具有定点通信功能的电子标签及通信系统和方法与流程

本发明涉及电子不停车收费领域、仓储管理或停车场等领域，具体的说，涉及一种电子标签及包含该电子标签的通信系统和通信方法。

背景技术：
电子标签由于应用了射频识别通信技术，基于此特性使其应用领域非常广泛，涉及到物流和供应管理、生产制造和装配、行李处理及道路自动收费，也对仓储中塑料托盘、周转筐的应用做出了很大的贡献。对于大批量的电子标签被投入使用的现状，现有的电子标签通信机制不能很好地改善电子标签的电池使用率，缩短了电子标签的使用寿命。对于仓储管理、道路停车及物流管理应用，电子标签发挥了极大地功用，为了节约装置成本，现有技术中的电子标签系统采用公共唤醒模式进行通信，不仅电子标签的电池管理机制不够完善，导致电池的使用寿命也大大减少，并不符合环保理念。同时，多次无目的的被唤醒，也会使电子标签的供电不正常，使其处于死机状态的风险增加。对于站场停车管理和物流和供应管理等涉及到电子标签需要进行交易的领域中，电子标签被多次无目的的唤醒上电，很容易受到人为与非人为的干扰，给不法分子提供了破坏电子标签通信系统以从中谋取利益的机会。目前，电子标签在空闲时要处于休眠方式，工作电流要小于20μA，唤醒灵敏度极低，路侧单元需要发送较强信号才能将电子标签唤醒。目前的路侧单元发送射频信号，电子标签的射频接收单元接收该射频唤醒信号并向主控单元发送触发信号以唤醒电子标签的内部电路，在需要唤醒个别电子标签时，周围的电子标签也会同时被射频信号唤醒，即导致周围已进入休眠状态且不需要再被唤醒的电子标签重新被唤醒，浪费了周围电子标签的电池容量，缩短了电池的使用时间，也使得周围电子标签的使用寿命减少。同时，多次无目的被唤醒，增加了电子标签唤醒上电的次数，使其管理机制被干扰的风险增大。对于道路停车及站场停车管理领域，一般采用咪表收费的技术手段进行定点通信，虽然相对于人工操作有一定的自动功能，但也比较繁琐，正常情况下是需要车主自助式地操作咪表，购买缴费卡，自己选择停车位，刷卡计时，刷卡缴费。因此，对于自觉性较差的车主或者忘记自助操作咪表的车主，就无法收取费用，而是要采取硬性处罚措施收取费用，如此带来的社会矛盾和后续硬性收费的不便也是显而易见的。同时，咪表采用人工刷卡收费，则在收费系统中布置咪表的高度就会受到限制，一般高度限制在车主可以接触刷卡的位置，则咪表很容易被人破坏，对其的维护成本也会增加很多。对于手持机实现收费功能也需要人为地采用手持机对车辆进行拍照来识别车牌或者人为地输入车牌或者车位号或者刷卡来启动计时功能；而且每部手持机的时钟都会存在误差，且可以人为调整，所以计时不准确，也存在严重的人为干预问题。由于电子标签的安全性存在问题，且成本很高，所以电子标签并未在该领域有大量的使用。

技术实现要素：
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有定点通信功能的电子标签，包括主控单元以及与所述主控单元分别连接的无线数据通信单元还包括与所述主控单元连接的低频唤醒单元，所述低频唤醒单元包括无线唤醒单元和低频唤醒天线，所述无线唤醒单元包括比较单元和存储单元，所述存储单元设有唤醒匹配信息；所述无线唤醒单元通过所述低频唤醒天线接收低频唤醒信号，并通过所述比较单元判断所述低频唤醒信号与该唤醒匹配信息的一致性，得出匹配信息或非匹配信息；其中，所述主控单元根据所述匹配信息发送触发信号以唤醒所述电子标签并控制所述无线数据通信单元与外界进行射频通信。本发明也提供了一种具有定点通信功能的系统，包括所述电子标签，还包括低频信号发射装置，所述低频信号发射装置用于发射所述低频唤醒信号以唤醒该低频信号发射装置的低频通信地域范围内的电子标签；监控管理单元，根据低频通信地域范围内的车辆驶入信息，控制所述低频信号发射装置发射所述低频唤醒信号以唤醒所述电子标签；低频通信地域范围内的车辆驶入信息发射装置，向所述监控管理单元发射低频通信地域范围内的车辆驶入信息；以及，现场通信单元，所述现场通信单元包括第一射频通信模块，受控于所述监控管理单元与所述电子标签进行射频通信，完成信息交换。