CN113962350A - Rfid检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种RFID检测装置和方法，其中装置包括：天线单元，用于当RFID检测装置处于休眠模式时发射位置检测信号，接收进入读取范围内的RFID标签生成的位置反馈信号，以及当RFID检测装置处于读取模式时发射标签查询信号，接收RFID标签生成的信息反馈信号；位置检测信号的信号长度小于标签查询信号；检测单元，用于确定RFID标签的位置检测结果；读取单元，用于确定RFID标签的信息读取结果；控制单元，用于基于位置检测结果，将RFID检测装置切换至读取模式，以及基于信息读取结果，将RFID检测装置切换至休眠模式。本发明提供的装置和方法，降低了RFID检测装置的功耗。

Description

RFID检测装置和方法

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种RFID检测装置和方法。

背景技术

共享电单车的出现，为人们提供新的短途出行解决方案，极大地方便了人们的日常出行。可以将RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)应用于共享电单车的规范停车。由于需要持续检测，RFID读写器的功耗较高。

现有技术中，通常采用降低检测频率的方式来降低功耗，提高设备的续航，然而降低检测频率会导致RFID识别速度变慢，使得用户的使用体验变差。

发明内容

本发明提供一种RFID检测装置和方法，用于解决现有技术中RFID检测装置功耗较高，现有的降低功耗的方法导致RFID识别速度变慢，用户体验不佳的技术问题。

本发明提供一种RFID检测装置，包括：

天线单元，用于当所述RFID检测装置处于休眠模式时发射位置检测信号，接收进入所述RFID检测装置读取范围内的RFID标签基于所述位置检测信号生成的位置反馈信号，以及当所述RFID检测装置处于读取模式时发射标签查询信号，接收所述RFID标签基于所述标签查询信号生成的信息反馈信号；所述位置检测信号的信号长度小于所述标签查询信号；

检测单元，与所述天线单元连接，用于基于所述位置反馈信号，确定所述RFID标签的位置检测结果；

读取单元，与所述天线单元连接，用于基于所述信息反馈信号，确定所述RFID标签的信息读取结果；

控制单元，分别与所述天线单元、所述检测单元和所述读取单元连接，用于基于所述位置检测结果，将所述RFID检测装置切换至读取模式，以及基于所述信息读取结果，将所述RFID检测装置切换至休眠模式。

