实现有源rfid单元与读卡单元双向通信的系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统，其中包括读卡单元，用以发送同步帧数据；有源RFID单元，用以接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要求以及根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔后发送广播数据至所述的读卡单元；后台控制终端，与所述的读卡单元相连接，本发明还涉及一种实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法。采用该种结构的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统及方法，实现了多个有源RFID单元和读卡单元之间可靠的双向通信，降低了多个RFID单元同时发送数据时冲突发送的概率，在读卡器正向发送的基础上，提高反向传输的可靠性，具有更广泛的应用范围。
【专利说明】实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及有源RFID卡通信领域，具体是指一种实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统及方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，一般的RFID(Radio frequency identification devices,无线射频识别)卡主要是用于单向通信，从RFID射频单元发送给读卡单元，读卡单元接收到以后传到系统中去，第二种是读卡单元发送信息给RFID射频单元，射频单元接收到以后存储到自身的卡中。
[0003]还有一些方法是双向通信的，即RFID射频单元平时处于休眠状态，每到一个固定的间隔时间醒来一次，收到读卡单元的信号后即发送自身的数据，但是如果在读卡单元的范围内的RFID射频单元多的话，这种方式就很容易造成冲突，导致通信可靠性变差，而这种情况在实际应用过程中是经常发生的。
[0004]为了改变这种缺陷，必须采用一种合理的通信方式，使得多射频单元发送数据冲突的可能性变的很小，在读卡器正向发送的基础上，提高反向传输的可靠性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现多个有源RFID单元和读卡单元之间可靠双向通信、降低多RFID单元同时发送数据时冲突发生概率的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统及方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统及方法具有如下构成:
[0007]该实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统，其主要特点是，所述的系统包括:
[0008]读卡单元，用以发送同步帧数据；
[0009]有源RFID单元，用以接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要求以及根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔后发送广播数据至所述的读卡单元。
[0010]较佳地，所述的系统还包括后台控制终端，所述的后台控制终端与所述的读卡单元相连接。
[0011]本发明还涉及一种基于所述的系统实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤:
[0012](I)所述的读卡单元发送同步帧数据；
[0013](2)所述的有源RFID单元接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要求；
[0014](3)所述的有源RFID单元根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔后发送广播数据至所述的读卡单元。
[0015]较佳地，所述的有源RFID单元接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要求，具体为:
[0016]所述的有源RFID单元接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否大于系统预设阈值，如果是，则继续步骤(3)，否则结束退出。
[0017]较佳地，所述的有源RFID单元根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔，包括以下步骤:
[0018](31)所述的有源RFID单元解析信号强度满足系统要求的同步帧数据并得到同步序号；
[0019](32)所述的有源RFID单元根据所述的同步序号按照以下公式计算得到该同步帧数据的同步头:
[0020]同步头=接收到同步帧数据的同步序号X (总发送时间/发送同步帧数据帧总数
量);
[0021](33)所述的有源RFID单元在所述的同步头的基础上按照以下公式确定退避时间间隔:
[0022]退避时间间隔=该有源RFID单元的ID号X安全时隙。
[0023]较佳地，所述的发送广播数据至所述的读卡单元，具体为:
