CN1949244B - 射频识别系统多读写器协调工作的方法 - Google Patents
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Abstract
一种射频识别系统多读写器协调工作的方法，包括下列步骤：1、定义一多读写器共同的最长发射命令时间；2、各读写器同时接收外同步信号；并开始计时；3、各读写器分别计算所需的发射时间长度；4、各读写器分别按最长发射命令时间减去发射时间长度计算各自发射命令起始时间点；5、各读写器到达发射命令起始时间点时发射本次命令；6、重复循环第2至第5步骤。本发明通过两次同步的方法，确保各读写器向标签发送命令完成的时间点相同步，从而消除了各读写器之间的互相的干扰。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种射频识别系统读写器的工作方法，特别是射频识别系统多读写器协调工作的方法。
【背景技术】
射频识别(RFID：Radio Frequency Identification)是一种采用射频技术的非接触式自动识别技术。射频识别系统基本构成为应答器(Tag)、读写器(Reader)两部分，同时在实际应用中还需要相关硬件和软件的支持。射频识别系统有很多种分类方法，依其采用的频率分为低频系统和高频系统；依据应答器内是否装有电池为其供电，又可分为有源系统和无源系统。
低频系统一般指其工作频率小于30兆赫兹，典型的工作频率有：125千赫兹，134千赫兹，13.56兆赫兹。低频系统的读写器和应答器是通过电磁感应来传递信息的，阅读距离近，通讯速率低，但穿透能力强。高频系统一般指工作频率大于400兆赫兹，典型的工作频率有：433兆赫兹，915兆赫兹，2450兆赫兹，5800兆赫兹。高频系统的读写器和应答器是通过电磁波来传递信息的，阅读距离远，通讯速率高，但穿透能力弱。
有源应答器内装有电池，一般具有较远的阅读距离，但电池寿命有限(2～10年)；无源应答器内无电池，其接收读写器发出的电磁感应(或电磁波)信号，将电磁感应(或电磁波)能量转化成直流电来工作，可做到免维护，但阅读距离相对小。在无源系统中，一般采用读写器先发命令然后应答器应答的工作方式(即RTF，Reader TalkFirst)参见图1。
射频识别技术当前已经有很多应用，它给我们带来很多好处，其优点在于可以无接触的方式实现远距离、多标签(应答器)甚至在快速移动的状态下进行自动识别。
目前，在射频识别技术中，无源标签读写器先发命令然后应答器应答的工作方式(RTF)系统应用最为广泛，但是随着射频识别系统使用量的增加，特别是长距离读写器的应用，在许多场合下，多个读写器会相互临近(读写器读写距离的2-10倍)，从而造成读写器之间的互相干扰，不能正常工作。例如停车场的并列出入口的长距离读写器就会互相干扰。
以下对此类系统造成干扰的原因作一简要分析：
图2是读写器A与标签a、读写器B与标签b工作时示意图。
1、读写器A向标签a发射信号时，标签a接受信号时的状况。
这里有两种情况，一种是：当读写器A发信号给标签a时(图2中信号A1)，标签b应答读写器B(图2中信号B2)，而此时标签a收到的是信号A1和B2的叠加，由于在无源射频识别系统中读写器A、B发射功率远大于应答器(标签a、标签b)感应负载调制(或反向辐射)功率，也就是B2远小于A1，因此标签a能正确解析读写器A发命令。这种干扰不是造成读写器之间互相干扰不能正常工作的原因。
另一种情况是：当读写器A发信号给标签a时(图2中信号A1)，读写器B发信号给标签b时(图2中信号B1)，而此时标签a收到的是信号A1和B1的叠加，由于标签a离读写器A近而离读写器B远，标签a收到读写器A的信号A1远大于收到读写器B的信号B1，因此标签a能正确解析读写器A发命令。这种干扰不是造成读写器之间互相干扰不能正常工作的原因；
2、标签a应答读写器A时，读写器A接受信号时的状况。
这里有两种情况，一种是：当标签a应答读写器A时(图2中信号A2)，标签b应答读写器B(图2中信号B2)，而此时读写器A收到的是信号A2和B2的叠加，由于读写器A离标签a近而离标签b远，读写器A收到标签a的信号A2远大于收到标签b的信号B2，因此读写器A能正确解析标签a应答。这种干扰不是造成读写器之间互相干扰不能正常工作的原因。
另一种情况是：当标签a应答读写器A时(图2中信号A2)，读写器B发信号给标签b时(图2中信号B1)，而此时读写器A收到的是信号A2和B1的叠加，由于读写器B发信号B1远大于标签a应答读写器A信号，尽管读写器A离标签a近而离读写器B远，在相邻近的情况下，读写器A收到的是标签a信号A2可能远小于(或相当)读写器B发信号B2，造成读写器A不能正确解析标签a应答信息。因此这是造成读写器之间互相干扰而不能正常工作的重要原因。
当前现有技术中解决此问题的常用做法是将读写器之间交替工作，避免互相干扰，其缺点是减低了读写速度，读写器多时会造成漏读。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，针对上述多读写器互相干扰问题及其产生机理，本发明提供了一种高效率实用化的射频识别系统中多读写器协调工作的方法，使得多读写器能协调工作而不再互相干扰。
本发明采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种射频识别系统多读写器协调工作的方法，包括下列步骤：
(1)、根据不同指令系统的标准，定义一可使任何读写器发射的任何命令时间都小于等于其的多读写器共同的最长发射命令时间；
(2)、各个读写器同时接收外同步信号；并以该外同步信号为基准开始计时；
