一种无线射频识别读写器及天线切换实现方法

专利名称：一种无线射频识别读写器及天线切换实现方法
技术领域：
本发明涉及无线射频识别(RFID)技术，尤其涉及一种RFID读写器及天 线切换实现方法。
背景技术：
RFID技术是一种自动识别技术，包括条形码识别、光学字符识别、智 能卡识别及生物认证识别等。在RFID系统中，主要包括RFID标签和RFID
读写器。
图1为现有技术中RFID读写器的结构示意图。如图1所示，该RFID 读写器包括读写器本体100和天线200。其中，每个天线200对应读写器 本体100的一个端口 ，读写器本体100根据预设规则，控制各端口天线200 的信号发送与接收，并且同一时刻只有一个天线200进行信号发送，其它天 线200进行信号接收。具体实现时，读写器本体IOO根据预设规则，分别为 每个端口分配一定的信号发送持续时长，与各端口相连的天线200在该信号 发送持续时长内进行信号发送。RFID标签用于标识欲识别目标的信息，当 RFID标签载体移至RFID读写器进行信号发送的天线200的覆盖范围内时， RFID标签被激活，RFID标签内的信息通过进行信号接收的天线200被接收 至RFID读写器，RFID读写器中的读写器本体100对所接收的信息进行识 别并处理。
目前，RFID技术已引起越来越多的关注，并被广泛应用于动物追踪、 海洋集装箱追踪、军事及飞行应用中的追踪等，此外，还被应用于供应链管 理、收费口和加油站车辆认证等消费者的日常应用中。进行追踪时，RFID 读写器可根据被激活的RFID标签对应的天线的覆盖区域，确定RFID标签 的位置。
为了满足日益增多的应用需求，RFID系统应能保证不同读取范围的性 能要求。然而，很多情况下，现有技术中的RFID系统，由于其RFID读写器的天线200发射功率限制以及所支持天线200的数量限制等，使得RFID 读写器的覆盖范围无法满足RFID系统的性能需求。
为了扩大RFID读写器的覆盖范围，现有技术中有一种解决方法为在 RFID读写器的读写器本体100的每个端口设置一个功分器，用于将各端口 的信号功率进行分割以支持更多的天线200，但该技术中将功率通过功分器 分割后分配给每个天线200,会降低每个天线200的发射功率，因此并没有 实现覆盖范围的扩大；并且当RFID标签被激活时，也无法判断RFID标签 具体是进入了端口对应的哪个天线200的覆盖区域内，从而无法满足高精度 的追踪需求。

发明内容
本发明一方面提供了一种RFID读写器，另一方面提供了一种RFID读 写器的天线切换实现方法，以便扩大RFID读写器的覆盖范围。
本发明所提供的RFID读写器，包括读写器本体和天线，所述读写器 本体用于为自身的每个端口分配信号发送持续时长；该RFID读写器还包括 至少 一个天线切换单元，
每个天线切换单元的一端与读写器本体的一个端口相连，另一端与至少 两个天线相连；所述天线切换单元用于获取所述读写器本体分配给所述端口 的信号发送持续时长，根据所述信号发送持续时长对所述至少两个天线的信 号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果，根据所述信号发送配 置结果对所述至少两个天线的信号发送进行切换控制。
其中，所述天线切换单元包括
发送时长控制模块，用于获取所述读写器本体分配给所述端口的信号发 送持续时长；根据所述信号发送持续时长，按照预设配置策略对所述至少两 个天线的信号发送时长及顺序进行配置；根据所述配置的结果，在信号传输 过程中，向切换模块发送控制信号；
切换模块，用于根据来自所述发送时长控制模块的控制信号，对所述至 少两个天线的信号发送进行切换。
其中，所述发送时长控制模块包括
信号发送时长获取模块，用于获取所述读写器本体分配给所述端口的信 号发送持续时长；天线发送时长配置模块，用于根据所述获取模块获取的信号发送持续时 长，按照预设配置策略对所述至少两个天线的信号发送时长及顺序进行配
置；
控制模块，用于根据所述天线发送时长配置模块的信号发送配置结果， 在信号传输过程中，向切换模块发送控制信号。
其中，所述信号发送时长获耳又模块包括
信号发送起止时刻测量模块，用于对流经所述端口的信号电平进行测 量，将得到的测量结果与预设的发送电平阈值进行比较，确定信号发送的起 始时刻及结束时刻；
信号发送时长测量模块，用于对所述信号发送的起始时刻至结束时刻之 间的持续时间进行记录，得到读写器本体分配给所述端口的信号发送持续时 长。
其中，所述天线发送时长配置模块包括
配置策略设置模块，用于设置所述至少两个天线的信号发送配置策略；
发送时长分配模块，用于根据所述信号发送时长获取模块获取的信号发 送持续时长，按照所述配置策略设置模块中设置的所述信息发送配置策略对 所述至少两个天线的信号发送时长及顺序进行配置。
其中，所述切换模块包括第一发送接收切换模块、第二发送接收切换 模块、天线切换模块和耦合器，其中，
所述第一发送接收切换模块包括第一发送接收接口、第一发送接口和 第一接收接口，所述第一发送接收接口与所述读写器本体的端口相连，并且 所述第 一发送接收接口与所述第 一发送接口之间形成发送通道，所述第一发 送接收接口与所述第一接收接口之间形成接收通道；每个第一发送接收切换 模块用于根据来自所述发送时长控制模块的控制信号，对所述发送通道和接 收通道进行切换；
所述第二发送接收切换模块的数量与天线数量一致，并且每个第二发送 接收切换模块包括第二发送接收接口、第二发送接口和第二接收接口，所 述第二发送接收接口与天线相连，并且所述第二发送接收接口与所述第二发 送接口之间形成发送通道，所述第二发送接收接口与所述第二接收接口之间 形成接收通道；每个第二发送接收切换模块用于根据来自所述发送时长控制 模块的控制信号，对所述发送通道和接收通道进行切换；所述天线切换模块包括信号接收接口和与天线数量一致的发送接口 ； 所述信号接收接口与所述第一发送接收切换模块的第一发送接口相连，所述 每个发送接口与一个第二发送接收切换模块的第二接收接口相连，所述天线 切换模块用于根据来自所述发送时长控制模块的控制信号，对所述信号接收 接口与各发送接口之间的通道进行切换；
