CN116822560B - 基于软件无线电的多电子标签交互方法、阅读器以及系统 - Google Patents
基于软件无线电的多电子标签交互方法、阅读器以及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于软件无线电的多电子标签交互方法、阅读器以及系统，其方法包括：利用软件无线电对待射频电子标签进行适配；接收时序上互相间隔的由射频电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令与数据信号；对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号；对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型；根据解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接，通过幅度调制和数据类型变换后输出到后端服务器。本发明利用软件无线电技术在同一硬件平台上进行适配、信息抽取、编码、拼接和信息调制，以实现不同射频电子标签的交互工作，降低了不同应用场景下需配置各种不同标准硬件的成本。
Description
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种基于软件无线电的多电子标签交互方法、阅读器以及系统。
背景技术
随着RFID技术的快速发展，目前使用的RFID标准非常多，如商用射频识别系统分配的6个主要的频段，分别为：125-134KHz、3M-13.56MHz、433MHz、868M～928MHz、2.5GHz以及5.8GHz，每一种频率都有它的特点，被用在不同的领域。
由此，每一个标准下的编码方式和调制方式存在较大的差异性，这就造成了单个RFID阅读器难以应对包含多种标准的射频电子标签的标签群，在不同场景下需要提供多种RFID阅读器，不仅成本较高，而且实时性较差，不利于RFID技术的进一步推广应用。
发明内容
（一）要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种基于软件无线电的多电子标签交互方法、阅读器以及系统，其解决了单个RFID阅读器难以应对包含多种标准的射频电子标签的标签群的技术问题。
（二）技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
第一方面，本发明实施例提供一种基于软件无线电的多电子标签交互方法，所述方法实施于一个RFID阅读器和多个种类的射频电子标签之间，方法包括：
在RFID阅读器侧利用软件无线电对待通信的射频电子标签的频段和协议进行适配；
接收时序上互相间隔的由射频电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令与数据信号；
按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号；
对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型；
根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接，并将发送指令经幅度调制和数据类型变换之后输出到后端服务器。
可选地，接收时序上互相间隔的由射频电子标签传输过来的无线电信号和由后端服务器传输过来的指令信号之前，还包括：
将后端服务器传输的指令与数据信号经过数据加密后发送到射频电子标签，以使射频电子标签响应指令返回无线电信号，并存储数据。
可选地，按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号之前，还包括：对输入的无线电信号和指令与数据信号进行频率下采样。
可选地，按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号包括：
通过设定的模拟转数字频率器计算出输入的无线电信号和指令与数据信号的数据位的长度以及EPC和RN16两种工作状态下需要的数据位范围；
判断RFID阅读器上预先设置的信号抽取模块的待工作状态是处于EPC待处理状态还是RN16待处理状态，并依据判断结果选择相应的数据位范围；
判断RFID阅读器的工作状态位，若处于运行状态，则进入主循环依据选择出的数据位信息进行数据筛选；
在主循环中，判断信号抽取模块当前的工作状态是否为开启状态；
若信号抽取模块处于开启，则将输入的输入的无线电信号和指令与数据信号置于信号抽取模块的输出端，并对输入的无线电信号和指令与数据信号的数据位进行加一操作；
