CN115392276A - 一种光触发rfid识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线射频识别领域，具体为一种光触发RFID识别方法及系统。其包括如下两种光触发RFID接入识别模式：直接光触发模式：RFID读写器发射连续纯载波给标签提供能量，当具有光感应检测装置电路的标签接收到一定强度的光照时，直接触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息；命令光触发模式：当具有光感应检测装置电路的标签接收到读写器的读取命令后，并不马上响应读写器，而是当接收到一定强度的光照时，才触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。本发明能将光信号转变为电信号，并触发RFID系统的标签接入识别，在多标签密集识读应用中，能快速识别、定位、绑定标签，有效避免标签的漏读与窜读，提高分拣、定位效率，降低RFID系统应用成本。

Description

一种光触发RFID识别方法及系统
技术领域
本发明涉及射频识别领域，特别是涉及一种光触发RFID识别方法及系统。
背景技术
RFID(Radio Frequency Identification，即射频识别)技术也被称为电子标签技术，是一种非接触的自动识别技术，其基本工作原理是利用射频信号和电感或电磁空间耦合传输特性，实现对被识别物体的自动识别。RFID系统一般由三部分组成：RFID电子标签(Tag)、读写器(Reader)和计算机应用系统。
基本工作流程如下：电子标签读写器通过射频发射天线发送特定工作频率的射频信号，当电子标签进入读写器发射天线的工作覆盖区域时，其天线通过电感或电磁空间耦合产生感应电流,激活无源标签(对于有源标签而言，不需激活，始终处于工作状态)；标签获得的能量一部分被整流为直流电源提供给标签内的电子电路进行工作，另一部分被标签内保存的数据信息调制后经过标签天线反射回标签读写器；标签读写器通过接收天线接收到从电子标签反射回来的载波信号，对接收信号进行解调和解码，得到电子标签中保存的标识数据信息，并把该标识数据信息通过通信接口送给计算机应用系统进行处理。
物流分拣系统是物流行业的一个关键环节，直接影响整个行业的效率和成本。常见的物品分拣方法有三种：人工分拣、半自动机械分拣和自动分拣。
在自动分拣系统中，物品标签的识别又是关键核心技术之一，直接影响自动分拣的速度和差错率。传统的标签识别技术是条形码，在分拣过程中，通过对条码的识别来达到对物品的分拣处理。条码识别技术存在以下不足之处：1、条码是可视识别技术，读取条码时需光源直射到条码表面才能被扫描到，因此在分拣时，往往需要人工或设备将物品贴有条码的一面朝上，才能识别到条码；2、运输或分拣的过程容易造成条码的表面被撕裂、污损等，此时就无法扫描到条码；3、条码信息只能读取，不能更改，因此不能很好地满足物流分拣过程的进一步精细化管理需求。
RFID技术由于具有可非接触式无线移动识别、有效识别距离更远、识别速度更快、标签数据存储容量大、标签存储的数据信息可动态更改、环境适用性强等优点，被许多物流企业尝试在分拣环节用于替代条码技术。但在物流分拣等应用场景中，分拣带上的物品需要快速地进行一一识别绑定，不能发生窜读和漏读。以航空物流分拣为例，当旅客将行李托运后，行李分拣系统需要将快速运转的传送带上的行李进行一一识别并跟后台的航班旅客及托盘位置编号等信息绑定，才能准确无误地完成行李的分拣托运。快递物流分拣的处理过程也类似。
为了解决漏读问题，一般需要将RFID读写设备的输出功率加大，但加大功率，又反过来会造成前后物品RFID标签的窜读。漏读与窜读问题给分拣过程的标签一一识别绑定造成了很大的困扰，需要增加很多额外的措施来解决，既增加了系统成本，也影响了分拣效率。
发明内容
本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种将光信号转变成电信号触发RFID标签识别的光触发RFID识别方法及系统，能快速识别、定位、绑定RFID标签，避免漏读与窜读，提高分拣、定位效率，降低RFID系统应用成本。
一方面，本发明提出一种光触发RFID识别方法，包括如下两种光触发RFID接入识别模式：
直接光触发模式：RFID读写器发射连续纯载波给标签提供能量，但不发送相关读取命令，在读写器天线覆盖范围内，当具有光感应检测装置电路的标签接收到一定强度的光照时，直接触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息；
