一种用于医疗纱布的rfid标签及其识别方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于医疗纱布的RFID标签及其识别方法，所述方法包括标签序列号设置，标签通过ISO/IEC15693标准设定医疗纱布上标签的序列号，序列号包括固定编码部分和随机编码部分；标签序列号检测，通过序列号中的固定编码部分区分出不同种类标签；通过识别标签内部产生的所述随机编码区分各个标签。所述装置包括天线、模拟前端接口电路、数字逻辑控制电路以及随机数产生模块。有益效果为：由于不带有EEPROM存储器，因此标签面积更小，功耗更低，而且无需考虑数字控制部分接口时序问题，从而标签的识别距离更远，识别速度更快；同时该标签基于ISO/IEC15693标准，拥有较强的兼容性。
【专利说明】一种用于医疗纱布的RFID标签及其识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及RFID技术，尤其涉及一种用于医疗纱布的RFID标签及其识别方法。【背景技术】
[0002]2008 年的 “The Journal of the American College of Surgeons，，报告指出，异物遗忘在患者体内的发生概率为外科手术5500件中发生I件，开腹手术1000?1500件中发生I件。由于吸收了血液的纱布很难辨认，因此忘在患者体内最多的是医用纱布。基于RFID技术的标签应用到医用纱布上能够准确快速管理术前术后的医用纱布。
[0003]传统的标签由天线、射频前端部分、数字控制器、EEPROM存储器组成标签的识别是靠阅读器读取存在它内部EEPROM存储器中的一个固定的序列号(UID)。但是EEPROM存储器占据标签芯片的面积大部分，还要考虑它与数字控制部分接口时序问题，功耗峰值较大，识别距离受限，而且设计开发时间很长，需要专门测试它的功能，增加设计风险。
【发明内容】
[0004]本发明目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种芯片功耗更低、面积更小、识别距离更远、识别速度更快、芯片寿命更长、成本更低的用于医疗纱布的RFID标签及其识别方法，具体有以下技术方案实现:
所述用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，包括:
标签序列号设置，标签通过IS0/IEC15693标准设定医疗纱布上标签的序列号，序列号包括固定编码部分和随机编码部分，序列号中的固定编码部分的字节数为M，随机编码部分的字节数为N，设定M与N之和为不大于6的自然数；
标签序列号检测，通过序列号中的固定编码部分区分出不同种类标签；通过识别标签内部产生的所述随机编码区分各个标签。
[0005]所述用于医疗纱布的RFID标签的识别方法的进一步设计在于，所述标签序列号检测中，阅读器接受处于预处理状态的标签的射频数据后，向标签发送操作指令，使接收到检测指令的标签进行对应的操作。
[0006]所述用于医疗纱布的RFID标签的识别方法的进一步设计在于，所述操作指令包括
检测指令，用于令接收到检测指令的标签进行防冲突处理；
等待指令，用于令接收到等待指令的标签进入待唤醒状态，直至标签序列号的随机编码部分初始化。
[0007]所述用于医疗纱布的RFID标签的识别方法的进一步设计在于，所述防冲突处理包括如下步骤:
1)标签对序列号的flag位进行校验；
2)标签通过CRC检测接受到的射频数据是否完整；
3)标签将射频数据生成的序列号与预先设定的序列号进行校验，若序列号一致，则通过阅读器向所述标签发送等待指令；否则阅读器将所述标签标记回预处理状态。
[0008]所述用于医疗纱布的RFID标签的识别方法的进一步设计在于，所述防冲突处理采用单时隙或16时隙两种信号响应方式，
单时隙相应，忽略响应的时隙；
16时隙相应，通过相对应序列号的高四位值来确定响应的时隙。
[0009]所述用于医疗纱布的RFID标签的识别方法的进一步设计在于，所述标签为ISO/IEC15693标准中的规定标签，随机编码部分的位数N取2，固定编码部分的位数M取I。
[0010]如所述用于医疗纱布的RFID标签的识别方法提供一种RFID标签，包括 天线，用于与阅读器间的射频数据的交互；
模拟前端接口电路，以天线接收到的射频数据作为输入信号，并进行模拟解调输出数字信号；同时接收数字控制电路响应的数字信号进行模拟调制，并通过天线输出模拟信号;
数字逻辑控制电路，接收模拟前端接口电路输出的数字信号，并进行分析操作，输出数字信号至模拟前端接口电路，形成闭环反馈；
随机数产生模块，用于向模拟前端接口电路或数字逻辑控制电路输出对应的随机模拟或数字信号。
[0011]所述RFID标签的进一步设计在于，所述随机数产生模块为噪声采样电路，所述噪声采样电路与模拟前端接口电路通信连接。
[0012]所述RFID标签的进一步设计在于，所述噪声采样电路通过一信号放大电路与模拟前端接口电路的AD转换单元连接。
[0013]所述RFID标签的进一步设计在于，所述随机数产生模块为伪随机数列发生器与数字逻辑控制电路中的计数器通信连接。
[0014]本发明的优点如下:
