专利名称：有源交互式可视rfid电子标签模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及RFID (Radio Frequency Identification)电子标签,尤其是一种有源可视，数据可相互交互的有源交互式可视RFID电子标签模块。
背景技术：
射频识别装置的应用越来越广泛，如图I所示，现在使用的普通RFID电子标签I包括内置有存储器3的RFID芯片2，该RFID芯片电性 连接用于微型无线电发射和接受的第
一RF天线4，现在使用的RFID电子标签读写器6含有带无线收发功能的微控制器5，该微控制器5电性连接第二 RF天线7及通信接口 8，该RFID电子标签I通常由该RFID电子标签读写器6的第二 RF天线7发送的RF射频信号提供能量，并耦合至RFID电子标签I中的第一 RF天线4，第一 RF天线4中的整流器将RF射频信号的能量转化为电能后为电子标签供电，上电后，RFID电子标签I对RFID读写器的指令进行回应，返回存储于其存储器3中的标示信息。由于采用耦合能量，因此该RFID电子标签称为无源电子标签；由于受能量限制，该无源电子标签只能进行短距离的无线通信，不能提供除标示信息外的数据交换，也不能对外部的执行部件发出指令。为解决无源电子标签通信距离短的问题，带微型电池的有源电子标签出现，但其也仅限于电子标签读写器对电子标签进行身份的识别和管理，彼此交换的通信数据都是由RFID读写器设定的身份识别管理信息，无法实现对电子标签所处的环境条件及周边态势作出数据信息的交换。如现有的RFID识别定位系统用于风景区或野生动物自然保护区的游客识别定位管理，游客在野外观看野生动物的过程中，游客身上佩戴的电子标签与园区管理处的电子标签读写器进行单向数据交换，经RFID读写中继器获得的电子标签存储器中存储的游客身份识别信息，传递到RFID终端人员管理系统，从而使管理人员能获知携带电子标签游客的大致位置，但还是不知道游客所处的环境，若发生电子标签丢失，甚至野生动物威胁到游客的生命，虽然电子标签仍位于保护区内，管理方同样无法觉察游客所处的危险状态。在工业应用领域，零售状态的物品或处于运输状态的部件，虽然配置有RFID，但同样若所定位对象损坏或处于危险情况，RFID读写器持有者同样一无所知。现有的电子标签无法反馈即时可靠的电子标签持有者的状态信息，因而给电子标签系统应用者带来许多不便，这就需要一种新型的，能够实现监控被识别定位物品的状态，并能与外界传感器或执行部件进行数据交换的RFID电子标签。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有有源RFID电子标签在应用中存在只能提供预设数据的单方通信，读写器无法获得电子标签所处环境的状态信息的难题，提出一种可进行远距离读写操作识别，并能实时获得RFID电子标签所处环境状况的有源交互式可视 V-RFID 电子标签模块(Video-Radio Frequency Identification)。为解决上述技术问题，本发明所提供的有源交互式可视RFID电子标签模块，包括V-RFID电子标签及V-RFID电子标签读写器，该V-RFID电子标签包括内置存储器的RFID芯片，该RFID芯片电性连接第一电源及第一 RF天线，该第一电源还连接有带无线图像传输模块的第一微控制器，该第一微控制器电性连接第一电源、摄像模组及第一 RF天线；该V-RFID电子标签读写器中设有带无线图像传输模块的第二微控制器，该第二微控制器电性连接第二 RF天线及第二电源，该第二 RF天线将第二微控制器发出的图像传输信号及数据信息发送出去；第一 RF天线无线联结第二 RF天线，接收第二 RF天线发送的各种信号，如果接收的是数据信息，则将其写入RFID芯片；如果接收的是图像传输信号，则由第一微控制器驱动摄像模组动作，对V-RFID电子标签所处的环境位置进行摄像，并将所摄取的图像信息回传给第一微控制器，通过第一微控制器内部的无线图像传输模块经第一 RF天线发射至V-RFID电子标签读写器，该V-RFID电子标签读写器将收到的图像信息经第二微控制器的无线图像传输模块传输给V-RFID读写主控制器进行分析处理。该摄像模组的核心传感器为(XD/CM0S类型的普通图像摄像器件或为红外图像传感器。
