CN112261687A - 一种针对超高频rfid系统的空口信号干扰检测方法 - Google Patents

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贾知浩
王佳
张丹
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Abstract

本发明涉及一种超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其中，包括：在RFID系统的部署环境中，使用空口信号干扰监听功能分别监听空口信号干扰存在和不存在两种情况下干扰的接收强度，选定一个能够明显界定两种情况的强度值作为空口信号干扰检测阈值；在RFID系统的工作过程中增加对空口信号干扰检测，在每次完成对天线的切换时做检测，保证检测范围覆盖到每一个天线；在RFID系统闲置时，上位机周期性调用RFID读写器的空口信号干扰检测功能，将检测得到的干扰强度与空口信号干扰检测阈值对比，如果检测值大于阈值，则判定环境中存在空口信号干扰，RFID系统进行后续的告警等操作，否则认为环境中不存在空口信号干扰，RFID系统继续工作流程。

Description

一种针对超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法
技术领域
本发明涉及射频识别领域，具体是涉及一种针对超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法。
背景技术
近年来，RFID系统在物品管控、场所监控领域得到了广泛的应用，基于RFID技术的门禁、闸机、货架及柜子等产品变得很常见。但是在某些特定的应用场合，如对保密有严格要求的场所，不仅要求RFID系统能够有效识读RFID标签，还要求RFID系统能够检测到环境中的空口信号干扰并及时报警，这样可以避免RFID系统遭到恶意干扰、破坏以及重要物品的信息被恶意读写器获取而遭到泄露。目前市面上常见的RFID设备均不支持此功能，严重影响了RFID系统在重要物品管控和关键场所监控领域的应用。这就急需一种解决方案实现对RFID系统工作环境中空口信号干扰的检测。同时，为了尽可能小地影响RFID系统工作效果，对方案的时间开销也有严格的要求，也需要考虑到方案的实现难度和成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，用于解决上述现有技术的问题。
本发明一种超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其中，包括：在RFID系统的部署环境中，使用空口信号干扰监听功能分别监听空口信号干扰存在和不存在两种情况下干扰的接收强度，选定一个能够明显界定两种情况的强度值作为空口信号干扰检测阈值；在RFID系统的工作过程中增加对空口信号干扰检测，在每次完成对天线的切换时做检测，保证检测范围覆盖到每一个天线；在RFID系统闲置时，上位机周期性调用RFID读写器的空口信号干扰检测功能，将检测得到的干扰强度与空口信号干扰检测阈值对比，如果检测值大于阈值，则判定环境中存在空口信号干扰，RFID系统进行后续的告警等操作，否则认为环境中不存在空口信号干扰，RFID系统继续工作流程。
根据本发明的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的一实施例，其中，还包括：修改RFID系统中读写器的软硬件，根据需要监听的频率范围来配置本地振荡器，根据空口信号干扰的强度来配置接收增益之后开启接收进入空口信号干扰监听状态，对监听获取到的干扰信号进行采样和运算得到近似的空口干扰信号强度。
根据本发明的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的一实施例，其中，在RFID系统多天线工作的情况下，在每一次配置完天线之后和开启下一轮盘点之前对环境中的空口信号干扰进行监听。
根据本发明的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的一实施例，其中，在RFID系统处于空闲状态时，轮询检测环境中的空口信号干扰。
根据本发明的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的一实施例，其中，对多个采样点的干扰信号强度求平均值，以平均值作为监听期间环境中空口干扰信号强度的近似。
根据本发明的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的一实施例，其中，如果读写器在干扰监听期间获取到的空口干扰信号强度大于阈值，则判定为环境中存在正在工作的恶意设备，RFID系统可进行后续的告警操作，否则，认为环境中不存在空口信号干扰，RFID系统继续按照原有流程工作。
根据本发明的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的一实施例，其中，将对空口信号干扰监听的调用置于每次天线切换之后，开始新一轮盘点之前。
本发明充分利用原有RFID系统的射频电路，为现有RFID系统增加检测环境中特定频率(工作频率附近)干扰的功能，并科学地利用该功能实现对环境中空口信号干扰的检测并告警的功能。
附图说明
图1是本发明实现空口信号干扰监听功能的原理的图解；
图2是本发明的一种针对超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的流程图；
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明一种针对超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法的一实施例，
(1)修改原有RFID系统中读写器的软硬件，通过合理配置读写器射频前端，实现读写器的空口信号干扰监听功能，具体是根据需要监听的频率范围来配置本地振荡器、根据常见空口信号干扰的强度来配置接收增益之后开启接收进入空口信号干扰监听状态，对监听获取到的干扰信号进行采样和运算得到近似的空口干扰信号强度。
(2)在RFID系统的部署环境中，使用已经实现的空口信号干扰监听功能分别监听空口信号干扰存在和不存在两种情况下干扰的接收强度，选定一个能够明显界定两种情况的强度值作为空口信号干扰检测阈值。
