专利名称：基于rfid技术的低功耗智能标签系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及短程无线识别领域，具体是一种基于RFID技术的低功耗智能标签系 统。
背景技术：
RFID是Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别，俗称电子标签，是 一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。识别 工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别 多个标签，操作快捷方便，在很多应用领域可以取代条形码。随着社会的发展，便捷性消费在众多领域得到应用，原有的管理方式显得滞后。例 如停车管理或者高速公路管理，车辆驶入、管理人员确认车型、确定收费标准、实施收费、打 开入口道闸放行等操作所有工作均由保安人工完成，这样操作复杂人员成本高昂；再比如 商场收费，现有模式是通过银行卡刷卡消费，不仅需要输入密码等繁琐操作，而且存在被盗 窃使用的隐患。
实用新型内容为了克服目前技术的不足之处，本发明的主要目的是提供一种基于RFID技术的 低功耗的智能标签系统。基于RFID技术的低功耗智能标签系统，包括RFID标签、读卡器、读卡器天线、实现 数据处理和主控制的后台管理平台；所述RFID标签包括由芯片和电池组成，芯片包括编码 储存单元和发射接收单元；所述读卡器包括天线接口、读写器接口、数据读写单元和无线发 射芯片；所述后台管理平台包括控制设备和PC管理设备；所述RFID标签与读卡器之间无 线通信连接，所述读卡器与后台管理平台之间通过读写器接口连接；读卡器中各模块相互 连接，天线接口连接无线发射芯片，读写器接口连接数据读写单元；所述RFID标签为有源 标签，所述芯片内部还包括一用于使RFID标签处于休眠状态的休眠模块和一接收读卡器 后唤醒RFID标签工作的中断唤醒模块；芯片内部各模块及单元相互连接。所述读卡器中设置有调节无线发射芯片发射功率的手动播码开关。所述读卡器中设置有采用TDMA技术实现同时进行多张电子标签读取的电子标签 防碰撞模块，所述电子标签防碰撞模块连接数据读写单元。所述读卡器中设置有定时自动读卡单元，定时自动读卡单元周期性检测读卡器天 线感应范围内的RFID标签，自动读卡单元连接所述数据读写单元。所述读写器接口包括标准韦根26接口或RS485接口，标准韦根26接口或RS485 接口用于连接不同的后台管理平台。所述读卡器天线和所述天线接口之间活动连接，读卡器天线由若干种不同增益的 天线组成，不同增益的天线用于选择检测RFID标签的范围。所述读卡器天线以工作频率是2. 4-2. 5GHz的GFSK发射方式工作。
3[0012]所述读卡器和RFID标签中都设有加密编码识别单元；加密编码识别单元使标签 与读写器产生相互认证的机制，防止非法的读写器获取标签信息或篡改标签数据，或者伪 造标签哄骗读写器。本发明的有益效果是有源的RFID标签功耗低，电池寿命长，具备通信距离长、传 输数据量大，可靠性高和兼容性好等特点，与无源RFID标签相比，在技术上的优势非常明 显，但因为电池供电，并且主要的能耗是信号的无线传输，故设计时采用电子标签处于休眠 状态，利用外部中断唤醒，同时利用中断方式接收读写器的有效验证码后才发送自己的信 息，实现系统的低功耗。采用RFID标签与读写器相互认证的机制，防止非法的读写器获取 标签信息或篡改标签数据，或者伪造标签哄骗读写器，同时通信过程中采用加密编码传输， 防止明文传输的安全隐患。能够小型化到手机用SIM卡上集成，使商场消费更加方便。
下面结合说明书附图对本实用新型进行说明图1是本实用新型的结构框图。
具体实施方式
如图1所示，基于RFID技术的低功耗智能标签系统，包括RFID标签、读卡器、读卡 器天线、实现数据处理和主控制的后台管理平台；所述RFID标签为有源标签，包括由芯片 和电池组成，芯片包括编码储存单元和发射接收单元，还包括一用于使RFID标签处于休眠 状态的休眠模块和一接收读卡器后唤醒RFID标签工作的中断唤醒模块；芯片内部各模块 及单元相互连接；所述后台管理平台包括控制设备和PC管理设备；所述RFID标签与读卡器之间无 线通信连接，所述读卡器与后台管理平台之间通过读写器接口连接；所述读写器接口包括 标准韦根26接口或RS485接口，本实施例中采用标准485通信的+RS485和标准485通信 的-RS485双接口，均使用RS485接口通信协议；RS485通用协议输出数据的格式如表2 1、数据开始标志STX = 02H，数据结束标志ETX = 03H ；2、DATA为读取的电子标签编号，长度为6个字节ASCII码。把编号数据转换为 ASCII表示的方法是把数据按从高到低的顺序每4位一组进行分割，再把4位二进制数的 取值用ASCII码表示。由于4位二进制数的取值范围是OH 冊，因此转换后的ASCII码为 30H 39H，41H 46H。例如32位编号号数据为6A90F1H，转化为8个字节的ASCII码后 为 36H 41H 39H 30H 46H31H ；3、BCC为校验码，是从STX到ETX每一个字节“异或”后的结果。除了在标签编号 前加上读写器地址用户编码(UIA)外，其余和RS-485公共协议一致，UIA和DATA均用ASCII码表示，UIA地址范围在0x00 OxFF，其中UIAH是读写器地址用户编码的十六进制格式的 高四位，UIAL是读写器地址用户编码的十六进制格式的低四位，例如UIA为0x18，则UIAH =0x31，UIAL = 0x38。