该V-RFID电子标签还通过第一微控制器与多个传感器及多个执行机构进行无线通信及数据交换，该第一微控制器与多个传感器及多个执行机构的数据交换为无线传输或通信电缆，该第二微控制器通过第二 RF天线发送各种控制信号，第一 RF天线接收第二 RF天线发送的控制信号，并传送给第一微控制器，由第一微控制器分别驱动传感器或执行机构动作。为避免V-RFID电子标签读写器在读写V-RFID电子标签的过程中与图像传输信号或控制信号的数据传输发生碰撞，第一微控制器在V-RFID电子标签读写器的控制下进行无线通信频道调整，使V-RFID电子标签读写器与V-RFID电子标签的无线通信频道保持一致，而图像传输或控制信号的通信频道自动调整。本发明有源交互式可视V-RFID电子标签模块在实际应用时可设置多个V-RFID电子标签读写器，其中一个设为V-RFID读写主控制器，其余的则作为V-RFID读写中继器，该多个V-RFID读写中继器分别与不同的V-RFID电子标签无线联结，且所有的V-RFID读写中继器无线联结V-RFID读写主控制器。V-RFID电子标签的摄像模组在开机情况下处于休眠省电状态，当第一微控制器接收到图像采集指令或数据采集指令，第一微控制器唤醒并控制摄像模组进行一帧或者连续图像的采集，获取到的图像经压缩后通过第一微控制器的无线图像传输模块传送至V-RFID电子标签读写器。
本发明所提供的有源交互式可视V-RFID电子标签模块的摄像模组能对其所处的环境位置进行摄像，并通过其第一微控制器内设的无线图像传输模块发射至V-RFID电子标签读写器，V-RFID电子标签读写器将收到的图像信息根据上一级的V-RFID读写主控制器指令无线发射至V-RFID读写主控制器进行位置状态等信息的分析处理，从而可方便地让V-RFID读写主控制器持有者获知V-RFID电子标签所处的状态。同时V-RFID电子标签内置的具有无线图像传输模块的第一微控制器，可以接受V-RFID电子标签读写器发送的控制输出指令，并通过V-RFID电子标签的第一微控制器将控制指令发射至对应的执行机构，或将V-RFID电子标签与外部传感器进行通信获得的信息返回至V-RFID电子标签读写器，即实现交互式的信息通信。V-RFID电子标签本身带有大容量长时间待机的锂电池或可实现同样功能目的的电池，第一微控制器和摄像模组在V-RFID电子标签开机情况下处于休眠状态，在接收到图像采集指令或控制读写指令时唤醒V-RFID电子标签内的摄像模组或相应的传感器或执行机构，从而在尽可能的情况下节省电力资源，保证有源交互式可视RFID电子标签模块长时间待机工作。根据实际需要和成本考虑，V-RFID电子标签可采用分离独立器件设计成一体，即采用RFID芯片、第一 RF天线、带无线图像传输模块的第一微控制器设计成一体，也可将RFID芯片、第一 RF天线、带无线图像传输模块的第一微控制器封装成独立的V-RFID电子标签芯片。
图I为普通RFID电子标签模块示意 图2为本发明有源交互式可视RFID电子标签模块结构示意图；
图3为本发明有源交互式可视RFID电子标签模块的数据交互传输示意 图4为本发明有源交互式可视RFID电子标签模块传感器数据交互传输流程结构示意 图5为本发明有源交互式可视RFID电子标签模块案例实施结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的说明。参见图2，本发明有源交互式可视V-RFID电子标签11包括内置存储器3的RFID芯片2，该RFID芯片2电性连接第一电源12及第一 RF天线4，该第一电源12为V-RFID电子标签11提供所需电源，该第一 RF天线4接收读写器发出的读写信号供RFID芯片2读出或写入信息。该V-RFID电子标签11中还设有带无线图像传输模块的第一微控制器10，该第一微控制器10电性连接第一电源12、摄像模组9及第一 RF天线4，该第一微控制器10接收读写器发出的控制信号，并驱动摄像模组9动作，同时向读写器传送摄像模组9获取的图像数据。该摄像模组9的核心传感器为(XD/CM0S类型的普通图像摄像器件，也可为红外图像传感器。