(3)在RFID系统的工作过程中增加对空口信号干扰检测的过程，具体是在每次完成对天线的切换时做检测，保证检测范围覆盖到每一个天线；在RFID系统闲置时，上位机可周期性调用RFID读写器的空口信号干扰检测功能。将检测得到的干扰强度与前面提到的空口信号干扰检测阈值对比，如果检测值大于阈值，则可以判定环境中存在空口信号干扰，RFID系统可进行后续的告警等操作，否则认为环境中不存在空口信号干扰，RFID系统继续工作流程。
本方法的工作原理如下：
(1)通过配置已有RFID系统的射频电路前端，为RFID系统中读写器增加监听状态。具体是指：根据需要监听的频率范围来配置本地振荡器，并根据常见空口信号干扰的强度来配置接收增益，之后开启接收就进入了干扰监听状态。在干扰监听状态下，需要对空口信号干扰进行采样并获取干扰信号的接收强度。为了减小误差，对多个采样点的干扰信号强度求平均值，以平均值作为监听期间环境中空口干扰信号强度的近似。
(2)为了判定环境中是否存在空口信号干扰，需要设定一个阈值，如果读写器在干扰监听期间获取到的空口干扰信号强度大于此阈值，则可判定为环境中存在正在工作的恶意设备，RFID系统可进行后续的告警等操作，否则，认为环境中不存在空口信号干扰，RFID系统继续按照原有流程工作。空口信号干扰检测阈值的确定是本方法的一个要点。因为如果阈值设置得过大，则RFID系统在检测空口信号干扰时会表现得不够灵敏，不能够及时发现空口信号干扰的存在；如果阈值设置的过小，RFID系统很可能会因为周围环境的扰动出现误报的情况，影响用户体验。一个合适的空口信号干扰检测阈值要既能够保证检测的灵敏度又能够有效避免误报。
为了确定能够满足上述要求的空口信号干扰检测阈值，本方法对RFID系统部署的环境在不存在空口信号干扰及存在空口信号干扰时的干扰信号强度做多次测量，选取能够明确界定两种情况的值作为阈值。
(3)为了能够高效检测环境中的空口信号干扰，本方法将对空口信号干扰监听的调用置于每次天线切换之后，开始新一轮盘点之前。这样做的好处在于能够对所有天线的覆盖范围做空口信号干扰的检测，而且对于空口信号干扰的监听时间开销很小，几乎不会对RFID系统的正常工作流程产生影响。对空口信号干扰的检测往往不只是在盘点过程中进行的，在RFID系统闲置时可能也需要对环境做空口信号干扰检测。在需要进行检测时，相关检测命令可由上位机下发，读写器收到命令后进入空口信号干扰监听状态，对环境中空口信号干扰进行检测。
该方法包括：(1)利用原有射频电路实现对环境中空口信号干扰进行检测的方法；(2)采用该方法实现空口信号干扰检测功能的方法和策略。本发明通过合理配置原有RFID系统读写器的射频前端电路，为RFID读写器增加一种干扰监听状态。在该状态下，读写器已按照监听频率配置本地振荡器、配置好增益并开启接收，RFID读写器能够接收到环境中某频率的干扰，之后通过对干扰采样，并对干扰信号的强度求均值获取环境中某特定频率(工作频率附近)的空口信号干扰强度的近似值，以此作为依据来判断环境中是否存在空口信号干扰。随后通过合理调度，在读写器原有工作流程中，加入上述监听状态，在保证时间开销较小的前提下，实现对环境中空口信号干扰的轮询。如果测量到的环境中干扰的信号强度大于设定的阈值则可以判定为空口信号干扰存在，RFID系统进行告警。空口信号干扰检测阈值需要结合RFID系统实际工作环境中不存在空口信号干扰及存在空口信号干扰时特定频率下的干扰信号接收强度进行校准，合适的空口信号干扰检测阈值可在保证检测灵敏度的同时有效地避免误报。
本发明提供一种针对超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，该方法能够有效地检测环境中的空口信号干扰，同时，该方法基于原有RFID系统进行改造，为原有RFID系统增加监听环境中空口信号干扰的功能，该方法具备低成本的特点；该方法的原理也确保了其具有低时间开销的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其特征在于，包括：
在RFID系统的部署环境中，使用空口信号干扰监听功能分别监听空口信号干扰存在和不存在两种情况下干扰的接收强度，选定一个能够明显界定两种情况的强度值作为空口信号干扰检测阈值；
在RFID系统的工作过程中增加对空口信号干扰检测，在每次完成对天线的切换时做检测，保证检测范围覆盖到每一个天线；在RFID系统闲置时，上位机周期性调用RFID读写器的空口信号干扰检测功能，将检测得到的干扰强度与空口信号干扰检测阈值对比，如果检测值大于阈值，则判定环境中存在空口信号干扰，RFID系统进行后续的告警等操作，否则认为环境中不存在空口信号干扰，RFID系统继续工作流程。
2.如权利要求1所述的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其特征在于，还包括：修改RFID系统中读写器的软硬件，根据需要监听的频率范围来配置本地振荡器，根据空口信号干扰的强度来配置接收增益之后开启接收进入空口信号干扰监听状态，对监听获取到的干扰信号进行采样和运算得到近似的空口干扰信号强度。
3.如权利要求1所述的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其特征在于，在RFID系统多天线工作的情况下，在每一次配置完天线之后和开启下一轮盘点之前对环境中的空口信号干扰进行监听。
4.如权利要求1所述的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其特征在于，在RFID系统处于空闲状态时，轮询检测环境中的空口信号干扰。
5.如权利要求1所述的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其特征在于，对多个采样点的干扰信号强度求平均值，以平均值作为监听期间环境中空口干扰信号强度的近似。
6.如权利要求1所述的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其特征在于，如果读写器在干扰监听期间获取到的空口干扰信号强度大于阈值，则判定为环境中存在正在工作的恶意设备，RFID系统可进行后续的告警操作，否则，认为环境中不存在空口信号干扰，RFID系统继续按照原有流程工作。
7.如权利要求1所述的超高频RFID系统的空口信号干扰检测方法，其特征在于，将对空口信号干扰监听的调用置于每次天线切换之后，开始新一轮盘点之前。
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