根据本发明提供的RFID检测装置，所述天线单元是基于设定发射周期发射所述位置检测信号的。

根据本发明提供的RFID检测装置，所述设定发射周期为300毫秒。

根据本发明提供的RFID检测装置，所述位置检测信号的信号长度为200微秒。

根据本发明提供的RFID检测装置，所述检测单元具体用于：

基于所述位置反馈信号，确定所述位置反馈信号对应的采样电压；

若所述采样电压大于预设电压阈值，则确定所述RFID标签的位置检测结果为真；

其中，所述预设电压阈值是基于样本RFID标签多次进入所述RFID检测装置读取范围内时生成的位置反馈信号对应的样本采样电压确定的。

根据本发明提供的RFID检测装置，所述位置检测信号和所述标签查询信号的信号发射强度相同。

根据本发明提供的RFID检测装置，所述RFID检测装置还包括：

广播单元，与所述读取单元连接，用于采用语音播报所述信息读取结果。

根据本发明提供的RFID检测装置，所述RFID检测装置设置在停车桩上，所述RFID标签设置在电单车上。

本发明提供一种RFID检测方法，应用于所述的RFID检测装置，包括：

接收检测单元发送的RFID标签的位置检测结果；

若所述位置检测结果为真，则将所述RFID检测装置的当前工作模式从休眠模式切换至读取模式，并将所述当前工作模式发送至天线单元，以供所述天线单元发射标签查询信号；

接收读取单元发送的所述RFID标签的信息读取结果。

根据本发明提供的RFID检测方法，所述接收读取单元发送的所述RFID标签的信息读取结果，之后包括：

将所述RFID检测装置的当前工作模式切换至休眠模式，并将所述当前工作模式发送至天线单元，以供所述天线单元发射位置检测信号。

本发明提供的RFID检测装置和方法，当工作于休眠模式时，天线单元发射位置检测信号，检测单元检测进入RFID检测装置读取范围内的RFID标签，并由控制单元将休眠模式切换至读取模式，天线单元发射标签查询信号，读取单元对RFID标签进行读取操作，确定信息读取结果，由于RFID检测装置采用了先检测标签位置再进行信息读取的方式，位置检测信号的信号长度小于标签查询信号，使得RFID检测装置以较低的功耗实现RFID标签的位置检测，进而切换工作模式进行RFID标签读取，避免了持续频繁地发射标签查询信号，降低了RFID检测装置的功耗，提高了RFID检测装置的续航能力，提高了用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明提供的RFID检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的RFID检测方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的RFID读卡模块的硬件原理图；

图4为本发明实施例提供的周期性检测的原理图。

附图标记：

100：RFID检测装置； 110：天线单元；

120：检测单元； 130：读取单元；

140：控制单元。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

无线射频识别即射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)，是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。其中，RFID阅读器需要不停地发射一定强度的射频信号，用于对进入读取范围内的RFID标签进行检测和读取，需要消耗大量的电能。而在大多数时刻，并没有RFID标签持续被读取。此外，对于一些特殊场合，RFID阅读器的电能是有限的，例如通过电池获取电能，此时需要RFID阅读器能够尽可能地降低电能消耗。

图1为本发明提供的RFID检测装置的结构示意图，如图1所示，RFID检测装置100包括天线单元110、检测单元120、读取单元130和控制单元140。

天线单元110，用于当RFID检测装置处于休眠模式时发射位置检测信号，接收进入RFID检测装置读取范围内的RFID标签基于位置检测信号生成的位置反馈信号，以及当RFID检测装置处于读取模式时发射标签查询信号，接收RFID标签基于标签查询信号生成的信息反馈信号；位置检测信号的信号长度小于标签查询信号。

检测单元120，与天线单元110连接，用于基于位置反馈信号，确定RFID标签的位置检测结果。

读取单元130，与天线单元110连接，用于基于信息反馈信号，确定RFID标签的信息读取结果。

控制单元140，分别与天线单元110、检测单元120和读取单元130连接，用于基于位置检测结果，将RFID检测装置切换至读取模式，以及基于信息读取结果，将RFID检测装置切换至休眠模式。

具体地，本发明实施例中的RFID检测装置100具有两种工作模式，即休眠模式和读取模式。

在读取模式下，RFID检测装置100才执行对RFID标签的读取操作。当读取到RFID标签内的信息后，RFID检测装置100即进入休眠模式。在休眠模式下，RFID检测装置100不执行对RFID标签的读取操作，而是检测是否有RFID标签进入RFID检测装置100的读取范围内。RFID标签可以为无源RFID标签、有源RFID标签或者半有源RFID标签，本发明实施例对于RFID标签的类型不作具体限定。

天线单元110主要用于发送射频信号给标签，并接收标签返回的响应信号及标签信息。根据RFID检测装置100的工作模式的不同，天线单元110执行不同的信号收发操作。天线单元110可以从控制单元140处获取RFID检测装置100的工作模式。当RFID检测装置100处于休眠模式时发射位置检测信号，接收进入RFID检测装置100读取范围内的RFID标签基于位置检测信号生成的位置反馈信号，以及当RFID检测装置100处于读取模式时发射标签查询信号，接收RFID标签基于标签查询信号生成的信息反馈信号。

位置检测信号用于对是否有RFID标签进入RFID检测装置100读取范围进行检测，标签查询信号用于对进入RFID检测装置100读取范围内的RFID标签内的信息进行查询。位置检测信号和标签查询信号均属于天线单元110通过电磁场发射的射频信号。相比之下，位置检测信号的信号长度小于标签查询信号，因此，位置检测信号所消耗的能量小于标签查询信号。

位置反馈信号用于反馈RFID标签是否进入RFID检测装置100读取范围，信息反馈信号用于反馈RFID标签内的信息，例如标签内存储的标识信息等。位置反馈信号和信息反馈信号均是RFID标签在接收到天线单元110发射的射频信号后，内部感应生成的电磁信号，能够被天线单元110接收。

