RU225551U1 - Активная многофункциональная радиометка - Google Patents
Активная многофункциональная радиометка Download PDFInfo
- Publication number
- RU225551U1 RU225551U1 RU2024100819U RU2024100819U RU225551U1 RU 225551 U1 RU225551 U1 RU 225551U1 RU 2024100819 U RU2024100819 U RU 2024100819U RU 2024100819 U RU2024100819 U RU 2024100819U RU 225551 U1 RU225551 U1 RU 225551U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tag
- radio frequency
- ultrasonic
- microcontroller
- data transmission
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к средствам позиционирования объектов в помещении на основе радиочастотной идентификации, в частности к активным радиометкам. Активная RFID-метка, содержащая микроконтроллер, радиочастотный канал передачи данных и ультразвуковой канал передачи данных, при этом метка выполнена с возможностью передачи своих сигнатур по ультразвуковому и радиочастотному каналам. Технический результат изобретения заключается в уменьшении вероятности возникновения коллизий при считывании метки. 3 з.п. ф-лы.
Description
Полезная модель относится к средствам позиционирования объектов в помещении на основе радиочастотной идентификации, в частности, к активным радиометкам [G06K 7/00, G06K 19/07, Н04 В 7/00, G01S 1/04].
Из уровня техники известна RFID-METKA [US 7215976 В2, опубл. 2007.05.08], включающая в себя РЧ-приемопередатчик и маломощный коммуникационный приемопередатчик, соединенный с процессором с низким энергопотреблением, включающий: (а) работу метки в неактивном состоянии с РЧ-приемопередатчиком, маломощным коммуникационным приемопередатчиком и процессором в выключенном состоянии; (b) прием РЧ-сигнала и сохранение РЧ-энергии в запоминающем устройстве; (с) предоставление процессору сигнала пробуждения на основе порогового значения, когда в запоминающем устройстве накоплено достаточно энергии; (d) инициирование пробуждения процессора в ответ на пороговый сигнал пробуждения; (е) исследование радиочастотного сигнала для определения работы метки в режиме работы радиочастотного приемопередатчика или маломощного приемопередатчика связи; (f) предоставление возможности радиочастотному приемопередатчику и маломощному приемопередатчику связи реагировать на определенный режим работы; и (g) отключение радиочастотного приемопередатчика, маломощного приемопередатчика связи и процессора после завершения определенного режима работы.
Недостатком аналога является большая вероятность возникновения коллизий при считывании радиосигнала метки.
Также из уровня техники известна RFID-METKA [US 8451098 В2, опубл. 2013.05.28], содержащая антенну RFID (для приема входящего беспроводного сигнала, который служит для активации метки RFID, и для передачи беспроводного ответа в форме модулированного радиочастотного сигнала) и схему метки RFID (которая может включать в себя схему для хранения идентификационного кода для метки RFID, схему для передачи этого кода через антенну и, в некоторых вариантах осуществления, схему питания для сбора принятой энергии от радиочастотной метки от входящего радиочастотного сигнала и использовать часть этой энергии для питания схемы RFID-метки). Цепь метки RFID и/или антенна RFID могут находиться в отдельном корпусе или могут быть включены в корпус с другими схемами (например, на печатной плате или в полупроводниковом кристалле, содержащем другие схемы). Различные варианты осуществления изобретения могут комбинировать обычно пассивную RFID-метку с батареей и переключателем для подключения батареи по запросу, тем самым преобразуя пассивную RFID-метку в активную RFID-метку для получения большей дальности передачи с помощью RFID-метки. Недостатком аналога является большая вероятность возникновения коллизий при считывании радиосигнала метки.
Наиболее близким по технической сущности является МЕТКА [US 2002175806 А1, опубл. 2002.11.28], имеющая микроконтроллер, передатчик, приемник и антенну. Передатчик посылает свои сигналы через антенну, а приемник принимает сигналы через антенну. Метка питается от источника питания. Источником питания может быть батарея, либо излучение от считывающего устройства, или любое другое средство, известное специалистам в данной области техники. Микроконтроллер содержит объем памяти, в котором хранится уникальный идентификационный код и управляющая информация. Метке присваивается уникальный идентификационный код. Например, код может быть двоичным кодом, содержащим любое количество битов. При получении сигнала пробуждения метка отвечает, передавая первый бит своего двоичного идентификационного кода. Очевидно, что первым битом идентификационного кода будет либо «1», либо «0». Считыватель отвечает подтверждением, передавая либо сигнал «1», либо сигнал «0». Если метка не получила подтверждение переданного бита, то переходит в спящий режим или деактивируются. Если метка получает подтверждение переданного ею бита, то остается активной и передает следующий бит своего идентификационного кода.