所述耦合器的包括信号发送接口和与天线数量一致的接收接口；所述 信号发送接口与所述第一发送接收切换模块的第一接收接口相连，所述每个 接收接口与 一个第二发送接收切换模块的第二发送接口相连；所述耦合器， 用于耦合来自各第二发送接收切换模块的信号，将得到的一路信号向第一发 送接收切换才莫块输出。
上述RFID读写器中，所述读写器本体进一步根据所述信号发送配置结 果，确定被激活RFID标签对应的天线，根据所述天线的覆盖区域，确定所 述RFID标签的位置。
其中，所述读写器本体包括
天线发送时长确定模块，用于根据读写器本体分配给各端口的信号发送 持续时长，按照预设配置策略确定各端口对应的所述至少两个天线的信号发 送时长及顺序，得到所述至少两个天线的信号发送配置结果；
RFID标签位置确定模块，用于根据所述信号发送配置结果，确定被激 活的RFID标签对应的天线，根据所述天线的覆盖区域，确定所述RFID标 签的位置。
本发明所提供的RFID读写器的天线切换实现方法，包括 在读写器本体和天线之间设置至少一个天线切换单元，每个天线切换单
元的一端与读写器本体的一个端口相连，另一端与至少两个天线相连，该方 法包括
-线
端口的信号发送持续时长；
号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果；
根据所述信号发送配置结果对与所述天线切换单元相连的各天线的信 号发送进行切换控制。
其中，所述天线切换单元获取读写器本体分配给与所述天线切换单元相续时长包括
所述天线切换单元对流经所述端口的信号电平进^"测量，将得到的测量 结果与预设的发送电平阈值进行比较，确定信号发送的起始时刻及结束时 刻；
对所述信号发送的起始时刻至结束时刻之间的持续时间进行记录，得到 读写器本体分配给所述端口的信号发送持续时长。
的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果包括 设置与所述天线切换单元相连的各天线的信号发送配置策略； 根据所述信号发送持续时长，按照所述信号发送配置策略对所述各天线
的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果。
其中，所述信号发送配置策略为将所述信号发送持续时长平均分配给
与所述天线切换单元相连的各个天线，或者为将所述信号发送持续时长按
照预设的加权系数分配给与所述天线切换单元相连的各个天线；
所述根据信号发送配置结果对与所述天线切换单元相连的所述至少两
个天线的信号发送进行切换控制为根据信号发送配置结果，在信号发送期
间，控制各天线按照为所述天线配置的信号发送时长及顺序进行信号发送。 其中，所述信号发送配置策略为轮流将所述信号发送持续时长分配给
与所述天线切换单元相连的一个天线；
所述根据信号发送配置结果对与所述天线切换单元相连的所述至少两
个天线的信号发送进行切换控制为根据信号发送配置结果，在每个信号发
送期间，按照轮询顺序分别控制一个天线按照所述信号发送持续时长进行信
号发送。
较佳地，该方法进一步包括读写器本体周期性的向天线切换单元发送 复位信号，天线切换单元接收到所述复位信号，从轮询顺序中的起始天线开 始，执行所述在每个信号发送期间，按照轮询顺序分别控制一个天线按照所 述信号发送持续时长进行信号发送。
较佳地，该方法进一步包括读写器本体根据所述信号发送配置结果， 确定被激活的RFID标签对应的天线，根据所述天线的覆盖区域，确定所述 RFID标签的位置。
其中，所述读写器本体根据所述信号发送配置结果，确定被激活的RFID标签对应的天线之前进一步包括
读写器本体根据分配给各端口的信号发送持续时长，按照预设配置策略
确定相应端口对应的各天线的信号发送时长及顺序，得到各天线的信号发送 配置结果。
从上述方案可以看出，本发明中通过在读写器本体和天线之间设置至少 一个天线切换单元，每个天线切换单元的一端与读写器本体的一个端口相 连，另一端与至少两个天线相连。从而扩展了一个端口所对应天线的个数，
连的端口的信号发送持续时长；根据信号发送持续时长对与自身相连的各天
线的信号发送时长及顺序进行配置，根据得到的信号发送配置结果对与天线 切换单元相连的各天线的信号发送进行切换控制，而无需改变分配给各天线
的发射功率，从而扩大了 RFID读写器的覆盖范围。
此外，进一步地，当进行跟踪时，读写器本体根据确定的信号发送配置 结果，确定^l激活的RFID标签对应的天线，根据天线的覆盖区域，确定所 述RFID标签的位置，从而可满足追踪精度的需求。


下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通 技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中
图1为现有技术中RFID读写器的结构示意图2为本发明实施例中RFID读写器的结构示意图3为图2所示RFID读写器中天线切换单元的结构及连接关系示意图4为图3所示天线切换单元中发送时长控制模块的结构及连接关系示 意图5为图4所示发送时长控制模块中信号发送时长获取模块的结构示意
图6为图4所示发送时长控制模块中天线发送时长配置模块的结构示意
图7为图2所示RFID读写器中读写器本体的内部结构示意图8为图3所示天线切换单元中切换^t块的结构及连接关系示意图9为本发明实施例中RFID读写器的天线切换实现方法的示例性流程图IO为本发明示例一中RFID读写器的结构示意图11为本发明示例一中RFID读写器的天线的发送时间及顺序的示意
图12为本发明示例二中RFID读写器的天线的发送时间及顺序的示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举 实施例，对本发明进一步详细说明。