检测单元120，与天线单元110连接，用于根据位置反馈信号，确定RFID标签的位置检测结果。例如，可以根据接收到的位置反馈信号的频率、信号强度等对是否有RFID标签进入RFID检测装置100读取范围进行判断。若有RFID标签进入，则位置检测结果为真；若无RFID标签进入，则位置检测结果为假。

读取单元130，与天线单元110连接，用于根据信息反馈信号，确定RFID标签的信息读取结果，即读取单元130对RFID标签进行了读取。信息读取结果为RFID标签通过信息反馈信号传递的标识信息等。

控制单元140，分别与天线单元110、检测单元120和读取单元130连接。当检测单元120确定位置检测结果后，控制单元140立即将RFID检测装置100切换至读取模式，由天线单元110发射标签查询信号，由读取单元130进行RFID标签读取；当读取单元130确定信息读取结果后，控制单元140立即将RFID检测装置100切换至休眠模式，由天线单元110发射位置检测信号，由检测单元120进行RFID标签检测。

本发明实施例提供的RFID检测装置，当工作于休眠模式时，天线单元发射位置检测信号，检测单元检测进入RFID检测装置读取范围内的RFID标签，并由控制单元将休眠模式切换至读取模式，天线单元发射标签查询信号，读取单元对RFID标签进行读取操作，确定信息读取结果，由于RFID检测装置采用了先检测标签位置再进行信息读取的方式，位置检测信号的信号长度小于标签查询信号，使得RFID检测装置以较低的功耗实现RFID标签的位置检测，进而切换工作模式进行RFID标签读取，避免了持续频繁地发射标签查询信号，降低了RFID检测装置的功耗，提高了RFID检测装置的续航能力，提高了用户的使用体验。

基于上述实施例，天线单元是基于设定发射周期发射位置检测信号的。

具体地，可以预先确定设定发射周期，用于在RFID检测装置处于休眠模式时发射位置检测信号。

如果设定发射周期过长，则无法有效检测到RFID标签是否进入RFID检测装置的读取范围，如果设定发射周期过短，则可能导致频繁发射位置检测信号，带来电能的不必要消耗。

因此，可以根据实际需要对设定发射周期进行设置。例如，可以根据实际应用场景中RFID标签进入RFID检测装置的读取范围的时间，对设定发射周期进行设置。若检测到平均每个RFID标签进入和离开RFID检测装置的读取范围的时长为1秒，则可以将设定发射周期设置为小于1秒，从而保证能够不遗漏地检测RFID标签，保证识别的灵敏度，提高用户的使用体验。

基于上述任一实施例，设定发射周期为300毫秒。

具体地，根据实际测试，将设定发射周期为300毫秒(ms)可以有效地保证RFID标签的检测灵敏度。

基于上述任一实施例，位置检测信号的信号长度为200微秒。

具体地，根据实际测试，将位置检测信号的信号长度为200微秒(μs)，可以有效地检测到RFID标签。通常情况下，标签查询信号一般为几十毫秒到几百毫秒之间。相比于标签查询信号，位置检测信号的信号长度大大缩短，也降低了RFID检测装置的电能消耗。

基于上述任一实施例，检测单元具体用于：

基于位置反馈信号，确定位置反馈信号对应的采样电压；

若采样电压大于预设电压阈值，则确定RFID标签的位置检测结果为真；

其中，预设电压阈值是基于样本RFID标签多次进入RFID检测装置读取范围内时生成的位置反馈信号对应的样本采样电压确定的。

具体地，位置反馈信号为是RFID标签在接收到天线单元发射的射频信号后，内部感应生成的电磁信号，能够被天线单元接收。检测单元从天线单元获取位置反馈信号后，会进行模数转换后，生成采样电压。若采样电压大于预设电压阈值，则表明有RFID标签进入了RFID检测装置读取范围内，相应地，RFID标签的位置检测结果为真。若采样电压小于等于预设电压阈值，则表明没有RFID标签进入了RFID检测装置读取范围内，相应地，RFID标签的位置检测结果为假。

