CN107343259B - 一种无线电子标签系统及其多频段低功耗数据安全传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线电子标签系统及其多频段低功耗数据安全传输方法。无线电子标签系统包括服务器、无线基站、无线电子标签：服务器用于接收更新操作指令并下发至无线基站；无线基站用于接收、缓存并解密更新操作指令数据流，获取需要更新的无线电子标签的ID号，打包生成群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，并向各无线电子标签下发；无线电子标签用于接收各信息包，对于需要更新的无线电子标签，则在更新时间点对自身显示屏进行更新。本发明具有多种频段通信、点阵图像和码字信息混发通信、无线变价、射频信息无线加密、超低功耗、长使用寿命等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种多频段低功耗无线电子标签系统及其多频段低功耗数据安全传输方法，属于电子标价签领域。
背景技术
现有的无线电子标签系统主要采用了RFID技术(2.4G/433M/315M)、有线传输技术(RS285/RS422/UART)、蓝牙传输技术、红外传输技术、WIFI传输技术等，其中：有线传输技术因安装施工的问题正逐渐被无线技术所取代；红外传输技术因受阻挡的影响，应用也较少；蓝牙传输技术因设置节点少(小于32个)而不能大批量应用；RFID技术相对比较成熟，但由于无线电子标签系统的特殊性，其应用的环境中存在大量的金属货架、液体、化学物品、WIFI等，因而导致其对无线传输要求很苛刻。
在现有的无线电子标签系统中，当电子标签采用被动式接收无线信号时，系统的基站发送更新信息(特别是点阵信息)时会存在多个节点长时间接收无效数据的问题，从而导致无线功耗过大、无线长时间处于接收状态而可能会发生无线“假死”现象。另外，由于无线频段会存在短时间干扰问题，故在通信时需要进行频段检测来实现多频段的通信。当前很多的射频IC都实现了兼容性，为保证空中射频信息的保密性，在发射前都会对无线信号进行加密，但这种加密措施并没有带来很好地抗干扰效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线电子标签系统及其多频段低功耗数据安全传输方法，其具有多种频段通信、点阵图像和码字信息混发通信、无线变价、射频信息无线加密、超低功耗、长使用寿命等特点。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种无线电子标签系统，其特征在于：它包括服务器、无线基站、无线电子标签，其中：
服务器用于接收用户操作终端发出的更新操作指令，将更新操作指令以数据流形式下发至无线基站；
无线基站用于接收、缓存并解密服务器下发的更新操作指令数据流，获取需要更新的无线电子标签的ID号及更新内容信息，单独打包并进行数据加密处理而分别生成群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，并向每个无线电子标签下发；
无线电子标签用于接收无线基站下发的群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，以及在被群唤醒数据包唤醒后，通过解密标签ID号过滤包判断出是否需要更新：若不需要更新，则进入睡眠状态；若需要更新，则在通过解密标签更新时间计时器包获得的更新时间点，按照解密标签更新数据包获得的更新内容对自身显示屏进行更新，其中，在未到达更新时间点之前，无线电子标签进入睡眠状态，以及各无线电子标签的更新时间点不同。
本发明的优点是：
1)本发明无线电子标签系统支持多个频段的无线广播和数据的下发、更新显示内容的功能，支持在线检测无线频段干扰；
2)本发明中的无线基站对每帧无线广播数据按照时间戳进行数据加密；
3)本发明中的无线基站解析出无线电子标签的ID号后，打包成群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，并针对各数据包进行单独的数据加密，保证了空中的无线射频信息不被破解；
4)标签ID号过滤包可保证误唤醒的无线电子标签快速进入睡眠状态；
5)每个无线电子标签的标签更新时间计时器包可保证无线电子标签不会长时间处于接收无效数据的状态，从而避免发生无线功耗过大问题，以及避免因无线长时间接收而可能会发生无线“假死”现象。
附图说明
图1是本发明无线电子标签系统的组成示意图。
具体实施方式
如图1，本发明无线电子标签系统包括服务器10、无线基站20、无线电子标签30，其中：
服务器10用于接收用户操作终端50发出的更新操作指令，通过诸如TCP/IP接口协议将更新操作指令以数据流形式下发至无线基站20；
无线基站20用于接收、缓存并解密服务器10下发的更新操作指令数据流，获取需要更新的无线电子标签的ID号及更新内容信息，单独打包并进行数据加密处理而分别生成群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，并向每个无线电子标签30下发；
无线电子标签30用于接收无线基站20下发的群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，以及在被群唤醒数据包唤醒后，通过解密标签ID号过滤包判断出是否需要更新：若不需要更新，则进入睡眠状态；若需要更新，则在通过解密标签更新时间计时器包获得的更新时间点，按照解密标签更新数据包获得的更新内容对自身显示屏进行更新，其中，在未到达更新时间点之前，无线电子标签30进入睡眠状态，以及各无线电子标签30的更新时间点不同。