图2为本发明实施例中RFID读写器的结构示意图。如图2所示，该RFID 读写器包括读写器本体100、天线200以及至少一个天线切换单元300。 其中，每个天线切换单元300的一端与读写器本体100的一个端口相连，另 一端与至少两个天线200相连。通过增加天线切换单元300, ^v而扩展一个 端口所对应天线200的个数，实际工作时，无需改变各天线200的发射功率， 而只通过天线切换单元300对该端口对应的各天线200的信号发送进行切 换，从而扩展了 RFID读写器所支持的天线200的数量，并且天线切换单元 300的数量可根据实际需要进行配置。
具体工作时，天线切换单元300获取读写器本体100分配给与该天线切 换单元300相连的端口的信号发送持续时长，根据该信号发送持续时长对与 该天线切换单元300相连的各天线200的信号发送时长(即各天线200进行 信号发送的时间长度)及顺序进行配置，得到信号发送配置结果(包括各天线 200的信号发送时长及顺序)，根据信号发送配置结果对与该天线切换单元 300相连的各天线200的信号发送进行切换控制。
读写器本体100根据信号发送配置结果，确定被激活的RFID标签对应 的天线200,根据所确定天线200的覆盖区域，确定RFID标签的位置。
实际应用中，每个天线切换单元300的内部结构实现形式可有多种，图 3为天线切换单元300的一种结构及连接关系示意图。如图3所示，该天线 切换单元300可包括发送时长控制模块310和切换模块320。图3中，为 清晰起见，采用粗线条表示信号传输线，细线条表示测试及控制线，实线表 示天线切换单元300及其内部结构，虚线表示天线切换单元300之外的与之有连接关系的组成部分。
其中，发送时长控制模块310用于获取所述读写器本体IOO分配给与该
天线切换单元300相连的端口的信号发送持续时长；根据所述信号发送持续 时长，按照预设的配置策略对与该天线切换单元300相连的各天线200的信 号发送时长及顺序进行配置；根据所述配置的结果，在信号传输过程中，向 切换模块320发送控制信号。
切换模块320用于根据来自发送时长控制模块310的控制信号，对与该 天线切换单元300相连的各天线200的信号发送进行切换，即将切换^t块320 输入端口接收的发送信号由一个输出端口切换至另 一个输出端口 ，相应地， 实现了将信号的发送由一个天线200切换到另一个天线200。
其中，发送时长控制模块310具体实现时，可由不同的逻辑功能模块组 成，如图4所示，图4示出了发送时长控制模块310的一种结构及连接关系 示意图。如图4所示，该发送时长控制模块310包括信号发送时长获取模 块311、天线发送时长配置模块312以及控制模块313三个逻辑功能模块。 图4中，为清晰起见，采用粗线条表示信号传输线，细线条表示测试及控制 线，实线表示发送时长控制模块310及其内部结构，虚线表示发送时长控制 模块310之外的与之有连接关系的组成部分。
其中，信号发送时长获取模块311用于获取所述读写器本体100分配给 与该天线切换单元300相连的端口的信号发送持续时长。
天线发送时长配置模块312用于根据信号发送时长获取模块311获取的 信号发送持续时长，按照预设配置策略对与该天线切换单元300相连的各天 线200的信号发送时长及顺序进行配置。
控制模块313用于根据天线发送时长配置模块312的信号发送配置结 果，在信号传输过程中，向切换模块320发送控制信号。
具体实现时，天线切换单元300获取读写器本体100分配给与该天线切 换单元300相连的端口的信号发送持续时长的方法可有多种，如可以是天 线切换单元300对流经与自身相连的端口的信号电平进行测量，将得到的测 量结果与预设的发送电平阈值进行比较，确定信号发送的起始时刻及结束时
器本体100分配给该端口的信号发送持续时长。
相应地，具体实现时，信号发送时长获取模块311的内部可包括如图5所示的两个逻辑功能模块信号发送起止时刻测量模块501和信号发送时长 测量模块502，图5示出了天线切换单元300中信号发送时长获取模块311 的结构示意图。
其中，信号发送起止时刻测量模块501用于对流经与自身所属天线切换 单元300相连的端口的信号电平进行测量，将得到的测量结果与预设的发送 电平阈值进行比较，确定信号发送的起始时刻及结束时刻。其中，信号电平 的测量可以是对连接天线切换单元300与端口的电缆的电平进行测量。
信号发送时长测量模块502用于对信号发送的起始时刻至结束时刻之间 的持续时间进行记录，得到读写器本体IOO分配给该端口的信号发送持续时 长。具体实现时，可通过内部计数器或定时器进行记录。
应用该方法时，由于对信号发送持续时长的测量需要至少一个发送周 期，因此在得到信号发送持续时长并进行后续的切换控制之前，需要对传输 信号进行初始发送，此时可利用当前的缺省连接天线进行，或者也可设置其 它的初始发送策略。
此外，天线切换单元300获取读写器本体100分配给与该天线切换单元 300相连的端口的信号发送持续时长的方法还可以是读写器本体100将自 身分配给端口的信号发送持续时长通知给与该端口相连的天线切换单元 300。
此时，读写器本体100中可设置一个信息发送模块，用于将读写器本体 100分配给端口的信号发送持续时长通知给与该端口相连的天线切换单元 300。
相应地，天线切换单元300的内部可设置一个信息接收模块，用于接收 来自读写器本体100的分配给与该天线切换单元300相连的端口的信号发送 持续时长。
其中，发送和接收方式可以是通过i/o接口，也可以是通过连接天线切
换单元300与端口的电缆进行发送。