[0024]采用与所述的读卡单元发送频率不同的频率发送广播数据至所述的读卡单元。
[0025]较佳地，所述的步骤(3)之后，还包括以下步骤:
[0026](41)所述的读卡单元接收所述的广播数据并判断该广播数据中包含的有源RFID单元ID号是否已存在于缓冲区，如果是，则继续步骤(43)，否则继续步骤(42)；
[0027](42)所述的读卡单元将所述的有源RFID单元ID号上报并写在缓冲区内，然后继续步骤(43)；
[0028](43)所述的读卡单元判断所述的有源RFID单元ID号的有效时间是否为零，如果是，则继续步骤(45)，否则继续步骤(44)；
[0029](44)所述的读卡单元将所述的有源RFID单元ID号的有效时间按照系统预设时间间隔进行减I操作，然后继续步骤(43)；
[0030](45)删除缓冲区中对应的有源RFID单元ID号，然后结束退出。
[0031]采用了该发明中的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统及方法，实现了多个有源RFID单元和读卡单元之间可靠的双向通信，降低了多个RFID单元同时发送数据时冲突发送的概率，在读卡器正向发送的基础上，提高反向传输的可靠性，具有更广泛的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为本发明的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统的结构示意图。
[0033]图2为本发明的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0035]本发明主要提供一种至少一个有源RFID单元与读卡单元的双向通信方法，读卡单元一直处于发送同步帧的状态，有源RFID单元接收到数据后按照一个的方式进行时隙退避发送给读卡单元，通过本同步传输方式能够有效的解决多射频单元发送数据中的冲突问题。
[0036]该方案采用同步的设计方法，有源射频单元在激活的状态时候，平时处于休眠状态，每隔一段时间侦听一次，读卡单元定时发送携带数据信息的同步帧，如果有源射频单元通过读卡单元的发送范围，收到读卡单元的同步巾贞后，读取收到的信号RFID中的功率大小，如果大于阈值，则解析出精确同步数据信息，找到同步时间后，根据卡的ID号退避一个相应的时隙XID的时间间隔，然后发送广播数据给读卡单元。
[0037]在本方案中，一个关键的问题是找出同步头，在本发明中同步功能是使用读卡单元中发出的帧中携带有计数的同步头来实现的，RFID单元接收到信号以后，通过同步信号推算出原始同步头发出的时间，就找到了精确的同步头了。
[0038]在此发明中，对于读卡单元来讲，上行和下行的采用不同的频率，实现双工通信，下行通信采用一种频段，并且为了保证成功率，加功率放大器，而在上行通信中，为了保证有源RFID单元的能耗，不能加功放，而是在靠近读写器单元的时候再发送才能保证其成功率，所以RFID单元要读取读写器单元发送出来的帧的信号强度，超过阈值才发送数据给读写器单元。
[0039]有源RFID单元的ID号至少为2个字节，并且可以通过读卡器进行修改，记录在本身的Flash中。
[0040]如图1所示,本发明的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统包括:
[0041]读卡单元，用以发送同步帧数据；
[0042]有源RFID单元，用以接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要求以及根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔后发送广播数据至所述的读卡单元；
[0043]后台控制终端，与所述的读卡单元相连接。
[0044]如图2所示，本发明的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法包括以下步骤:
[0045](I)所述的读卡单元发送同步帧数据；
[0046](2)所述的有源RFID单元接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否大于系统预设阈值，如果是，则继续步骤(3)，否则结束退出；
[0047](3)所述的有源RFID单元根据信号强度满足系统要求的同步帧数据、射频单元的ID号或者其他的手段退避一时间间隔后，采用与所述的读卡单元发送频率不同的频率发送广播数据至所述的读卡单元。
[0048]所述的有源RFID单元根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔，包括以下步骤:
[0049](31)所述的有源RFID单元解析信号强度满足系统要求的同步帧数据并得到同步序号；
[0050](32)所述的有源RFID单元根据所述的同步序号按照以下公式计算得到该同步帧数据的同步头:
[0051]同步头=接收到同步帧数据的同步序号X (总发送时间/发送同步帧数据帧总数
量);
[0052](33)所述的有源RFID单元在所述的同步头的基础上按照以下公式确定退避时间间隔:
[0053]退避时间间隔=该有源RFID单元的ID号X安全时隙。
[0054]所述的发送广播数据至所述的读卡单元，具体为:
