专利名称：一种基于蓝牙技术的移动rfid读写器自组织网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及物联网技术领域，更具体地，涉及一种基于蓝牙技术的移动RFID读写器自组织网络。
背景技术：
射频识别(RadioFrequency Identification，RFID)技术是 20 世纪 90 年代兴起的一种非接触式的自动识别技术。现有的RFID系统中的RFID读写器都是固定安装在预定地点，并通过有线连接来收集数据，成本较高。随着RFID读写器处理速度和读写能力的增强，把RFID读写器做成车载式可移动的数据收集操作终端的数据将很有必要。蓝牙(Bluetooth)标准是由一个叫蓝牙特别兴趣小组(SIG)的行业协会发布的开放标准。蓝牙技术可以集成到便携式计算机、PDA、移动电话等移动载体上，并建立一种小范围的、经济的无线链路。蓝牙规范采用的无线电频谱是工业、科学和医学(industrial， scientific and medical, ISM)频段中的一部分。工作在2. 4GHz，且不需要申请许可证，最高的数据传输率可达到3Mbps。物联网是未来网络发展的一种趋势，其目的是将互联网络延伸到物体上，不仅仅只是在固定的网络终端上，甚至移动载体也可以通过接入点接入互联网。现有的网络基本上都是基于固定网络架构下搭建，为了满足物联网的发展，如果仍采用先前的模式，付出的代价将是沉重的；其次，目前物联网中的数据终端大部分都依靠预先安置的固定的RFID读写器来对移动电子标签进行数据录入，处理能力和处理范围有限，限制了物联网进一步的普及。
发明内容
为克服现有固定RFID读写器组网成本昂贵、处理能力低下且处理范围有限的缺陷，本发明提出一种基于蓝牙技术的移动RFID读写器自组织网络。根据本发明的一个方面，提出了一种移动RFID读写器自组织网络，包括安装在移动载体上作为所述自组织网络的节点的多个RFID读写器，布置有参照标签的数据采集点以及连接互联网的无线接入点；其中，各RFID读写器分别通过加装的蓝牙处理模块互相通信，当RFID读写器经过数据采集点时，参照标签上传数据给RFID读写器，该数据传送到目标RFID读写器载体或者通过接入点接入互联网；无线接入点用于接收RFID读写器收集的参照标签数据并且向 RFID读写器发送来自互联网的命令。根据本发明的另一方面，提出了一种移动RFID读写器自组织网络的数据传输方法，包括步骤10)、RFID读写器节点查找周围的邻居节点，建立与邻居节点的信号连接，通过向邻居节点发送控制信息申请加入已有的自组织网络或者组建网络；步骤20)、RFID读写器节点连接或者建立自组织网络，向邻居节点发送增量路由
4更新，用来更新所有节点的自组网；步骤30)、触发邻居节点更新其路由表，通过从邻居节点接收的路由表来更新本地节点的路由表，与自组网建立连接；步骤40)、接收来自邻居节点传来的数据或者来自本地节点射频识别模块传来的数据，判断数据类型；步骤50)、根据数据类型查找路由表，获取数据传输路径，发送数据至下一节点。本发明将传统的RFID读写器装载到可移动的载体上，形成一个可移动的RFID读写终端；将传统的蓝牙处理模块与RFID读写器结合在一起，RFID读写器的作用是收集数据和发送命令，对参照标签进行相应地操作，蓝牙处理模块主要功能在于，将各个正常工作的节点自组织成一个网络，当发送数据的目标节点在网络时，可以经过一跳或多跳到达目标节点；可移动RFID读写器自组织一个网络系统，在这一网络系统中可以任意传送消息，也可以通过预先设计的接入点接入互联网；当目标节点不在自组织网络时，可以暂存数据，当在蓝牙通信范围内出现可移动节点时，转发此数据。在服务器-客户端模式的网络应用中， 服务器不仅可以部署于公有网络，还可以部署于多级私有网络中；提高了服务的服务质量 (Qos)，降低了对公有网络地址和数据传输能力的需求压力。
