专利名称：一种互动感应式WiFi电子标签的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子标签技术领域，尤其涉及一种互动感应式WiFi电子标签。
背景技术：
目前，智能手机、笔记本电脑、ipad等移动智能通信设备常常需要从外部获取信息，比如我们到某一景区旅游时，需要将该景区的语音介绍拷贝到智能通信设备上，以便在到达每个景点时，可以同步播放相应介绍，目前的方式包括网络下载、从存储设备上拷贝、从其他移动智能通信设备上通过网络发送等方式。现有技术提供的移动智能通信终端获取外部信息的方式，要么需要用户的移动智能通信终端能够连接上网络，要么需要接入存储设备，要么需要实现设备之间的配对并需要用户多步操作方能实现信息获取。
发明内容为了克服上述上述现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种互动感应式WiFi电子标签，旨在解决现有技术提供的移动智能通信终端获取外部信息的方式，要么需要用户的移动智能通信终端能够连接上网络，要么需要接入存储设备，要么需要实现设备之间的配对并需要用户多步操作方能实现信息获取的问题。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种互动感应式WiFi电子标签，包括有互动感应WiFi电子标签本体，互动感应WiFi电子标签本体内设有控制器，控制器的提示控制端与提示模块相连，控制器的接口控制端与附加接口相连，控制器的USB接口端与USB模块相连，USB模块与电源相连，电源还与控制器相连，控制器的WiFi控制端与WiFi模块相连，控制器的开关控制端与模拟开关相连，WiFi模块通过模拟开关与短距定向天线相连，短距定向天线与智能终端无线通信，智能终端与感应模块进行感应，感应模块的信号输出端与控制器的信号输入端相连。所述的提示模块内设有声光提示单元和声音提示单元相连，声光提示单元的输入端与控制器相连，声音提示单元的输入端与控制器相连。所述的附加接口为串口、3G、以太网或WiFi接口。所述感应式WiFi电子标签内的感应模块与智能终端之间的有效感应距离小于等于10厘米，调节自身发射强度及接收头的灵敏度使有效感应距离调节为10厘米。所述的短距定向天线与智能终端之间的有效感应距离小于等于10厘米。短距定向天线通过调节WiFi芯片的发射功率使有效发射距离控制在10厘米之内。所述的感应模块与短距定向天线安装在同一水平面的相邻位置上，且感应模块的发射与接收方向与短距定向天线的发射方向一致。本发明提供的互动感应式WiFi电子标签的系统结构工作原理如下感应模块间歇式地探测WiFi电子标签的感应区域是否有智能终端靠近，当感应模块探测到WiFi电子标签的感应区域有物体靠近时，控制模块接收感应模块输出的探测结果信号，对探测结果信号进行处理，生成TFI数据、控制信号，WiFi模块接收控制模块输出的TFI数据，将TFI数据封装为802. 11数据帧，并转换为WiFi信号，模拟开关接收控制模块输出的控制指令，控制WiFi模块输出的WiFi信号发射的断开与闭合，短距定向天线将WiFi信号向WiFi电子标签的感应区域进行无线发射；短距定向天线还可用于接收智能终端发射的WiFi信号，将WiFi信号通过模拟开关传输到WiFi模块；WiFi模块对WiFi信号处理并获取802. 11数据帧，再从802. 11数据帧中解析出TFI数据；控制模块接收TFI数据，对TFI数据进行处理，并输出控制指令，提示模块根据控制指令输出提示信号。智能终端发出的WiFi信号经过加密传输到WiFi电子标签，安全性好，可靠性高，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。本实用新型的优点和积极效果I)本实用新型设计的WiFi电子标签工作于802.1lx协议之上，智能终端11只需含有WiFi模块，即可与WiFi电子标签通信，而现有智能手机、各类PAD、笔记本电脑95%以上都自带WiFi模块；与NFC电子标签相比，无需现有设备增加任何硬件，适用性广，推广成本低廉；2)本实用新型设计的WiFi电子标签不仅可以快速的向智能终端11发送信息，还可以快速获取智能终端11的SN，相比RFID，无需在智能终端11上增加任何硬件，只需安装TFi软件，就可以实现快速准确获取智能终端11的SN ；3)本实用新型设计的WiFi电子标签作为一种无线射频类电子标签，智能终端11只需与标签近距离感应即可，对智能终端11的姿态无任何要求；4)本实用新型设计的WiFi电子标签中感应模块10可采用红外/超声波等技术实现，可靠性高，感应成功率在99%以上；5)本实用新型设计的WiFi电子标签，是一种互交感应标签，有效地避免了 WiFi电子标签的指令重复发送以及虚假提示；6)本实用新型设计的WiFi电子标签，智能终端11发出的WiFi信号经过加密传输，安全性好。