具体实现时，天线切换单元300根据信号发送持续时长，按照预设配置 策略对与该天线切换单元300相连的各天线200的信号发送时长及顺序进行 配置的方法可有多种，如可以是预先在天线切换单元300中设置与天线切 换单元300相连的各天线200的信号发送配置策略；天线切换单元300根据 信号发送持续时长，按照所设置的信号发送配置策略对与天线切换单元300相连的各天线200的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果。
相应地，具体实现时，天线发送时长配置模块312的内部可包括如图6 所示的两个逻辑功能模块配置策略设置模块601和发送时长分配模块602， 图6示出了天线切换单元300中天线发送时长配置模块312的结构示意图。
其中，配置策略设置模块601用于设置与天线切换单元300相连的各天 线200的信号发送配置策略。
发送时长分配模块602用于根据信号发送持续时长，按照配置策略设置 模块601中设置的信号发送配置策略对与天线切换单元300相连的各天线 200的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果。
其中，信号发送配置策略可以有多种形式,.如可以是平均分配，即将信 号发送持续时长平均分配给与该天线切换单元300相连的各个天线200;也 可以是加权分配，即将信号发送持续时长按照预设的加权系数分配给与该天 线切换单元300相连的各个天线200;还可以是轮询分配，即轮流将所述信 号发送持续时长分配给与该天线切换单元300相连的一个天线200等。
其中，当所设置的信号发送配置策略是一种时，对与天线切换单元300 相连的各天线200的信号发送时长及顺序进行配置时，按照该种信号发送配 置策略进行配置即可。
当所设置的信号发送配置策略是多种时，对与天线切换单元300相连的 各天线200的信号发送时长及顺序进行配置时，可根据应用场景等因素选4奪 其中一种，并按照所选择的信号发送配置策略进行配置。
其中，读写器本体IOO确定信号发送配置结果的过程可以是预先在读 写器本体100中设置与天线切换单元300相连的各天线的信号发送配置策 略，该信号发送配置策略与设置在天线切换单元300中的信号发送配置策略 相同。读写器本体100根据自身分配给与天线切换单元300相连的端口的信 号发送持续时长，按照所设置的信号发送配置策略(该信号发送配置策略与 天线切换单元300对各天线200的信号发送时长及顺序进行配置时所依据的 信号发送配置策略相同)确定与天线切换单元300相连的各天线200的信号 发送时长及顺序，得到信号发送配置结果。
相应地，具体实现读写器本体IOO根据信号发送配置结果，确定被激活 的RFID标签对应的天线200,并根据天线200的;ft盖区域，确定RFID标 签的位置操作时，可在读写器本体100中设置相应的逻辑功能模块，图7示出了读写器本体100中的内部结构示意图。如图7所示，所设置的逻辑功能
模块包括天线发送时长确定模块110和RFID标签位置确定模块120。
其中，天线发送时长确定^t块110用于根据读写器本体100分配给各端
口的信号发送持续时长，按照预设配置策略确定相应端口对应的各天线200
的信号发送时长及顺序，得到各天线200的信号发送配置结果。
RFID标签位置确定模块120用于根据信号发送配置结果，确定被激活
的RFID标签对应的天线200,才艮据该天线200的^t盖区域，确定RFID标
签的位置。
此外，读写器本体100确定信号发送配置结果的过程还可以是天线切 换单元300将其对各天线200的信号发送时长及顺序进行配置时所依据的信 号发送配置策略发送给读写器本体100，读写器本体100根据该信号发送配 置策略及分配给各端口的信号发送持续时长，确定相应端口对应的各天线 200的信号发送时长及顺序，得到各天线200的信号发送配置结果；或者天 线切换单元300将其对各天线200的信号发送时长及顺序进行配置后的配置 结果发送给读写器本体100。
相应地，具体实现时，可在读写器本体100中设置相应的逻辑功能^t块， 如配置信息处理模块，用于接收来自天线切换单元300的信号发送配置策略， 根据该信号发送配置策略及分配给各端口的信号发送持续时长，确定相应端 口对应的各天线200的信号发送时长及顺序，得到各天线200的信号发送配 置结果；或者该配置信息处理才莫块，用于接收来自天线切换单元300的各天 线200的信号发送配置结果。
其中，发送和接收方式可以是通过I/0接口，也可以是通过连接天线切 换单元300与端口的电缆进行发送。
天线切换单元300根据信号发送持续时长，按照预设配置策略对与该天 线切换单元300相连的各天线200的信号发送时长及顺序进行配置的方法还 可以是:预先在读写器本体100中设置与天线切换单元300相连的各天线200 的信号发送配置策略，并将所设置的信号发送配置策略发送给天线切换单元 300,天线切换单元300根据信号发送持续时长，按照所接收的信号发送配 置策略对与天线切换单元300相连的各天线200的信号发送时长及顺序进行 配置，得到信号发送配置结杲。
相应地，天线发送时长配置模块312中可包括配置策略获取模块和发送时长分配模块。其中，配置策略获取模块用于接收来自读写器本体100的信 号发送配置策略；发送时长分配模块用于根据信号发送持续时长，按照配置
策略获取模块所获取的信号发送配置策略对与天线切换单元300相连的各天 线200的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果。
其中，发送和接收方式可以是通过i/o接口，也可以是通过连接天线切
换单元300与端口的电缆进行发送。
此时，对于读写器本体100可#^居自身分配给与天线切换单元300相连 的端口的信号发送持续时长，按照自身中所设置的信号发送配置策略确定与 天线切换单元300相连的各天线200的信号发送时长及顺序，得到信号发送 配置结果。