本发明还提供了一种具有定点通信功能的方法，包括：(1)所述低频通信地域范围内的车辆驶入信息发射装置检测到车辆驶入，则向所述监控管理单元发射低频通信地域范围内的车辆驶入信息；(2)所述监控管理单元根据所述低频通信地域范围内的车辆驶入信息控制所述低频信号发射装置发射公共唤醒信号，使所述电子标签进入定点唤醒模式；(3)所述电子标签进入定点唤醒模式后，所述现场通信单元受控于所述监控管理单元向所述电子标签发送临时私用唤醒信号；(4)所述低频信号发射装置受控于所述监控管理单元向所述电子标签发射所述临时私用唤醒信号，使所述电子标签进入正式唤醒模式以进行定点匹配通信。本发明还提供了另一种具有定点通信功能的方法，包括：(1)所述低频通信地域范围内的车辆驶入信息发射装置检测到车辆驶入，则向所述监控管理单元发射低频通信地域范围内的车辆驶入信息；(2)所述监控管理单元根据所述低频通信地域范围内的车辆驶入信息控制所述低频信号发射装置发射公共唤醒信号，使所述电子标签进入定点唤醒模式；(3)所述电子标签进入定点唤醒模式后，所述现场通信单元受控于所述监控管理单元向所述电子标签发送临时私用唤醒信号；(4)所述低频信号发射装置受控于所述监控管理单元向所述电子标签发射所述临时私用唤醒信号，使所述电子标签进入正式唤醒模式以进行定点匹配通信；(5)设有所述电子标签的车辆驶出低频通信地域范围，所述监控管理单元根据低频通信地域范围未被车辆占用的信号，控制所述第二射频通信模块发出射频唤醒信号，以唤醒所述电子标签；(6)所述扣费管理单元受控于所述监控管理单元对所述驶出低频通信地域范围的电子标签进行扣费。本发明提供的具有定点通信功能的电子标签，通过设置低频唤醒天线，接收低频唤醒信号，以唤醒低频通信地域范围内的电子标签进行定点通信，同时，所述系统通过设置临时私用唤醒信号和相对应的临时私用唤醒匹配信息，可以对各个电子标签进行定点二次唤醒，所述比较单元通过对比临时私用唤醒信号和相对应的临时私用唤醒匹配信息的一致性，以得出匹配信息或非匹配信息，主控单元根据所述匹配信息发送触发信号以唤醒相对应的电子标签进行定点通信。本发明有效地解决了多个电子标签群唤醒的问题，有效地增加了电池的使用时间，延长了电子标签的使用寿命，减少了系统维护的成本，符合环保理念，降低了电子标签受干扰的风险性，进一步提升了电子标签防干扰的保护机制。同时，本发明的电子标签及其系统和方法还可广泛的应用在路内停车领域，不仅保证了收费的准确性、公平性、公开性，避免了现有技术中的方式存在大量费用流失的问题，利益分配不均的问题，也使停车收费系统的智能化水平大幅度提高。附图说明图1a为本发明实施例1的具有定点通信功能的电子标签的电路结构图。图1b为本发明实施例1的低频唤醒单元的电路结构图。图1c为本发明实施例1的具有定点通信功能的通信系统结构图。图1d为本发明实施例1的通信系统进行定点通信的方法流程图。图1e为本发明实施例1的通信系统需进行临时定点通信时的方法流程图。图1f为本发明实施例2的通信系统具有扣费管理单元的功能结构扩展图。图1g为本发明实施例2的系统进行定点通信的方法流程图。图1h为本发明实施例的通信系统应用在路内停车管理系统的示意图。具体实施方式下面结合附图详细描述本发明的优选实施例。实施例1参见图1a，本实施例的电子标签100a包括主控单元120以及与主控单元120分别连接的无线数据通信单元110、读卡单元140和电源管理单元150，还包括低频唤醒单元130，低频唤醒单元130与主控单元120连接，包括无线唤醒单元131和低频唤醒天线134，无线唤醒单元131包括比较单元132和存储单元133，存储单元133设有唤醒匹配信息；无线唤醒单元131通过低频唤醒天线134接收低频唤醒信号，并通过比较单元132判断所述低频唤醒信号与该唤醒匹配信息的一致性，得出匹配信息或非匹配信息；本实施例的低频唤醒单元130使用的频率为125KHz。