图1为移动RFID读写器组成的自组织网络示意图；图2为移动RFID读写器组成的自组织网络结构图；图3为移动RFID读写器结构示意图；图4为自组网之间的数据交换示意图；图5为移动RFID读写器节点状态运行流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种基于蓝牙技术的移动RFID读写器自组织网络进行详细描述。总的来说，在本发明的技术方案中，为RFID读写器模块加装蓝牙控制模块，使其具有路由功能，并将加装蓝牙控制模块的RFID读写器模块安装在移动载体上，构成自组织网络中的一个移动的节点，移动载体可以是汽车、PDA、手持扫描设备等可移动的设备。通过蓝牙无线传输技术将各个移动RFID读写器节点自组织成一个网络。读写器收集到参照标签中的数据后，封装成数据包，数据包通过单跳或多跳的方式传到目标节点。当目标节点不在自组网内时，节点可以暂存数据包，直至其它节点或目标节点出现在其蓝牙无线通信范围内。在根据本发明的实施例的基于蓝牙技术的移动RFID读写器自组织网络中，将物联网中的RFID读写器作为自组织网络中节点，收集实时数据或对参照标签发出操作命令， 或者作为网络中的路由节点，对数据进行转发。将RFID读写器收集到数据封装成数据包， 通过蓝牙技术传输到其它移动RFID读写器节点上，判断节点是否为目的节点，是则进行相应地接收操作，不是目标节点时将转发数据包，直至到达目标节点。采用蓝牙技术对移动 RFID读写器节点自组织成网络，以便进行数据交换和RFID技术运用到移动的读写器终端。
5各个RFID读写器可以自组织成一个移动网络系统，如果网络中节点不是数据源节点或目标节点，则充当中间节点。图1为移动RFID读写器组成的自组织网络示例图。如图所示，每一个自组织网络系统包括两部分第一部分是装在移动载体上RFID读写器(对应于图1中的移动RFID读写器载体)，其中在符合EPC标准的RFID读写器上加装蓝牙处理模块，使其具有数据读写的功能和路由功能，具体模块实现如下详述的图2中所示。自组织网络的另一部分是预先布置的参照标签，参照标签可以是地理位置信息，或者动态的信息，当有移动的RFID读写器经过时，参照标签就可以上传数据。数据经过单跳或多跳的方式传送到目标节点或者通过接入点接入互联网，再传送到目标地。从图1中可以看出，数据的传输必须保证两个节点在蓝牙无线通信范围内，通常在IOOmw的功率下为一百米。图2为移动RFID读写器组成的自组织网络结构示意图。该自组织网络中包括五个可移动RFID读写器1、五个参照标签7和一个无线接入点2 (AP)，无线接入点即图2中的无线通信点。可以知道，在蓝牙通信功率允许的范围内，可以布置更多或者更少的RFID读写器和参照标签。其中无线接入点负责连接互联网，接收可移动RFID读写器收集的参照标签数据，给可移动RFID读写器发送来自互联网的命令。无线接入点2与互联网6是通过预先安置的线路相连。每一个可移动读写器RFID的内部结构如图3所示，对于自组织网络内部时，可以采用ADOV路由算法进行数据传输，每一个节点上都存在一片RAM来存储最新的路由。参照标签7预先安置在需要采集数据的地点，在具体实现时如图1所示，参照标签可以间隔一段距离安装在或集成到门牌号、路灯等上面，来进行收集相应地数据。图3为移动RFID读写器结构示意图，如图3所示，移动RFID读写器包括无线通信模块和RFID射频读写器模块。无线通信模块由微控制器4 (MCU)、无线通信模块天线1、蓝牙模块2、三色信号显示灯3，非易失性存储器5和RAM 6组成。微控制器4是无线通信模块的控制核心，控制数据转发、信息录入和路由表维护，当节点处于路径节点上时，转发数据，当节点处于源节点主要进行数据封装发送，而处于目的节点时进行信息录入，无线通信模块还必须接收其他节点发送来的控制信息，来维护自己的路由表。微控制器4通过总线与蓝牙模块2相连，蓝牙模块2主要用于移动节点之间的无线通信，天线1用来收发无线信号。三色信号显示灯3主要用来显示移动节点之间的信号强弱，与微控制器4通过串口连接。RAM 6通过地址数据总线和微控制器4，用来储存路由表，便于路由表的维护；当设备正常运行时，最新的路由表存储在RAM里，当设备突然断电或不在通信范围内时，须将路由表转存到非易失性存储器5中。