为了得到准确的预设电压阈值，可以收集多个样本RFID标签，根据样本RFID标签多次进入RFID检测装置读取范围内时生成的位置反馈信号对应的样本采样电压，确定预设电压阈值。例如，可以将样本采样电压的平均值作为预设电压阈值。

基于上述任一实施例，位置检测信号和标签查询信号的信号发射强度相同。

具体地，根据信号发射强度，可以确定RFID检测装置的检测范围。将位置检测信号和标签查询信号的信号发射强度设置为相同，能够实现在位置检测范围内有效地读取RFID标签内存储的信息。

基于上述任一实施例，RFID检测装置还包括：

广播单元，与读取单元连接，用于采用语音播报信息读取结果。

具体地，可以在RFID检测装置上设置广播单元，当读取单元确定信息读取结果后，通过语音方式进行播报。例如，在某些需要立即获得RFID标签信息的场合，通过设置广播单元，可以立即获知RFID标签信息，能够极大地提高用户的使用体验。

基于上述任一实施例，RFID检测装置设置在停车桩上，RFID标签设置在电单车上。

具体地，可以将RFID检测装置设置在停车桩上。该停车桩可以为自带电池的停车桩，可以不用外接电源，可以可拆卸地安装在小区或者街道。RFID标签设置在电单车上。

当电单车靠近停车桩时，RFID检测装置能够自动地识别RFID标签，从而辅助完成停车。例如，RFID检测装置能够将RFID标签的信息读取结果发送至移动端App，从而完成电单车的停车上锁或者使用计费等功能。

由于只有让电单车尽可能靠近停车桩，才可能让RFID标签被RFID检测装置检测和识别，从而提高电单车的停车规范性。

基于上述任一实施例，图2为本发明提供的RFID检测方法的流程示意图，如图2所示，该方法应用于上述RFID检测装置，包括：

步骤210，接收检测单元发送的RFID标签的位置检测结果；

步骤220，若位置检测结果为真，则将RFID检测装置的当前工作模式从休眠模式切换至读取模式，并将当前工作模式发送至天线单元，以供天线单元发射标签查询信号；

步骤230，接收读取单元发送的RFID标签的信息读取结果。

具体地，当RFID检测装置中的检测单元确定位置检测结果后，控制单元根据接收的位置检测结果，立即将RFID检测装置切换至读取模式，由天线单元发射标签查询信号，RFID标签受到标签查询信号，感应生成信息读取结果，由读取单元进行RFID标签读取。

本发明实施例提供的RFID检测方法，当工作于休眠模式时，天线单元发射位置检测信号，检测单元检测进入RFID检测装置读取范围内的RFID标签，并由控制单元将休眠模式切换至读取模式，天线单元发射标签查询信号，读取单元对RFID标签进行读取操作，确定信息读取结果，由于RFID检测装置采用了先检测标签位置再进行信息读取的方式，位置检测信号的信号长度小于标签查询信号，使得RFID检测装置以较低的功耗实现RFID标签的位置检测，进而切换工作模式进行RFID标签读取，避免了持续频繁地发射标签查询信号，降低了RFID检测装置的功耗，提高了RFID检测装置的续航能力，提高了用户的使用体验。

基于上述任一实施例，步骤230之后包括：

将RFID检测装置的当前工作模式切换至休眠模式，并将当前工作模式发送至天线单元，以供天线单元发射位置检测信号。

具体地，当读取单元确定信息读取结果后，控制单元立即将RFID检测装置切换至休眠模式，由天线单元发射位置检测信号，由检测单元进行RFID标签检测。

基于上述任一实施例，本发明实施例提供一种超低功耗的RFID检测方案，该方案包括：

基于RFID检测模块增加回路AD(Analog Digital)检测电路，由于RFID卡片会对射频信号进行收集并且进行回传，那么在有RFID卡片和无RFID卡片的时候，可以进行周期性以极短的射频信号发射和AD检测进行识别TAG标签在不在RFID检测的读卡范围内，有RFID卡片的时候回传的信号强度较大，无RFID卡片的时候回传的信号较小，由于信号强弱和环境相关性较强，在不同的环境下进行信号有RFID卡片和无RFID卡片强度检测，得到有卡和无卡的阈值，在休眠模式下以极短的射频信号发射和AD检测进行识别TAG标签在不在RFID检测的读卡范围内，如果出现卡从无到有的情况，打开电磁场进行读卡识别，识别之后继续进入休眠模式和周期性射频检测状态。

