专利名称：用于射频识别的阅读器与标签的信息传输方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信技术，具体说，涉及一种用于射频识别的阅读器与标签的信息传输方法及装置。
背景技术：
射频识别(RFID，Radio Frequency Identify)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。射频识别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。 射频识别技术的基本工作原理如下标签进入阅读器电磁场覆盖区后，接收阅读器发出的射频信号，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(无源标签或被动标签)，或者利用标签携带的电池所提供的能量发送某一频率的信号(有源标签或主动标签)；阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。典型的射频识别系统通常是单个阅读器同多个标签同时通信，这种通信一般也称为阅读器对标签的清点。当多个标签试图同时向阅读器发送信息或者响应阅读器命令时， 便在阅读器接收端发生数据碰撞，从而导致通信失败。因此，射频识别系统通常会设计带有防碰撞能力的通信协议。比如，国际标准ISO 18000-6和ISO 18000-7分别规范了工作在900MHz的无源射频识别系统的通信方法和工作在433MHz的有源射频识别系统的通信方法。具体地，在ISO 18000-6type C中规定的阅读器与标签通信的方法(或清点方法) 是阅读器发送查询命令(Query)发起一个清点周期。标签收到该命令后，根据命令参数Q 随机在W，2~Q-1]范围内选择一个整数，选0的发送。发送的标签同时携带一个16位随机数RN16作为临时身份ID，若发送成功，以此ID为身份信息完成阅读器与标签之间的鉴别。 鉴别成功后，阅读器发送点到点的命令读取标签携带信息，比如，EPC(Electronic Product Code,电子物品编码)、TID(Tag identifier，标签识别号)等。进一步地，阅读器可以通过命令完成写操作。没有发送成功的标签，等待下一个查询命令(Query)重新响应。阅读器根据当前时隙的接收结果调整Q值。总体而言，该通信过程所定义的一次完整的清点过程完成了以下三个任务第一个，通过查询命令(Query)及相关命令完成标签的接入(也称为多标签防碰撞)；第二个，以RN16为临时身份信息进行相应的身份鉴别；第三个，阅读器通过命令对单个标签进行读写操作。具体地，在ISO 18000-7中规定的阅读器与标签通信的方法是阅读器发送特定的波形作为唤醒信号，唤醒处于休眠状态的标签。标签被唤醒后，等待接收阅读器发送的收集命令(Collection)。标签收到该命令后，根据参数随机地在一个时间窗口内选择一个时间片回复自己的信息(也就是选择成帧的时隙ALOHA中一个帧内的一个时隙发送自己的信息)。阅读器接收完一个时间窗口(或一帧)后，对发送成功的标签进行确认，同时进一步读取标签信息，比如，UDB (Universal Data Block，通用数据块)，读取成功后发送休眠命令，该标签收到休眠命令后，进入休眠状态，无法响应后续收集命令，直到下次被唤醒后。没有发送成功的标签，在后续的时间窗内重新选择时间片并发送。阅读器根据当前时间窗内接收的情况调整窗口大小。总体而言，该通信过程所定义的一次完整的清点过程可简要划分为一个唤醒期和多个收集期。收集期又可以分为同步期、侦听期和确认期。具体地，在唤醒期，阅读器发送一定时长的唤醒信号，以唤醒处于休眠的标签。在收集期，阅读器发送收集命令，同步所有标签，并在后续侦听期(时间窗口)内侦听标签的回复。侦听结束后，阅读器对成功的标签进行点到点的读写操作，也就是确认期，操作完毕的标签通过命令转入休眠。该收集期不断调整和重复直到所有标签都清点完毕。上述的通信方法重点解决了防碰撞的问题，在具体执行中还需要稳定可靠且高效的信息传输方法。该方法将规定阅读器与标签之间如何建立稳定可靠的信息传输，如何合理选取需要传输的信息内容，以及每次传输的信息量等。比如，ISO 18000-6中规定，在每一次阅读器与标签之间传输开始时，发送一定时长的固定的信号波形，以建立信息传输，之后传输预定的数据内容。ISO 18000-7中规定，在每一次阅读器与标签的之间传输开始时，先传输1296 μ s的固定前导波形，该波形为30 μ s 高电平结合30 μ s低电平交替出现。然后传输预定的信息，最后传输一组固定的波形表示这一次传输结束。但这些更注重针对具体的技术背景，比如，ISO 18000-6中的信息传输方法更加适合于背射通信的无源电子标签与阅读器的信息传输，特别是更适合于该标准中采用的ASK幅度调制技术。发明人在实现本发明的过程中发现，这些方法不够灵活，通用性差，特别是不能随无线信道和环境的变化而及时调整信息传输的相关参数以提高传输的稳定性和效率。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种用于射频识别的阅读器与标签的信息传输方法及装置，以解决现有技术的方案不够灵活，通用性差，无法随无线信道和环境的变化而及时调整信息传输的相关参数的问题，并提高传输的稳定性和效率。