CN104834956B - 一种超高频和高频射频识别标签及其信号传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超高频和高频射频识别标签及其信号传输方法，包括超高频天线、高频天线、切换开关、解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器、报警器和电源。本发明实现了在射频识别标签中集成超高频天线、高频天线、两天线共用同一芯片，先采用超高频信号进行阅读器和标签之间信号的传输，当超高频信号受外界环境影响，信号质量低时，采用高频信号进行阅读器和标签之间信息的传输；有效结合超高频信号和高频信号优点，满足阅读器和标签之间信号的高效和安全传输，且标签成本低。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别领域，特别涉及一种超高频和高频射频识别标签及其信号传输方法。
背景技术
随着物联网的普及，射频识别技术大量应用于日常生活中，射频识别系统包括阅读器和与之匹配的标签，标签包括天线和芯片。
超高频信号传输距离远，传输速率高，但易受外界环境影响，例如，强磁场会导致传输信号信噪比减小，和/或高湿度会导致传输信号信号幅度减小，信号质量低。高频信号传输距离较近，传输速率较慢，但其信号相对稳定，不易受外界环境影响，信号质量高；且受其传输距离近的限制，阅读器和标签只有在近距离时才能进行信号传输，提高了安全性。
将超高频标签和高频标签集成为一张标签，能有效结合超高频信号和高频信号优点，满足阅读器和与之匹配的标签之间信号的高效和安全传输。
现有的超高频和高频射频识别标签，仅仅是将超高频射频识别标签和高频射频识别标签简单的集成，标签成本更高，且安全性不能得到保证。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种超高频和高频射频识别标签及其信号传输方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种超高频和高频射频识别标签，包括超高频天线、高频天线、切换开关、解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器、报警器和电源。
所述超高频天线，其用于超高频第一模拟信号的接收和超高频第二模拟信号的发射。
所述高频天线，其用于高频第一模拟信号的接收和高频第二模拟信号的发射。
所述切换开关，其用于所述超高频天线和所述高频天线相互的切换。
所述解调器，其用于将所述超高频第一模拟信号解调为超高频第一数字信号；或将所述高频第一模拟信号解调为高频第一数字信号。
所述控制器，其用于当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动所述切换开关完成所述切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输；反之，则将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至安全识别器。
所述安全识别器，其用于当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号为安全信号时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器；反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警。
所述处理器，其用于根据所述超高频第一数字信号计算生成超高频第二数字信号；或根据所述高频第一数字信号计算生成高频第二数字信号。
所述调制器，其用于将所述超高频第二数字信号调制为超高频第二模拟信号；或将所述高频第二数字信号调制为高频第二模拟信号。
所述报警器，其用于报警。
所述电源，其用于为所述解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器和报警器提供工作能源。
本发明的有益效果是：在射频识别标签中集成超高频天线、高频天线、两天线共用同一芯片，先采用超高频信号进行阅读器和标签之间信号的传输，当超高频信号受外界环境影响，信号质量差时，采用高频信号进行阅读器和标签之间信息的传输；有效结合超高频信号和高频信号优点，满足阅读器和标签之间信号的高效和安全传输，且标签成本低。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述控制器包括信号接收模块、信噪比检测模块、信号幅度检测模块、切换开关驱动模块和信号传输模块。
所述信号接收模块，其用于接收并传输所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号至信噪比检测模块和信号幅度检测模块。
所述信噪比检测模块，其用于检测所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的信噪比。
所述信号幅度检测模块，其用于检测所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的信号幅度。
所述切换开关驱动模块，其用于当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，驱动所述切换开关完成所述切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输；反之，则将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至信号传输模块。
所述信号传输模块，其用于将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至安全识别器。
进一步，所述安全识别器其用于识别所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号中的安全校验字段，当所述安全校验字段和预设安全校验字段一致时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器，反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警。
进一步，所述电源为电磁感应电源，包括依次连接的倍压电路、限压电路和稳压电路。
进一步，所述切换开关为衔铁继电器，所述超高频天线为铁氧体射频天线，所述高频天线为电感耦合的线圈天线。
进一步，所述超高频和高频射频识别标签还包括安全保护键，其用于手动驱动所述切换开关完成超高频天线到高频天线的切换。
本发明的另一技术方案如下：
一种超高频和高频射频识别标签信号传输方法，包括如下步骤：
步骤1，超高频天线接收超高频第一模拟信号；
步骤2，解调器将所述超高频第一模拟信号解调为超高频第一数字信号；
步骤3，控制器当所述超高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动切换开关完成超高频天线到高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号的传输，执行步骤4；反之，则将所述超高频第一数字信号传输至安全识别器，执行步骤5；
