CN201181479Y - 一种有源身份识别标签 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有源身份识别标签，包括，标签处理器、射频电路模块和电源模块，标签处理器分别与射频电路模块和电源模块相连，还设置有外部唤醒模块，该外部唤醒模块与标签处理器相连，外部唤醒模块向标签处理器发送唤醒信号将处于深度休眠状态的标签处理器唤醒。本实用新型的有源身份识别标签通过外部唤醒模块唤醒标签处理器，使标签能够在深度休眠状态和监听状态间转换，相对普通标签在休眠状态和监听状态间转换，大大降低了系统功耗，提高了标签的实用寿命，并可通过对外部唤醒模块的控制达到对功耗的有效控制。

Description

一种有源身份识别标签

技术领域

本实用新型涉及无线射频识别技术，尤其涉及一种有源身份识别标签。

背景技术

RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)技术是20世纪90年代开始兴起的一种识别技术。它是一种非接触式的射频识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID技术可识别高速运动的物体并可同时识别多个标签，且操作快捷方便。

RFID技术作为一种突破性的技术，与条形码识别技术的区别在于：第一，RFID技术可以识别单个的非常具体的物体，而条形码技术只能识别一类物体；第二，RFID技术采用无线射频技术，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三，RFID技术可以同时对多个物体进行识读，而条形码技术一次只能识读一个。此外，RFID技术储存的信息量较条形码技术也更大。

RFID技术主要应用在：物流和供应管理、生产制造和装配、航空行李处理、邮件/快运包裹处理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、运动计时、门禁控制/电子门票、道路自动收费等方面。

RFID系统由软、硬件两部分组成：软件部分包括应用软件和嵌入式软件，应用软件和嵌入式软件共同支撑整个系统的运行，用于完成信息采集、识别、加工及传输；硬件部分由发射天线、接收天线、天线调谐器、读写器、标签和中央信息系统等组成，用于完成信息采集和识别，实现预设的系统功能和信息化管理目标。

标签分为无源标签(Passive Tag)和有源标签(Active Tag)，无源标签又称被动标签，有源标签又称主动标签。RFID的基本工作原理为：无源标签进入磁场后，接收读写器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息；或者有源标签主动发送某一频率的信号；读写器接收到无源标签或有源标签发送的信号后，读取信息并解码，再送至中央信息系统进行有关数据处理。

最初的RFID主要采用无源标签，采用无源标签的无源RFID系统的工作距离有限。随着技术的发展有源标签逐渐产生，有源标签较无源标签携带的信息更为丰富，而如何降低其系统功耗，并有效地对功耗进行控制就成了一个亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种系统功耗低，并能有效对功耗进行控制的有源身份识别标签及读写器。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种有源身份识别标签，包括，标签处理器、射频电路模块和电源模块，标签处理器分别与射频电路模块和电源模块相连，还设置有外部唤醒模块，该外部唤醒模块与标签处理器相连，外部唤醒模块向标签处理器发送唤醒信号将处于深度休眠状态的标签处理器唤醒。

进一步地，还设置有电压监测模块，该电压监测模块分别与电源模块和射频电路模块相连，电压监测模块将检测到的电源模块的电压值发送给射频电路模块。

进一步地，标签处理器还与一唯一标识模块相连，标签处理器从唯一标识模块中读取其记录的标识号，在延迟根据该标识号生成的退避时间后，向射频电路模块发送控制信号，通知射频电路模块向读写器返回确认信息。

进一步地，外部唤醒模块为外部实时时钟模块。

进一步地，标签处理器还与一看门狗模块相连，该看门狗模块在未接收到标签处理器的清零信号时，向标签处理器发送复位信号。

综上所述，本实用新型的有源身份识别标签通过外部唤醒模块唤醒标签处理器，使标签能够在深度休眠状态和监听状态间转换，相对普通标签在休眠状态和监听状态间转换，大大降低了系统功耗，提高了标签的实用寿命，并可通过对外部唤醒模块的控制达到对功耗的有效控制。

附图说明

图1为有源电子标签的系统结构图；

图2为有源电子标签的状态转换图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行说明：

如图1所示，本实用新型的有源身份识别标签包括：标签处理器5、射频电路模块4、电源模块6、外部唤醒模块1、唯一标识模块2和电压监测模块7，其中：

标签处理器5分别与射频电路模块4、电源模块6、唤醒模块1和唯一标识模块2相连，标签以一定的占空比在深度休眠状态和监听状态间转换，其处于深度休眠的时间为T1，处于监听状态的时间为T2，占空比为P1，修改P1时，可通过读写器向射频电路模块4发送修改P1的命令，射频模块4将P1修改命令发送给标签处理器5，由标签处理器5完成P1的修改，通过对占空比P1的修改可达到功耗控制的目的。标签在深度休眠状态和监听状态间转换是指，标签处理器5、射频电路模块4和电压监测模块7等均在深度休眠和监听状态间转换。

当标签处理器5处于深度休眠状态时，外部唤醒模块1通过向标签处理器5发送唤醒信号将处于深度休眠状态的标签处理器5唤醒，使之进入监听状态。采用外部唤醒模块1对标签处理器5进行唤醒，可以将标签处理器5设置为在深度休眠状态和监听状态间转换，相对普通的在休眠状态和监听状态进行转换的处理器，采用外部唤醒模块1进行唤醒可以大大降低功耗，从而延长标签的使用寿命。

外部唤醒模块1可采用外部实时时钟(RTC)模块3，外部RTC模块定时向标签处理器5发送中断信号定时唤醒标签处理器5。结合外部RTC模块3对标签处理器5的定时唤醒时间和标签处理器5处于深度休眠状态的时间T1对标签处理器5的唤醒进行控制，能够达到更佳的功耗控制效果。

