CN112784944A - 基于运动传感器及射频识别技术的电子标签及其节能方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签及其节能方法，所述电子标签包括：供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；本申请能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及电子标签领域，具体涉及一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签及其节能方法。
背景技术
在仓储、安防、物流等领域，有源电子标签被用于物品及人员识别、状态监控、追踪等场景，该类电子标签多采用电池进行供电。为了增加标签续航时间，运动传感器被广泛用于有源电子标签，降低标签静止状态下的功耗。其原理主要是：标签运动时，运动传感器采集到的参量超过设定阈值后触发唤醒信号唤醒标签进入唤醒状态，该状态下，无线收发单元高频次发送信息，标签功耗较高。标签静止时，运动传感器采集到的参量未超过设定阈值后触发唤醒信号唤醒标签进入休眠状态，该状态下，标签进入休眠状态，无线收发单元低频次发送信息，功耗低。
发明人发现，上述电子标签有以下3个缺点：
1、此类标签在转运环节因运动导致标签频繁唤醒，依然存在功耗高的弊端；
2、电子标签的身份识别方式单一，标签电量不足或外观磨损情况下，电子标签的身份识别变得困难；
3、传统有源标签无回环检测电路，标签与对应关联物脱离后无主动上报告警，安全性和可信性降低。
发明内容
针对现有技术中的问题，本申请提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签及其节能方法，能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命。
为了解决上述问题中的至少一个，本申请提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，包括：供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；
所述供电单元用于为所述MCU主控单元、所述无线收发单元及所述运动传感器提供电能；
所述MCU主控单元包括处理器和存储设备，用于实现标签运行逻辑、指令存储与执行、标签运行状态存储；
所述运动传感器用于实时采集标签运动参量，将运动参量采集结果与设定阈值比较，若超过设定阈值，则输出唤醒信号至MCU主控单元，以使标签进入唤醒状态；
所述无线收发单元用于接收、发送无线电通信信号，完成外部与所述MCU主控单元的信息交互；
所述射频识别芯片内部存储扇区用于被外部射频识别读写器进行读写操作，其中，所述射频识别芯片内存储有通过射频识别读写器写操作写入的标签身份信息，在所述射频识别芯片被射频读写器识别时，输出识别电平标志至所述MCU主控单元；
所述环路通断检测单元用于实现标签与关联物分离报警。
进一步地，所述唤醒信号包括数字电平信号、约定的数据报文中的至少一种。
进一步地，所述通讯接口包括SPI、I2C、UART通讯接口中的至少一种。
进一步地，所述MCU主控单元获取运动传感器运动参量的方式包括：唤醒信号触发MCU主控单元唤醒后读取和/或MCU主控单元定时唤醒后读取。
进一步地，所述无线收发单元与所述MCU主控单元可以是不同的芯片，也可以是同一芯片不通的功能单元。
进一步地，所述射频识别芯片为NFC芯片。
进一步地，所述识别标志包括电平信号、满足通讯协议的数据信号中的至少一种。
进一步地，所述MCU主控单元还用于监控标签与关联物建立关联关系时构建外部环路闭合状态，当环路状态由闭合变为断开时，判断标签与关联物分离，所述MCU主控单元通过无线收发单元发送分离消息，进行分离报警。
第二方面，本申请提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法，包括：
在电子标签处于转运态时，控制电子标签处于休眠态且不响应运动传感器的唤醒信息，其中，所述转运态为所述电子标签在生产场所、使用场所、存储场所之间进行标签位置变化时的状态；
在所述电子标签处于转运态结束后、使用前时，使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应，具体包括：
射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；
MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；
无线收发单元接收外部指令传至MCU主控单元；
MCU主控单元响应外部指令使能运动传感器唤醒信息；
射频读写器不再读取射频识别芯片；
射频识别芯片无触发标志至MCU主控单元，MCU主控单元关闭无线接收单元接收功能，电子标签处于工作态；
在所述电子标签处于使用后、转运态开始前时，去使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应，具体包括：
射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；
MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；
无线收发单元接收外部指令传至MCU主控单元；
MCU主控单元响应外部指令去使能运动传感器唤醒信息；
射频读写器不再读取射频识别芯片；
射频识别芯片无触发标志至MCU主控单元，MCU主控单元关闭无线接收单元接收功能，电子标签处于转运态。
由上述技术方案可知，本申请提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签及其节能方法，所述电子标签包括：供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；本申请能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签结构示意图；
图2为本申请实施例中的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签转运态示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
考虑到现有技术中的问题，本申请提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签及其节能方法，所述电子标签包括：供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；本申请能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命。
