专利名称：一种唤醒信号匹配方法
技术领域：
本发明涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种唤醒信号匹配方法、装置及标签。
背景技术：
射频识别(Radio Frequency Identify,简称为RFID)是一种非接触式的自动识别技术，其通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。射频识别系统主要包括标签和读写器。RFID包括无源射频识别和有源射频识别， 两者的本质区别在标签端。标签具体分为有源电子标签、半有源电子标签和无源电子标签。有源电子标签又称主动式标签，标签的工作电源完全由内部电池供电，同时标签电池的能量供应也部分地转换成电子标签与阅读器通讯所需的射频能量。半无源电子标签内的电池供电仅对标签内要求供电维持数据的电路或者标签芯片工作所需电压的辅助支持，本身耗电很少的标签电路供电。标签未进入工作状态前，一直处于休眠状态，相当于无源标签，标签内部电池能量消耗很少，因此电池可维持几年，甚至长达10年有效；当标签进入阅读器的读出区域时，受到阅读器发出的射频信号激励，进入工作状态时，标签和阅读器之间信息交换的能量支持以阅读器供应的射频能量为主(反射调制方式)，标签内部电池作用主要在于弥补标签所处位置的射频场强不足，标签内部电池的能量不转换为射频能量。无源电子标签又称被动式标签，没有内装电池，在阅读器的读出范围之外时，电子标签处于无源状态，在阅读器的读出范围之内时，电子标签从阅读器发出的射频能量中提取其工作所需的电源。无源电子标签一般均采用反射调制方式完成电子标签信息向阅读器的传送。有源电子标签自身带有电池供电，读写距离较远，体积较大，成本更高，不足之处是电池不能长久使用，能量耗尽后需要更换电池。有源标签正常处于一种低功耗的待机状态，标签内部电池能量消耗很少，只有在需要工作的非常短的时间内才消耗有限的电能，因此，电池寿命可以非常长。现有的有源标签根据唤醒方式可分为如下两种一种是通过硬件电路或芯片对唤醒信号进行匹配；一种是通过软件实现。但是，现有的上述两种有源标签均存在一些不足之处通过硬件电路或芯片对唤醒信号进行匹配的，但其成本较高，不易于推广；而通过软件实现的基本都不进行唤醒信号的匹配，实际应用中发现经常有其它电磁干扰导致有源标签被误唤醒，如其它电磁干扰，主要是空间的手机信号等，且很容易误唤醒，甚至达到只要有信号就唤醒，这时，有源标签认为需要工作，而实际只是无效的干扰信号，因而造成标签的耗电，并且也大大影响了电池的使用寿命
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种唤醒信号匹配方法、装置及标签，能够解决有源标签被误唤醒的缺陷，降低有源标签的功耗。为解决上述技术问题，本发明提供了一种唤醒信号匹配方法，应用于射频识别系统，所述方法包括阅读器向标签发送唤醒信号，所述唤醒信号由固定频率的多个方波组成；所述标签通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号，则从休眠状态切换到工作状态。进一步地，所述标签通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，包括所述标签判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的匹配方波个数，如果达到， 则判定接收到唤醒信号。进一步地，所述标签通过以下方式判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的所述匹配方波个数统计连续方波跳变中断的个数是否达到预定的跳变个数，如果达到，则判定连续匹配到方波的个数达到预定的所述匹配方波个数；其中，所述跳变个数为所述匹配方波个数加2。进一步地，所述方法还包括在第二个方波上升沿或下降沿中断启动定时器进行计时，在第N个方波上升沿或下降沿中断时确定所述定时器的计时时间，并根据所述计时时间判断是否满足方波的频率范围，若满足，则判定匹配到该第N个方波；否则，判定未匹配到该第N个方波；其中，N大于等于3。进一步地，所述标签包括唤醒信号匹配单元，所述唤醒信号匹配单元用于，通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号，则从休眠状态切换到工作状态。进一步地，所述唤醒信号匹配单元通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，包括判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的匹配方波个数，如果达到，则判定接收到唤醒信号。进一步地，所述唤醒信号匹配单元还用于，在第二个方波上升沿或下降沿中断启动定时器进行计时，在第N个方波上升沿或下降沿中断时确定所述定时器的计时时间，并根据所述计时时间判断是否满足方波的频率范围，若满足，则判定匹配到该第N个方波；否贝U，判定未匹配到该第N个方波；其中，N大于等于3。进一步地，应用于射频识别系统，所述装置包括阅读器和标签，所述阅读器包括唤醒信号发送单元，所述标签包括唤醒信号匹配单元，其中所述唤醒信号发送单元用于，向标签发送唤醒信号，所述唤醒信号由固定频率的多个方波组成；所述唤醒信号匹配单元用于，通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号，则从休眠状态切换到工作状态。进一步地，所述唤醒信号发送单元用于，通过空口命令向所述标签发送所述唤醒信号；