相应地，同样可在读写器本体100中设置如图7所示的逻辑功能模块。 此外，天线切换单元300中切换模块320的内部结构实现形式可有多种， 图8为切换模块320的一种结构及连接关系示意图。如图8所示，该切换模 块320可包括与读写器本体100的一个端口相连的第一发送接收切换模块 321、与天线200数量一致的分别与一个天线200相连的第二发送接收切换 模块322、位于第一发送接收切换模块321和第二发送接收切换模块322之 间的发送通道的天线切换模块323、以及位于第一发送接收切换模块321和 第二发送接收切换模块322之间的接收通道的耦合器324。图8中，为清晰 起见，采用粗线条表示信号传输线，细线条表示测试及控制线，实线表示切 换模块320的内部结构，虚线表示切换模块320之外的与之有连接关系的组 成部分。
其中，第一发送接收切换模块321包括第一发送接收接口、第一发送 接口和第一接收接口，其中，第一发送接收接口与读写器本体100的一个端 口相连，并且第一发送接收接口与第一发送接口之间形成发送通道，第一发 送接收接口与第一接收接口之间形成接收通道；第一发送接收切换模块321 用于根据来自所述发送时长控制模块310的控制信号，对第一发送接收接口 与第 一发送接口之间的发送通道和第 一发送接收接口与第 一接收接口之间 的接收通道进行切换。
每个第二发送接收切换模块322包括第二发送接收接口、第二发送接 口和第二接收接口，所述第二发送接收接口与一个天线相连，并且第二发送 接收接口与第二发送接口之间形成发送通道，第二发送接收接口与第二接收接口之间形成接收通道；第二发送接收切换模块322用于根据来自发送时长 控制模块310的控制信号，对第二发送接收接口与第二发送接口之间的发送 通道和第二发送接收接口与第二接收接口之间的接收通道进行切换。
天线切换模块323包括信号接收接口和与天线数量一致的发送接口 ； 所述信号接收接口与所述第一发送接收切换模块321的第一发送接口相连， 每个发送接口与 一个第二发送接收切换模块322的第二接收接口相连，天线 切换模块323用于根据来自发送时长控制模块310的控制信号，对信号接收 接口与各发送接口之间的通道进行切换。即天线切换模块323根据来自发 送时长控制模块310的控制信号，对天线切换单元300相连的各天线200的 信号发送进行切换。
耦合器324包括信号发送接口和与天线数量一致的接收接口；所述信 号发送接口与第 一发送接收切换模块321的第 一接收接口相连，每个接收接 口与 一个第二发送接收切换模块322的第二发送接口相连；耦合器324用于 耦合来自各第二发送接收切换模块322的信号，将得到的一路信号向第一发 送接收切换模块321输出。即耦合器324对来自各天线200的信号进行耦 合，将得到的一路信号向读写器本体100的端口输出。
此外，切换模块320的内部结构实现还可以有其它方式，只要能够实现 各天线200进行信号发送时的切换即可，此处不再——赘述。
以上对本发明实施例中的RFID读写器进行了详细描述，下面再对本发 明实施例中RPID读写器的天线切换实现方法进行详细描述。
图9为本发明实施例中RFID读写.器的天线切换实现方法的示例性流程 图。该方法中，在读写器本体和天线之间设置至少一个天线切换单元，每个 天线切换单元的一端与读写器本体的一个端口相连，另一端与至少两个天线 相连。如图9所示，该流程包括如下步骤
步骤901,每个天线切换单元获取读写器本体分配给与该天线切换单元 相连的端口的信号发送持续时长；根据所获取的信号发送持续时长对与所述
配置结果；根据所得到的信号发送配置结果对与所述天线切换单元相连的各 天线的信号发送进行切换控制。
本步骤中，天线切换单元获取读写器本体分配给与该天线切换单元相连 的端口的信号发送持续时长的方法可有多种，如可以是天线切换单元对流经与该天线切换单元相连的端口的信号电平进行测量，将得到的测量结果与 预设的发送电平阈值进行比较，确定信号发送的起始时刻及结束时刻，对信
配给该端口的信号发送持续时长。
应用该方法时，由于对信号发送持续时长的测量需要至少一个发送周 期，因此在得到信号发送持续时长并进行后续的切换控制之前，需要对传输 信号进行初始发送，此时可利用当前的缺省连接天线进行，或者也可设置其 它的初始发送策略。
此外，天线切换单元获取读写器本体分配给与该天线切换单元相连的端 口的信号发送持续时长的方法还可以是读写器本体将自身分配给端口的信 号发送持续时长通知给与该端口相连的天线切换单元。其中，发送和接收方
式可以是通过I/O接口 ，也可以是通过连接天线切换单元300与端口的电缆 进行发送。
本步骤中，天线切换单元根据信号发送持续时长，按照预设配置策略对 与该天线切换单元相连的各天线的信号发送时长及顺序进行配置的方法可 有多种，下面列举其中两种实现方法。
第一种方法
预先在天线切换单元中设置与天线切换单元相连的各天线的信号发送 配置策略；天线切换单元根据信号发送持续时长，按照所设置的信号发送配
到信号发送配置结果。
其中，信号发送配置策略可以有多种形式，如可以是平均分配，即将信 号发送持续时长平均分配给与该天线切换单元相连的各个天线；也可以是加 权分配，即将信号发送持续时长按照预设的加权系数分配给与该天线切换单 元相连的各个天线；还可以是轮询分配，即轮流将所述信号发送持续时长分 配给与该天线切换单元相连的一个天线等。
当信号发送配置策略为平均分配或加权分配时，天线切换单元根据信号 发送配置结果，在信号发送期间，控制各天线按照为该天线配置的信号发送 时长及顺序进行信号发送。
当信号发送配置策略为轮询分配时，天线切换单元根据信号发送配置结 果，在每个信号发送期间，按照轮询顺序分别控制一个天线按照所述信号发送持续时长进行信号发送。具体实现时，可通过对轮询过程进行计数来实现， 例如，若一个天线切换单元共有n个天线，则可设定计数为1时，本次信号
发送期间，采用天线l进行信号发送；计算为2时，本次信号发送期间，采 用天线2进行信号发送，......；计算为n时，本次信号发送期间，采用天线