在本发明中，更新操作指令包括需要更新的无线电子标签30的ID号以及需要更新的各无线电子标签30的更新内容。
在本发明中，无线基站20是一种将LAN网络通信、WIFI通信、广播式无线唤醒、电子标签之间无线数据通信、电子标签数据采集集成于一体的基站。
在本发明中，群唤醒数据包用于快速唤醒无线电子标签30。标签ID号过滤包用于存储需要更新的每个无线电子标签30的ID号，以便各无线电子标签30辨别自己是否需要进行更新操作。标签更新时间计时器包用于告知无线电子标签30将进行更新操作的更新时间点。标签更新数据包用于存储无线电子标签30的显示屏需要显示的更新内容，其中，针对需要更新的各无线电子标签30分别单独生成一个标签更新数据包。
在实际设计中，群唤醒数据包可包括需要更新的无线电子标签ID号的偏移长度以及开始数据通信的时间点。
在实际设计中，无线电子标签30还用于在执行完显示屏更新操作后向无线基站20反馈更新完毕应答。无线基站20还用于将无线电子标签30反馈的更新完毕应答汇总打包上传给服务器10。
在本发明中，群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包、标签更新数据包允许在不同频段下进行传输，无线电子标签在唤醒过程中已经预设了三种频段(带宽1MHz)，无线基站的频段是根据周围频道自检测而自动跳转到指定频段或者由服务器指定频段。
在本发明中，上述四种信息包，即群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包、标签更新数据包的加密处理可以保证无线传输中各无线射频信息不会被破解。
在本发明中，上述四种信息包的加密算法为：根据广播的时间戳(例如10ms作为一个时间基准)，对每一个数据的每个位进行异或运算，其中：异或运算是将位的数据内容与其所属无线电子标签的ID号做异或处理。
基于上述本发明无线电子标签系统，本发明还提出了一种无线电子标签系统多频段低功耗数据安全传输方法，包括如下步骤：
1)无线基站20接收服务器10下发的更新操作指令数据流，解密获取需要更新的所有无线电子标签30的ID号及更新内容信息；
2)无线基站20单独打包并进行数据加密处理而分别生成群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，然后向每个无线电子标签30顺序下发群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包、标签更新数据包；
3)每个无线电子标签30进行如下操作：
3-1)无线电子标签30初始化完成后，接收到群唤醒数据包后被唤醒，在设定的唤醒时间内，解密接收到的标签ID号过滤包来判断自身是否需要更新：若标签ID号过滤包内有此无线电子标签30的ID号，则表示需要更新，进入3-2)；否则进入睡眠状态；
3-2)无线电子标签30解密接收到的标签更新时间计时器包，获得更新时间点后进入睡眠状态；
3-3)无线电子标签30在更新时间点到达时开始接收标签更新数据包，并基于解密标签更新数据包获得的更新内容来对自己的显示屏进行更新，换句话说，在未到达更新时间点之前，此无线电子标签30是处于睡眠状态的；
3-4)无线电子标签30更新完成后进入睡眠状态。
在实际设计中，步骤3-4)后还包括步骤：
无线电子标签30执行完更新操作后向无线基站20反馈更新完毕应答；
无线基站20将所接收到的无线电子标签30反馈回来的更新完毕应答汇总打包上传给服务器10。
在步骤3-1)中，如果无线电子标签30被唤醒后，在预定的标签ID号过滤包接收时间内没有接收到标签ID号过滤包，则进入睡眠状态；
在步骤3-2)中，如果在预定的标签更新时间计时器包接收时间内没有接收到标签更新时间计时器包，则进入睡眠状态；
在步骤3-3)中，如果在预定的标签更新数据包接收时间内没有接收到标签更新数据包，则进入睡眠状态。
在步骤3-3)中，当无线电子标签30解密标签更新数据包获得更新内容后，先对更新内容的数据合法性进行判断。
另外，当无线基站20针对需要更新的各无线电子标签30分别单独生成一个标签更新数据包时，在步骤3-3)中，这个无线电子标签30仅接收与其相对应的那个标签更新数据包而过滤掉其它标签更新数据包。
本发明的最大特点是，需要更新的各个无线电子标签30，特别是最后一个无线电子标签30不用一直处于等待接收信息(如更新内容等)的状态，而是睡眠一段时间后再接收，这样的设计很好地达到了降低功耗、节省时间的效果，从而可以实现一个无线基站20同时一次性对几百甚至几千个无线电子标签30进行下发任务，大大提高了工作效率，防止了无线电子标签长时间处于接收无效数据的状态，避免了因无线长时间接收而可能会发生无线“假死”的现象。
本发明的优点是：
本发明具有多种频段通信、点阵图像和码字信息混发通信、无线变价(改变显示内容)、射频信息无线加密、超低功耗、长使用寿命等特点，适于普遍推广。
以上所述是本发明较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种无线电子标签系统，其特征在于：它包括服务器、无线基站、无线电子标签，其中：
服务器用于接收用户操作终端发出的更新操作指令，将更新操作指令以数据流形式下发至无线基站；
无线基站用于接收、缓存并解密服务器下发的更新操作指令数据流，获取需要更新的无线电子标签的ID号及更新内容信息，单独打包并进行数据加密处理而分别生成群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，并向每个无线电子标签下发；