判断改变后的数据位是否处于EPC或者RN16工作模式下需要的数据位范围内；
若改变后的数据位在需要的数据位范围内，则不做处理进行下一次主循环判定；
若改变后的数据位不在需要的数据位范围内，则在进行下一次循环判定之前先把信号抽取模块的状态设置为关闭状态，以使滤除掉指令与数据信号，仅保留无线电信号。
可选地，对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型包括：
判断待解码的无线电信号是RN16还是EPC；
在待解码的无线电信号是RN16并进行解码工作之后，判断解码长度是否满足预设的第一解码长度标准；
若解码长度满足预设的解码长度标准，则将组织将RN16的解码结果,发送到下一个模块以进行ACK命令的创建，并把发送指令的标志位设置为SEND_ACK；
若解码长度不满足预设标准，则判断当前时间间隔是否超过最大盘存周期的时间，根据判断结果分别把发送指令的标志位设置为SEND_QUERY或SEND_QUERY_REP以便重新进行盘存操作；
在待解码的无线电信号为EPC并进行解码工作之后，判断解码长度和CRC校验是否分别满足预设的第二解码长度标准和CRC标准；
若解码长度和CRC校验分别符合对应的标准，则选定标签，并依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query；
若解码长度和CRC校验均不符合对应的标准，进一步判断EPC的解码时间是否超过预先设定的盘存时间间隔；
当EPC的解码时间未超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为QueryRep；
当EPC的解码时间超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query。
可选地，根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接包括：
根据接收到的解码信息和发送指令的类型，按照PIE编码拼接基本数据和初步指令；
判断初步指令中是否包含QueryRep或Query；
在初步指令中包含QueryRep时，则设置Gate和decoder状态为RN16，并依据QueryRep和RN16载波得到发送指令；
在初步指令中包含Query时，则设置Gate和decoder状态为RN16，并依据Query和RN16载波得到发送指令；
在初步指令中未包含QueryRep和Query时，则设置Gate和decoder状态为EPC，使用RN16拼接ACK指令，并依据经PIE编码的ACK指令和EPC载波得到发送指令。
第二方面，本发明实施例提供一种用于多电子标签交互的RFID阅读器，所述RFID阅读器执行如上所述的方法，包括：
标签适配模块，用于利用软件无线电对待通信的射频电子标签的频段和协议进行适配；
信息抽取模块，用于接收时序上互相间隔的由电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令信号，并按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号；
信号解码模块，用于对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型；
信息发射模块，用于根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接；
指令处理模块，用于将发送指令进行幅度调制和数据类型变换之后，最终输出到后端服务器。
可选地，RFID阅读器还包括：信息转发模块，用于将后端服务器传输的指令与数据信号经过数据加密后发送到射频电子标签，以使射频电子标签响应指令返回无线电信号，并存储数据。
可选地，RFID阅读器还包括：抽取滤波器模块，用于将输入的无线电信号和指令信号进行频率下采样。
第三方面，本发明实施例提供一种用于多电子标签交互的射频识别系统，包括：
如上所述的用于多电子标签交互的RFID阅读器；
包含多个种类的射频电子标签的标签群，标签群中的标签用于接收RFID阅读器发送的指令与数据信号，同时响应指令之后会返回无线电信号并存储数据；
后端服务器，用于接收RFID阅读器获取的标签群中若干射频电子标签发送来的数据信息，并进行分析处理与存储。
（三）有益效果