n进行信号发送；计算为n+l时，本次信号发送期间，采用天线l进行信号 发送,依此类推。进一步地，为了避免由于拆装天线切换单元或计数故障等因 素造成的计数错误，读写器本体可周期性的向天线切换单元发送复位信号， 天线切换单元接收到该复位信号，从轮询顺序中的起始天线开始(从计数1 开始)，在每个信号发送期间，按照轮询顺序分别控制一个天线按照信号发 送持续时长进行信号发送。 ，
其中，所设置的信号发送配置策略可以是一种，则对与天线切换单元相 连的各天线的信号发送时长及顺序进行配置时，按照该种信号发送配置策略 进行配置即可。
或者，所设置的信号发送配置策略可以是多种，则对与天线切换单元相 连的各天线的信号发送时长及顺序进行配置时，可根据应用场景等因素选择 其中一种，并按照所选择的信号发送配置策略进行配置。
第二种方法
预先在读写器本体中设置与天线切换单元相连的各天线的信号发送配 置策略，并将所设置的信号发送配置策略发送给天线切换单元，天线切换单 元根据信号发送持续时长，按照所接收的信号发送配置策略对与天线切换单 元相连的各天线的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果。
步骤902，读写器本体确定信号发送配置结果，根据该信号发送配置结 果，确定被激活的RFID标签对应的天线，根据该天线的覆盖区域，确定所 述RFID标签的位置。
本步骤中，信号发送配置结果的确定方法可有多种，对应步骤901中天 线切换单元对与之相连的各天线的信号发送时长及顺序进行配置的方法中 的第一种方法，可以是预先在读写器本体中设置与天线切换单元相连的各 天线的信号发送配置策略，该信号发送配置策略与设置在天线切换单元中的 信号发送配置策略相同。读写器本体中根据自身分配给与天线切换单元相连 的端口的信号发送持续时长，按照所设置的信号发送配置策略(该信号发送时长及顺序，得到:号发il配置结果。' ' ''°'' '
此外，信号发送配置结果的确定方法对应步骤901中天线切换单元对与 之相连的各天线的信号发送时长及顺序进行配置的方法中的第一种方法时，
依据的信号发送配置策略发送给读写器本体，读写器本体根据该信号发送配 置策略及分配给各端口的信号发送持续时长，确定相应端口对应的各天线的
信号发送时长及顺序，得到各天线的信号发送配置结果；或者天线切换单元 将其对各天线的信号发送时长及顺序进行配置后得到信号发送配置结果发
送给读写器本体。
对应步骤901中天线切换单元对与之相连的各天线的信号发送时长及顺 序进行配置的方法中的第二种方法，读写器本体根据自身分配给与天线切换 单元相连的端口的信号发送持续时长，按照自身中所设置的信号发送配置策
配置结果。
下面通过两个具体示例对上述实施例中的RFID读写器及其实现方法进 行描述。
示例一
图IO为本发明示例一中RFID读写器的结构示意图。如图IO所示，本 示例中，假设读写器本体有四个端口 ，为端口 1至端口 4,并且每个端口都 设置有一个天线切换单元，每个天线切换单元对应两个天线，假设将各天线 分别标记为如图10所示的天线1至天线8,则可有端口 1对应天线1和天线 2,端口 2对应天线3和天线4,端口 3 7十应天线5和天线6,端口4，于应天 线7和天线8。
此外，假设在读写器本体和各天线切换单元中预先设置平均分配的信号 发送配置策略，且假设读写器本体分配给每个端口的信号发送持续时长均为 T。
实际工作时，天线切换单元首先通过对流经与该天线切换单元相连的读 写器本体的端口的信号电平进行测量，将得到的测量结果与预设的发送电平 阚值进行比较，当达到预设发送电平阈值时，确定到达信号发送的起始时刻， 通过定时器记录达到预设发送电平阈值的电平的持续时长，得到读写器本体分配给该端口的信号发送持续时长。
天线切换单元根据所得到的信号发送持续时长，按照平均分配的配置策
如，对与端口 1对应的两个天线，天线1和天线2分别分配Tl=T2=T/2的信 号发送时长。
信号发送过程中，若读写器本体依次选取端口 1至端口 4进行信号发送，
则各天线的发送时间及顺序如图11所示。
相应地，读写器本体根据预先配置的平均分配策略及自身分配给各端口 的信号发送持续时长，确定各天线的信号发送时长及顺序，并得到图11所 示的各天线的发送时间及顺序规则，根据图11便可确定当前激活RFID标签 的天线，根据该天线的覆盖区域，便可确定RFID标签的具体位置。
示例二
本发明示例二中仍以图10所示的RF ID读写器的结构示意图为例。本示 例中，假设在读写器本体和各天线切换单元中预先设置轮询分配的信号发送 配置策略，且假设读写器本体分配给每个端口的信号发送持续时长均为T。
实际工作时，天线切换单元首先通过对流经与该天线切换单元相连的读 写器本体的端口的信号电平进行测量，将得到的测量结果与预设的发送电平 阈值进行比较，当达到预设发送电平阈值时，确定到达信号发送的起始时刻， 通过定时器记录达到预i殳发送电平阈值的电平的持续时长，得到读写器本体 分配给该端口的信号发送持续时长。
天线切换单元才艮据所得到的信号发送持续时长，按照轮询分配的配置策 略，为与该天线切换单元相连的每个天线均分配长度为T的信号发送时长， 例如，对与端口 1对应的两个天线，天线1和天线2分别分配T的信号发送 时长，若对于端口 1当前的发送周期，采用天线l进行信号发送，则对于端 口 l的下一个发送周期，则采用天线2进行信号发送，依此类推。
信号发送过程中，若读写器本体依次选取端口 l至端口 4进行信号发送， 而每个端口对应的天线切换单元依次选取一个天线并分配T的信号发送时 长，则各天线的发送时间及顺序如图12所示。
相应地，读写器本体根据预先配置的轮询分配策略及自身分配给各端口 的信号发送持续时长，确定各天线的信号发送时长及顺序，并得到图12所示的各天线的发送时间及顺序规则，根据图12便可确定当前激活RFID标签 的天线，根据该天线的覆盖区域，便可确定RFID标签的具体位置。