一方面，为达上述目的，本发明实施例提供了一种用于射频识别的阅读器的信息发送方法，包括如下步骤读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送；读取帧长度信息并发送，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；读取帧方向信息并发送，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向；读取净荷数据信息并发送；对已发送的所述净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果；读取所述校验结果并发送。相应地，本发明实施例提供了一种用于射频识别的标签的信息接收方法，包括如下步骤接收预定长度的前导信息，并根据所述前导信息完成初始同步；接收预定长度的同步信息，并根据所述同步信息完成同步；接收帧长度信息，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；接收帧方向信息，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向是从阅读器到标签；接收净荷数据信息，并对所述净荷数据信息进行解析；接收校验结果；对已解析的净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果；比较生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。另一方面，为达上述目的，本发明实施例还提供了一种用于射频识别的标签的信息发送方法，包括如下步骤读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送；判断是否已接收到接入命令；当已接收到接入命令时，读取应答数据并发送；根据
7所述应答数据生成校验结果，并发送所述校验结果。相应地，本发明实施例还提供了一种用于射频识别的阅读器的信息接收方法，包括接收预定长度的前导信息，并根据所述前导信息完成初始同步；接收预定长度的同步信息，并根据所述同步信息完成同步；判断之前是否已发送接入命令；若之前已发送接入命令，则接收应答数据；接收校验结果；比较根据所述应答数据生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。又一方面，为达上述目的，本发明实施例提供了一种用于射频识别的阅读器，所述阅读器包括发射单元，用于读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送；读取帧长度信息并发送，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；读取帧方向信息并发送，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向；读取净荷数据信息并发送； 并读取校验单元生成的校验结果进行发送；校验单元，用于对已发送的所述净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果。相应地，本发明实施例提供了一种用于射频识别的标签，所述标签包括接收单元，用于接收预定长度的前导信息，并根据所述前导信息完成初始同步；接收预定长度的同步信息，并根据所述同步信息完成同步；接收帧长度信息，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；接收帧方向信息，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向是从阅读器到标签；接收净荷数据信息，并对所述净荷数据信息进行解析；接收校验结果；校验单元，用于对已解析的净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果；比较单元，用于比较生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。本发明实施例的有益效果在于，通过读取预先约定长度的前导信息并发送，当阅读器与标签进行通信的无线环境恶劣时，可增加前导信息的长度，双方约定的前导信息的长度增加后有利于提高同步成功的概率，当阅读器与标签进行通信的无线环境正常或较好时，可适当缩短前导信息的长度，而双方约定的前导信息的长度减小后有利于降低开销。同样的，同步信息的长度也是可变长度的，由通信双方协商确定，也可随无线信息和环境的变化及时调整，这样实现了无线信道和环境的变化而及时调整信息传输的相关参数，有利于提高传输的稳定性和效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1本发明实施例1用于射频识别的阅读器的信息发送方法的流程图；图2为本发明实施例2的用于射频识别的标签的信息接收方法的流程图；图3为本发明实施例3的用于射频识别的标签的信息发送方法的流程图；图4为本发明实施例4用于射频识别的阅读器的信息接收方法的流程图；图5A为本发明实施例5阅读器向标签传输信息的流程图；图5B为本发明实施例5标签向阅读器传输信息的流程图；图6为本发明实施例6的用于射频识别的阅读器的功能框图7为本发明实施例7的用于射频识别的标签的功能框图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供了一种用于射频识别的阅读器与标签之间的信息传输方法，相比于现有的标准中规定的方法，该方法根据射频识别系统工作的特点，针对不同任务对信息传输的信息量和信息内容的提取进行合理控制，提高了信息传输效率。