本发明的有益效果是：本发明利用软件无线电技术在一个RFID阅读器上进行标签适配、信息抽取、信息编码、指令拼接和调制，以实现不同射频电子标签的交互工作，从而使同一RFID阅读器上在通信中实现了不同频段、不同协议的无线接收和发送，大大提高了单一RFID阅读器的灵活性，降低了不同应用场景下需配置各种不同标准硬件的成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于软件无线电的多电子标签交互方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于软件无线电的多电子标签交互方法的步骤S3的具体流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于软件无线电的多电子标签交互方法的步骤S4的具体流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于软件无线电的多电子标签交互方法的步骤S5的具体流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种用于多电子标签交互的RFID阅读器的组成示意图；
图6为本发明实施例提供的一种用于多电子标签交互的RFID阅读器的信息抽取模块的具体工作示意图；
图7为本发明实施例提供的一种用于多电子标签交互的RFID阅读器的信息解码模块的具体工作示意图；
图8为本发明实施例提供的一种用于多电子标签交互的RFID阅读器的信息发射模块的具体工作示意图；
图9为本发明实施例提供的一种用于多电子标签交互的射频识别系统的组成示意图。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
在此之前，为了便于理解本发明提供的技术方案，下面先介绍一些概念。
EPC为射频电子标签的电子产品码。
RN16是射频电子标签收到Query指令后从0到中产生一个随机数，当射频电子标签的随机数为0则射频电子标签立即向RFID阅读器返回RN16。
Query指令，用于开始对选定射频电子标签的一个盘存周期，并且指定哪些标签群参与该盘存周期。
QueryRep指令，用于告知射频电子标签进入下一时隙，并使射频电子标签内部槽计数器的值减1。
ACK指令，用于在接收到RN16时使用RN16生成一个随机数作为确认命令发回给射频电子标签，以使射频电子标签存储该命令并将该命令中的RN16与其发送的RN16作比较，如果两者匹配，则向阅读器传输它的EPC码。
针对上述的目前RFID阅读器种类十分繁杂这一现状，为了让RFID阅读器能够对多种电子标签进行读写，本发明从而提出了一种基于软件无线电来优化RFID阅读器的方案。
如图1所示，本发明实施例提出的一种基于软件无线电的多电子标签交互方法，所述方法实施于一个RFID阅读器和多个种类的射频电子标签之间，包括：首先，在RFID阅读器侧利用软件无线电对待通信的射频电子标签的频段和协议进行适配；其次，接收时序上互相间隔的由射频电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令与数据信号；按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号；接着，对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型；再者，根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接，并将发送指令经幅度调制和数据类型变换之后输出到后端服务器。
本发明利用软件无线电技术在一个RFID阅读器上进行标签适配、信息抽取、信息编码、指令拼接和调制，以实现不同射频电子标签的交互工作，从而使同一RFID阅读器上在通信中实现了不同频段、不同协议的无线接收和发送，大大提高了单一RFID阅读器的灵活性，降低了不同应用场景下需配置各种不同标准硬件的成本。
为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
具体地，本发明提供的一种基于软件无线电的多电子标签交互方法，包括：
S1、在RFID阅读器侧利用软件无线电对待通信的射频电子标签的频段和协议进行适配。
由于目前RFID阅读器多种标准共存，传统的RFID阅读器通常依赖硬件决定其工作频段和协议，所以不同的电子标签需要不同的阅读器来读写。当存在多种电子标签的情况下就得使用大量不同的阅读器进行电子标签信息的读取。后续有了软件无线电技术，从而解决传统RFID阅读器问题上的可行性，软件无线电可使用软件来实现相同硬件在不同工作频段和不同协议下进行通信。ISO/IEC 18000-6 Type C标准进行分析，研究其解调和编码方式及阅读器与电子标签通信过程。最后使用开放式软件无线电平台根据协议设计阅读器，通过代码编写软件无线电平台中的信号处理模块，通过计算机语言等高级编程语言来设计阅读器的流图，用来连接各个信号处理模块。
S2、接收时序上互相间隔的由射频电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令与数据信号。