所述读卡器包括天线接口、读写器接口、数据读写单元和无线发射芯片，数据读写 单元用于读取数据，无线发射芯片用于通过读写器天线对RFID标签进行信息传输；所述读 卡器中还设置有调节无线发射芯片发射功率的手动播码开关、采用TDMA技术实现同时进 行多张电子标签读取的电子标签防碰撞模块和定时自动读卡单元；天线接口连接无线发射 芯片，读写器接口连接数据读写单元；所述电子标签防碰撞模块连接数据读写单元；自动 读卡单元连接所述数据读写单元；在本实施例中读卡器参数为(1)工作频率2. 4-2. 5GHz ；(2)工作方式以GFSK发射方式工作；(3)输出功率10 士 2dBm (可调)；(4)读写距离；读卡距离彡IOm0 (与天线增益有关)；(5)安全机制具有电子标签防碰撞模块，能够对电子标签进行合法性检验和加 密功能；(6)读卡方式定时自动读卡；(7)供电配有220V交流输入+12V/4A直流电输出的电源变换器；(8)功耗平均功率< IOnW ；(9)外形尺寸13. 9cmX7. 9cmX 3cm ；(10)重量整机重量约280g ；(11)工作温度-40°C +85°C。手动播码开关调节无线发射芯片的发射功率，拨码位置与功率的对应关系如下表 所示 所述读卡器天线和所述天线接口之间活动连接，读卡器天线由若干种不同增益的 天线组成；所述读卡器天线以工作频率是2. 4-2. 5GHz的GFSK发射方式工作；所述读卡器和RFID标签中都设有加密编码识别单元。读卡器的电源适配器输入端交流电源的电压及工作频率符合要求 100V 220VAC/50HZ，输出端插入读写器电源插孔，给读写器供电，系统即完成初始化过程，
5进入待机状态。接通读写器后，读写器即进入定时读卡状态，考虑到用户需要，读写器在出 厂时已经配置了基本参数，以满足基本的操作要求。 在平时RFID标签由于休眠模块得控制处于休眠状态，当读卡器发送唤醒信号(即 有效验证码)后被所述发射接收单元接收并传递至中断唤醒模块；中断唤醒模块命令休眠 模块停止休眠控制，使编码储存单元通过发射接收单元传送信息编码给读卡器；读卡器天 线接收信息编码并传递给数据读写单元；数据读写单元处理信息编码后通过读写器接口传 递给后台管理平台。
权利要求基于RFID技术的低功耗智能标签系统，包括RFID标签、读卡器、读卡器天线、实现数据处理和主控制的后台管理平台；所述RFID标签包括由芯片和电池组成，芯片包括编码储存单元和发射接收单元；所述读卡器包括天线接口、读写器接口、数据读写单元和无线发射芯片；所述后台管理平台包括控制设备和PC管理设备；所述RFID标签与读卡器之间无线通信连接，所述读卡器与后台管理平台之间通过读写器接口连接；读卡器中各模块相互连接，天线接口连接无线发射芯片，读写器接口连接数据读写单元；其特征是所述RFID标签为有源标签，所述芯片内部还包括一用于使RFID标签处于休眠状态的休眠模块和一接收读卡器后唤醒RFID标签工作的中断唤醒模块；芯片内部各模块及单元相互连接。
2.根据权利要求1所述的基于RFID技术的低功耗智能标签系统，其特征是所述读卡 器中设置有调节无线发射芯片发射功率的手动播码开关。
3.根据权利要求1或2所述的基于RFID技术的低功耗智能标签系统，其特征是所述 读卡器中设置有采用TDMA技术实现同时进行多张电子标签读取的电子标签防碰撞模块； 所述电子标签防碰撞模块连接数据读写单元。
4.根据权利要求3所述的基于RFID技术的低功耗智能标签系统，其特征是所述读卡 器中设置有定时自动读卡单元；自动读卡单元连接所述数据读写单元。
5.根据权利要求4所述的基于RFID技术的低功耗智能标签系统，其特征是所述读写 器接口包括标准韦根26接口或RS485接口。
6.根据权利要求5所述的基于RFID技术的低功耗智能标签系统，其特征是所述读 卡器天线和所述天线接口之间活动连接，读卡器天线由若干种不同增益的天线组成。
7.根据权利要求1所述的基于RFID技术的低功耗智能标签系统，其特征是所述读卡 器天线以工作频率是2. 4-2. 5GHz的GFSK发射方式工作。
8.根据权利要求1所述的基于RFID技术的低功耗智能标签系统，其特征是所述读卡 器和RFID标签中都设有加密编码识别单元。
专利摘要本实用新型公开了一种基于RFID技术的低功耗智能标签系统，解决目前的有源的电子标签功耗高，无源标签信号较弱，应用均受到限制，而随着社会发展利用RFID标签技术进行计费和消费的领域越来越广泛的矛盾。它包括RFID标签、读卡器、读卡器天线、实现数据处理和主控制的后台管理平台；所述RFID标签包括由芯片和电池组成，所述芯片内部还包括一用于使RFID标签处于休眠状态的休眠模块和一接收读卡器后唤醒RFID标签工作的中断唤醒模块；芯片内部各模块及单元相互连接。采用电子标签处于休眠状态，利用外部中断唤醒，同时利用中断方式接收读写器的有效验证码后才发送自己的信息，实现系统的低功耗。适用于路桥收费、停车场管理、集成手机SIM卡消费模块等众多领域。
文档编号G06K17/00GK201662817SQ20102011022
公开日2010年12月1日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者史慧, 史珍, 史继国, 张淑玮, 张瑞华, 张金, 户青颖, 杨海燕 申请人:济南艾雅信息系统有限公司