本发明提供的标签芯片由于不带有EEPROM存储器，因此标签面积更小，功耗更低，而且无需考虑数字控制部分接口时序问题，从而标签的识别距离更远，识别速度更快；同时该标签基于IS0/IEC 15693标准，拥有较强的兼容性。另一方面标签芯片的开发周期缩小，芯片寿命更长，成本更低，降低了设计风险，更符合实际应用需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为随机数产生模块(与模拟前端接口电路连接)。
[0016]图2为所述数字逻辑控制电路的模块示意图。
[0017]图3为标签的状态转换图。
[0018]图4为防冲突处理的流程图。
[0019]图5为随机数产生模块(与数字逻辑控制电路连接)。
[0020]图6为传统的RFID标签的模块示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明方案进行详细说明。
[0022]本实施例提供的用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，包括标签序列号设置与标签序列号检测。标签序列号设置:标签通过IS0/IEC15693标准设定医疗纱布上标签的序列号(UID)，序列号包括固定编码部分和随机编码部分，序列号中的固定编码部分的字节数为M，随机编码部分的字节数为N，设定M与N之和为不大于6的自然数。标签序列号检测:通过序列号中的固定编码部分区分出不同种类标签；通过识别标签内部产生的随机编码区分各个标签。
[0023]考虑到从IS0/IEC 15693协议中UID是固定的64位，高8位是固定的‘e0’，次高8位是固定的厂商代码，剩下的48位可以任意使用，也就是标签的分类以及随机部分WD码一共48位。取一个整字节作为标签的类型，及固定编码部分。由于传输的数据都是整字节的，那么共有5个字节可以作为随机编码部分进行支配。取WD的随机部分为N (可取1，2，3，4，5)，那对于同一类的卡就有2^种瓜0，而一般一次手术用到的纱布量不会超过256 (N=I)块，而且尽管单独一个标签芯片很小，当N=2时就可以有65536个，所以N的值取2就足够用了，其余位数的值固化为全O。因此，本实施例提供的优选方案:标签为ISO/IEC15693标准中的规定标签(VICC)，随机编码部分的位数N取2，固定编码部分的位数M取1
[0024]标签序列号检测中，阅读器接受处于预处理状态的标签的射频数据后，向标签发送操作指令，使接收到检测指令的标签进行对应的操作。操作指令包括检测指令与等待指令。检测指令，用于令接收到检测指令的标签进行防冲突处理。等待指令，用于令接收到等待指令的标签进入待唤醒状态，直至标签序列号的随机编码部分初始化。
[0025]进一步的，如图4，防冲突处理包括如下步骤:
I)标签对序列号的flag位进行校验。
[0026]2)标签通过CRC检测接受到的射频数据是否完整。
[0027]3)标签将射频数据生成的序列号与预先设定的序列号进行校验，若序列号一致，则通过阅读器向标签发送等待指令；否则阅读器将标签标记回预处理状态。
[0028]防冲突处理采用单时隙或16时隙两种信号响应方式。单时隙相应，忽略响应的时隙。16时隙相应，通过相对应序列号的高四位值来确定响应的时隙。
[0029]如用于医疗纱布的RFID标签的识别方法提供一种RFID标签，包括天线、模拟前端接口电路、数字逻辑控制电路以及随机数产生模块。天线，用于与阅读器间的射频数据的交互。
[0030]模拟前端接口电路，以天线接收到的射频数据作为输入信号，并进行模拟解调输出数字信号。同时接收数字控制电路响应的数字信号进行模拟调制，并通过天线输出模拟信号。数字逻辑控制电路，接收模拟前端接口电路输出的数字信号，并进行分析操作，输出数字信号至模拟前端接口电路，形成闭环反馈；随机数产生模块，用于向模拟前端接口电路或数字逻辑控制电路输出对应的随机模拟或数字信号。区别于传统的RFID标签，参见图6，该标签不含有存储模块，如EEPROM存储器。
[0031]实施例一
标签的天线不需要另外设计，其他部分去掉传统标签所带的EEPROM存储器，在模拟前端增加一个噪声采样电路作为随机数产生模块，来组合得到标签唯一序列号，完成识别标签的功能，从而达到多标签识别与计数。其中，噪声采样电路与模拟前端接口电路的AD转换单元通信连接。[0032]随机数产生模块的设计部分如图1所示，标签被激活后，数字控制器部分的所有寄存器复位，其中有个计数器针对产生随机数的个数进行计数，并反馈给模拟前端，当计数值达到WD随机部分位数时，模拟前端停止采样。模拟前端对输入噪声源进行采样，采样信号可能会很微弱，在之后加两级放大器，然后通过AD转换器把模拟信号转换成数字信号，通过移位寄存器把其存储下来。由于噪声采样随机产生的数值，移位寄存器组从高到低和从低到高两种方案是没有本质区别的；此处约定为高位到低位的顺序，也就是最先采样得到的是WD的最低位。
[0033]本设计数字控制器与传统相比不需要对存储器操作，也没有了存储器接口设计的部分，数字控制器的主要组成部分如图2所示。其中的‘In’指的是模拟前端解调的时钟信号、复位信号和数据信号；‘Ini’指的是噪声采样数字输入信号；‘Out’指的是输出给模拟前端调制的数据信号。