Основной технической проблемой прототипа является возникновение коллизий при чтении метки, когда в поле считывателя находится две или более меток.
Задача изобретения заключается в устранении недостатков прототипа.
Технический результат изобретения заключается в уменьшении вероятности возникновения коллизий при считывании метки.
Указанный технический результат достигается за счет того, что активная RFID-метка содержит микроконтроллер, радиочастотный канал передачи данных и ультразвуковой канал передачи данных, при этом метка выполнена с возможностью передачи своих сигнатур по ультразвуковому и радиочастотному каналам.
В частности, радиочастотный канал состоит из радиочастотного передатчика, вход которого подключен к выходу микроконтроллера.
В частности, ультразвуковой канал состоит из ультразвукового передатчика, вход которого подключен к выходу микроконтроллера.
В частности, содержит радиочастотный приемник, выход которого соединен со входом микроконтроллера.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показана блок-схема активной RFID метки.
На фигуре 1 обозначено: 1 - микроконтроллер, 2 - источник инфракрасного излучения, 3 - источник ультразвуковых сигналов, 4 - радиочастотный передатчик, 5 - радиочастотный приемник, 6 - источник питания.
RFID метка состоит из микроконтроллера 1, к первому выходу которого подключен источник инфракрасного излучения 2. Ко второму выходу микроконтроллера 1 подключен источник ультразвуковых сигналов 3. К третьему выходу микроконтроллера 1 подключен радиочастотный передатчик 4. Ко входу микроконтроллера 1 подключен радиочастотный приемник 5. Кроме того, к микроконтроллеру 1 также подключен источник питания 6. Здесь необходимо отметить, что указанные входы и выходы скорее характеризуют функциональную связь элементов RFID метки, нежели конструктивную, поскольку на практике данное устройство может быть реализовано различными способами. Например, данные связи могут быть реализованы посредством шины SPI, либо шины I2C, либо шины UART. Кроме того, поскольку данные шины могут работать в режиме полного дуплекса, то радиочастотный передатчик 4 и радиочастотный приемник 5 могут быть конструктивно объединены в единый радиочастотный модуль RFID.
Настоящая RFID метка предназначена для работы в системе позиционирования радиочастотных меток в здании для управления эвакуацией людей в чрезвычайных ситуациях, либо для контроля нахождения людей в помещении. Для этого RFID метка может быть выполнена в форм-факторе браслета, который надевается на руку каждому человеку, находящемуся в здании.
Система позиционирования радиочастотных меток состоит из совокупности считывающих устройств (важно отметить, что ни система целиком, ни считывающие устройства не являются предметом настоящего изобретения), установленных в различных помещениях здания. Считывающие устройства с некоторой периодичностью осуществляют передачу радиоимпульса на все, находящиеся в его поле действия RFID метки. В ответ на этот радиоимпульс метки передают считывающему устройству свои сигнатуры, то есть данные, которые позволяют однозначно идентифицировать метку.
Однако, как уже было сказано выше, при сканировании считывающим устройством одновременно нескольких RFID меток могут возникать коллизии, то есть состояния, когда на считывающее устройство в один и тот же момент времени приходит две сигнатуры от разных меток. В такой ситуации одна из сигнатур может не считаться считывающим устройством, а, следовательно, в системе позиционирования радиочастотных меток будут собраны не все актуальные данные по нахождению людей (меток) в помещении. В настоящем изобретении данная проблема решена за счет того, что в RFID метке используются два канала для передачи сигнатур - радиочастотный канал передачи данных и ультразвуковой канал передачи. Совместное использование ультразвуковой передачи данных с подсистемой радиочастотной идентификации позволяет за счет разнесения сигнатур меток ультразвукового и радиочастотного каналов во времени на различные интервалы снизить вероятность коллизий до уровня, обеспечивающего устойчивую идентификацию.
Дополнительно, в RFID метке может использоваться также инфракрасный канал передачи данных, однако использование ультразвукового канала предпочтительнее, так как ультразвук имеет всестороннее распространение, тогда как инфракрасный излучатель распространяет свет в направлении прямой видимости.