其中，主控单元120根据匹配信息发送触发信号以唤醒电子标签100a，并控制无线数据通信单元110与外界进行射频通信。其中，无线数据通信单元110包括射频发射单元111、射频接收单元112、射频唤醒单元113和射频唤醒天线114；无线数据通信单元110通过射频唤醒天线114接收射频唤醒信号，射频唤醒单元113通过该射频唤醒信号唤醒主控单元120，主控单元120通过射频发射单元111与外界通信。其中，低频唤醒信号包括公共唤醒信号和临时私用唤醒信号，唤醒匹配信息包括与所述公共唤醒信号相对应的公共唤醒匹配信息和与所述临时私用唤醒信号相对应的临时私用唤醒匹配信息。本实施例的低频唤醒信号可为调制地址码唤醒信号，参见图1b，所述无线唤醒单元131还包括数据解调单元135，可解调所述调制地址码唤醒信号。参见图1c，本实施例的具有定点通信功能的通信系统100包括电子标签100a，还包括：低频信号发射装置160，发射所述低频唤醒信号，以唤醒该低频信号发射装置160的低频通信地域范围内的电子标签100a；监控管理单元170，根据车辆感应装置190发射的低频通信地域范围内的车辆驶入信息，控制低频信号发射装置160发射所述低频唤醒信号以唤醒所述电子标签100a；以及，现场通信单元180，包括第一射频通信模块181，受控于所述监控管理单元170与电子标签100a进行射频通信，完成信息交换；还包括车辆感应装置190，所述低频通信地域范围内的车辆驶入信息可通过车辆感应装置190在车辆进入核准区域时自动感应，并将该信号上报给监控管理单元170。在车辆感应装置190因为某些原因无法自动感应时，本实施例还提供了可代替车辆感应装置190的物理键盘，用于响应车主或者稽查者手动按键操作，产生低频通信地域范围内的车辆驶入信息，并将该信息发给监控管理单元170。参见图1d，本实施例提供的具有定点通信功能的方法包括：S110，监控管理单元170根据低频通信地域范围内的车辆驶入信号控制低频信号发射装置160发射公共唤醒信号；S111，电子标签100a接收公共唤醒信号；S112，判断公共唤醒信号与唤醒匹配信息的一致性；如果判断结果一致，转到步骤S113，如果判断结果不一致，则进行步骤S116；S113，生成第一匹配信息，主控单元120根据第一匹配信息发送第一触发信号唤醒电子标签100a；S114，电子标签100a被唤醒后，主控单元120控制无线数据通信单元110向现场通信单元180发送第一车辆相关信息。S115，现场通信单元180接收第一车辆相关信息，并对其进行验证登记；S116，电子标签继续睡眠。其中，所述低频通信地域范围内的车辆驶入信号可通过所述物理键盘由车主或者稽查者手动按键发送；或者通过所述车辆感应装置190，自动感应低频通信地域范围内的车辆驶入信号，并上报给所述监控管理单元170。参见图1e，本实施例提供的电子标签100a进行临时通信的方法，包括图1d所示的方法步骤，继步骤S115后，还包括以下步骤：S120，现场通信单元180接收到第一车辆相关信息后进行验证登记，并向电子标签100a发射临时私用唤醒信号；S121，电子标签100a接收临时私用唤醒信号，并存储作为临时私用唤醒匹配信息；S122，监控管理单元170根据定时控制信号控制低频信号发射装置160发射临时私用唤醒信号；S123，电子标签100a接收临时私用唤醒信号；S124，判断临时私用唤醒信号与临时私用唤醒匹配信息的一致性；如果判断结果一致，转到步骤S125，如果判断结果不一致，则进行步骤S128；S125，生成第二匹配信息，主控单元120根据第二匹配信息发送第二触发信号唤醒电子标签100a；S126，电子标签100a被唤醒后，主控单元120控制无线数据通信单元110向现场通信单元180发送第一车辆相关信息；S127，现场通信单元180接收第一车辆相关信息，并对其进行验证登记；S128，电子标签继续睡眠。