电压监测模块7分别与电源模块6和射频电路模块4相连，电压检测模块7对电源模块6的电压进行监测，当电源模块6的电压值低于预先设定在电压监测模块7中的预置电压时，电压监测模块7会将该电压值发送给射频电路模块4，通过射频电路模块上报到读写器，此时表明电源将快耗尽，需要更换电源。

读写器也可以通过无线方式读取电压监测模块7发送到射频电路模块4的电源模块6的电压值，并根据读取到的电压值通过无线方式调整标签处理器5处于深度休眠状态和监听状态的占空比，从而通过电压监测模块7对电源模块6的电压的监测，达到对功耗进行更好的控制。

当标签处理器5处于监听状态时，读写器可通过发送唤醒信号将标签处理器5唤醒至接收状态，此时，标签从间歇性工作状态被唤醒并一直处于接收状态。在接收状态，标签可以接收来自读写器的命令。如果在预设的时间内没有收到读写器的命令，标签将重新进入间歇性工作状态。

读写器在将标签唤醒到接收状态时，需要首先发送唤醒包，每发送一包的时间间隔为T4，连续发送M包，总共持续的时间为T5。标签处于监听状态的时间为T2，间歇性工作状态的周期为T7。当T5＞T7，T4＞3*T2时，唤醒包将一定能将标签唤醒。

标签处理器5还与一看门狗模块8相连，正常情况下，标签处理器5每隔一定时间将看门狗模块8清零，表示标签处理器5运行正常，当该看门狗模块8在未接收到标签处理器5的清零信号时，即标签处理器5运行异常，看门狗模块8溢出，则向标签处理器5发送复位信号，将标签处理器5复位，从而增加系统稳定性。看门狗模块8也可设置在标签处理器5的内部。

唯一标识模块2具有48位的全球唯一的标识号，通过设置该唯一标识模块2，标签就具备了全球唯一的标识。在读写器向电子标签发送命令后，电子标签需要向读写器返回确认信息，而在标签向读写器返回确认信息时，可能出现多个标签同时向读写器返回确认信息造成的无线信道的冲突碰撞问题。为避免发生无线信道的冲突碰撞问题，在向读写器发挥确认信息时，标签处理器5从唯一标识模块2中读取其全球唯一的标识号，根据该标识号计算出一退避时间，因为标识号是全球唯一的，所以标签处理器5在延迟退避时间后向射频电路模块4发送控制信号，通知其向读写器返回确认信息，此时射频电路模块4再向读写器发送确认信息将会避免无线信道的冲突碰撞。

标签收到读写器发送的命令后，开始计时，在计算出退避时间后延迟退避时间，采用时分复用机制，在不相同的时间发送确认信息，避免标签之间的冲突和碰撞。确认信息可以是Ack(Acknowledge Character，确认字符)等。

在标签与读写器的通信数据中还加入了RSA算法进行加密，防止数据被监听和被窃取。

以下对本实用新型工作模式的转换进行说明，如图2所示，其中a表示深度休眠状态，b表示监听状态，c表示收发数据状态，d表示空闲状态。

首先标签在a状态和b状态间转换，标签先进入a状态，经过时间T1进入b状态，或由外部RTC唤醒进入b状态。标签在b状态时，若没有收到来自读写器的唤醒命令，将在时间T2后重新进入a状态。

如果在b状态收到读写器的唤醒命令，标签将会进入c状态。在c状态，读写器可以对标签写入要存储的信息，也可以读取标签存储的信息。

在c状态后，即完成读写操作后，标签进入d状态。在d状态时，如果收到发卡器的命令，将重新进入c状态；如果没有收到发卡器的命令，经过预设时间T3后将进入间歇性工作状态，T3通常为T1的100倍。

与本实用新型的有源身份识别标签配合使用的读写器包括：读写器处理器、电源、电压检测模块、主机接口模块、时钟电路和射频电路等。其中，电压检测模块分别与读写器处理器和电源相连，电压检测模块主要用于检测电源的电压并发送给读写器处理器，处理器根据电源的电压进行低电压报警。

当然，本实用新型还可有其它实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1、一种有源身份识别标签，包括，标签处理器(5)、射频电路模块(4)和电源模块(6)，所述标签处理器(5)分别与所述射频电路模块(4)和电源模块(6)相连，其特征在于，还设置有外部唤醒模块(1)，该外部唤醒模块(1)与所述标签处理器(5)相连，外部唤醒模块(1)向标签处理器(5)发送唤醒信号将处于深度休眠状态的标签处理器(5)唤醒。

2、如权利要求1所述的标签，其特征在于，还设置有电压监测模块(7)，该电压监测模块(7)分别与所述电源模块(6)和射频电路模块(4)相连，所述电压监测模块(7)将检测到的电源模块(6)的电压值发送给射频电路模块(4)。

3、如权利要求1或2所述的标签，其特征在于，所述标签处理器(5)还与一唯一标识模块(2)相连，标签处理器(5)从唯一标识模块(2)中读取其记录的标识号，在延迟根据该标识号生成的退避时间后，向射频电路模块(4)发送控制信号，通知射频电路模块(4)向读写器返回确认信息。

4、如权利要求1所述的标签，其特征在于，所述外部唤醒模块(1)为外部实时时钟模块(3)。

5、如权利要求1所述的标签，其特征在于，所述标签处理器(5)还与一看门狗模块(8)相连，该看门狗模块(8)在未接收到标签处理器(5)的清零信号时，向标签处理器(5)发送复位信号。

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