В RFID метке предусмотрены следующие физические каналы передачи сигналов:
- радиочастотный канал RFID на частоте 2.4 ГГц; режим - дуплекс (прием-передача);
- инфракрасный канал с передачей пакетов импульсов (частота импульсов 36 кГц) с передачей по команде микроконтроллера; режим - симплекс (передача);
- ультразвуковой канал с передачей ультразвуковых сигналов (частота 40 кГц) с передачей по команде микроконтроллера; режим - симплекс (передача).
В общем виде RFID метка работает следующим образом.
Основную часть времени метка находится в режиме «прослушивания» эфира. Сразу после того, как RFID метка получает радиоимпульс от устройства считывания меток через радиочастотный приемник 5, микроконтроллер 1 формирует ответный сигнал, содержащий сигнатуру метки. По сути, данный сигнал представляет собой уникальный для данной системы позиционирования двоичный код.
После чего ответный сигнал передается через радиоканал (посредством радиочастотного передатчика 4) и через ультразвуковой канал (посредством источник ультразвуковых сигналов 3). Кроме того, ответный сигнал может передаваться через инфракрасный канал (посредством источник инфракрасного излучения 2). При этом ответные сигналы через указанные каналы могут передаваться как одновременно, так и через фиксированные интервалы времени (задержки).
В частности, RFID метка может работать в соответствии со следующим алгоритмом:
1) прием общей широковещательной команды «Опрос 1» от считывателя;
2) прием индивидуальной (адресной) команды «Опрос 2» от считывателя;
3) передача сигналов «Отклик» идентификационного кода метки с априорно программно заданной задержкой относительно команд «Опрос 1», «Опрос 2» от считывателя;
4) передача сигналов «Отклик» идентификационного кода метки с модифицированной задержкой относительно команды «Опрос 2» от считывателя;
5) передача сигналов «Отклик» идентификационного кода метки с априорно программно заданным периодом в автономном режиме без приема команд.
Для подтверждения достижения указанного технического результата был проведен следующий эксперимент.
В помещение с установленным считывающим устройством было внесено 20 меток, у которых активен был только радиоканал. В данном помещении метки были разложены по фиксированным местам, на которых они пролежали в течение 20 минут. Затем данный процесс повторили, но уже с метками, у которых были активны как радио, так и ультразвуковой каналы. Также как и в предыдущем эксперименте метки пролежали 20 минут на фиксированных местах.
В процессе обоих экспериментов метки опрашивались каждую минуту считывающим устройством. Количество считанных меток в каждый момент времени приведено в таблице 1.
Как видно из результатов эксперимента вероятность возникновения коллизий при считывании RFID меток посредством только радиоканала составила около 6% (соответственно вероятность корректного считывания 94%). Тогда как вероятность возникновения коллизий при считывании метки посредством одновременно радиоканала и ультразвукового канала практически полностью отсутствует.
Таким образом, за счет того, что активная RFID-метка содержит микроконтроллер, радиочастотный канал передачи данных и ультразвуковой канал передачи данных, и метка при этом выполнена с возможностью передачи своих сигнатур по ультразвуковому и радиочастотному каналам обеспечивается достижение такого технического результата как уменьшение вероятности возникновения коллизий при считывании метки.
Claims (4)
1. Активная RFID-метка для контроля нахождения людей в помещении, содержащая микроконтроллер, радиочастотный канал передачи данных, ультразвуковой канал передачи данных и инфракрасный канал передачи данных, при этом метка выполнена с возможностью передачи своих сигнатур по ультразвуковому и радиочастотному каналам так, что обеспечивается совместное использование ультразвуковой передачи данных с подсистемой радиочастотной идентификации.
2. Метка по п. 1, отличающаяся тем, что радиочастотный канал состоит из радиочастотного передатчика, вход которого подключен к выходу микроконтроллера.
3. Метка по п. 1, отличающаяся тем, что ультразвуковой канал состоит из ультразвукового передатчика, вход которого подключен к выходу микроконтроллера.