当进行信号接收的过程中，除了接收到电子标签返回的信号肯定也会接收到自身发送给电子标签的信号。如果接收端同时处理接收到的两种信号，肯定会导致整个系统的性能下降和解码难度提升。为了解决这个问题，将发送给电子标签的信号和电子标签返回个阅读器的信号从时序上保持间隔。
进一步地，步骤S2之前，还包括：将后端服务器传输的指令与数据信号经过数据加密后分开发送到射频电子标签，以使射频电子标签响应指令返回无线电信号，并存储数据。
S3、按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号。根据接收到的两种信号的时序间隔进行过滤，就可以过滤自身发送的信号，只留下电子标签返回的信号，进而解决信息传输之间的资源占用。
进一步地，步骤S3之前，还包括：对输入的无线电信号和指令与数据信号进行频率下采样。
进一步地，参考图2，可知步骤S3包括：
S31、通过设定的模拟转数字频率器计算出输入的无线电信号和指令与数据信号的数据位的长度以及EPC和RN16两种工作状态下需要的数据位范围。
S32、判断RFID阅读器上预先设置的信号抽取模块的待工作状态是处于EPC待处理状态还是RN16待处理状态，并依据判断结果选择相应的数据位范围。
S33、判断RFID阅读器的工作状态位，若处于运行状态，则进入主循环依据选择出的数据位信息进行数据筛选。
S34、在主循环中，判断信号抽取模块当前的工作状态是否为开启状态。
S35、若信号抽取模块处于开启，则将输入的输入的无线电信号和指令与数据信号置于信号抽取模块的输出端，并对输入的无线电信号和指令与数据信号的数据位进行加一操作。
S36、判断改变后的数据位是否处于EPC或者RN16工作模式下需要的数据位范围内。
S37a、若改变后的数据位在需要的数据位范围内，则不做处理进行下一次主循环判定。
S37b、若改变后的数据位不在需要的数据位范围内，则在进行下一次循环判定之前先把信号抽取模块的状态设置为关闭状态，以使滤除掉指令与数据信号，仅保留无线电信号。
S4、对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型。
进一步地，参考图3，步骤S4包括：
S41、判断待解码的无线电信号是RN16还是EPC。
S42a、在待解码的无线电信号是RN16并进行解码工作之后，判断解码长度是否满足预设的第一解码长度标准。
根据ISO/IEC 18000-6 Type C标准规定，阅读器到电子标签的编码则采用脉冲宽度编码。阅读器发送的命令首先经过脉冲宽度编码的方式进行编码，之后通过阅读器调制后发送给电子标签。电子标签可以从阅读器发射的无线电波中获得能量，并对接收到的命令进行响应。电子标签返回给阅读器的信号使用的调制方式是相移键控，可以使用的编码方式有两种，分别是双向间隔码或者米勒码。此文采用解码方式是按照双向间隔码的方式进行解码，而根据阅读器工作状态又将解码过程分为RN16和EPC两种模式。经过电子标签信号解码模块之后的信号从复数类型变成了一个浮点类型的序列，解码完成后的信号就是一个浮点型的数据“0”和数据“1”的序列，再判断其是否满足相应的解码长度标准。
S43a、若解码长度满足预设的解码长度标准，则将组织将RN16的解码结果,发送到下一个模块以进行ACK命令的创建，并把发送指令的标志位设置为SEND_ACK。
S44a、若解码长度不满足预设标准，则判断当前时间间隔是否超过最大盘存周期的时间，根据判断结果分别把发送指令的标志位设置为SEND_QUERY或SEND_QUERY_REP以便重新进行盘存操作。
S42b、在待解码的无线电信号为EPC并进行解码工作之后，判断解码长度和CRC校验是否分别满足预设的第二解码长度标准和CRC标准。其中，第二解码长度标准与第一解码长度标准并不一致，CRC标准为采用了常见的CRC标准来设置的参数标准，校验宽度为16，生成多项式为，余数初始值为0xFFFF，除数为0x1021，结果异或值为0x0000。算出CRC值后与数据末尾带的CRC值进行对比,如果CRC值相同则校验成功。
S43b、若解码长度和CRC校验分别符合对应的标准，则选定标签，并依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query。需要了解的是，在盘存操作之前，阅读器首先发送一个或者多个的选择命令来选取一定数量的电子标签作为目标电子标签群。选择操作过程和从数据库获取多条满足条件的记录十分相似。只有选取满足条件的电子标签群，之后的盘存操作和访问操作才能继续进行。
S44b、若解码长度和CRC校验均不符合对应的标准，进一步判断EPC的解码时间是否超过预先设定的盘存时间间隔。