本实用新型提供的互动感应式WiFi电子标签，感应模块间歇式地探测WiFi电子标签的感应区是否有智能终端靠近，当感应模块探测到WiFi电子标签的感应区有智能终端靠近时，控制器接收感应模块输出的探测结果信号，对探测结果信号进行处理，生成TFi数据、控制信号，WiFi模块接收控制器输出的TFi数据，将TFi数据封装为802. 11数据帧，并转换为WiFi信号，模拟开关接收控制器输出的控制指令，控制WiFi模块输出的WiFi信号发射的断开与闭合，短距定向天线将WiFi信号向WiFi电子标签的感应区进行无线发射；短距定向天线还可用于接收智能终端发射的WiFi信号，将WiFi信号通过模拟开关传输到WiFi模块；WiFi模块对WiFi信号处理并获取802. 11数据帧，再从802. 11数据帧中解析出TFi数据；控制器接收TFi数据，对TFi数据进行处理，并输出控制指令，提示模块根据控制指令输出提示信号。智能终端发出的WiFi信号经过加密传输到WiFi电子标签，安全性好，可靠性高，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
图1是本实用新型实施例提供的互动感应式WiFi电子标签的结构框图。[0022]图2是本实用新型实施例提供的用于互动感应式WiFi电子标签的系统的结构框图。图3是本实用新型实施例提供的互动感应式WiFi电子标签的工作流程图。图4是本实用新型实施例提供的短距定向天线的增益方向示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。参见图1, 一种互动感应式WiFi电子标签,包括有互动感应WiFi电子标签本体I,互动感应WiFi电子标签本体I内设有控制器2,控制器2的提示控制端与提示模块3相连，控制器2的接口控制端与附加接口 4相连，控制器2的USB接口端与USB模块5相连，USB模块5与电源6相连，电源6还与控制器2相连，控制器2的WiFi控制端与WiFi模块7相连，控制器2的开关控制端与模拟开关8相连，WiFi模块7通过模拟开关8与短距定向天线9相连，短距定向天线9与智能终端11无线通信，智能终端11与感应模块10进行感应，感应模块10的信号输出端与控制器2的信号输入端相连。所述的提示模块3内设有声光提示单元12和声音提示单元13相连，声光提示单元12的输入端与控制器2相连，声音提示单元13的输入端与控制器2相连。所述的附加接口为可选择为包括串口、3G、以太网、WiFi在内的多种连接方式；所述感应式WiFi电子标签内的感应模块10与智能终端I之间的有效感应距离小于等于10厘米，调节自身发射强度及接收头的灵敏度使有效感应距离调节为10厘米。所述的短距定向天线9与智能终端11之间的有效感应距离小于等于10厘米。短距定向天线通过调节WiFi芯片的发射功率使有效发射距离控制在10厘米之内。所述的感应模块10与短距定向天线9安装在同一水平面的相邻位置上，且感应模块10的发射与接收方向与短距定向天线9的发射方向一致。本发明提供的互动感应式WiFi电子标签的系统结构工作原理如下感应模块用于间歇式地探测WiFi电子标签的感应区是否有智能终端靠近，并将探测结果信号进行输出。可使用而不限于红外，超声波等方式实现，具体功能为间歇式的探测WiFi电子标签感应区的物体；将探测结果发送给控制器2。控制器与所述感应模块相连接，用于当所述感应模块探测到WiFi电子标签的感应区有智能终端靠近时，接收所述感应模块输出的探测结果信号，对探测结果信号进行处理，生成TFi (Touch Wifi，感应式信息近距传输技术)数据、控制信号，并对TFi数据及控制信号进行输出。控制器2用于WiFi电子标签的核心控制，控制管理提示模块3、感应模块10、附加接口 4、WiFi模块7、模拟开关8以及USB模块5工作，并实施该WiFi电子标签与智能终端11的交互感应。提示模块与所述控制器相连接，用于接收所述控制器输出的控制信号，并以灯光、声音的形式发出指示信号，告知用户操作结果。具体功能为接收控制器2的指令；发出灯光提示；发出声音提示。WiFi模块与所述控制器相连接，用于接收所述控制器输出的TFi数据，将TFi数据封装为数据帧，并转换为WiFi信号，对WiFi信号进行输出。