命令光触发模式：RFID读写器发射连续纯载波给标签提供能量，并发送相关读取命令，在读写器天线覆盖范围内，当具有光感应检测装置电路的标签接收到读写器的读取命令后，并不马上响应读写器，而是当接收到一定强度的光照时，才触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
另一方面，本发明提出一种光触发RFID识别系统，用于实施上述光触发RFID识别方法，光触发RFID识别系统包括：
标签，其增设有工作模式标志位以根据标志位的值选择进入直接光触发模式、命令光触发模式或普通RFID识别模式，并增设有光信号感应检测装置电路以用于感应检测光信号并转换成电信号，进而触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息；
读写器，其增设有工作模式标志位设置命令，在初始化或工作过程中根据应用需要随时设置标签的工作模式标志位；
光发射装置，其用于发射光，且位于读写器的天线覆盖范围内；
标签光信号感应检测装置，其用于检测光照强度并在光照强度达到预设强度时触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
优选的，光为可见光或不可见光。
优选的，光发射装置包括如下A1、A2和A3共三种发光方式：
A1、由与光发射装置电性连接的读写器控制光发射装置发光与否；
A2、当移动状态的标签暴露于预定的光照设定区域后自动触发光发射装置发光；
A3、由人或电脑控制光发射装置发光。
优选的，标签具有电性连接的芯片和天线，标签上设置有感光窗口，感光窗口对应位于芯片处。
优选的，读写器根据其设置的两种不同的光触发工作模式，增设有专门的标签接入识别命令流程。
优选的，当RFID识别系统处于直接光触发模式时，读写器的发射通道持续或接受外部控制信号在一段时间内连续发射纯载波信号；相应地，接收通道持续或同步于发射通道在一段时间内连续处于等待接收标签信息。
优选的，当RFID识别系统处于直接光触发模式时，如果有标签处于读写器的天线覆盖范围内，并接收到足够的电磁波辐射能量，当该标签被光发射装置所发射的光触发后，就直接发送包括ID号在内的标签信息。
优选的，当RFID识别系统处于命令光触发模式时，读写器的发射通道根据命令流程的规定交替发射纯载波信号或相关标签读取命令；接收通道持续处于等待接收标签信息状态，并根据命令流程的规定配合发射通道完成标签的读取过程。
优选的，当RFID识别系统处于命令光触发模式时，如果有标签处于读写器的天线覆盖范围内且已接收到足够的电磁波辐射能量，当标签接收到读写器的读取命令后，并不马上响应读写器，而是当接收到一定强度的光照时，且满足相关命令流程及防冲突算法要求的条件后，才触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明能应用在物流分拣等领域中，能将光信号转变为电信号，能通过直接光触发模式和命令光触发模式来快速通过光触发RFID技术实现标签识别、定位和绑定。本发明能有效避免快速物品分拣、大容量密集物品定位识别等应用场景中RFID标签的漏读与窜读问题，能高效的获取包括标签ID号在内的标签信息，提高物流分拣、定位效率，降低了RFID系统的使用成本。
附图说明
图1为标签在直接光触发模式、命令光触发模式和普通RFID识别模式下ID号等标签信息的上报流程图；
图2为光触发RFID标签示意图。
附图标记：1、芯片；2、感光窗口；3、天线。
具体实施方式
实施例一
在现有RFID系统中，处于读写器天线覆盖范围内的标签，当其接收到足够的能量并收到读写器发出的读取命令后，在防冲突机制内会逐个随机地响应读写器并返回ID号等标签信息。天线覆盖范围内的所有标签响应读写器的机会是均等、随机的。如图1所示，本发明提出新的识别方法，即一种光触发RFID识别方法，该方法包括如下两种光触发RFID接入识别模式：
直接光触发模式：RFID读写器发射连续纯载波(CW)给标签提供能量，但不发送相关读取命令，在读写器天线覆盖范围内，当具有光感应检测装置电路的标签接收到一定强度的光照时，直接触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息；
命令光触发模式：RFID读写器发射连续纯载波给标签提供能量，并发送相关读取命令，在读写器天线覆盖范围内，当具有光感应检测装置电路的标签接收到读写器的读取命令后，并不马上响应读写器，而是当接收到一定强度的光照时，才触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