本发明有源交互式可视V-RFID电子标签读写器15中设有带无线图像传输模块的第二微控制器13，该第二微控制器13电性连接第二 RF天线7及第二电源14，同样，该第二电源14提供读写器所需电源，该第二 RF天线7将将第二微控制器13发出的图像传输信号及数据信息发送出去。该V-RFID电子标签读写器15中还设有与计算机通讯的通信接口 8。上述第一 RF天线4无线联结第二 RF天线7，接收第二 RF天线7发送的各种信号，如果接收的是数据信息，则将其写入RFID芯片2;如果接收的是图像传输信号，则由第一微控制器10驱动摄像模组9动作，对V-RFID电子标签11所处的环境位置进行摄像，并将所摄取的图像信息回传给第一微控制器10，通过第一微控制器10内部的无线图像传输模块经第一 RF天线4发射至V-RFID电子标签读写器15，该V-RFID电子标签读写器15将收到的图像信息经第二微控制器13的无线图像传输模块传输给V-RFID读写主控制器进行分析处理。参见图3-图5所示，本发明有源交互式可视V-RFID电子标签模块的应用系统包括多个V-RFID电子标签11及多个V-RFID电子标签读写器15。每一 V-RFID电子标签11还可通过第一微控制器10与多个传感器16及多个执行机构17进行交互式数据通信，该第一微控制器10与多个传感器16及多个执行机构17的连接既可采用无线传输，也可通过通信电缆18完成。该多个V-RFID电子标签读写器15中设有一个V-RFID读写主控制器19，其余的则作为V-RFID读写中继器20，该多个V-RFID读写中继器20分别无线联结不同的V-RFID电子标签11，且所有的V-RFID读写中继器20无线联结V-RFID读写主控制器19。下面以野生自然保护区的游客识别定位管理系统为例，具体说明本发明的使用。参见图3-图5，在游客进入自然保护区时，由自然保护区的管理者向每位游客发放V-RFID电子标签11，该V-RFID电子标签11内部存储器3存储身份认证信息，该身份认证信息由V-RFID电子标签读写器15的第二微控制器12及第二 RF天线7经第一 RF天线4写入到RFID芯片2中，且该身份认证码可自由设定并是唯一的，为避免同一保护区内的不同的游客组团发生身份识别混淆，每个组团的游客认证码单独设定有一校验位。通常情况下，游客所处的保护区较为广阔，游客的位置也是任意的，或者即使有固 定路线，管理方在自然保护区的任意位置、有规律的距离线路上安装有V-RFID读写中继器20，而每个V-RFID读写中继器20分别由内设的第二电源14供电，在本实施例中采用锂电池，同样，V-RFID电子标签11在发放给游客之前，已经由管理方为V-RFID电子标签内置的第一电源12充电，当游客进入自然保护区，在一定的距离上V-RFID读写中继器20从V-RFID电子标签11读出游客的身份信息，并实时经内置第二微控制器13的无线(本实施案例是采用无线传输，若在其它业场合，则也可通过通信电缆18完成数据交换)发送至位于自然保护区管理处的V-RFID读写主控制器19上，管理人员从V-RFID读写主控制器19的通信接口 8获得信息，以了解游客信息。当管理人员需要了解游客所处环境的实时信息时，管理人员可适时给某位游客佩戴的V-RFID电子标签11下达图像采集指令，该指令由V-RFID读写主控制器19发出，经V-RFID读写中继器20将指令层层下达，最后，游客佩戴的V-RFID电子标签11的第一微控制器10接收到该信息，并将内置的摄像模组9从待机状态唤醒，对游客某一方向的环境进行拍摄，该拍摄到的图像数据经第一微控制器10进行图像压缩处理后，层层返回至自然保护区的管理者所持有V-RFID读写主控制器19，这样，管理者就直观地掌控游客的环境状态，判定其是否处于危险状态。V-RFID电子标签11在预定的时间内未收到图像采集指令或数据传输指令时，V-RFID电子标签11的摄像模组9和第一微控制器10自动进入休眠状态，以节省电力，等待下一控制指令的唤醒。当某一游客佩戴的V-RFID电子标签11正进行图像传送过程中，为避免V-RFID电子标签读写器15同时又在读写V-RFID电子标签，可将该V-RFID电子标签所携带的身份认证信息同图像一并返回至V-RFID读写主控制器19，当同一位置的V-RFID电子标签读写器15对多个V-RFID电子标签11进行读操作的过程中，V-RFID电子标签读写器15与V-RFID电子标签11根据预先设定的数据防碰撞机制自动进行频道调整，保证正常的点对多点的无线数据交换。至于该有源交互式可视电子标签V-RFID 11如何与外部的传感器16或执行部件17进行信息的交互处理，由于其大致与摄像模组9的控制相同，因而在此不多加叙述。另夕卜，文中提到的可实现图像无线传输模块已是公开技术，因而在本专利中也不作叙述。
