机2的侦测区域外,有源RFID身份识别装置1进入休眠模式,执行步骤S2。具体地,如表一所示,在休眠模式下,有源RFID身份识别装置1的振动检测单元12处于工作状态,控制模块100、通信单元11和定时模块101处于功耗较小的休眠状态。可以理解地,与侦听模式相比,休眠模式下的通信单元11处于最小功耗的休眠状态,故休眠模式功耗小于侦听模式功耗。
S2:在休眠模式下,检测有源RFID身份识别装置1是否运动,并根据运动检测结果确定有源RFID身份识别装置1进入侦听模式或休眠模式;
具体地,步骤S2包括:在休眠模式下,振动检测单元12实时检测有源RFID身份识别装置1的振动是否达到运动阈值,可以理解地,运动阈值是预设的用于判断有源RFID身份识别装置1运动的检测值。若是达到运动阈值则有源RFID身份识别装置1运动,进入侦听模式。具体地,若检测到有源RFID身份识别装置1运动,则处于休眠状态下的控制模块100与通信单元11先后被唤醒,随后通信单元11进入工作状态,控制模块100再次进入休眠状态。若没有达到运动阈值,则有源RFID身份识别装置1静止,保持功耗最小的休眠模式。
可以理解地,有源RFID身份识别装置1中的振动检测单元12一直处于工作状态,振动检测单元12的功耗相比于控制模块100、通信单元11和定时模块101的功耗小;故在其他工作模式下,检测到有源RFID身份识别装置1的运动,对其他工作模式(如侦听模式、通信模式和定时上报模式)功耗的影响并没有在休眠模式下功耗的影响大,故在其他工作模式下可忽略振动检测单元12的工作状态的功耗。
S3:在侦听模式下,判断是否接收到安防主机2发送的与有源RFID身份识别装置1具有相同同步码的射频信号,若是,则进入通信模式,向安防主机2发送带有身份信息的射频信号,完成身份识别认证,执行步骤S4;若否,则重复步骤S3。具体地,步骤S3包括:
S31:在侦听模式下,判断有源RFID身份识别装置1是否接收到与其具有相同同步码的射频信号,若是,则执行步骤S32;若否,则重复执行步骤S31。可以理解地,在安防系统侦测区域内,有源RFID身份识别装置1可以不断接收到而且只能接收到安防主机2或同一节能安防系统下的其他有源RFID身份识别装置1发送的与其具有相同同步码的射频信号,以避免受到其他信号的误干扰。
S32:控制模块100判断通信单元11接收到的与有源RFID身份识别装置1具有相同同步码的射频信号是否由安防主机2发出,若是安防主机2发出的,则有源RFID身份识别装置1进入通信模式,向安防主机2发送带有身份信息的射频信号,以完成身份识别认证。可以理解地,通信模式下,控制模块100、通信单元11、定时模块101和振动检测单元12处于功耗较大的工作状态。若不是由安防主机2发出的,则控制模块100丢弃该与有源RFID身份识别装置1具有相同同步码的射频信号,重复步骤S31。可以理解地,通信模式是有源RFID身份识别装置1的所有工作模式中功耗最大,其功耗远远大于侦听模式功耗,在接收到不是安防主机2发出的与有源RFID身份识别装置1具有相同同步码的射频信号时,将其丢弃,重复步骤S31进入侦听模式,可有效节省能耗。
S4:在通信模式下,控制模块100判断是否达到第一预设时间,其中,第一预设时间从进入通信模式时起算;若是,则有源RFID身份识别装置1进入定时上报模式,若否,则重复步骤S4。更具体地,步骤S4包括:在通信模式下,判断控制模块100是否接收到定时模块101的第一定时信号,若是,则达到第一预设时间,有源RFID身份识别装置1进入定时上报模式;若否,则未达到第一预设时间,重复步骤S4。其中,定时上报模式下,控制模块100和通信单元11处于休眠状态,振动检测单元12和定时模块101处于工作状态。更具体地,定时模块101的功耗小于通信单元11的功耗,故定时上报模式功耗小于侦听模式功耗。
由于有源RFID身份识别装置1与安防主机2进行双向通信,完成身份识别认证只需极少的时间,若在完成身份识别认证后,有源RFID身份识别装置1一直处于功耗最大的通信模式,将造成功耗的极大浪费,因此在完成身份识别认证后,有源RFID身份识别装置1的定时模块101在第一预设时间(如10s)后,向控制模块100发送第一定时信号,控制模块100接收到第一定时信号后,控制切换有源RFID身份识别装置1进入定时上报模式,以达到节省功耗的目的。
若有源RFID身份识别装置1在与安防主机2进行一次的身份识别认证后不再与安防主机2进行双向通信,则容易出现有源RFID身份识别装置1离开安防主机2的侦测区域而安防主机2无法识别,影响安防系统的正常运行,因此为保证安防系统的正常运行,在步骤S4之后执行步骤S5。具体地,步骤S5包括:
S51:在第二预设时间后,有源RFID身份识别装置1向安防主机2发送身份信息上报指令,其中,第二预设时间从进入定时上报模式时起算。可以理解地,在第二预设时间(如10min)后,定时模块101向控制模块100发送第二定时信号,控制模块100接收到第二定时信号后,通过通信单元11向安防主机2发送身份信息上报指令。