4. Метка по п. 1, отличающаяся тем, что содержит радиочастотный приемник, выход которого соединен со входом микроконтроллера.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU225551U1 true RU225551U1 (ru) | 2024-04-24 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6317386B1 (en) * | 1999-01-22 | 2001-11-13 | At&T Laboratories-Cambridge Limited | Method of increasing the capacity and addressing rate of an ultrasonic location system |
| US20050140508A1 (en) * | 2003-10-20 | 2005-06-30 | Radianse, Inc. | Location system using a first signal to gate a second signal |
| US20060267772A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-11-30 | Symbol Technologies, Inc. | Mode-diveristy RFAID tag and interrogator system and method for identifying an RFAID transponder |
| RU2513920C2 (ru) * | 2008-12-11 | 2014-04-20 | Санг-Сун ЛИ | Система детектирования местоположения с использованием rfid метки |
| US20140240088A1 (en) * | 2011-03-22 | 2014-08-28 | Jamie Robinette | Apparatus and method for locating, tracking, controlling and recognizing tagged objects using active rfid technology |
| CN104820846A (zh) * | 2014-01-31 | 2015-08-05 | 合肥博焱智能科技有限公司 | 一种超高频rfid读写器装置及跳信道方法 |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6317386B1 (en) * | 1999-01-22 | 2001-11-13 | At&T Laboratories-Cambridge Limited | Method of increasing the capacity and addressing rate of an ultrasonic location system |
| US20050140508A1 (en) * | 2003-10-20 | 2005-06-30 | Radianse, Inc. | Location system using a first signal to gate a second signal |
| US20060267772A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-11-30 | Symbol Technologies, Inc. | Mode-diveristy RFAID tag and interrogator system and method for identifying an RFAID transponder |
| RU2513920C2 (ru) * | 2008-12-11 | 2014-04-20 | Санг-Сун ЛИ | Система детектирования местоположения с использованием rfid метки |
| US20140240088A1 (en) * | 2011-03-22 | 2014-08-28 | Jamie Robinette | Apparatus and method for locating, tracking, controlling and recognizing tagged objects using active rfid technology |
| CN104820846A (zh) * | 2014-01-31 | 2015-08-05 | 合肥博焱智能科技有限公司 | 一种超高频rfid读写器装置及跳信道方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7375637B2 (en) | Methods and apparatus for reducing power consumption of an active transponder | |
| US7525436B2 (en) | Methods and apparatus for reducing power consumption of an active transponder | |
| EP2509032B1 (en) | Application system and method thereof | |
| EP1527616B1 (en) | Pulsed power method for increased read range for a radio frequency identification reader | |
| US8022826B2 (en) | Methods and apparatus for switching a transponder to an active state, and asset management systems employing same | |
| US9325430B2 (en) | Communication system and communication apparatus | |
| CN107516057B (zh) | 一种标签防碰撞方法及有源射频识别标签 | |
| WO2015058082A1 (en) | Near field communication system and method for controlling transmission power of near field communication system | |
| CN104361388A (zh) | 一种超高频无线传感标签 | |
| CN102017527A (zh) | 用于低功率传感器节点的唤醒设备和唤醒方法 | |
| CN103745181B (zh) | 一种低频激活有源标签的防冲突方法 | |
| CA2780916C (en) | Real-time method and system for locating a mobile object or person in a tracking environment while conserving electrical energy in a battery-operated tracking tag associated with the object or person | |
| RU225551U1 (ru) | Активная многофункциональная радиометка | |
| CN202231713U (zh) | 一种基于跳频机制的防窃听有源rfid系统 | |
| KR101239131B1 (ko) | 무선주파수인식 리더 및 그것의 이득 제어 방법 | |
| KR101001681B1 (ko) | 능동형 ｒｆｉｄ 시스템 및 그의 태그 웨이크 업 제어 방법 | |
| TW202203548A (zh) | 物聯網無線充電感測器 | |
| CA2630993A1 (en) | Methods and apparatus for reducing power consumption of an active transponder | |
| CN220604038U (zh) | 一种基于蓝牙和超高频rfid技术的电子标签 | |
| US10749607B2 (en) | Integrated infra-red receiver and low/high-frequency receiver in portable transponder device | |
| CN113938164A (zh) | 一种基于uhf rfid射频干扰的数据传输系统 | |
| Sanchez et al. | it-RFID: an Ultra-Low Power Active RFID system with flexible Radio Triggered Wake-Up System | |
| JPH0944614A (ja) | 非接触応答器の認識方法およびその装置 | |
| KR20100043383A (ko) | 준수동형 ｒｆｉｄ 태그 시스템 및 운용 방법 |