还包括兼容现有RFID国际/国内标准(如国际标准ISO/IEC 18000-6C等)的工作模式，使系统的兼容性更好。
实施例二
如图1和图2所示，本发明提出的一种光触发RFID识别系统，用于实施实施例一中的光触发RFID识别方法。光触发RFID识别系统包括标签、读写器、光发射装置和标签光信号感应检测装置。
标签增设有工作模式标志位以根据标志位的值选择进入直接光触发模式、命令光触发模式或普通RFID识别模式，并增设有光信号感应检测装置电路以用于感应检测光信号并转换成电信号，进而触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息，标签具有电性连接的芯片1和天线3，标签上设置有感光窗口2，感光窗口2对应位于芯片1处。
读写器增设有工作模式标志位设置命令，在初始化或工作过程中根据应用需要随时设置标签的工作模式标志位，读写器根据其设置的两种不同的光触发工作模式，增设有专门的标签接入识别命令流程；当RFID识别系统处于直接光触发模式时，读写器的发射通道持续或接受外部控制信号在一段时间内连续发射纯载波信号；相应地，接收通道持续或同步于发射通道在一段时间内连续处于等待接收标签信息；当RFID识别系统处于直接光触发模式时，如果有标签处于读写器的天线覆盖范围内，并接收到足够的电磁波辐射能量，当该标签被光发射装置所发射的光触发后，就直接发送包括ID号在内的标签信息。当RFID识别系统处于命令光触发模式时，读写器的发射通道根据命令流程的规定交替发射纯载波信号或相关标签读取命令；接收通道持续处于等待接收标签信息状态，并根据命令流程的规定配合发射通道完成标签的读取过程。当RFID识别系统处于命令光触发模式时，如果有标签处于读写器的天线覆盖范围内且已接收到足够的电磁波辐射能量，当标签接收到读写器的读取命令后，并不马上响应读写器，而是当接收到一定强度的光照时，且满足相关命令流程及防冲突算法要求的条件后，才触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
光发射装置用于发射光，光为可见光或不可见光，光发射装置位于读写器的天线覆盖范围内，光发射装置包括如下A1、A2和A3共三种发光方式：
A1、由与光发射装置电性连接的读写器控制光发射装置发光与否；
A2、当移动状态的标签暴露于预定的光照设定区域后自动触发光发射装置发光；
A3、由人或电脑控制光发射装置发光。
标签光信号感应检测装置用于检测光照强度并在光照强度达到预设强度时触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
实施例三
本实施例提出的一种光触发RFID识别系统，标签发送ID号的流程如下：
S1、标签接收到电磁波辐射的能量，转换为自己工作的直流工作电源，逻辑处理器可以开始正常工作，表示上电完成，标签上电后，根据工作模式标志位的设置状态，自动进入到三种工作模式中的一种；不管标签工作于何种模式，不向读写器发送信息时，均处于接收读写器命令的状态；
当标签处于命令光触发模式时，可与定时器或连接于读写器的光眼等设备配合使用；
S2、标签处理器根据工作模式标志位状态进行模式转换：
直接光触发模式包括如下步骤B1.1-B1.3：
B1.1、当进入直接光触发模式时，标签处理器检测光触发信号是否有接收到；
B1.2、当标签光感应检测电路产生光触发信号后，标签向读写器发送包括自己ID号在内的信息；
B1.3、包括标签ID号在内的信息被发送完毕后，进入接收指令状态，如果在规定时间内没有收到读写器指令，盘点周期结束，标签下电；
命令光触发模式包括如下步骤C1.1-C1.4：
C1.1、当进入命令光触发模式时，标签是否接收到读写器的读取命令；
C1.2、当标签接收到读写器的读取命令后，标签处理器检测光触发信号是否有接收到；
C1.3、当标签接收到一定强度的光照时，且标签光感应检测电路产生光触发信号，标签根据读写器指令发送包括自己ID号在内的信息；
C1.4、包括标签ID号在内的信息被发送完毕后，进入接收指令状态，如果在规定时间内没有收到修改模式指令，盘点周期结束，标签下电。
本发明能应用在物流分拣等领域中，能将光信号转变为电信号，能通过直接光触发模式和命令光触发模式来快速通过光触发RFID技术实现标签识别、定位和绑定。本发明能有效避免快速物品分拣、大容量密集物品定位识别等应用场景中RFID标签的漏读与窜读问题，能高效的获取包括标签ID号在内的标签信息，提高物流分拣、定位效率，降低了RFID系统的使用成本。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (10)