S45b、当EPC的解码时间未超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为QueryRep。
S46b、当EPC的解码时间超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query。
在上述步骤S4中，按照FM0编码方式进行解码，具体将解码过程分为RN16和EPC两种模式。经过步骤S4之后的信号从复数类型变成了一个浮点类型的序列。
S5、根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接，并将发送指令经幅度调制和数据类型变换之后输出到后端服务器。
进一步地，参考图4，步骤S5包括：
S51、根据接收到的解码信息和发送指令的类型，按照PIE编码拼接基本数据和初步指令。
S52、判断初步指令中是否包含QueryRep或Query。
S53、在初步指令中包含QueryRep时，则设置Gate和decoder状态为RN16，并依据QueryRep和RN16载波得到发送指令。
S54、在初步指令中包含Query时，则设置Gate和decoder状态为RN16，并依据Query和RN16载波得到发送指令。
S55、在初步指令中未包含QueryRep和Query时，则设置Gate和decoder状态为EPC，使用RN16拼接ACK指令，并依据经PIE编码的ACK指令和EPC载波得到发送指令。
已知一些发射命令需要根据解码信息来编写，按照当前的工作模式对解码后的信号进行分析，并使用PIE编码的方式拼接出对应的发射命令的序列。
此外，本发明提供一种基于软件无线电的多电子标签交互的RFID阅读器，所述RFID阅读器执行如上所述的方法，如图5所示，包括：
标签适配模块，用于利用软件无线电对待通信的射频电子标签的频段和协议进行适配；用软件来定义完整的电子标签数据信息解码过程和阅读器指令发送过程，定义的主要命令是ISO/IEC 18000-6 Type C标准里盘存过程。
信息抽取模块，用于接收时序上互相间隔的由电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令信号，并按照无线电信号和指令信号的时序间隔进行信息抽取，仅保留无线电信号。
信号解码模块，用于对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型。信号解码模块主要对电子标签信息进行了解码，根据标准按照FM0编码方式进行解码，而根据阅读器工作状态又将解码过程分为RN16和EPC两种模式。经过电子标签信号解码模块之后的信号从复数类型变成了一个浮点类型的序列。
信息发射模块，用于根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接。信息发射模块主要负责产生阅读器需要发射的命令，该模块发射命令的命令格式和长度都是根据ISO/IEC 18000-6 Type C规定的。
指令处理模块，用于将发送指令进行幅度调制和数据类型变换之后，最终输出到后端服务器；指令处理模块具体包括乘法器模块和类型转换模块。
参考图5可知，输入的信号首先通过一个内置的抽取滤波器模块使信号的采样频率进一步下降。之后经过信息抽取滤波模块完成干扰信号的滤除，通过信息抽取模块后的信号就只剩下阅读器需要解码的电子标签返回信号了。接着通过电子标签信号解码模块进行电子标签的解码工作，根据解码状态选择发送命令的类型，以及把解码内容发送给下一个信息发射模块。信息发射模块根据发送命令类型和接收到的解码信息进行命令的拼接，并将拼接好的命令发送到下一个模块。之后命令信息分别经过乘法器模块和类型转换器模块进行幅度调制和浮点类型转换为复数类型，最终输出到发射端。
由此，该RFID阅读器可以实现ISO/IEC 18000-6 Type C标准中的盘存过程，依托软件无线电模块化的设计理念，根据标准中定义的盘存过程，分别设计多个信号处理模块用于模拟盘存操作，之后设计流图将信号处理模块连接。用软件系统来定义完整的电子标签数据信息解码过程和阅读器指令发送过程。