[0055](41)所述的读卡单元接收所述的广播数据并判断该广播数据中包含的有源RFID单元ID号是否已存在于缓冲区，如果是，则继续步骤(43)，否则继续步骤(42)； [0056](42)所述的读卡单元将所述的有源RFID单元ID号上报并写在缓冲区内，然后继续步骤(43)；
[0057](43)所述的读卡单元判断所述的有源RFID单元ID号的有效时间是否为零，如果是，则继续步骤(45)，否则继续步骤(44)；
[0058](44)所述的读卡单元将所述的有源RFID单元ID号的有效时间按照系统预设时间间隔进行减I操作，然后继续步骤(43)；
[0059](45)删除缓冲区中对应的有源RFID单元ID号，然后结束退出。
[0060]下面采用一个具体实施例来进一步说明本发明的技术方案:
[0061]在具体实施例中采用433MHz作为读卡单元发送数据的频率(下行发送频率)，443MHz作为上行发送频率，上下行发送速率250kbps，安全时隙为1ms，以Is为一个同步的单元，则在Is内有1000个发送时隙，读写单元Is内以等时间间距发送30帧数据，数据中包含每帧数据的序号，从I到30。当卡进入读卡单元的发射范围后，如果有源RFID单元收到读卡单元发射的信号强度大于阈值-80dbm，则提取发送数据帧中的序号，不失一般性，设ID号为150的RFID单元收到序号为13，则可以判断出发射信号的Is的源头在13X (1/30)的地方，就可以在这个源头进行150个时隙的退避，然后发送数据。
[0062]如下表所示，为本实施例中发送同步帧数据的过程表。
【权利要求】
1.一种实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统，其特征在于，所述的系统包括: 读卡单元，用以发送同步帧数据； 有源RFID单元，用以接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要求以及根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔后发送广播数据至所述的读卡单元。
2.根据权利要求1所述的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的系统，其特征在于，所述的系统还包括后台控制终端，所述的后台控制终端与所述的读卡单元相连接。
3.一种基于权利要求1所述的系统实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: (1)所述的读卡单元发送同步帧数据； (2)所述的有源RFID单元接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要 求； (3)所述的有源RFID单元根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔后发送广播数据至所述的读卡单元。
4.根据权利要求3所述的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法，其特征在于，所述的有源RFID单元接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否满足系统要求，具体为: 所述的有源RFID单元接收所述的同步帧数据并判断其信号强度是否大于系统预设阈值，如果是，则继续步骤(3)，否则结束退出。
5.根据权利要求3所述的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法，其特征在于，所述的有源RFID单元根据信号强度满足系统要求的同步帧数据退避一时间间隔，包括以下步骤: (31)所述的有源RFID单元解析信号强度满足系统要求的同步帧数据并得到同步序号; (32)所述的有源RFID单元根据所述的同步序号按照以下公式计算得到该同步帧数据的同步头: 同步头=接收到同步帧数据的同步序号X(总发送时间/发送同步帧数据帧总数量)； (33)所述的有源RFID单元在所述的同步头的基础上按照以下公式确定退避时间间隔: 退避时间间隔=该有源RFID单元的ID号X安全时隙。
6.根据权利要求3所述的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法，其特征在于，所述的发送广播数据至所述的读卡单元，具体为: 采用与所述的读卡单元发送频率不同的频率发送广播数据至所述的读卡单元。
7.根据权利要求3所述的实现有源RFID单元与读卡单元双向通信的方法，其特征在于，所述的步骤(3)之后，还包括以下步骤: (41)所述的读卡单元接收所述的广播数据并判断该广播数据中包含的有源RFID单元ID号是否已存在于缓冲区，如果是，则继续步骤(43)，否则继续步骤(42)；(42)所述的读卡单元将所述的有源RFID单元ID号上报并写在缓冲区内，然后继续步骤(43)； (43)所述的读卡单元判断所述的有源RFID单元ID号的有效时间是否为零，如果是，则继续步骤(45)，否则继续步骤(44)； (44)所述的读卡单元将所述的有源RFID单元ID号的有效时间按照系统预设时间间隔进行减I操作，然后继续步骤(43)； (45)删除缓冲区中对应的有源RFID单元ID号，然后结束退出。
【文档编号】G06K17/00GK103984969SQ201410225887
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】毋杰, 张海波, 王占斌 申请人:公安部第三研究所