权利要求
1.一种有源交互式可视RFID电子标签模块，其特征在于包括V-RFID电子标签及V-RFID电子标签读写器，该V-RFID电子标签包括内置存储器的RFID芯片，该RFID芯片电性连接第一电源及第一 RF天线，该第一电源还连接有带无线图像传输模块的第一微控制器，该第一微控制器电性连接第一电源、摄像模组及第一 RF天线；该￥-1^10电子标签读写器中设有带无线图像传输模块的第二微控制器，该第二微控制器电性连接第二 RF天线及第二电源，该第二 RF天线将第二微控制器发出的图像传输信号及数据信息发送出去；第一 RF天线无线联结第二 RF天线，接收第二 RF天线发送的各种信号，如果接收的是数据信息，则将其写入RFID芯片；如果接收的是图像传输信号，则由第一微控制器驱动摄像模组动作，对V-RFID电子标签所处的环境位置进行摄像，并将所摄取的图像信息回传给第一微控制器，通过第一微控制器内部的无线图像传输模块经第一 RF天线发射至V-RFID电子标签读写器，该V-RFID电子标签读写器将收到的图像信息经第二微控制器的无线图像传输模块传输给V-RFID读写主控制器进行分析处理。
2.根据权利要求I所述的有源交互式可视RFID电子标签模块，其特征在于，该摄像模 组在开机情况下处于休眠状态，当第一微控制器接收到图像采集指令，第一微控制器唤醒并控制摄像模组进行一帧或者连续图像的采集。
3.根据权利要求I所述的有源交互式可视RFID电子标签模块，其特征在于，该摄像模组的核心传感器为(XD/CMOS类型的普通图像摄像器件或为红外图像传感器。
4.根据权利要求I所述的有源交互式可视RFID电子标签模块，其特征在于，该V-RFID电子标签还通过第一微控制器连接多个传感器及多个执行机构，该第一微控制器与多个传感器及多个执行机构的连接为无线传输或通信电缆，该第二微控制器通过第二 RF天线发送各种控制信号，第一 RF天线接收第二 RF天线发送的控制信号，并传送给第一微控制器，由第一微控制器分别驱动传感器或执行机构动作。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的有源交互式可视RFID电子标签模块，其特征在于，为避免V-RFID电子标签读写器在读写V-RFID电子标签的过程中与图像传输信号或控制信号的数据传输发生碰撞，第一微控制器在V-RFID电子标签读写器的控制下进行无线通信频道调整，使V-RFID电子标签读写器与V-RFID电子标签的无线通信频道保持一致，而图像传输或控制信号的通信频道自动调整。
全文摘要
一种有源交互式可视V-RFID电子标签模块，包括V-RFID电子标签及V-RFID电子标签读写器，该V-RFID电子标签包括内置存储器的RFID芯片,该RFID芯片电性连接第一电源及第一RF天线，该第一电源还连接有带无线图像传输模块的第一微控制器,该第一微控制器电性连接第一电源、摄像模组及第一RF天线；该V-RFID电子标签读写器中设有带无线图像传输模块的第二微控制器，该第二微控制器电性连接第二RF天线及第二电源，该第二RF天线将第二微控制器发出的图像传输信号及数据信息发送出去；该第一RF天线无线联结第二RF天线。本发明在实现普通电子标签所具有的读写操作的同时，能实现实时的视频采集及与外部传感器和执行部件交互式的信息通信。
文档编号H04N5/225GK102722738SQ201110079349
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者刘云龙, 吴士旭, 王志坚 申请人:刘云龙