进一步地，参考图6，在信息抽取模块中，首先确定所需要信号的长度，并在接收端收到的信号中根据确定的信号长度选取需要的信号将其写入到输出端。代码首先进行初始化，确定工作模式。通过设定的模拟转数字频率计算出数据位的长度以及EPC和RN16两种工作状态下需要的数据位信息。之后需要进行判断电子标签解码模块目前的工作模式是EPC还是RN16，根据判断结果选择不同的数据位信息。之后判断整个阅读器的工作状态位，如果不是运行状态，说明目前阅读器不工作则电子标签解码模块结束，如果是运行状态，程序进入主循环开始进行数据筛选。主循环首先判断电子标签解码模块是否为“开”，“开”表示当前数据位是我们需要的数据，需要通过电子标签解码模块进入下一个信号处理模块进行继续处理。如果电子标签解码模块为“关”状态，则当前数据位不需要进入下一模块。当电子标签解码模块为“开”时，我们首先把信号数据从模块输入端写到模块输出端，之后模块位进行加一操作，相当于一个在信号数据上的指针向后移动一个位置。之后进行判断改变后的数据位是否在之前确定的EPC或者RN16工作模式下所需要进行处理的数据位范围内，如果依然在要处理的数据位范围内则不做处理进行下一次循环判定。如果目前的数据位已经超出要处理的数据位范围，在进行循环判定之前先把电子标签解码模块的状态设置为“关”。这样电子标签解码模块就实现了过滤无用信号的功能。
进一步地，参考图7，在信号解码模块中，经初始化之后，首先判断待解码的无线电信号是RN16还是EPC。具体分为两支进行分析：
第一支为：在待解码的无线电信号是RN16并进行解码工作之后，判断解码长度是否满足预设的解码长度标准。若解码长度满足预设的解码长度标准，则将RN16的解码结果写入信号解码模块输出端,以使RN16的解码结果发送到下一个模块进行ACK命令的创建，并把发送指令的标志位设置为SEND_ACK。若解码长度不满足预设标准，则判断当前时间间隔是否超过最大盘存周期的时间，根据判断结果分别把发送指令的标志位设置为SEND_QUERY或SEND_QUERY_REP以便重新进行盘存操作。
第二支为：在待解码的无线电信号为EPC并进行解码工作之后，判断解码长度和CRC校验是否分别满足预设的解码长度标准和CRC标准。其中，CRC标准为采用了常见的CRC标准来设置的参数标准，校验宽度为16,生成多项式为，余数初始值为0xFFFF，除数为0x1021，结果异或值为0x0000。算出CRC值后与数据末尾带的CRC值进行对比，如果CRC值相同则校验成功。若解码长度和CRC校验分别符合对应的标准，则选定标签，并依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query。若解码长度和CRC校验均不符合对应的标准，进一步判断EPC的解码时间是否超过预先设定的盘存时间间隔。当EPC的解码时间未超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为QueryRep。当EPC的解码时间超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query。
进一步地，参考图8，在信息发射模块中，经初始化工作之后，首先根据接收到的解码信息和发送指令的类型，按照PIE编码拼接基本数据和初步指令；判断初步指令中是否包含QueryRep或Query。在初步指令中包含QueryRep时，则设置Gate和decoder状态为RN16，将QueryRep和RN16载波一同写入信息发射模块的输出端作为发送指令；在初步指令中包含Query时，则设置Gate和decoder状态为RN16，并将Query和RN16载波一同写入信息发射模块输出端作为发送指令；在初步指令中未包含QueryRep和Query时，则设置Gate和decoder状态为EPC，使用RN16拼接ACK指令，并将经PIE编码的ACK指令和EPC载波一同写入到信息发射模块的输出端作为发送指令。
进而，RFID阅读器还包括：信息转发模块，用于将后端服务器传输的指令与数据信号经过数据加密后发送到射频电子标签，以使射频电子标签响应指令返回无线电信号，并存储数据。
继而，RFID阅读器还包括：抽取滤波器模块，用于将输入的无线电信号和指令信号进行频率下采样。
再者，本发明实施例还提供一种基于软件无线电的用于多电子标签交互的射频识别系统，如图9所示，包括：如上所述的基于软件无线电的RFID阅读器；包含多个种类的射频电子标签的标签群，标签群中的标签用于接收RFID阅读器发送的指令与数据信号，同时响应指令之后会返回无线电信号并存储数据；后端服务器，用于接收RFID阅读器获取的标签群中若干射频电子标签发送来的数据信息，并进行分析处理与存储。
射频识别技术主要是基于射频阅读器与射频电子标签之间数据和能量等信息之间的交换技术，完整的射频识别系统不是简单由射频电子标签和射频阅读器构成，它需要结合其它组件组成，如计算机、网络、无线设备、后端数据库和软件系统，计算机通过无线设备与RFID阅读器通信连接，计算机也通过有线或者无线的方式与存储器连接；后端数据库和软件系统均布置在存储器上。