其中，所述低频通信地域范围内的车辆驶入信息可通过物理键盘响应车主或者稽查者的手动按键操作进行发送；或者通过车辆感应装置190，自动感应低频通信地域范围内的车辆驶入信息，并上报给监控管理单元170。实施例2参见图1f，本实施例提供的具有定点通信功能的通信系统100包括了图1c所示的各个单元，还包括扣费管理单元200，受控于所述监控管理单元170与所述电子标签100a进行射频通信，完成金额交易，其中，扣费管理单元200包括第二射频通信模块210，受控于所述监控管理单元170与所述电子标签100a的无线唤醒单元131进行射频通信，通过发射射频唤醒信号唤醒所述电子标签100a以完成金额交易；其中，所述第一射频通信模块181到所述第二射频通信模块210的空间距离不小于所述第一射频通信模块181的通信覆盖区域，其中，所述现场通信单元可有多个，则所述第一射频通信模块181到所述第二射频通信模块210的空间距离不小于多个第一射频通信模块181的通信覆盖区域。通信系统100还包括视频监控单元193，用于采集图象信息以进行现场摄像取证。参见图1g，本实施例提供的针对功能结构扩展的系统进行通信的方法，是应用于路内停车收费时的定点通信和定点扣费的方法，应用场景可参照图1h，该方法不仅包括实施例1所述的电子标签100a进行临时通信的方法，继步骤S127后，还包括如下步骤：S130，设有电子标签100a的车辆驶出低频通信地域范围；S150，监控管理单元170根据低频通信地域范围未被车辆占用的信号，控制低频信号发射装置160发射临时私用唤醒信号；S151，监控管理单元170确认未收到电子标签100a发送的第一车辆相关信息；S152，监控管理单元170查询并登记驶出低频通信地域范围的车辆的第二车辆相关信息；同时，继步骤S152后，转到步骤S144；继步骤S130后，还执行如下步骤：S140，所述监控管理单元170根据低频通信地域范围未被车辆占用的信号，控制第二射频通信模块210发出射频唤醒信号；S141，电子标签100a接收到射频唤醒信号；S142，电子标签100a被唤醒后，向扣费管理单元200发送第一车辆相关信息；S143，扣费管理单元200对第一车辆相关信息进行验证和登记；S144，监控管理单元170判断第一车辆相关信息和第二车辆相关信息的一致性；如果判断结果一致，转到步骤S145，如果判断结果不一致，则进行步骤S147；S145，监控管理单元170控制扣费管理单元200进行扣费；S146，电子标签100a将第二唤醒匹配信息恢复成第一唤醒匹配信息，完成初始化；S147，报警出错，进行核查，转到后台处理。其中，所述低频通信地域范围内的车辆驶入信息以及所述低频通信地域范围未被车辆占用的信号可通过物理键盘由车主或者稽查者手动按键发送；或者通过车辆感应装置190，自动感应低频通信地域范围内的车辆驶入信息，并上报给监控管理单元170。参见图1h，路内停车管理系统于路边设有监控管理单元170和多个现场通信单元180，同时设有低频信号发射装置160和车辆感应装置190组合的多套设备，每套设备分别与路内停车位相对应，所述路内停车位如图中虚线勾画的方框所示，同时在道路的前方和后方分别架设了扣费管理单元200，所示箭头表示道路车辆行驶方向。本发明的实施方式不只限于上述优选实施例，通过设置低频唤醒天线，接收低频唤醒信号，以唤醒低频通信地域范围内的电子标签进行定点通信，同时，所述系统通过设置临时私用唤醒信号和相对应的临时私用唤醒匹配信息，可以对各个电子标签进行定点二次唤醒，所述比较单元通过对比临时私用唤醒信号和相对应的临时私用唤醒匹配信息的一致性，以得出匹配信息或非匹配信息，主控单元根据所述匹配信息发送触发信号以唤醒相对应的电子标签进行定点通信的技术方案都属于本发明的保护范围，其中低频通信地域范围的通信频率不仅可为125KHz，还可以是频率范围在9KHz～300KHz的其中任一频率值。本发明有效地解决了多个电子标签群唤醒的问题，有效地增加了电池的使用时间，延长了电子标签的使用寿命，减少了电子标签干扰的风险性，进一步提升了电子标签防干扰的保护机制。