该示例中，具体实现时，可通过对轮询过程进行计数来实现，例如，对 端口 1的天线切换单元来说，可设定计数为1时，本次信号发送期间，釆用 天线l进行信号发送；计算为2时，本次信号发送期间，采用天线2进行信 号发送，计数为3时，本次信号发送期间，采用天线l进行信号发送；计算 为4时，本次信号发送期间，采用天线2进行信号发送；依此类推。进一步 地，本示例中，为了避免由于拆装天线切换单元或计数故障等因素造成的计 数错误，读写器本体可周期性的向天线切换单元发送复位信号，天线切换单 元接收到该复位信号，从轮询顺序中的起始天线开始，在每个信号发送期间， 按照轮询顺序分别控制一个天线按照信号发送持续时长进行信号发送，例 如，对于端口 l来说，计数从l开始，并且本次信号发送期间，采用天线l 进行信号发送。
以上所述各实施例中，当天线切换单元和读写器本体之间需要进行信息 交互时，二者之间可相应的设置数据线接口，否则，二者之间可只通过连接 天线的电缆进行连接即可。
本发明所提供的技术方案能够支持较多的天线，并且不会降低各天线的 发射功率，同时本发明中的较佳实施例无需改变读写器本体中的内部电路， 由天线切换单元自动测量读写器本体分配给各端口的信号发送持续时长，并 根据所测得的信号发送持续时长控制与之相连的各天线进行信号发送。此 外，由于读写器本体和天线切换单元可以同时监测信号发送周期中各天线的 发送情况，因此，读写器本体可准确获知当前激活RFID标签的天线，并且 可根据天线的覆盖区域，确定RFID标签的位置，实现高精度的跟踪。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范 围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种无线射频识别RFID读写器，包括读写器本体(100)和天线，所述读写器本体(100)用于为自身的每个端口分配信号发送持续时长；其特征在于，该RFID读写器还包括至少一个天线切换单元(300)，每个天线切换单元(300)的一端与读写器本体(100)的一个端口相连，另一端与至少两个天线相连；所述天线切换单元(300)用于获取所述读写器本体(100)分配给所述端口的信号发送持续时长，根据所述信号发送持续时长对所述至少两个天线的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果，根据所述信号发送配置结果对所述至少两个天线的信号发送进行切换控制。
2、 如权利要求1所述的RFID读写器，其特征在于，所述天线切换单元 (300)包括发送时长控制模块(310),用于获取所述读写器本体(100)分配给所述端 口的信号发送持续时长；根据所述信号发送持续时长，按照预设配置策略对 所述至少两个天线的信号发送时长及顺序进行配置；根据所述配置的结果， 在信号传输过程中，向切换模块(320)发送控制信号；切换模块(320)，用于根据来自所述发送时长控制模块(310)的控制信号， 对所述至少两个天线的信号发送进行切换。
3、 如权利要求2所述的RFID读写器，其特征在于，所述发送时长控制 模块(310)包括信号发送时长获取模块(311),用于获取所述读写器本体(100)分配给所述 端口的信号发送持续时长；天线发送时长配置模块(312),用于根据所述获取模块(311)获取的信号发 送持续时长，按照预设配置策略对所述至少两个天线的信号发送时长及顺序 进行配置；控制模块(313)，用于根据所述天线发送时长配置模块(312)的信号发送 配置结果，在信号传输过程中，向切换模块(320)发送控制信号。
4、 如权利要求3所述的RFID读写器，其特征在于，所述信号发送时长 获取模块(311)包括信号发送起止时刻测量模块(501),用于对流经所述端口的信号电平进行 测量，将得到的测量结果与预设的发送电平阈值进行比较，确定信号发送的起始时刻及结束时刻；信号发送时长测量模块(502),用于对所述信号发送的起始时刻至结束时 刻之间的持续时间进行记录，得到读写器本体(100)分配给所述端口的信号发 送持续时长。
5、 如权利要求3所述的RFID读写器，其特征在于，所述天线发送时长 配置模块(312)包括配置策略设置模块(601)，用于设置所述至少两个天线的信号发送配置策略；发送时长分配模块(602),用于根据所述信号发送时长获取模块(311)获取 的信号发送持续时长，按照所述配置策略设置模块(601)中设置的所述信息发
6、 如权利要求2所述的RFID读写器，其特征在于，所述切换模块(320) 包括第一发送接收切换模块(321)、第二发送接收切换模块(322)、天线切 换模块(323)和耦合器(324),其中，所述第一发送接收切换模块(321)包括第一发送接收接口、第一发送接 口和第一接收接口 ，所述第一发送接收接口与所述读写器本体(100)的端口相 连，并且所述第一发送接收接口与所述第一发送接口之间形成发送通道，所 述第 一发送接收接口与所述第 一接收接口之间形成接收通道；每个第 一发送 接收切换模块(321)用于根据来自所述发送时长控制模块(310)的控制信号， 对所述发送通道和接收通道进行切换；所述第二发送接收切换模块(322)的数量与天线数量一致，并且每个第二 发送接收切换模块(322)包括第二发送接收接口、第二发送接口和第二接收 接口，所述第二发送接收接口与天线相连，并且所述第二发送接收接口与所 述第二发送接口之间形成发送通道，所述第二发送接收接口与所述第二接收 接口之间形成接收通道；每个第二发送接收切换模块(322)用于根据来自所述 发送时长控制模块(3IO)的控制信号，对所述发送通道和接收通道进行切换；所述天线切换模块(323)包括信号接收接口和与天线数量一致的发送接 口 ；所述信号接收接口与所述第一发送接收切换模块(321)的第一发送接口相 连，所述每个发送接口与 一个第二发送接收切换模块(322)的第二接收接口相 连，所述天线切换模块(323)用于根据来自所述发送时长控制模块(310)的控 制信号，对所述信号接收接口与各发送接口之间的通道进行切换；所述耦合器(324)的包括信号发送接口和与天线数量一致的接收接口 ； 所述信号发送接口与所述第 一发送接收切换模块(321)的第 一接收接口相连， 所述每个接收接口与 一个第二发送接收切换模块(322)的第二发送接口相连； 所述耦合器(324),用于耦合来自各第二发送接收切换模块(322)的信号，将 得到的 一路信号向第 一发送接收切换模块(321 )输出。