(3)、各个读写器分别计算本次各自向应答器发射命令所需的发射时间长度；
(4)、按多读写器共同的最长发射命令时间减去发射命令所需的发射时间长度等于发射命令起始时间点的规则，各读写器分别计算各自的发射命令起始时间点；
(5)、各个读写器以上述外同步信号为基准，到达发射命令起始时间点时，各自向应答器发射本次命令；
(6)、重复循环第(2)至第(5)步骤，直至停机。
本发明的核心思想是通过两次同步的方法，即每个读写器接受外同步信号后开始同步计时工作，且按照各自的向标签发送命令的时间点发射命令，以确保各读写器向标签发送命令完成的时间点相同步，从而消除了各读写器之间的互相的干扰。
【附图说明】
图1为现有技术中无源射频识别技术读写器工作波形图；
图2为读写器A、B与标签a、b工作时收发信号示意图；
图3为本发明射频识别系统中多读写器实现同步波形图；
图4为本发明实施例1读写器电路方框图；
图5为本发明实施例1多读写器实现同步波形图；
图6为本发明实施例2具有外同步信号发生器的多读写器电路框图；
图7为本发明实施例2多读写器实现同步波形图。
【具体实施方式】
以下结合实施例以及附图对本发明作进一步的描述。
本发明所述的射频识别系统中至少置有二对读写器和应答器。每个读写器都置有一同步处理模块，以接受和处理外同步信号。
本发明所述的射频识别系统多读写器协调工作的方法，包括下列步骤：(请参见图3)
(1)、根据不同指令系统的标准，定义一可使任何读写器发射的任何命令时间都小于等于其的多读写器共同的最长发射命令时间(Tmax)；
(2)、各个读写器同时接收外同步信号；并以该外同步信号为基准开始计时；
(3)、各个读写器分别计算本次各自向应答器发射命令所需的发射时间(Tcmd)长度；由于射频识别系统的读写器发射指令较多，各指令发射时间(Tcmd)各异，但通过读写器的微控制器可以计算出欲执行的指令的发射时间(Tcmd)。
(4)、按多读写器共同的最长发射命令时间(Tmax)减去发射命令所需的发射时间(Tcmd)长度等于发射命令起始时间点的规则，各读写器分别计算各自的发射命令起始时间点；
(5)、各个读写器以上述外同步信号为基准，到达发射命令起始时间点(Tmax-Tcmd))时，各自向应答器发射本次命令；
(6)、重复循环第(2)至第(5)步骤，直至停机。
本发明所述的外同步信号可以由同步发生器提供，也可以将工频交流电的过零信号作为外同步信号，若以工频交流电过零信号为同步时，可以不需要同步发生器。。
本发明所述的读写器计算，是由读写器中的微控制器加以实现。
本发明所述的所述的指令系统标准，可以是ISO15693、ISO18000-6、EPC等。
请参见图4和图5，本实施例以工频交流电过零信号为同步信号，在读写器电路电源模块中连接过零信号检测电路。电源模块输入工频交流电，输出直流电源供控制器、过零检测电路、接受发射单元使用。各读写器接入同一工频交流电，读写器中的过零检测电路相同，输出的过零信号也相同，在过零信号的上升沿控制器产生中断信号，首先计算当前要执行的命令长度，即读写器向标签发送命令的执行时间长度Tcmd，再用事先定义的最长发射命令时间Tmax减去发射命令时间长度Tcmd，计算出读写器向标签发送命令的时间点，如图中所示，读写器A或B标记的读写器向标签发送命令开始时间，读写器在此时间点向标签发送命令，不同的读写器按照各自的向标签发送命令时间点发射命令，以确保各读写器向标签发送命令完成的时间一致，从而消除了互相的干扰。
请参见图6和图7，实施例2为置有外接同步信号控制器的多读写器电路，再该电路中，同步信号发生器产生一个同步信号，所有的读写器都接收。各读写器接收到外同步信号，在上升沿处读写器产生中断信号，首先计算当前要执行的命令读写器向标签发送命令的执行时间Tcmd，再用最长发射命令时间Tmax减去发射命令时间长度Tcmd，计算出读写器向标签发送命令的时间点，如图中所示，读写器A或B标记的读写器向标签发送命令开始时间，读写器在此时间点向标签发送命令，不同的读写器按照各自的向标签发送命令时间点发射命令，以确保各读写器向标签发送命令完成的时间一致，从而消除了互相的干扰。
Claims (5)
1.一种射频识别系统多读写器协调工作的方法，包括下列步骤：
(1)、根据不同指令系统的标准，定义一多读写器共同的最长发射命令时间，且所述多读写器中的任何读写器发射的任何命令时间都小于等于所述最长发射命令时间；
(2)、各个读写器同时接收外同步信号；并以该外同步信号为基准开始计时；
(3)、各个读写器分别计算本次各自向应答器发射命令所需的发射时间长度；
(4)、按多读写器共同的最长发射命令时间减去发射命令所需的发射时间等于发射命令起始时间的规则，各读写器分别计算各自的发射命令起始时间；
(5)、各个读写器以上述外同步信号为基准，到达发射命令起始时间点时，各自向应答器发射本次命令；
(6)、重复循环第(2)至第(5)步骤，直至停机。
2.根据权利要求1所述的射频识别系统多读写器协调工作的方法，其特征在于：所述的射频识别系统中至少置有二对读写器和应答器。
3.根据权利要求1所述的射频识别系统多读写器协调工作的方法，其特征在于：所述的外同步信号可以由同步发生器提供，也可以将工频交流电的过零信号作为外同步信号。
4.根据权利要求1所述的射频识别系统多读写器协调工作的方法，其特征在于：每个读写器都置有一同步处理模块，接受和处理外 同步信号。
5.根据权利要求1所述的射频识别系统多读写器协调工作的方法，其特征在于：所述的读写器计算，是由读写器中的微控制器加以实现。
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