射频电子标签、阅读器以及所有其他组件协同运行，组成一个功能更加完善的、体系更大的、完整的无线射频识别系统。其中，在完整的射频识别系统通用硬件中，阅读器的作用相当于电子标签和应用软件系统之间的桥梁，承担了向射频电子标签传输命令及读写数据的任务，完成了无线电信号的解析工作并把解析结果发送到应用系统。射频阅读器可把应用系统的命令和数据经过数据加密后发射到射频电子标签，电子标签可以响应命令和存储数据。射频电子标签响应命令之后会向阅读器返回无线电信号，这些信号会被阅读器接收进行解析之后送到应用系统，之后通过网络系统或者计算机进行处理。
在具体实施例中，通过计算机在开启阅读器程序控制硬件平台进行命令发射。打开终端输入指令运行流图，阅读器启动完成后，需要通过示波器观察阅读器发送的波形和电子标签返回的波形来检验阅读器和电子标签是否正常通信。通过将该波形图和标准进行对比，可以发现这一过程符合ISO/IEC 18000-6 Type C标准中规定的盘存，示波器中的波形显示的正是与设计的阅读器和电子标签之间的盘存过程，则可说明阅读器可以对电子标签完成盘存过程。在工作频率的代码中设置两个典型的频率值，首先设定阅读器工作频率为3MHz，可以看到频谱仪在3MHz处有明显信号，再次设定13.56MHz可以看到频谱仪在13.56MHz处有明显信号。
综上所述，本发明提供一种基于软件无线电的多电子标签交互方法、阅读器以及系统，本发明基于软件定义组件化的设计思路，提供一种统一标准、平台开放、功能分模块的通用无线电硬件平台，其上的各模块的移植性、可扩展性、灵活性强，可以通过软件来修改硬件平台的发射频段以及通信协议，从而使同一硬件在通信中实现了不同频段、不同协议的无线接收和发送，大大提高了硬件平台的灵活性，与传统RFID阅读器相比，不仅提高了阅读器的兼容性，也降低了配置各种不同标准RFID阅读器时的成本。
由于本发明上述实施例所描述的系统/装置，为实施本发明上述实施例的方法所采用的系统/装置，故而基于本发明上述实施例所描述的方法，本领域所属技术人员能够了解该系统/装置的具体结构及变形，因而在此不再赘述。凡是本发明上述实施例的方法所采用的系统/装置都属于本发明所欲保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。
应当注意的是，本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了的若干装置中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。
此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于软件无线电的多电子标签交互方法，其特征在于，所述方法实施于一个RFID阅读器和多个种类的射频电子标签之间，方法包括：
在RFID阅读器侧利用软件无线电对待通信的射频电子标签的频段和协议进行适配；
接收时序上互相间隔的由射频电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令与数据信号；
按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号；
对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型；
根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接，并将发送指令经幅度调制和数据类型变换之后输出到后端服务器。
2.如权利要求1所述的基于软件无线电的多电子标签交互方法，其特征在于，接收时序上互相间隔的由射频电子标签传输过来的无线电信号和由后端服务器传输过来的指令信号之前，还包括：
将后端服务器传输的指令与数据信号经过数据加密后发送到射频电子标签，以使射频电子标签响应指令返回无线电信号，并存储数据。
3.如权利要求1所述的基于软件无线电的多电子标签交互方法，其特征在于，按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号之前，还包括：对输入的无线电信号和指令与数据信号进行频率下采样。
4.如权利要求1所述的基于软件无线电的多电子标签交互方法，其特征在于，按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号包括：
通过设定的模拟转数字频率器计算出输入的无线电信号和指令与数据信号的数据位的长度以及EPC和RN16两种工作状态下需要的数据位范围；
判断RFID阅读器上预先设置的信号抽取模块的待工作状态是处于EPC待处理状态还是RN16待处理状态，并依据判断结果选择相应的数据位范围；
判断RFID阅读器的工作状态位，若处于运行状态，则进入主循环依据选择出的数据位信息进行数据筛选；
在主循环中，判断信号抽取模块当前的工作状态是否为开启状态；