S52:判断有源RFID身份识别装置1是否接收到安防主机2的第二反馈指令。可以理解地,第二反馈指令是安防主机2对接收到的身份信息上报指令的回复。若接收到第二反馈指令,则有源RFID身份识别装置1仍处于安防主机2的侦测区域内,重复步骤S51。若没有接收到第二反馈指令,则有源RFID身份识别装置1不在安防主机2的侦测区域内或基于其他原因无法与安防主机2进行双向通信,控制模块100控制切换有源RFID身份识别装置1进入休眠模式,执行步骤S2。
进一步地,在安防主机2与有源RFID身份识别装置1进行双向通信时,若安防主机2的侦测区域内有多个有源RFID身份识别装置1,则极有可能发生通信碰撞,造成有源RFID身份识别装置1向安防主机2发送的用于完成身份识别认证的带有身份信息的射频信号发送失败,导致有源RFID身份识别装置1不断发送该带有身份信息的射频信号,至安防主机2收到该带有身份信息的射频信号为止,造成功耗极大浪费。为解决该问题,在安防主机2向有源RFID身份识别装置1发送的具有相同同步码的射频信号上带有用于避免通信碰撞的时间标记,当有源RFID身份识别装置1接收到该带有时间标记的射频信号后,根据其时间标记计算回复带有身份信息的射频信号的发送时机,以减少有源RFID身份识别装置1由于通信碰撞原因造成的数据重发,达到节省功耗的目的。
实施例1
如图4所示,图中圆O为安防主机2的侦测区域。图中,若有源RFID身份识别装置1无法与安防主机2进行双向通信,即有源RFID身份识别装置1向安防主机2发送位置查询指令,若无法接收到安防主机2的第一反馈指令,则认定有源RFID身份识别装置1处于安防主机2的侦测区域外(如图中A2的位置时),有源RFID身份识别装置1进入休眠模式;反之则有源RFID身份识别装置1处于安防主机2的侦测区域内,有源RFID身份识别装置1进入侦听模式。
在休眠模式下,若有源RFID身份识别装置1的振动检测单元12检测到有源RFID身份识别装置1运动,则有源RFID身份识别装置1可能从安防主机2的侦测区域外向侦测区域内运动(即从A2到A1移动),则有源RFID身份识别装置1进入侦听模式。具体地,振动检测单元12的运动检测结果唤醒与其相连的控制模块100,随后唤醒与控制模块100相连的通信单元11,使通信单元11处于工作状态后,控制模块100进入功耗较小的休眠状态。若振动检测单元12没有检测到有源RFID身份识别装置1运动,则有源RFID身份识别装置1保持功耗最小的休眠模式。
在侦听模式下,若有源RFID身份识别装置1的通信单元11接收到来自安防主机2的与有源RFID身份识别装置1具有相同同步码的射频信号,则进入通信模式,向安防主机2发送带有身份信息的射频信号以完成身份识别认证。在完成身份识别认证后的第一预设时间后,有源RFID身份识别装置1进入定时上报模式,以达到节省功耗的目的。在进入定时上报模式的第二预设时间后,有源RFID身份识别装置1向安防主机2发送身份信息上报指令,若接收到来自安防主机2的第二反馈指令,则重复在第二预设时间后,向安防主机2发送身份信息上报指令的步骤;若没有接收到来自安防主机2的第二反馈指令,则有源RFID身份识别装置1与安防主机2无法进行通信交互,切换有源RFID身份识别装置1进入最低功耗的休眠模式。
在同一安防主机2的侦测区域内,可能存在两个或两个以上有源RFID身份识别装置1(如图4中分别处于A1和B位置的有源RFID身份识别装置1),为避免通信碰撞,安防主机2向每一有源RFID身份识别装置1发送的与其具有相同同步码的射频信号中包含时间标记,处于A1和B位置的有源RFID身份识别装置1根据其接收到的射频信号中的时间标记,确定其向安防主机2回复带有身份信息的射频信号的发送时机,以避免通信碰撞的发生,减少不必要的数据重发工作,以达到省电目的。
本发明中有源RFID身份识别装置1的控制模块100根据振动检测单元12的运动检测结果、通信单元11接收到的与其具有相同同步码的射频信号以及定时模块101提供的定时信号,切换有源RFID身份识别装置1的工作模式,以达到省电目的。在安防主机2向有源RFID身份识别装置1的射频信号中设置时间标记,以确定有源RFID身份识别装置1回复射频信号的发送时机,以减小通信碰撞的机率,进而减少有源RFID身份识别装置1数据重发的频率,以达到省电效果。
本发明是通过一个具体实施例进行说明的,本领域技术人员应当明白,在不脱离本发明范围的情况下,还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外,针对特定情形或具体情况,可以对本发明做各种修改,而不脱离本发明的范围。因此,本发明不局限于所公开的具体实施例,而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。