CN108734040A - 无源rfid标签快速检测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无源RFID标签快速检测设备，包括上位机、RFID阅读器和预充电设备，所述上位机控制RFID阅读器与RFID标签的数据交换；所述预充电设备在RFID阅读器识别RFID标签前对RFID标签进行预充电；所述RFID阅读器提供的能量不给RFID标签充电，直接进行同步信号提取、指令信号解调和识别。通过对RFID标签进行预充电，可以提高标签的检测速率。

Description

无源RFID标签快速检测设备
技术领域
本发明涉及RFID标签检测技术领域，具体地涉及一种无源RFID标签快速检测设备。
背景技术
RFID即射频识别技术，它是一种非接触式的利用电磁波进行自动识别的技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，并可工作于各种恶劣环境。RFID包含阅读器、天线、标签三部分。根据工作频率，RFID标签分为低频、中频、超高频和微波；根据标签内部供电有无，分为有源标签和无源标签。使用较多的是超高频无源标签。
RFID系统主要利用无线射频信号空间耦合的传输特性，在实际工作应用中，需要将电子标签安装在被识别的对象上，信号接收机通过天线发出一定频率的射频信号，当该标签进入接收机的接受范围便会获得能量，发送出自身的编码等信息，被阅读器读取并解码后送至电脑等上位机进行相关处理。
随着RFID技术的不断发展和被认可，RFID技术在各个领域发挥着它的作用，尤其是在物流管理中。RFID的特点是利用无线电波来传送识别信息，不受空间限制，可以快速地进行物品追踪和数据交换。RFID技术与传统的条形码相比，RFID系统可以不需直接可视或也不需要特定的方向就可以识别多个标签。RFID的这种特性可以允许大规模的自动化应用，在节省大量人力的同时极大的提高工作效率，所以对物流和供应链管理具有极大的吸引力。
然而RFID技术在现代物流应用中还存在一些问题。如何提高RFID标签的识别准确率和识别速率并减少周围复杂环境对RFID识别的影响，这值得被关注和研究。
发明内容
针对上述技术问题，本发明目的是：提供一种无源RFID标签快速检测设备，通过对RFID标签进行预充电，可以提高标签的检测速率。
本发明的技术方案是：
一种无源RFID标签快速检测设备，包括与上位机、RFID阅读器和预充电设备，所述上位机控制RFID阅读器与RFID标签的数据交换；所述预充电设备在RFID阅读器识别RFID标签前对RFID标签进行预充电；
所述RFID阅读器提供的能量不给RFID标签充电，直接进行同步信号提取、指令信号解调和识别。
优选的技术方案中，所述预充电设备与RFID阅读器相隔一定距离，所述预充电设备与RFID阅读器的辐射边界不重叠。
优选的技术方案中，所述预充电设备为RFID射频发射器或包含发射天线的发射机。
本发明还公开了一种RFID标签快速检测方法，包括以下步骤：
S01：在RFID阅读器识别RFID标签前通过预充电设备对RFID标签进行预充电；
S02：RFID阅读器提供的能量不给RFID标签充电，直接进行同步信号提取、指令信号解调和识别。
优选的技术方案中，所述预充电设备与RFID阅读器相隔一定距离，所述预充电设备与RFID阅读器的辐射边界不重叠。
优选的技术方案中，所述预充电设备为RFID射频发射器或包含发射天线的发射机。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明通过预充电设备在RFID阅读器识别RFID标签前对RFID标签进行预充电，可以提高标签的检测速率。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明RFID标签快速检测设备的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图1所示，一种无源RFID标签快速检测验证设备，包括上位机、RFID阅读器和预充电设备，预充电设备在RFID阅读器识别RFID标签前对RFID标签进行预充电。
RFID阅读器提供的能量不给RFID标签充电，直接进行同步信号提取、指令信号解调和识别。
其中预充电设备可以是RFID射频发射器或任一款带发射天线的发射机。RFID阅读器固定在某个装置上，预充电设备与RFID阅读器相隔一定的距离，一般根据RFID阅读器的识别范围来确定这个距离值，以不与RFID阅读器的辐射边界重叠为条件。贴装有RFID无源标签的物品可以放在传送带上，RFID无源标签（图1中1-4）等间隔匀速地按图1箭头指向先后通过预充电设备与RFID阅读器。