为了能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命，本申请提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签实施例，参见图1，所述基于运动传感器及射频识别技术的电子标签具体包含有如下内容：
供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；
所述供电单元用于为所述MCU主控单元、所述无线收发单元及所述运动传感器提供电能；
所述MCU主控单元包括处理器和存储设备，用于实现标签运行逻辑、指令存储与执行、标签运行状态存储；
所述运动传感器用于实时采集标签运动参量，将运动参量采集结果与设定阈值比较，若超过设定阈值，则输出唤醒信号至MCU主控单元，以使标签进入唤醒状态；
所述无线收发单元用于接收、发送无线电通信信号，完成外部与所述MCU主控单元的信息交互；
所述射频识别芯片内部存储扇区用于被外部射频识别读写器进行读写操作，其中，所述射频识别芯片内存储有通过射频识别读写器写操作写入的标签身份信息，在所述射频识别芯片被射频读写器识别时，输出识别电平标志至所述MCU主控单元；
所述环路通断检测单元用于实现标签与关联物分离报警。
从上述描述可知，本申请实施例提供的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，通过所述电子标签的供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；本申请能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命。
在本申请的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的一实施例中，所述唤醒信号包括数字电平信号、约定的数据报文中的至少一种。
在本申请的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的一实施例中，所述通讯接口包括SPI、I2C、UART通讯接口中的至少一种。
在本申请的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的一实施例中，所述MCU主控单元获取运动传感器运动参量的方式包括：唤醒信号触发MCU主控单元唤醒后读取和/或MCU主控单元定时唤醒后读取。
在本申请的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的一实施例中，所述无线收发单元与所述MCU主控单元可以是不同的芯片，也可以是同一芯片不通的功能单元。
在本申请的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的一实施例中，所述射频识别芯片为NFC芯片。
在本申请的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的一实施例中，所述识别标志包括电平信号、满足通讯协议的数据信号中的至少一种。
在本申请的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的一实施例中，所述MCU主控单元还用于监控标签与关联物建立关联关系时构建外部环路闭合状态，当环路状态由闭合变为断开时，判断标签与关联物分离，所述MCU主控单元通过无线收发单元发送分离消息，进行分离报警。
为了能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命，本申请提供一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签的全部或部分内容的电子标签节能方法的实施例，所述基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法具体包含有如下内容：
在电子标签处于转运态时，控制电子标签处于休眠态且不响应运动传感器的唤醒信息，其中，所述转运态为所述电子标签在生产场所、使用场所、存储场所之间进行标签位置变化时的状态；
在所述电子标签处于转运态结束后、使用前时，使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应，具体包括：
射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；
MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；
无线收发单元接收外部指令传至MCU主控单元；
MCU主控单元响应外部指令使能运动传感器唤醒信息；
射频读写器不再读取射频识别芯片；
射频识别芯片无触发标志至MCU主控单元，MCU主控单元关闭无线接收单元接收功能，电子标签处于工作态；
在所述电子标签处于使用后、转运态开始前时，去使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应，具体包括：
射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；
MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；
无线收发单元接收外部指令传至MCU主控单元；
MCU主控单元响应外部指令去使能运动传感器唤醒信息；
射频读写器不再读取射频识别芯片；
射频识别芯片无触发标志至MCU主控单元，MCU主控单元关闭无线接收单元接收功能，电子标签处于转运态。
从上述描述可知，本申请实施例提供的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，能够通过所述电子标签的供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；本申请能够降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命。
为了更进一步说明本方案，本申请还提供一种应用上述基于运动传感器及射频识别技术的电子标签实现基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法的具体应用实例，具体包含有如下内容：
参见图2，本申请定义的电子标签转运环节为：电子标签从生产场所、使用场所、存储场所之间进行标签位置变化的运输环节，具体的电子标签在转运环节降低功耗的方法为：
1、电子标签在生产场所组装完成后进入转运态，转运态特征如下：电子标签处于休眠态且不响应运动传感器的唤醒信息。
2、电子标签生产场所、使用场所、存储场所、三者间的转运过程中，由于电子标签不响应运动传感器的唤醒信息，避免了转运过程中MCU主控单元被运动传感器频繁唤醒进入唤醒态，有效降低了功耗。