无线电子标签用于接收无线基站下发的群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包和标签更新数据包，以及在被群唤醒数据包唤醒后，通过解密标签ID号过滤包判断出是否需要更新：若不需要更新，则进入睡眠状态；若需要更新，则在通过解密标签更新时间计时器包获得的更新时间点，按照解密标签更新数据包获得的更新内容对自身显示屏进行更新，其中，在未到达更新时间点之前，无线电子标签进入睡眠状态，以及各无线电子标签的更新时间点不同；
群唤醒数据包、标签ID号过滤包、标签更新时间计时器包、标签更新数据包允许在不同频段下进行传输，无线电子标签在唤醒过程中预设三种频段，无线基站的频段根据周围频道自检测而自动跳转到指定频段或者由服务器指定频段。
2.如权利要求1所述的无线电子标签系统，其特征在于：
所述更新操作指令包括需要更新的无线电子标签的ID号以及需要更新的各所述无线电子标签的更新内容。
3.如权利要求1所述的无线电子标签系统，其特征在于：
所述群唤醒数据包用于快速唤醒所述无线电子标签；
所述标签ID号过滤包用于存储需要更新的每个所述无线电子标签的ID号，以便各所述无线电子标签辨别自己是否需要进行更新操作；
所述标签更新时间计时器包用于告知所述无线电子标签将进行更新操作的更新时间点；
所述标签更新数据包用于存储所述无线电子标签的显示屏需要显示的更新内容，其中，针对需要更新的各所述无线电子标签分别单独生成一个所述标签更新数据包。
4.如权利要求1所述的无线电子标签系统，其特征在于：
所述无线电子标签还用于在执行完显示屏更新操作后向所述无线基站反馈更新完毕应答；
所述无线基站还用于将所述无线电子标签反馈的更新完毕应答汇总打包上传给所述服务器。
5.一种基于权利要求1至4中任一项所述的无线电子标签系统实现的无线电子标签系统多频段低功耗数据安全传输方法，其特征在于，它包括步骤：
1)所述无线基站接收所述服务器下发的更新操作指令数据流，解密获取需要更新的所有所述无线电子标签的ID号及更新内容信息；
2)所述无线基站单独打包并进行数据加密处理而分别生成所述群唤醒数据包、所述标签ID号过滤包、所述标签更新时间计时器包和所述标签更新数据包，然后向每个所述无线电子标签顺序下发所述群唤醒数据包、所述标签ID号过滤包、所述标签更新时间计时器包、所述标签更新数据包；
3)每个所述无线电子标签进行如下操作：
3-1)无线电子标签接收到所述群唤醒数据包后被唤醒，在设定的唤醒时间内，解密接收到的所述标签ID号过滤包来判断自身是否需要更新：若所述标签ID号过滤包内有此无线电子标签的ID号，则表示需要更新，进入3-2)；否则进入睡眠状态；
3-2)无线电子标签解密接收到的所述标签更新时间计时器包，获得更新时间点后进入睡眠状态；
3-3)无线电子标签在更新时间点到达时开始接收所述标签更新数据包，并基于解密所述标签更新数据包获得的更新内容来对显示屏进行更新；
3-4)无线电子标签更新完成后进入睡眠状态。
6.如权利要求5所述的无线电子标签系统多频段低功耗数据安全传输方法，其特征在于：
还包括步骤：
无线电子标签执行完更新操作后向所述无线基站反馈更新完毕应答；
所述无线基站将所接收到的所述无线电子标签反馈回来的更新完毕应答汇总打包上传给所述服务器。
7.如权利要求5所述的无线电子标签系统多频段低功耗数据安全传输方法，其特征在于：
在所述步骤3-1)中，如果所述无线电子标签被唤醒后，在预定的标签ID号过滤包接收时间内没有接收到所述标签ID号过滤包，则进入睡眠状态；
在所述步骤3-2)中，如果在预定的标签更新时间计时器包接收时间内没有接收到所述标签更新时间计时器包，则进入睡眠状态；
在所述步骤3-3)中，如果在预定的标签更新数据包接收时间内没有接收到所述标签更新数据包，则进入睡眠状态。
8.如权利要求5所述的无线电子标签系统多频段低功耗数据安全传输方法，其特征在于：
在所述步骤3-3)中，当无线电子标签解密所述标签更新数据包获得更新内容后，先对更新内容的数据合法性进行判断。
9.如权利要求5所述的无线电子标签系统多频段低功耗数据安全传输方法，其特征在于：
当所述无线基站针对需要更新的各所述无线电子标签分别单独生成一个所述标签更新数据包时，在所述步骤3-3)中，所述无线电子标签仅接收与其相对应的一个所述标签更新数据包而过滤掉其它所述标签更新数据包。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Wireless electronic tag system and safety transmission method for multi-frequency-band low-power-consumption data of wireless electronic tag system Effective date of registration: 20200702 Granted publication date: 20191213 Pledgee: Suzhou Rongfeng Technology Microfinance Co.,Ltd. Pledgor: Halation Photonics Corp. Registration number: Y2020320010064 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191213 |