步骤4，高频天线接收高频第一模拟信号；解调器将所述高频第一模拟信号解调为高频第一数字信号；控制器当所述高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动切换开关完成高频天线到超高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述高频第一数字信号的传输；反之，则将所述高频第一数字信号传输至安全识别器，执行步骤5；
步骤5，安全识别器接收所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号，当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号为安全信号时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器执行步骤6；反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输，并驱动报警器报警；
步骤6，处理器根据所述超高频第一数字信号计算生成超高频第二数字信号；或根据所述高频第一数字信号计算生成高频第二数字信号；
步骤7，调制器将所述超高频第二数字信号调制为超高频第二模拟信号；或将所述高频第二数字信号调制为高频第二模拟信号；
步骤8，所述超高频天线将所述超高频第二模拟信号进行发射，或所述高频天线将所述高频第二模拟信号进行发射。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，电源为电磁感应电源，包括依次连接的倍压电路、限压电路和稳压电路；倍压电路受所述超高频第一模拟信号或高频第一模拟信号磁场感应，生成感应电压，并将所述感应电压进行倍压处理生成第一电压，所述第一电压经限压电路进行限压处理后，经稳压电路进行稳压处理生成第二电压，所述第二电压为所述解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器和报警器提供工作能源。
进一步，所述步骤3的具体实施方式为：信号接收模块接收所述超高频第一数字信号；信噪比检测模块检测所述超高频第一数字信号的信噪比，信号幅度检测模块检测所述超高频第一数字信号的信号幅度；当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，切换开关驱动模块驱动所述切换开关完成所述超高频天线到高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号的传输，执行步骤4；反之，则将所述超高频第一数字信号经信号传输模块传输至安全识别器，执行步骤5；
所述步骤4的具体实施方式包括：信号接收模块接收所述高频第一数字信号；信噪比检测模块检测所述高频第一数字信号的信噪比，信号幅度检测模块检测所述高频第一数字信号的信号幅度；当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，切换开关驱动模块驱动所述切换开关完成所述高频天线到超高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述高频第一数字信号的传输；反之，则将所述高频第一数字信号经信号传输模块传输至安全识别器，执行步骤5。
进一步，所述步骤5的具体实施方式包括：安全识别器识别所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号中的安全校验字段，当所述安全校验字段和预设安全校验字段一致时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器，执行步骤6；反之，结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警。
附图说明
图1为本发明一种超高频和高频射频识别标签的原理框图；
图2为本发明一种超高频和高频射频识别标签中控制器的原理框图；
图3为本发明一种超高频和高频射频识别标签中电源的原理框图；
图4为本发明一种超高频和高频射频识别标签信号传输方法的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种超高频和高频射频识别标签，包括超高频天线、高频天线、切换开关、解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器、报警器和电源。
所述超高频天线，其用于超高频第一模拟信号的接收和超高频第二模拟信号的发射；可为铁氧体射频天线。
所述高频天线，其用于高频第一模拟信号的接收和高频第二模拟信号的发射；可为电感耦合的线圈天线。
所述切换开关，其用于所述超高频天线和所述高频天线相互的切换；可为衔铁继电器。
所述解调器，其用于将所述超高频第一模拟信号解调为超高频第一数字信号；或将所述高频第一模拟信号解调为高频第一数字信号。
所述控制器，其用于当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动所述切换开关完成所述切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输；反之，则将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至安全识别器。
如图2所示，所述控制器包括信号接收模块、信噪比检测模块、信号幅度检测模块、切换开关驱动模块和信号传输模块。
所述信号接收模块，其用于接收并传输所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号至信噪比检测模块和信号幅度检测模块。
所述信噪比检测模块，其用于检测所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的信噪比。
所述信号幅度检测模块，其用于检测所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的信号幅度。
所述切换开关驱动模块，其用于当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，驱动所述切换开关完成所述切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输；反之，则将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至信号传输模块。
所述信号传输模块，其用于将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至安全识别器。
所述安全识别器，其用于当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号为安全信号时，即识别所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号中的安全校验字段，当所述安全校验字段和预设安全校验字段一致时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器；反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警。