具体功能为将由控制器生成的TFi数据封装为802. 11数据帧，并转换为WiFi信号，并通过模拟开关8发送给2. 4G短距定向天线；接收模拟开关8送来的WiFi信号，处理并获取802. 11数据帧，然后解析出TFi数据发送给控制器；具有关闭、运行、休眠等多种工作模式，由控制器控制转换其工作模式；WiFi信号发送功率可由控制器进行调节。模拟开关与所述控制器及WiFi模块相连接，用于接收控制器输出的控制指令，控制所述WiFi模块输出的WiFi信号发射的断开与闭合。短距定向天线用于接收WiFi模块经由模拟开关输出的WiFi信号，并将WiFi信号向WiFi电子标签的感应区进行无线发射以及用于接收外界智能终端发射的WiFi信号，将WiFi信号通过模拟开关传输到所述WiFi模块，WiFi模块对WiFi信号处理并获取数据帧，再从数据帧中解析出TFi数据，控制器接收TFi数据，经对TFi数据的处理输出控制指令，提示模块根据控制指令输出提示信号。短距定线天线9，用于接收或发送WiFi信号，具体功能为将经由模拟开关8传输过来的无线WiFi信号向WiFi电子标签的感应区发射；信号发射具有短距(有效范围30厘米)、定向的特点；接收智能终端11发出的WiFi信号，并将其通过模拟开关8传送给WiFi模块7。USB模块与所述控制器及电源相连接，用于提供符合TFi标准的控制指令接口，与标签管理器建立连接，对WiFi电子标签进行配置的维护升级；还可与电源适配器相连接，用于为所述电源供电；附加接口与所述控制器相连接，用于提供符合TFi标准的控制指令接口，并根据不同的应用场景，扩充标签管理器与该WiFi电子标签之间的连接通讯方式。感应式WiFi电子标签在读取过程中，判断信号强度是否达到预设阀值，智能终端在处于短距定向天线的辐射面前方10厘米距离内才能扫描到感应式WiFi电子标签发射的WiFi信号。附加接口 4与控制器2相连接，用于提供符合TFi标准的控制指令接口，并根据不同的应用场景，扩充标签管理器与该WiFi电子标签之间的连接通讯方式。USB模块5与控制器2及电源6相连接，用于与标签管理器建立连接，提供符合TFi标准的控制指令接口，支持标准USB2. 0 Device接口 ；或对WiFi电子标签进行配置的维护升级;USB模块5还可与电源适配器相连接，用于为电源6供给电源。电源6的内部设置有可充电备用电池。电源6的具体功能为从USB模块5的USB接口或备用电池取电，并变换为设备中各个模块所需电源电压；内置可充电备用电池，当USB模块5的USB接口连接时，给备用电池充电；电池充电/电量信息状态获取，并返回给控制器。参见图2,图2示出了本发明实施例提供的用于互动感应式WiFi电子标签的系统的结构。该系统包括该用于互动感应式WiFi电子标签的系统包括TFI电子标签驱动模块14、核心调度模块15、TFI电子标签驱动模块14、交互流程控制模块17、数据处理模块18、标签管理器接口模块19及配置更新模块16。TFI电子标签驱动模块14，用于对构成WiFi电子标签中的各个模块进行驱动，直接操作WiFi电子标签中的各个构成模块硬件，并向上提供标准API接口 ；核心调度模块15用于从TFI电子标签驱动模块14提供的API接口，获取构成WiFi电子标签各个模块的工作状态，管理维护WiFi电子标签中各个模块，对交互感应式WiFi电子标签的系统中各模块进行调度；产生定时、超时等消息事件；协调各软件模块之间的工作；基于而不限于各种嵌入式操作系统实现，同时调度TFI电子标签驱动模块14 ;交互流程控制模块17，用于控制WiFi电子标签与智能终端11之间的交互流程及WiFi电子标签与智能终端11之间的交互流程，并向智能终端11发送控制命令；数据处理模块18，用于产生、解析WiFi电子标签在交互流程中所需的数据，具体功能为解析标签收到的TFI数据帧；生成标签发送所需的TFI数据帧；随机生成智能终端11加密密匙；解密智能终端11发送的密文数据。标签管理器接口模块19，用于为标签管理器提供并自动选择管理控制接口，发送WiFi电子标签及智能终端11的状态给标签管理器，并接收标签管理器输出的控制命令；配置更新模块16，用于接收标签管理器输出的升级命令，以备份式升级的方式在线升级WiFi电子标签的配置信息；TFI电子标签驱动模块14、数据处理模块18、标签管理器接口模块19及配置更新模块16进行协调工作。配置更新模块16的具体功能为接收标签管理器升级命令，可在线升级WiFi电子标签的软件；可单独升级WiFi电子标签的配置信息；备份式升级，防止升级失败。