3、电子标签转运后、使用前，需使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应。方法为：射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；无线收发单元接收外部指令(使能运动传感器)传至MCU主控单元；MCU主控单元响应外部指令使能运动传感器唤醒信息；射频读写器不再读取射频识别芯片；射频识别芯片无触发标志至MCU主控单元，MCU主控单元关闭无线接收单元接收功能，电子标签处于工作态。
4、电子标签使用后、转运前，需去使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应。方法为：射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；无线收发单元接收外部指令(去使能运动传感器)传至MCU主控单元；MCU主控单元响应外部指令去使能运动传感器唤醒信息；射频读写器不再读取射频识别芯片；射频识别芯片无触发标志至MCU主控单元，MCU主控单元关闭无线接收单元接收功能，电子标签处于转运态。
同时，本申请还提供一种多重身份识别实现的方式，具体是：
1、外部可通过接收电子标签无线收发单元发送的信息识别该电子标签身份。
2、电子标签外观表观打印二维码、条形码信息，外部可通过扫码设备进行扫码，识别标签身份信息。
3、电子标签外观表观打印身份识别信息，人眼可直接读取，从而识别标签身份信息。
4、通过射频读写器进行射频识别芯片的读写，电子标签生产阶段通过读写器向射频识别芯片内部存储扇区写入身份信息，使用阶段通过读写器读取射频识别芯片存储扇区信息识别标签身份信息。需要指出的是，以上识别方式并非要全部使用，实际使用中可以采用4与其他三种识别方式中的一种或几种组合。
标签与关联物分离告警的实现方法为：标签与关联物建立关联关系时构建外部环路闭合状态，MCU主控单元监控环路状态，当环路状态由闭合变为断开时，判断标签与关联物分离，MCU主控单元通过无线收发单元发送分离消息，进行分离报警。上述提到的外部环路包括但不限于金属导线闭合环路、光纤导通闭合环路、磁感应闭合环路。
有上述内容可知，本申请至少还可以实现如下技术效果：
1、降低转运环节的功耗，提高同等电池容量下有源电子标签单次使用寿命。
2、引入射频识别芯片，构建多重身份识别，实现标签电量不足、标签外观损毁时的电子标签身份识别。
3、引入回环检测，实现标签与关联物分离报警。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，包括：供电单元、MCU主控单元、无线收发单元、运动传感器、射频设别芯片、环路通断检测单元；
所述供电单元用于为所述MCU主控单元、所述无线收发单元及所述运动传感器提供电能；
所述MCU主控单元包括处理器和存储设备，用于实现标签运行逻辑、指令存储与执行、标签运行状态存储；
所述运动传感器用于实时采集标签运动参量，将运动参量采集结果与设定阈值比较，若超过设定阈值，则输出唤醒信号至MCU主控单元，以使标签进入唤醒状态；
所述无线收发单元用于接收、发送无线电通信信号，完成外部与所述MCU主控单元的信息交互；
所述射频识别芯片内部存储扇区用于被外部射频识别读写器进行读写操作，其中，所述射频识别芯片内存储有通过射频识别读写器写操作写入的标签身份信息，在所述射频识别芯片被射频读写器识别时，输出识别电平标志至所述MCU主控单元；
所述环路通断检测单元用于实现标签与关联物分离报警。
2.根据权利要求1所述的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，所述唤醒信号包括数字电平信号、约定的数据报文中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，所述MCU主控单元的通讯接口包括SPI、I2C、UART通讯接口中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，所述MCU主控单元获取运动传感器运动参量的方式包括：唤醒信号触发MCU主控单元唤醒后读取和/或MCU主控单元定时唤醒后读取。
5.根据权利要求1所述的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，所述无线收发单元与所述MCU主控单元可以是不同的芯片，也可以是同一芯片不通的功能单元。
6.根据权利要求1所述的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，所述射频识别芯片为NFC芯片。
7.根据权利要求1所述的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，所述识别标志包括电平信号、满足通讯协议的数据信号中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的基于运动传感器及射频识别技术的电子标签，其特征在于，所述MCU主控单元还用于监控标签与关联物建立关联关系时构建外部环路闭合状态，当环路状态由闭合变为断开时，判断标签与关联物分离，所述MCU主控单元通过无线收发单元发送分离消息，进行分离报警。
9.一种基于运动传感器及射频识别技术的电子标签节能方法，其特征在于，所述方法包括：
在电子标签处于转运态时，控制电子标签处于休眠态且不响应运动传感器的唤醒信息，其中，所述转运态为所述电子标签在生产场所、使用场所、存储场所之间进行标签位置变化时的状态；
在所述电子标签处于转运态结束后、使用前时，使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应，具体包括：
射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；
MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；
无线收发单元接收外部指令传至MCU主控单元；
MCU主控单元响应外部指令使能运动传感器唤醒信息；
射频读写器不再读取射频识别芯片；
射频识别芯片无触发标志至MCU主控单元，MCU主控单元关闭无线接收单元接收功能，电子标签处于工作态；
在所述电子标签处于使用后、转运态开始前时，去使能MCU主控单元对传感器唤醒信息的响应，具体包括：
射频读写器读取射频识别芯片触发识别标志至MCU主控单元；
MCU主控单元接收到射频识别芯片触发标志后使能无线收发单元的接收功能；
无线收发单元接收外部指令传至MCU主控单元；
MCU主控单元响应外部指令去使能运动传感器唤醒信息；
射频读写器不再读取射频识别芯片；
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Legal Events
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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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