同时，针对不同信道环境对信息传输建立过程进行调整和控制，以提高信息传输稳定性并降低传输开销。实施例1 图1本发明实施例1用于射频识别的阅读器的信息发送方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤S101、读取预定长度的前导信息并发送；阅读器的无线发射机从存储器中读取预定好的一个或多个字节的前导信息序列并发送。前导序列为无线收发机双方约定好使用的已知的信息序列，用于帮助接收端完成初始同步。作为主控设备的阅读器会自动检测信道质量，并根据信道质量决定采用一个或多个字节的前导信息序列。S102、读取预定长度的同步信息并发送；无线发射机从存储器中读取例如一个或多个字节长度的同步信息序列并发送。从阅读器到标签与从标签到阅读器的同步序列可设为不同，也可设为相同。同步序列帮助接收机完成收发更为精确的同步。在本实施例中，前导信息和同步信息采用可变长度，而并非固定长度，阅读器与标签预先约定好多种不同长度的前导信息和同步信息，例如，前导信息的长度可从1-4字节中约定，双方适应信道质量的变化约定采用相应长度的前导信息和同步信息。S103、读取帧长度信息并发送，该帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；阅读器的无线发射机从存储器中读取例如7个比特信息并发送。该信息用以表示本次传输的有效信息的长度。S104、读取帧方向信息并发送，该帧方向信息用于表示信息传输的方向；阅读器的无线发射机接着读取并发送1个比特信息，该信息设置为0或1用于区分此次发送的方向是由阅读器到标签端或标签到阅读器端。S105、读取净荷数据信息并发送；S106、对已发送的净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果；S107、读取上述校验结果并发送。在一个实施例中，当上述阅读器是与通信区内的所有标签进行通信时，步骤S105 中读取净荷数据信息并发送的过程具体包括依序执行的如下步骤读取帧选项信息并发送，该帧选项信息用于表示当前的消息是广播消息；读取阅读器标识信息并发送，该标识信息用以唯一地标识一个阅读器；读取命令代码并发送；读取命令参数并发送。其中，优选地，如果阅读器需要根据指定的标签标识符寻址单一的标签，帧选项的第0位应为“1”，以指示当前的消息是点对点消息；如果阅读器希望寻址阅读器通信区内的所有标签，帧选项的第0位应为“0”，以指示当前的消息是广播消息。帧选项第1至7位保留，缺省设置为全0。其中，广播信息指一个阅读器针对所有标签而发送的信息。点到点信息指一个阅读器针对特定的标签发送的信息。在另一个实施例中，当上述阅读器是与通信区内的单个标签进行通信时，步骤 S105中读取净荷数据信息并发送的过程具体包括依序执行的如下步骤读取帧选项信息并发送，该帧选项信息用于表示当前的消息是点对点消息；读取上述单个标签的标签标识信息并发送；读取阅读器标识信息并发送；读取命令代码并发送；读取命令参数并发送。可选地，上述命令代码包括接入命令，接入命令是指阅读器发送的用于接入多个标签的命令。也即指通过协议让多个标签在不互相碰撞的情况下分别与阅读器建立通信， 或者向阅读器成功发送数据分组。在其它实施例中，阅读器向标签发送的命令代码还可以是失败确认命令、成功确认命令。成功确认命令用于通知标签接入成功，并将标签转入收集状态。在其它实施例中，阅读器还向标签发送请求随机数命令，该命令用于阅读器向标签请求一个随机数，命令参数包含随机数的长度。标签收到请求随机数命令后，产生指定位数的随机数，并返回请求随机数命令响应。应答数据仅包含一个预定长度的随机数。在其它实施例中，阅读器还向标签发送选择文件命令，携带文件标识，标签收到命令请求后，根据文件标识选中文件，并返回选择文件命令响应，如果操作状态为成功，那么响应中包括被选中文件的属性信息，否则不包括。以下对上述方法进行更为详细的说明。在本发明实施例中，阅读器和标签之间采用数据帧进行数据传输。表1为本发明实施例1的数据帧的组成示意图。如表1所示，每个数据帧包括前导码、同步码、消息数据和CRC校验码，位置关系如表1所示。表1 数据帧格式
权利要求
1.一种用于射频识别的阅读器的信息发送方法，其特征在于，包括 读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送；读取帧长度信息并发送，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度； 读取帧方向信息并发送，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向； 读取净荷数据信息并发送；对已发送的所述净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果； 读取所述校验结果并发送。