图3为本发明实施例提供的RFID读卡模块的硬件原理图，如图3所示，在RFID读卡模块上增加AD检测电路。

图4为本发明实施例提供的周期性检测的原理图，如图4所示，在周期性检测阶段，每300ms左右进行休眠唤醒，发射200us左右极短射频信号，由于RFID标签会进行射频信号的吸收和反射，AD检测电路在TAG标签存在和不存在的情况下会得到不同的电压阈值，依据AD检测值对RFID标签在位情况进行判断。在周期性检测过程中，如果检测到TAG标签从无到有了，启动一次RFID标签的信息读取，读取完成之后继续启动周期性检测，直到再次出现TAG标签从无到有的情况进行检测。

本发明实施例提供的超低功耗的RFID检测方案，相对于传统的低功耗设计方案，功耗预计可以降低40～50倍，实现uA级别RFID读卡功耗，既保证了检测的灵敏度也保证了超低功耗，300ms可以见到卡片是否在位。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干命令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种RFID检测装置，其特征在于，包括：

天线单元，用于当所述RFID检测装置处于休眠模式时发射位置检测信号，接收进入所述RFID检测装置读取范围内的RFID标签基于所述位置检测信号生成的位置反馈信号，以及当所述RFID检测装置处于读取模式时发射标签查询信号，接收所述RFID标签基于所述标签查询信号生成的信息反馈信号；所述位置检测信号的信号长度小于所述标签查询信号；

检测单元，与所述天线单元连接，用于基于所述位置反馈信号，确定所述RFID标签的位置检测结果；

读取单元，与所述天线单元连接，用于基于所述信息反馈信号，确定所述RFID标签的信息读取结果；

控制单元，分别与所述天线单元、所述检测单元和所述读取单元连接，用于基于所述位置检测结果，将所述RFID检测装置切换至读取模式，以及基于所述信息读取结果，将所述RFID检测装置切换至休眠模式。

2.根据权利要求1所述的RFID检测装置，其特征在于，所述天线单元是基于设定发射周期发射所述位置检测信号的。

3.根据权利要求2所述的RFID检测装置，其特征在于，所述设定发射周期为300毫秒。

4.根据权利要求1所述的RFID检测装置，其特征在于，所述位置检测信号的信号长度为200微秒。

5.根据权利要求1所述的RFID检测装置，其特征在于，所述检测单元具体用于：

基于所述位置反馈信号，确定所述位置反馈信号对应的采样电压；

若所述采样电压大于预设电压阈值，则确定所述RFID标签的位置检测结果为真；

其中，所述预设电压阈值是基于样本RFID标签多次进入所述RFID检测装置读取范围内时生成的位置反馈信号对应的样本采样电压确定的。

6.根据权利要求1所述的RFID检测装置，其特征在于，所述位置检测信号和所述标签查询信号的信号发射强度相同。

7.根据权利要求1所述的RFID检测装置，其特征在于，所述RFID检测装置还包括：

广播单元，与所述读取单元连接，用于采用语音播报所述信息读取结果。

8.根据权利要求1至7任一项所述的RFID检测装置，其特征在于，所述RFID检测装置设置在停车桩上，所述RFID标签设置在电单车上。

9.一种RFID检测方法，其特征在于，应用于权利要求1至7任一项所述的RFID检测装置，包括：

接收检测单元发送的RFID标签的位置检测结果；

若所述位置检测结果为真，则将所述RFID检测装置的当前工作模式从休眠模式切换至读取模式，并将所述当前工作模式发送至天线单元，以供所述天线单元发射标签查询信号；

接收读取单元发送的所述RFID标签的信息读取结果。

10.根据权利要求9所述的RFID检测方法，其特征在于，所述接收读取单元发送的所述RFID标签的信息读取结果，之后包括：

将所述RFID检测装置的当前工作模式切换至休眠模式，并将所述当前工作模式发送至天线单元，以供所述天线单元发射位置检测信号。

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