7、 如权利要求2至6中任一项所述的RFID读写器，其特征在于，所述 读写器本体(100)进一步根据所述信号发送配置结果，确定被激活RFID标签 对应的天线，根据所述天线的覆盖区域，确定所述RFID标签的位置。
8、 如权利要求7所述的RFID读写器，其特征在于，所述读写器本体(100) 包括天线发送时长确定模块(110)，用于根据读写器本体(100)分配给各端口的 信号发送持续时长，按照预设配置策略确定各端口对应的所述至少两个天线 的信号发送时长及顺序，得到所述至少两个天线的信号发送配置结果；RFID标签位置确定模块(120)，用于根据所述信号发送配置结果，确定 被激活的RFID标签对应的天线，根据所述天线的覆盖区域，确定所述RFID 标签的位置。
9、 一种无线射频识别RFID读写器的天线切换实现方法，其特征在于， 在读写器本体和天线之间设置至少一个天线切换单元，每个天线切换单元的 一端与读写器本体的一个端口相连，另一端与至少两个天线相连，该方法包 括每个天线切换单元获取读写器本体分配给与所述天线切换单元相连的 端口的信号发送持续时长；号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果；根据所述信号发送配置结果对与所述天线切换单元相连的各天线的信 号发送进行切换控制。
10、 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述天线切换单元获取读 写器本体分配给与所述天线切换单元相连的端口的信号发送持续时长包括所述天线切换单元对流经所述端口的信号电平进行测量，将得到的测量 结果与预设的发送电平阈值进行比较，确定信号发送的起始时刻及结束时 刻；对所述信号发送的起始时刻至结束时刻之间的持续时间进行记录，得到 读写器本体分配给所述端口的信号发送持续时长。
11、 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据信号发送持续时 长对与所述天线切换单元相连的各天线的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果包括设置与所述天线切换单元相连的各天线的信号发送配置策略； 根据所述信号发送持续时长，按照所述信号发送配置策略对所述各天线的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果。
12、 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述信号发送配置策略线，或者为将所述信号发送持续时长按照预设的加权系数分配给与所述天 线切换单元相连的各个天线；所述根据信号发送配置结果对与所述天线切换单元相连的所述至少两 个天线的信号发送进行切换控制为根据信号发送配置结果，在信号发送期 间，控制各天线按照为所述天线配置的信号发送时长及顺序进行信号发送。
13、 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述信号发送配置策略线；、 、， 一 ' 、'、所述根据信号发送配置结果对与所述天线切换单元相连的所述至少两 个天线的信号发送进行切换控制为根据信号发送配置结果，在每个信号发 送期间，按照轮询顺序分别控制一个天线按照所述信号发送持续时长进行信 号发送。
14、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括读 写器本体周期性的向天线切换单元发送复位信号，天线切换单元接收到所述 复位信号，从轮询顺序中的起始天线开始，执行所述在每个信号发送期间， 按照轮询顺序分别控制一个天线按照所述信号发送持续时长进行信号发送。
15、 如权利要求9至14中任一项所述的方法，其特征在于，该方法进 一步包括读写器本体根据所述信号发送配置结果，确定被激活的RFID标 签对应的天线，根据所述天线的覆盖区域，确定所述RFID标签的位置。
16、 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述读写器本体^4居所 述信号发送配置结果，确定被激活的RFID标签对应的天线之前进一步包括读写器本体根据分配给各端口的信号发送持续时长，按照预设配置策略 确定相应端口对应的各天线的信号发送时长及顺序，得到各天线的信号发送 配置结果。
全文摘要
本发明公开了一种RFID读写器，包括读写器本体、天线和至少一个天线切换单元。读写器本体用于为自身的每个端口分配信号发送持续时长；每个天线切换单元的一端与读写器本体的一个端口相连，另一端与至少两个天线相连；所述天线切换单元用于获取所述读写器本体分配给所述端口的信号发送持续时长，根据所述信号发送持续时长对所述至少两个天线的信号发送时长及顺序进行配置，得到信号发送配置结果，根据所述信号发送配置结果对所述至少两个天线的信号发送进行切换控制。此外，本发明还公开了一种RFID读写器的天线切换实现方法。本发明所公开的技术方案，能够扩大RFID读写器的覆盖范围。
文档编号G06K17/00GK101408947SQ20071016298
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者兰普·马蒂尔斯, 丹 喻, 亮 张, 勇 袁, 辉 郦, 霍尔斯特·迪特 申请人:西门子公司