若信号抽取模块处于开启，则将输入的输入的无线电信号和指令与数据信号置于信号抽取模块的输出端，并对输入的无线电信号和指令与数据信号的数据位进行加一操作；
判断改变后的数据位是否处于EPC或者RN16工作模式下需要的数据位范围内；
若改变后的数据位在需要的数据位范围内，则不做处理进行下一次主循环判定；
若改变后的数据位不在需要的数据位范围内，则在进行下一次循环判定之前先把信号抽取模块的状态设置为关闭状态，以使滤除掉指令与数据信号，仅保留无线电信号。
5.如权利要求1所述的基于软件无线电的多电子标签交互方法，其特征在于，对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型包括：
判断待解码的无线电信号是RN16还是EPC；
在待解码的无线电信号是RN16并进行解码工作之后，判断解码长度是否满足预设的第一解码长度标准；
若解码长度满足预设的解码长度标准，则将组织将RN16的解码结果,发送到下一个模块以进行ACK命令的创建，并把发送指令的标志位设置为SEND_ACK；
若解码长度不满足预设标准，则判断当前时间间隔是否超过最大盘存周期的时间，根据判断结果分别把发送指令的标志位设置为SEND_QUERY或SEND_QUERY_REP以便重新进行盘存操作；
在待解码的无线电信号为EPC并进行解码工作之后，判断解码长度和CRC校验是否分别满足预设的第二解码长度标准和CRC标准；
若解码长度和CRC校验分别符合对应的标准，则选定标签，并依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query；
若解码长度和CRC校验均不符合对应的标准，进一步判断EPC的解码时间是否超过预先设定的盘存时间间隔；
当EPC的解码时间未超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为QueryRep；
当EPC的解码时间超过盘存时间间隔时，则依据解码状态将发送指令的标志位设置为Query。
6.如权利要求1所述的基于软件无线电的多电子标签交互方法，其特征在于，根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接包括：
根据接收到的解码信息和发送指令的类型，按照PIE编码拼接基本数据和初步指令；
判断初步指令中是否包含QueryRep或Query；
在初步指令中包含QueryRep时，则设置Gate和decoder状态为RN16，并依据QueryRep和RN16载波得到发送指令；
在初步指令中包含Query时，则设置Gate和decoder状态为RN16，并依据Query和RN16载波得到发送指令；
在初步指令中未包含QueryRep和Query时，则设置Gate和decoder状态为EPC，使用RN16拼接ACK指令，并依据经PIE编码的ACK指令和EPC载波得到发送指令。
7.一种用于多电子标签交互的RFID阅读器，所述RFID阅读器执行如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，包括：
标签适配模块，用于利用软件无线电对待通信的射频电子标签的频段和协议进行适配；
信息抽取模块，用于接收时序上互相间隔的由电子标签传输的无线电信号和由后端服务器传输的指令信号，并按照时序间隔对无线电信号和指令与数据信号进行信息抽取，仅保留无线电信号；
信号解码模块，用于对无线电信号进行解码得到解码信息，并根据解码状态确定待设置的发送指令的类型；
信息发射模块，用于根据接收到的解码信息和发送指令的类型进行发送指令的拼接；
指令处理模块，用于将发送指令进行幅度调制和数据类型变换之后，最终输出到后端服务器。
8.如权利要求7所述的用于多电子标签交互的RFID阅读器，其特征在于，RFID阅读器还包括：
信息转发模块，用于将后端服务器传输的指令与数据信号经过数据加密后发送到射频电子标签，以使射频电子标签响应指令返回无线电信号，并存储数据。
9.如权利要求7所述的用于多电子标签交互的RFID阅读器，其特征在于，RFID阅读器还包括：抽取滤波器模块，用于将输入的无线电信号和指令信号进行频率下采样。
10.一种用于多电子标签交互的射频识别系统，其特征在于，包括：
如权利要求7-9任意一项所述的用于多电子标签交互的RFID阅读器；
包含多个种类的射频电子标签的标签群，标签群中的标签用于接收RFID阅读器发送的指令与数据信号，同时响应指令之后会返回无线电信号并存储数据；
后端服务器，用于接收RFID阅读器获取的标签群中若干射频电子标签发送来的数据信息，并进行分析处理与存储。
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