数据处理模块18产生、解析的WiFi电子标签在交互流程中的所需数据具体为解析WiFi电子标签收到的TFI数据帧、生成WiFi电子标签发送所需的TFI数据帧、随机生成智能终端11加密密匙、解密智能终端11发送的密文数据。参见图3，在本实用新型实施例中，该WiFi电子标签与智能终端11互动感应的过程如下步骤I，智能终端11靠近WiFi电子标签的感应区域，WiFi电子标签中的感应模块10感应到智能终端11靠近，WiFi电子标签被触发,开始感应周期计时；步骤2，被触发后的WiFi电子标签随即生成一个密钥LKEY，并将LKEY封装成802. 11数据帧，并转换为WiFi信号，准备发射；步骤3, WiFi电子标签通过控制打开短距定线天线9,向感应区域发射一次WiFi信号，等待智能终端11的返回数据，并开始等待计时；步骤4，当WiFi电子标签接收到智能终端11发来的TFi加密数据，使用LKEY进行解密，获取到智能终端11的序列号SN和地址ADDR，若WiFi电子标签接收到多个智能终端11发出的TFi加密数据，则只对第一个接收到的TFi数据进行处理，若等待智能终端11返回数据超时，或获取到的智能终端11的SN校验错误，则重复第3步骤，直至感应周期计时超时或感应到智能终端11离开感应区；步骤5，成功获取到智能终端11的SN后，若存在标签管理器，则将该SN发送给标签管理器进行验证，标签管理器对智能终端11的SN进行验证，并将验证结果以TFi命令的方式返回给WiFi电子标签；步骤6，将标签管理器返回的TFi命令转发给感应区的智能终端11，如标签管理器不存在，则根据配置直接发送TFi命令给感应区的智能终端11，并发出声音和灯光提示；步骤7,当智能终端11离开WiFi电子标签的感应区或感应计时超时，WiFi电子标签感应到该事件,完成一次感应操作。图4示出了短距定向天线的增益方向的示意图，从图上可以看出天线的辐射能量主要集中在上半空间，形成了定向波束，并且增益的最大值小于_13dB，比典型微带天线增益小18dB，这说明本发明天线在限定的范围内具有较低增益特性。实施例1，控制手机自动播放某音乐[0056]I)在手机上安装TFi软件，启动后自动打开手机WiFi模块，使其进入工作状态；2)用户点击“开始感应”，TFi软件开始工作，等候WiFi电子标签发来的密匙，并开始计时；3)手机靠近WiFi电子标签的感应区域，WiFi电子标签感应到该事件，随机生产一个密钥LKEY，封装成802. 11数据帧，并通过短距定线天线9，向感应区域发射；4)手机接收到WiFi电子标签的密钥数据，从中解析到WiFi电子标签的ID和密钥LKEY ；5)手机将自身的序列号SN及其校验位使用LKEY进行加密，通过WiFi发送给地址为ID的WiFi电子标签；6) WiFi电子标签接收到手机发来的数据，使用LKEY进行解密，获取到该手机的SN ；7)ffiFi电子标签按照SN对应的手机ADDR地址，将打开并播放xxx音乐的命令发送给手机；8)手机接收到TFi命令，根据WiFi电子标签发来的信息，打开音乐播放软件并自动开始播放存储在手机中的音乐；9)手机离开WiFi电子标签，WiFi电子标签感应到该事件，结束感应事件。实施例2，手机门禁系统I)在手机上安装TFi软件，启动后自动打开手机WiFi模块7，进入工作状态；2)用户点击“开始感应”，TFi软件开始工作，等候WiFi电子标签发来的密匙，并开始计时；3)手机靠近WiFi电子标签的感应区域，WiFi电子标签感应模块10感应到手机靠近，WiFi电子标签被触发,开始感应周期计时；4)被触发后的WiFi电子标签随即生成一个密钥LKEY，并将LKEY封装成802. 11数据帧，并转换为WiFi信号，准备发射；5) WiFi电子标签通过控制打开短距定线天线9，向感应区域发射一次WiFi信号，然后等待智能终端11的返回数据，并开始等待计时；6)当WiFi电子标签接收到智能终端11发来的TFi加密数据，使用LKEY进行解密，获取到智能终端11的序列号SN和地址ADDR ;gWiFi电子标签接收到多个智能终端11发出的TFi加密数据，则只对第一个接收到的TFi数据进行处理；若等待智能终端11返回数据超时，或获取到的智能终端11的SN校验错误，则重复步骤5)，直至感应周期计时超时或感应到智能终端11离开感应区；7)成功获取到智能终端11的SN后，WiFi电子标签将该SN发送给标签管理器，等待标签管理器验证该SN，并执行门禁动作，返回结果命令；8)将标签管理器返回的TFi验证结果命令转发给感应区的地址为“ADDR”的手机，该手机提示用户本次操作成功与否；9)手机离开WiFi电子标签的感应区,或感应计时超时,WiFi电子标签感应到该事件，完成一次感应操作。