1.一种光触发RFID识别方法，其特征在于，包括如下两种光触发RFID接入识别模式：
直接光触发模式：RFID读写器发射连续纯载波给标签提供能量，但不发送相关读取命令，在读写器天线覆盖范围内，当具有光感应检测装置电路的标签接收到一定强度的光照时，直接触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息；
命令光触发模式：RFID读写器发射连续纯载波给标签提供能量，并发送相关读取命令，在读写器天线覆盖范围内，当具有光感应检测装置电路的标签接收到读写器的读取命令后，并不马上响应读写器，而是当接收到一定强度的光照时，才触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
2.一种光触发RFID识别系统，用于实施权利要求1所述的光触发RFID识别方法，其特征在于，包括：
标签，其增设有工作模式标志位以根据标志位的值选择进入直接光触发模式、命令光触发模式或普通RFID识别模式，并增设有光信号感应检测装置电路以用于感应检测光信号并转换成电信号，进而触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息；
读写器，其增设有工作模式标志位设置命令，在初始化或工作过程中根据应用需要随时设置标签的工作模式标志位；
光发射装置，其用于发射光，且位于读写器的天线覆盖范围内；
标签光信号感应检测装置，其用于检测光照强度并在光照强度达到预设强度时触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
3.根据权利要求2所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，光为可见光或不可见光。
4.根据权利要求2所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，光发射装置包括如下A1、A2和A3共三种发光方式：
A1、由与光发射装置电性连接的读写器控制光发射装置发光与否；
A2、当移动状态的标签暴露于预定的光照设定区域后自动触发光发射装置发光；
A3、由人或电脑控制光发射装置发光。
5.根据权利要求2所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，标签具有电性连接的芯片和天线，标签上设置有感光窗口，感光窗口对应位于芯片处。
6.根据权利要求2所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，读写器根据其设置的两种不同的光触发工作模式，增设有专门的标签接入识别命令流程。
7.根据权利要求2或6所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，当RFID识别系统处于直接光触发模式时，读写器的发射通道持续或接受外部控制信号在一段时间内连续发射纯载波信号；相应地，接收通道持续或同步于发射通道在一段时间内连续处于等待接收标签信息。
8.根据权利要求2或6所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，当RFID识别系统处于直接光触发模式时，如果有标签处于读写器的天线覆盖范围内，并接收到足够的电磁波辐射能量，当该标签被光发射装置所发射的光触发后，就直接发送包括ID号在内的标签信息。
9.根据权利要求2或6所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，当RFID识别系统处于命令光触发模式时，读写器的发射通道根据命令流程的规定交替发射纯载波信号或相关标签读取命令；接收通道持续处于等待接收标签信息状态，并根据命令流程的规定配合发射通道完成标签的读取过程。
10.根据权利要求2或6所述的光触发RFID识别系统，其特征在于，当RFID识别系统处于命令光触发模式时，如果有标签处于读写器的天线覆盖范围内且已接收到足够的电磁波辐射能量，当标签接收到读写器的读取命令后，并不马上响应读写器，而是当接收到一定强度的光照时，且满足相关命令流程及防冲突算法要求的条件后，才触发标签向读写器发送包括ID号在内的标签信息。
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