所述处理器，其用于根据所述超高频第一数字信号计算生成超高频第二数字信号；或根据所述高频第一数字信号计算生成高频第二数字信号。
所述调制器，其用于将所述超高频第二数字信号调制为超高频第二模拟信号；或将所述高频第二数字信号调制为高频第二模拟信号。
所述报警器，其用于报警。可为LED信号指示灯，或喇叭。
所述电源，其用于为所述解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器和报警器提供工作能源。
如图3所示，所述电源可为电磁感应电源，包括依次连接的倍压电路、限压电路和稳压电路。倍压电路受所述超高频第一模拟信号或高频第一模拟信号磁场感应，生成感应电压，并将所述感应电压进行倍压处理生成第一电压，所述第一电压经限压电路进行限压处理后，经稳压电路进行稳压处理生成第二电压，所述第二电压为所述解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器和报警器提供工作能源。
所述超高频和高频射频识别标签还包括安全保护键，其用于在高安全级别场合，手动驱动所述切换开关完成超高频天线到高频天线的切换。
如图4所示，一种超高频和高频射频识别标签信号传输方法，包括如下步骤：
步骤1，超高频天线接收超高频第一模拟信号。
步骤2，解调器将所述超高频第一模拟信号解调为超高频第一数字信号。
步骤3，控制器当所述超高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动切换开关完成超高频天线到高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号的传输，执行步骤4；反之，则将所述超高频第一数字信号传输至安全识别器，执行步骤5。
所述步骤3的具体实施方式为：信号接收模块接收所述超高频第一数字信号；信噪比检测模块检测所述超高频第一数字信号的信噪比，信号幅度检测模块检测所述超高频第一数字信号的信号幅度；当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，切换开关驱动模块驱动所述切换开关完成所述超高频天线到高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号的传输，执行步骤4；反之，则将所述超高频第一数字信号经信号传输模块传输至安全识别器，执行步骤5。
步骤4，高频天线接收高频第一模拟信号；解调器将所述高频第一模拟信号解调为高频第一数字信号；控制器当所述高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动切换开关完成高频天线到超高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述高频第一数字信号的传输；反之，则将所述高频第一数字信号传输至安全识别器，执行步骤5。
所述步骤4的具体实施方式包括：信号接收模块接收所述高频第一数字信号；信噪比检测模块检测所述高频第一数字信号的信噪比，信号幅度检测模块检测所述高频第一数字信号的信号幅度；当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，切换开关驱动模块驱动所述切换开关完成所述高频天线到超高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述高频第一数字信号的传输；实际中，高频信号不易受外界环境影响，信号质量高，信噪比会大于预设第一数值，且信号幅度也将大于预设第二数值，故此种情况不易出现。反之，则将所述高频第一数字信号经信号传输模块传输至安全识别器，执行步骤5。
步骤5，安全识别器接收所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号，当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号为安全信号时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器执行步骤6；反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输，并驱动报警器报警。
所述步骤5的具体实施方式包括：安全识别器识别所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号中的安全校验字段，当所述安全校验字段和预设安全校验字段一致时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器，执行步骤6；反之，结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警。
步骤6，处理器根据所述超高频第一数字信号计算生成超高频第二数字信号；或根据所述高频第一数字信号计算生成高频第二数字信号。
步骤7，调制器将所述超高频第二数字信号调制为超高频第二模拟信号；或将所述高频第二数字信号调制为高频第二模拟信号。
步骤8，所述超高频天线将所述超高频第二模拟信号进行发射，或所述高频天线将所述高频第二模拟信号进行发射。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超高频和高频射频识别标签，其特征在于，包括超高频天线、高频天线、切换开关、解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器、报警器和电源；
所述超高频天线，其用于超高频第一模拟信号的接收和超高频第二模拟信号的发射；
所述高频天线，其用于高频第一模拟信号的接收和高频第二模拟信号的发射；
所述切换开关，其用于所述超高频天线和所述高频天线相互的切换；
所述解调器，其用于将所述超高频第一模拟信号解调为超高频第一数字信号；或将所述高频第一模拟信号解调为高频第一数字信号；
所述控制器，其用于当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动所述切换开关完成所述切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输；反之，则将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至安全识别器；
所述安全识别器，其用于当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号为安全信号时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器；反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警；
所述处理器，其用于根据所述超高频第一数字信号计算生成超高频第二数字信号；或根据所述高频第一数字信号计算生成高频第二数字信号；
所述调制器，其用于将所述超高频第二数字信号调制为超高频第二模拟信号；或将所述高频第二数字信号调制为高频第二模拟信号；