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述阅读器是与通信区内的所有标签进行通信时，所述读取净荷数据信息并发送包括读取帧选项信息并发送，所述帧选项信息用于表示当前的消息是广播消息； 读取阅读器标识信息并发送； 读取命令代码并发送； 读取命令参数并发送。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述阅读器是与通信区内的单个标签进行通信时，所述读取净荷数据信息并发送包括读取帧选项信息并发送，所述帧选项信息用于表示当前的消息是点对点消息； 读取所述单个标签的标签标识信息并发送； 读取阅读器标识信息并发送； 读取命令代码并发送； 读取命令参数并发送。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述命令代码包括接入命令。
5.一种用于射频识别的标签的信息接收方法，其特征在于，包括 接收预定长度的前导信息，并根据所述前导信息完成初始同步； 接收预定长度的同步信息，并根据所述同步信息完成同步；接收帧长度信息，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度； 接收帧方向信息，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向是从阅读器到标签； 接收净荷数据信息，并对所述净荷数据信息进行解析； 接收校验结果；对已解析的净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果； 比较生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收净荷数据信息，并对所述净荷数据信息进行解析包括接收帧选项信息，解析出所述帧选项信息为表示当前的消息是广播消息； 接收阅读器标识信息； 接收命令代码，并解析所述命令代码； 接收命令参数。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收净荷数据信息，并对所述净荷数据信息进行解析包括接收帧选项信息，解析出所述帧选项信息为表示当前的消息是点对点消息； 接收标签标识信息；比较接收到的标签标识信息与自身的标签标识信息是否一致； 当一致时，接收阅读器标识信息； 接收命令代码，并解析所述命令代码； 接收命令参数。
8.一种用于射频识别的标签的信息发送方法，其特征在于，包括 读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送； 判断是否已接收到接入命令； 当已接收到接入命令时，读取应答数据并发送； 根据所述应答数据生成校验结果，并发送所述校验结果。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在判断是否已接收到接入命令步骤之后， 还包括当未接收到接入命令时，读取帧长度信息并发送，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；读取帧方向信息并发送，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向是从标签到阅读器；读取标签状态信息并发送； 读取阅读器标识信息并发送； 读取标签标识信息并发送； 读取命令代码并发送； 读取应答数据并发送；对已发送的所述标签状态信息、所述阅读器标识信息、所述标签标识信息、所述命令代码和所述应答数据进行差错校验，生成校验结果； 读取所述校验结果并发送。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述标签状态信息包括以下中的至少一种标签是否经过初始化的指示、标签是否携带传感器的指示、标签状态是否正常的指示、 标签电池电量指示、标签的执行状态指示。
11.一种用于射频识别的阅读器的信息接收方法，其特征在于，包括 接收预定长度的前导信息，并根据所述前导信息完成初始同步； 接收预定长度的同步信息，并根据所述同步信息完成同步；判断之前是否已发送接入命令； 若之前已发送接入命令，则接收应答数据； 接收校验结果；比较根据所述应答数据生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述判断之前是否已发送接入命令步骤之后，还包括若之前未发送接入命令，则接收帧长度信息，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；接收帧方向信息，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向是从标签到阅读器；接收标签状态信息；接收阅读器标识信息；接收标签标识信息；接收命令代码；接收应答数据；接收校验结果；对所述标签状态信息、所述阅读器标识信息、所述标签标识信息、所述命令代码和所述应答数据进行差错校验，生成校验结果；比较生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。