本实用新型实施例提供的互动感应式WiFi电子标签及其配置系统，感应模块10间歇式地探测WiFi电子标签的感应区是否有智能终端靠近，当感应模块10探测到WiFi电子标签的感应区有智能终端靠近时，控制器2接收感应模块10输出的探测结果信号，对探测结果信号进行处理，生成TFi数据、控制信号，提示模块3以灯光、声音的形式发出指示信号，告知用户操作结果，WiFi模块7接收控制器2输出的TFi数据，将TFi数据封装为802. 11数据帧，并转换为WiFi信号，模拟开关8接收控制器2输出的控制指令，控制WiFi模块7输出的WiFi信号发射的断开与闭合，短距定线天线9将WiFi信号向WiFi电子标签的感应区进行无线发射，电源6为WiFi电子标签供应电能；短距定线天线9还可用于接收智能终端11发射的WiFi信号，将WiFi信号通过模拟开关8传输到WiFi模块7，WiFi模块7对WiFi信号处理并获取802. 11数据帧，再从802. 11数据帧中解析出TFi数据，控制器
2接收TFi数据，经对TFi数据的处理输出控制指令，提示模块3根据控制指令输出提示信号；智能终端11发出的WiFi信号经过加密传输到WiFi电子标签，安全性好，可靠性高，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种互动感应式WiFi电子标签,其特征在于,包括有互动感应WiFi电子标签本体(1)，互动感应WiFi电子标签本体(I)内设有控制器(2)，控制器(2)的提示控制端与提示模块(3)相连，控制器(2)的接口控制端与附加接口⑷相连，控制器⑵的USB接口端与USB模块(5 )相连，USB模块(5 )与电源(6 )相连，电源(6 )还与控制器(2 )相连，控制器(2 )的WiFi控制端与WiFi模块(7)相连，控制器(2)的开关控制端与模拟开关(8)相连，WiFi模块(7 )通过模拟开关(8 )与短距定向天线(9 )相连，短距定向天线(9 )与智能终端(11)无线通信，智能终端(11)与感应模块(10 )进行感应，感应模块(10 )的信号输出端与控制器(2)的信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种互动感应式WiFi电子标签，其特征在于， 所述的提示模块(3)内设有声光提示单元(12)和声音提示单元(13)相连，声光提示单元(12)的输入端与控制器(2)相连，声音提示单元(13)的输入端与控制器(2)相连。
3.根据权利要求1所述的一种互动感应式WiFi电子标签，其特征在于，所述的附加接口为串口、3G、以太网或WiFi接口。
4.根据权利要求1所述的一种互动感应式WiFi电子标签，其特征在于，所述感应式WiFi电子标签内的感应模块(10)与智能终端(I)之间的有效感应距离小于等于10厘米。
5.根据权利要求1所述的一种互动感应式WiFi电子标签，其特征在于，所述的短距定向天线(9)与智能终端(11)之间的有效感应距离小于等于10厘米。
6.根据权利要求1所述的一种互动感应式WiFi电子标签，其特征在于，所述的感应模块(10)与短距定向天线(9)安装在同一水平面的相邻位置上，且感应模块(10)的发射与接收方向与短距定向天线(9)的发射方向一致。
专利摘要一种互动感应式WiFi电子标签，包括有互动感应WiFi电子标签本体，互动感应WiFi电子标签本体内设控制器，控制器与提示模块相连，控制器与附加接口相连，控制器与USB模块相连，USB模块与电源相连，电源还与控制器相连，控制器与WiFi模块相连，控制器与模拟开关相连，WiFi模块通过模拟开关与短距定向天线相连，感应模块与控制器相连，感应模块感应到智能终端靠近，WiFi电子标签被触发，开始感应计时；生成的密钥转换为WiFi信号发射，接收智能终端返回的TFi加密数据，解密，获取到智能终端的序列号SN和地址ADDR，验证； 智能终端离开WiFi电子标签的感应区，完成一次感应操作，安全性好，可靠性高，结构简单，实用性强，有较强的推广与应用价值。
文档编号G06K19/07GK202854859SQ201220475860
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者李博涛, 梁绍博, 孔静伟, 闵海 申请人:陕西海创中盈信息技术有限公司