所述报警器，其用于报警；
所述电源，其用于为所述解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器和报警器提供工作能源。
2.根据权利要求1所述一种超高频和高频射频识别标签，其特征在于，所述控制器包括信号接收模块、信噪比检测模块、信号幅度检测模块、切换开关驱动模块和信号传输模块；
所述信号接收模块，其用于接收并传输所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号至信噪比检测模块和信号幅度检测模块；
所述信噪比检测模块，其用于检测所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的信噪比；
所述信号幅度检测模块，其用于检测所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的信号幅度；
所述切换开关驱动模块，其用于当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，驱动所述切换开关完成所述切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输；反之，则将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至信号传输模块；
所述信号传输模块，其用于将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至安全识别器。
3.根据权利要求1所述一种超高频和高频射频识别标签，其特征在于，所述安全识别器其用于识别所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号中的安全校验字段，当所述安全校验字段和预设安全校验字段一致时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器，反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警。
4.根据权利要求1所述一种超高频和高频射频识别标签，其特征在于，所述电源为电磁感应电源，包括依次连接的倍压电路、限压电路和稳压电路。
5.根据权利要求1所述一种超高频和高频射频识别标签，其特征在于，所述切换开关为衔铁继电器，所述超高频天线为铁氧体射频天线，所述高频天线为电感耦合的线圈天线。
6.根据权利要求1所述一种超高频和高频射频识别标签，其特征在于，所述超高频和高频射频识别标签还包括安全保护键，其用于手动驱动所述切换开关完成超高频天线到高频天线的切换。
7.一种超高频和高频射频识别标签信号传输方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，超高频天线接收超高频第一模拟信号；
步骤2，解调器将所述超高频第一模拟信号解调为超高频第一数字信号；
步骤3，控制器当所述超高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动切换开关完成超高频天线到高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号的传输，执行步骤4；反之，则将所述超高频第一数字信号传输至安全识别器，执行步骤5；
步骤4，高频天线接收高频第一模拟信号；解调器将所述高频第一模拟信号解调为高频第一数字信号；控制器当所述高频第一数字信号的性能参数小于预设数值时，驱动切换开关完成高频天线到超高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述高频第一数字信号的传输；反之，则将所述高频第一数字信号传输至安全识别器，执行步骤5；
步骤5，安全识别器接收所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号，当所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号为安全信号时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器执行步骤6；反之，则结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输，并驱动报警器报警；
步骤6，处理器根据所述超高频第一数字信号计算生成超高频第二数字信号；或根据所述高频第一数字信号计算生成高频第二数字信号；
步骤7，调制器将所述超高频第二数字信号调制为超高频第二模拟信号；或将所述高频第二数字信号调制为高频第二模拟信号；
步骤8，所述超高频天线将所述超高频第二模拟信号进行发射，或所述高频天线将所述高频第二模拟信号进行发射。
8.根据权利要求7所述一种超高频和高频射频识别标签信号传输方法，其特征在于，电源为电磁感应电源，包括依次连接的倍压电路、限压电路和稳压电路；倍压电路受所述超高频第一模拟信号或高频第一模拟信号磁场感应，生成感应电压，并将所述感应电压进行倍压处理生成第一电压，所述第一电压经限压电路进行限压处理后，经稳压电路进行稳压处理生成第二电压，所述第二电压为所述解调器、控制器、安全识别器、处理器、调制器和报警器提供工作能源。
9.根据权利要求7所述一种超高频和高频射频识别标签信号传输方法，其特征在于，所述步骤3的具体实施方式为：信号接收模块接收所述超高频第一数字信号；信噪比检测模块检测所述超高频第一数字信号的信噪比，信号幅度检测模块检测所述超高频第一数字信号的信号幅度；当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，切换开关驱动模块驱动所述切换开关完成所述超高频天线到高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述超高频第一数字信号的传输，执行步骤4；反之，则将所述超高频第一数字信号经信号传输模块传输至安全识别器，执行步骤5；
所述步骤4的具体实施方式包括：信号接收模块接收所述高频第一数字信号；信噪比检测模块检测所述高频第一数字信号的信噪比，信号幅度检测模块检测所述高频第一数字信号的信号幅度；当所述信噪比小于预设第一数值时，和/或当所述信号幅度小于预设第二数值时，切换开关驱动模块驱动所述切换开关完成所述高频天线到超高频天线的切换，驱动报警器报警，并结束所述高频第一数字信号的传输；反之，则将所述高频第一数字信号经信号传输模块传输至安全识别器，执行步骤5。
10.根据权利要求7所述一种超高频和高频射频识别标签信号传输方法，其特征在于，所述步骤5的具体实施方式包括：安全识别器识别所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号中的安全校验字段，当所述安全校验字段和预设安全校验字段一致时，将所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号传输至处理器，执行步骤6；反之，结束所述超高频第一数字信号或高频第一数字信号的传输，并驱动报警器报警。
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