13.一种用于射频识别的阅读器，其特征在于，所述阅读器包括发射单元，用于读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送； 读取帧长度信息并发送，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；读取帧方向信息并发送，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向；读取净荷数据信息并发送；并读取校验单元生成的校验结果进行发送；校验单元，用于对已发送的所述净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果。
14.根据权利要求13所述的阅读器，其特征在于，所述发射单元，具体用于当所述阅读器是与通信区内的所有标签进行通信时，读取帧选项信息并发送，所述帧选项信息用于表示当前的消息是广播消息；读取阅读器标识信息并发送；读取命令代码并发送；以及读取命令参数并发送。
15.根据权利要求13所述的阅读器，其特征在于，所述发射单元，具体用于当所述阅读器是与通信区内的单个标签进行通信时，读取帧选项信息并发送，所述帧选项信息用于表示当前的消息是点对点消息；读取所述单个标签的标签标识信息并发送；读取阅读器标识信息并发送；读取命令代码并发送；读取命令参数并发送。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的阅读器，其特征在于，所述阅读器还包括 接收单元，用于接收预定长度的前导信息，并根据所述前导信息完成初始同步；接收预定长度的同步信息，并根据所述同步信息完成同步；判断之前是否已发送接入命令；若之前已发送接入命令，则直接接收应答数据；并接收校验结果；比较单元，用于比较所述校验单元对所述应答数据进行差错校验生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。
17.一种用于射频识别的标签，其特征在于，所述标签包括接收单元，用于接收预定长度的前导信息，并根据所述前导信息完成初始同步；接收预定长度的同步信息，并根据所述同步信息完成同步；接收帧长度信息，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；接收帧方向信息，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向是从阅读器到标签；接收净荷数据信息，并对所述净荷数据信息进行解析；以及接收校验结果；校验单元，用于对已解析的净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果；比较单元，用于比较生成的校验结果与接收到的校验结果是否一致，当一致时认为接收正确。
18.根据权利要求17所述的标签，其特征在于，所述接收单元具体用于接收帧选项信息，解析出所述帧选项信息为表示当前的消息是广播消息；接收阅读器标识信息；接收命令代码，并解析所述命令代码；以及接收命令参数。
19.根据权利要求17所述的标签，其特征在于，所述接收单元具体用于接收帧选项信息，解析出所述帧选项信息为表示当前的消息是点对点消息；接收标签标识信息；比较接收到的标签标识信息与自身的标签标识信息是否一致；当一致时，接收阅读器标识信息； 接收命令代码，并解析所述命令代码；以及接收命令参数。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的标签，其特征在于，所述标签还包括发射单元，具体用于读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送；判断是否接收到接入命令；当接收到接入命令时，直接读取应答数据并发送；并读取所述校验单元根据所述应答数据生成的校验结果进行发送。
21.根据权利要求20所述的标签，其特征在于，所述发射单元，还用于当未接收到接入命令时，读取帧长度信息并发送，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；读取帧方向信息并发送，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向是从标签到阅读器；读取标签状态信息并发送；读取阅读器标识信息并发送；读取标签标识信息并发送；读取命令代码并发送；读取应答数据并发送；读取所述校验单元对已发送的所述标签状态信息、所述阅读器标识信息、所述标签标识信息、所述命令代码和所述应答数据进行差错校验生成的校验结果并发送。
全文摘要
本发明提供了一种用于射频识别的阅读器与标签的信息传输方法及装置，其中，提供了一种用于射频识别的阅读器的信息发送方法，包括读取预定长度的前导信息并发送；读取预定长度的同步信息并发送；读取帧长度信息并发送，所述帧长度信息用于表示本次传输的净荷长度；读取帧方向信息并发送，所述帧方向信息用于表示信息传输的方向；读取净荷数据信息并发送；对已发送的所述净荷数据信息进行差错校验，生成校验结果；读取所述校验结果并发送。该方法可针对不同信道环境对信息传输建立过程进行调整和控制，以提高信息传输稳定性、传输效率并降低传输开销。
文档编号G06K7/00GK102156846SQ201110087140
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者夏娣娜, 李远威, 王宏刚, 王文峰, 王晓磊, 金倩, 高林 申请人:中国电子技术标准化研究所, 深圳市中兴长天信息技术有限公司