非易失性存储器5通过地址数据总线和微控制器4相连，用来存储射频识别模块发来的数据信息。无线通信模块与RFID射频读写器模块之间的通信7 可以通过串口 RS232进行通信。RFID射频读写器模块包括读写器模块9、射频识别模块10 和发射天线11。读写器模块9通过发射天线11发送一定频率的射频信号，当读写器进入发射天线工作区域时产生感应电流，参照标签12根据感应电流获得能量激活；参照标签12 将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从参照标签发送来的载波信号，经天线调节器传送到射频识别模块10，射频识别模块10对接收的信号进行解调和解码，然后送到读写器模块9进行相关处理；RFID射频识别模块将上传的数据通过串口 RS232 7传至无线通信模块，进行后继处理。图4为移动RFID读写器跨自组织网之间的数据传输示意图。当数据传输只在同一个自组织网络内部进行时，每一个节点都将储存一张路由表，发送和接收数据时将对本节点的路由表进行检索，将数据传送至下一跳，直至传输到目节点。当节点传送数据的目的节点不在本自组织网络时，数据源节点将采用泛洪的方式将数据在局域网络中的每一个节点上备份，将数据暂存至节点的非易失性存储器中，当通信范围内出现新的节点时，完成数据交换，直至数据到达目的节点。图4给出了两个自组织网络，当数据源节点S发送数据的目的节点D不在左边的局域网而在右边的局域网时，数据将以泛洪的方式在左边的局域网内的每一个节点上做一次备份，当左边的局域网中的节点C2靠近右边的局域网中的节点 C4时，节点C2将与C4进行数据交换，这样右边的局域网中C4节点可以根据自己的路由表将数据传送目的节点D，完成一次数据交换。图5为自组织网络中移动节点的状态转化流程图。如图所示SlOO打开移动RFID读写器，设置链路响应定时器；SlOl进入查询模式，查找节点周围的邻居节点；S102进入寻呼模式，建立与邻居节点的信号连接，准备搭建自组织网络；S103向邻居节点发送“HELLO”控制信息，向已有的自组织网络提出申请或者和邻居节点组网；S104等待应答信息；S105判断是否收到ACK应答信息，如果收到进入连接模式S111，如果没有收到数据转到S106 ；S106判断是否超时，如果没有超时转S104，如果超时转S107 ；S107判断尝试次数是否超过限制，如果没有转入S102寻呼模式；S108休眠，进入省电模式，别的节点可以唤醒节点而进入SlOl ；S109注销，节点长时间没用时就注销此节点，关闭电源。Slll连接模式，与已存在的自组网建立连接；S112向邻居节点发送增量路由更新，用来更新所有节点的自组网；S113触发邻居节点更新其路由表；S114接收邻居节点发送过来的路由表，更新本地节点的路由表，与自组网建立连接；S115运行模式，等待是否接收来自两部分的数据一部分来自邻居节点传来的数据；另一部分来自本地节点射频识别模块传来的数据；S116判断是否收到数据，长时间没有接到数据时，转到S108休眠，收到数据时转到 Sl17 ；S117判断数据类型，当收到的数据是转发时，节点处于路径节点上，转到S118;当节点处于源节点发送数据时，转到S119 ；当节点处于目的节点时，接收数据，转到S120 ；S118转发数据，节点处于路径节点上；S119发送数据，节点处于源节点；S120接收数据，节点处于目的节点；接收来自其他节点的数据；S121查找路由表，找到数据传输路径；S122发送数据至下一节点；S123判断定时器内是否接到数据，如果接收到数据的话，将状态转到Slll连接模式；如果没有则转到SlOl查询模式；SllO结束处理；最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。
权利要求