当RFID标签通过预充电设备，即标签进入预充电设备的发射天线工作区域时，产生感应电流，标签获得能量被激活，标签片上电容开始充电，建立标签芯片供电电源。接着标签进入阅读器工作区域，阅读器将要发送的信息经编码后加载在某一频率的载波信号上经阅读器天线向外发送，标签接收此脉冲信号开始对阅读器进行应答，此时标签接收到的能量不需要进行为标签充电这一阶段，直接进行同步信号提取、指令信号解调和识别，从存储器中读取有关信息，经编码调制后再发送给阅读器。由于在阅读器发送指令时段，标签接收射频能量被用于标签充电、同步信号提取、指令信号解调和识别四个阶段，通过预充电设备省去了标签充电这一阶段，由此提高了识别速率。
下面给出一种基于本发明提出的无源RFID标签在物流管理中实现快速检测的具体验证实例。
本例中RFID阅读器采用超高频RFID阅读器JRM2030模块，RFID标签使用频率为860~960MHz的无源超高频标签。上位机采用STM32 单片机。
本例中预充电设备为实验验证设备，使用网络分析仪中的射频信号源接天线来实现，即（发射机+发射天线）。这里的发射天线工作频段为840~960MHz。实际中可以使用发射功率20dBm、工作频率915MHz的信号源。
具体实验验证步骤：
首先完成系统的硬件连接。将RFID阅读器的RX引脚和TX引脚分别与上位机STM32单片机的TX引脚和RX引脚相连，两者之间通过串口进行数据传输。
搭建软件程序。编写上位机单片机主控程序和RFID阅读器子程序，首先对系统初始化，然后调用RFID阅读器子程序。在阅读器子程序的发送读卡指令前加一条启动计时语句（本例中使用的是TIM_Cmd语句）。在串口接收中断程序中加一条关闭计时语句。上述操作用来测量RFID标签从接收到阅读器的指令到响应指令的时间。
搭建实验环境。如图1所示，将阅读器和发射机固定在合适的位置，高度距离地面约1.5米。将标签放在一个以均匀速度前进的传送带上,标签将以一定的速率在发射机和阅读器的下方匀速通过。
开始测试。打开预充电设备(射频信号源)经外接的发射天线向移动的标签发射电磁能，标签开始充电。然后让单片机开始工作，标签进入阅读器的辐射范围时，开始响应阅读器指令。
查看实验结果。用Jlink在线查看有预充电情况的响应时间。
撤掉预充电设备，重复上述操作步骤，用Jlink在线查看无预充电情况的响应时间。
重复上述操作步骤10次，得出测试数据，如表1所示。
表1：测试结果
序号 无预充电情况(ms) 预充电情况(ms)
1 10.1 8
2 9.8 8.3
3 9 8
4 10.6 8.3
5 11.5 7.9
6 9.1 8.7
7 10.7 10.2
8 9 9
9 9.9 8.6
10 8.4 7.1
平均值 9.81 8.41
表1中的序号1-10表示十个标签，每个标签无预充电情况与有预充电情况的实验数据均为十次测试的平均值。可从表中看出，有预充电设备时，RFID标签的响应时间可以提高平均1.4ms左右，识别效率明显提高。
需要说明的是，此数据只是在本实例中测试得到的，与预充电设备的选取、标签移动的速度、RFID阅读器的性能都有关系，因此不是一个绝对数值。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种无源RFID标签快速检测设备，包括上位机和RFID阅读器，其特征在于，还包括预充电设备，所述预充电设备在RFID阅读器识别RFID标签前对RFID标签进行预充电；
所述上位机控制RFID阅读器与RFID标签的数据交换；
所述RFID阅读器提供的能量不给RFID标签充电，直接进行同步信号提取、指令信号解调和识别。
2.根据权利要求1所述的无源RFID标签快速检测设备，其特征在于，所述预充电设备与RFID阅读器相隔一定距离，所述预充电设备与RFID阅读器的辐射边界不重叠。
3.根据权利要求1所述的无源RFID标签快速检测设备，其特征在于，所述预充电设备为RFID射频发射器或包含发射天线的发射机。
4.一种无源RFID标签快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：在RFID阅读器识别RFID标签前通过预充电设备对RFID标签进行预充电；
S02：RFID阅读器提供的能量不给RFID标签充电，直接进行同步信号提取、指令信号解调和识别。
5.根据权利要求4所述的无源RFID标签快速检测方法，其特征在于，所述预充电设备与RFID阅读器相隔一定距离，所述预充电设备与RFID阅读器的辐射边界不重叠。
6.根据权利要求4所述的无源RFID标签快速检测方法，其特征在于，所述预充电设备为RFID射频发射器或包含发射天线的发射机。
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