[0034]上述的VICC是被动的，它处于的状态由阅读器(V⑶)决定。整个系统要完成的任务就是得出所在场区VICC的个数。此处设计的VICC只需要满足两条强制指令，为了加快处理速度，提高效率，其他的指令都不予应答。两条强制指令为检测指令(Inventory)和等待指令(Stay quiet)。那么VICC可能处于的工作状态就是预处理状态(Ready)和待唤醒状态(Quiet)两个。VICC进入场中复位处于Ready状态,进行Inventory操作，当防冲突通过，被识别之后，V⑶发送Stay quiet使之进入Quiet状态,而在Quiet状态下是不能进行Inventory操作的，这样达到识别所有VICC的目的，最终完成计数。VICC的状态转换图如图3所示。
[0035]当收到Inventory命令请求时,VICC开始防冲突处理。首先保证接收的数据完整正确，在CRC校验正确之后进行对比WD的操作，最后在没有冲突之后返回响应，等待下一次的请求。防冲突流程图如4所示.VICC采用时隙防冲突算法，包括单时隙和16时隙两种。通过对比请求的部分UID值来判断是否被选卡，选中之后单时隙的情况就直接响应，16时隙的通过相对应高四位UID值来确定响应的时隙。
[0036]实施例二
去掉传统标签所带的EEPROM存储器，在数字逻辑控制电路部分增加一伪随机数列发生器作为随机数产生模块，来随机组合得到标签唯一序列号，完成识别标签的功能，从而达到多标签识别与计数。其中，伪随机数列发生器与数字逻辑控制电路中的计数器通信连接。
[0037]如图5所示的，伪随机数列发生器标签激活之后，计数器复位，随机数寄存器开始随机产生一组随机数，由计数器来控制得到随机数列。
[0038]其他部分设计同实施例一。
【权利要求】
1.一种用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，其特征在于包括 标签序列号设置，标签通过IS0/IEC15693标准设定医疗纱布上标签的序列号，序列号包括固定编码部分和随机编码部分，序列号中的固定编码部分的字节数为M，随机编码部分的字节数为N，设定M与N之和为不大于6的自然数； 标签序列号检测，通过序列号中的固定编码部分区分出不同种类标签；通过识别标签内部产生的所述随机编码区分各个标签。
2.根据权利要求1所述的用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，其特征在于，所述标签序列号检测中，阅读器接受处于预处理状态的标签的射频数据后，向标签发送操作指令，使接收到检测指令的标签进行对应的操作。
3.根据权利要求2所述的用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，其特征在于，所述操作指令包括 检测指令，用于令接收到检测指令的标签进行防冲突处理； 等待指令，用于令接收到等待指令的标签进入待唤醒状态，直至标签序列号的随机编码部分初始化。
4.根据权利要求3所述的用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，其特征在于，所述防冲突处理包括如下步骤: 1)标签对序列号的flag位进行校验； 2)标签通过CRC检测接 受到的射频数据是否完整； 3)标签将射频数据生成的序列号与预先设定的序列号进行校验，若序列号一致，则通过阅读器向所述标签发送等待指令；否则阅读器将所述标签标记回预处理状态。
5.根据权利要求3所述的用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，其特征在于，所述防冲突处理采用单时隙响应或16时隙响应两种信号响应方式；所述单时隙相应，忽略响应的时隙； 所述16时隙响应，通过相对应序列号的高四位值来确定响应的时隙。
6.根据权利要求4或5所述的用于医疗纱布的RFID标签的识别方法，所述标签为ISO/IEC15693标准中的规定标签，随机编码部分的位数N取2，固定编码部分的位数M取I。
7.如权利要求1-6所述的用于医疗纱布的RFID标签的识别方法提供一种RFID标签，其特征在于，包括 天线，用于与阅读器间的射频数据的交互； 模拟前端接口电路，以天线接收到的射频数据作为输入信号，并进行模拟解调输出数字信号；同时接收数字控制电路响应的数字信号进行模拟调制，并通过天线输出模拟信号; 数字逻辑控制电路，接收模拟前端接口电路输出的数字信号，并进行分析操作，输出数字信号至模拟前端接口电路，形成闭环反馈； 随机数产生模块，用于向模拟前端接口电路或数字逻辑控制电路输出对应的随机模拟或数字信号。
8.根据权利要求7所述的RFID标签，其特征在于所述随机数产生模块为噪声采样电路，所述噪声采样电路与模拟前端接口电路通信连接。
9.根据权利要求8所述的RFID标签，其特征在于所述噪声采样电路通过一信号放大电路与模拟前端接口电路的AD转换单元连接。
10.根据权利要求7所述的RFID标签，其特征在于所述随机数产生模块为伪随机数列发生器与数字逻辑控制电路中`的计数器通信连接。
【文档编号】G06K19/077GK103679102SQ201310745255
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】景为平, 张文文, 景一欧 申请人:南通大学