1.一种移动RFID读写器自组织网络，包括安装在移动载体上作为所述自组织网络的节点的多个RFID读写器，布置有参照标签的数据采集点以及连接互联网的无线接入点；其中，各RFID读写器包括蓝牙处理模块，各RFID读写器通过各自的蓝牙处理模块互相通信，当RFID读写器经过数据采集点时，参照标签上传数据给RFID读写器，该数据传送到目标RFID读写器载体或者通过接入点接入互联网；无线接入点用于接收RFID读写器收集的参照标签数据并且向RFID读写器发送来自互联网的命令。
2.权利要求1的自组织网络，其中，所述每个RFID读写器节点储存包含各RFID读写器地址信息的路由表，发送和接收数据时将对本地RFID读写器的路由表检索，根据检索结果将数据传送至下一跳。
3.权利要求2的自组织网络，其中，当RFID读写器节点传送数据的目的节点不在本自组织网络时，数据源节点将采用泛洪的方式将数据在局域网络中的每一个节点上备份，将数据暂存并在出现新的节点时进行数据交换。
4.权利要求1的自组织网络，其中，所述RFID读写器包括 用于获取参照标签数据的RFID射频读写器模块；与所述无线接入点以及所述RFID射频读写器模块通信的无线通信模块。
5.权利要求4的自组织网络，其中，所述无线通信模块包括微控制器、无线通信模块天线、蓝牙模块和存储器；微控制器控制数据转发、录入和路由表维护，当节点处于路径节点上时，转发数据，当节点处于源节点进行数据发送，处于目的节点时进行信息录入； 蓝牙模块用于各节点之间的无线通信； 无线通信模块用来收发无线接入点的无线信号； 存储器用来储存路由表和RFID射频读写器模块发来的数据信息。
6.权利要求4的自组织网络，其中，所述RFID射频读写器模块包括读写器模块、射频识别模块和发射天线；其中，读写器模块通过发射天线发送射频信号，读写器模块进入发射天线工作区域时产生感应电流，激发参照标签发送数据；发射天线接收参照标签发送的信号，传送到射频识别模块； 射频识别模块用于对接收的信号进行解调和解码。
7.权利要求1的自组织网络，其中，所述移动载体是诸如汽车、PDA或者手持扫描设备的可移动的设备。
8.权利要求1的自组织网络，其中，所述参照标签的数据是地理位置信息或者动态的信息。
9.一种移动RFID读写器自组织网络的数据传输方法，包括步骤10)、RFID读写器节点查找周围的邻居节点，建立与邻居节点的信号连接，通过向邻居节点发送控制信息申请加入已有的自组织网络或者组建网络；步骤20)、RFID读写器节点连接或者建立自组织网络，向邻居节点发送增量路由更新， 用来更新所有节点的自组网；步骤30)、触发邻居节点更新其路由表，通过从邻居节点接收的路由表来更新本地节点的路由表，与自组网建立连接；步骤40)、接收来自邻居节点传来的数据或者来自本地节点射频识别模块传来的数据， 判断数据类型；步骤50)、根据数据类型查找路由表，获取数据传输路径，发送数据至下一节点； 其中，所述自组织网络是权利要求1-8的任一个所述的自组织网络。
10.权利要求10的方法，其中，步骤40)中，当收到的数据是转发时，节点处于路径节点上，当节点处于源节点时发送数据，当节点处于目的节点时，接收数据。
全文摘要
本发明提供一种移动RFID读写器自组织网络，包括安装在移动载体上作为所述自组织网络的节点的多个RFID读写器，布置有参照标签的数据采集点以及连接互联网的无线接入点；其中，各RFID读写器分别通过加装的蓝牙处理模块互相通信，当RFID读写器经过数据采集点时，参照标签上传数据给RFID读写器，该数据传送到目标RFID读写器载体或者通过接入点接入互联网；无线接入点用于接收RFID读写器收集的参照标签数据并且向RFID读写器发送来自互联网的命令。
文档编号H04W84/18GK102378408SQ20101026594
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者于海宁, 何力, 刘文懋, 周斌, 方滨兴, 樊华, 殷丽华, 谭霜, 贾焰, 陈娟, 韩伟红 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学, 北京合天智汇信息技术有限公司, 北京哈工大计算机网络与信息安全技术研究中心