所述唤醒信号匹配单元用于，按照以下匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的匹配方波个数，如果达到，则判定接收到唤
醒信号。进一步地，所述唤醒信号匹配单元还用于，在第二个方波上升沿或下降沿中断启动定时器进行计时，在第N个方波上升沿或下降沿中断时确定所述定时器的计时时间，并根据所述计时时间判断是否满足方波的频率范围，若满足，则判定匹配到该第N个方波；否贝U，判定未匹配到该第N个方波；其中，N大于等于3。本发明至少具有如下有益效果本发明提出一种射频识别系统中解决有源标签误唤醒的方法，降低有源标签成本，解决有源标签被误唤醒的缺陷，降低有源标签的功耗；此外，减小了有源标签体积，能满足多种应用场景。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1为本发明提供的匹配唤醒信号的示意图；图2为本发明实施例的匹配唤醒信号的方法流程图。
具体实施例方式为解决射频识别系统中有源标签误唤醒的问题，本发明提出一种唤醒信号匹配方法，其核心思想在于阅读器和标签通讯时向标签发送空口命令，标签响应阅读器的命令， 实现阅读器和标签之间通信；阅读器发送的命令中是带有唤醒信号的，即通知标签从休眠状态切换到工作状态。其中，唤醒信号一般是由固定频率的若干个方波组成。为了较好的判断是否为唤醒信号，本发明具体采取连续4个匹配方波的方法。由于是方波，因此没有相位的差别，只要连续抓到6次跳变中断即可认为已经完成4个方波匹配。跳变个数N与匹配方波个数η满足N = η+2的关系。其中匹配方波的个数η可根据实际的效果适当增加或者减少。本发明的匹配算法，主要分为以下几步 第一步，第一个下降沿中断做些基本设置，包括定时器配置、有源电子标签状态设置等。第二步，第二个下降沿中断打开定时器开始计时。所述的计时，可通过处理器内部的硬件定时器来实现，例如软件设置定时器的配置寄存器可以启动定时器开始计数，在需要时通过读取定时器的计数值确定计时时间，即得到已经经过的时长。第三步，第三个下降沿中断判断是否满足一个方波周期(也即判断是否与唤醒信号的频率相匹配)，若满足则继续进行后续匹配，若不满足则回到第二步重新开始匹配，直到超时为止，退出。第四步，第四个下降沿判断是否满足两个方波周期，若满足则继续进行后续匹配， 若不满足则退出，休眠。
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第五步，第五个下降沿判断是否满足三个方波周期，若满足则继续进行后续匹配， 若不满足则退出，休眠。第六步，第六个下降沿判断是否满足四个方波周期，若满足则匹配成功，进行物理层接收，若不满足则退出休眠。其中，上述的休眠或超时退出都是在中断外的循环内判断，中断内部可以设置相应标志位决定循环的处理流程，即中断内部如果匹配唤醒信号成功，则将标志位置位。中断外循环内部判断该标志位，如果判断标志位被置位了，就退出匹配过程，进行后续数据接收过程。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。参照图1所示，方波的下降沿会产生唤醒中断，一次中断中进行定时器的设置，定时器设置的计数时钟频率不能太快，要和唤醒信号的频率相匹配，一般可设为0. 5-1. 5MHz ； 二次中断则启动定时器开始计时，三次中断时读取定时器中计数值，并根据该读取的计数值得出计时时间，进而判断是否满足一个方波的频率范围，(由于计数时钟固定，因此，根据该计数值即可计算出经过多长时间，即周期，周期的倒数即为频率，判断该计算出的频率是否满足一个方波的频率范围，进而判断出是否与唤醒信号的频率大致相符)满足则继续匹配，否则重新匹配。后续反复上述过程，当连续匹配成功4个方波后认为唤醒信号匹配成功，打开射频接收进行数据接收，如在一定时间内没有匹配成功，则超时退出，继续休眠。参照图2所示，本发明实施例的唤醒信号的匹配流程描述如下1)唤醒中断后，判断是否是状态0，首次中断默认是状态0，在状态0下进行匹配前的设置，同时将标签状态设置为1。2)状态1下开始定时器计数，同时将标签状态置为2，在状态1中会判断整个匹配是否超时，超时则休眠，否则继续接收。3)状态2中判断是否满足一个唤醒方波频率要求，满足则重新开始计数，将状态置为3，否则将状态重新置为1，继续接收。4)状态3中判断是否满足两个唤醒方波频率要求，满足则重新开始计数，将状态置为4，否则将状态重新复位为0，休眠。5)状态4中判断是否满足三个唤醒方波频率要求，满足则重新开始计数，将状态置为5，否则将状态重新复位为0，休眠。6)状态5中判断是否满足四个唤醒方波频率要求，若满足则置成功匹配唤醒信号标志，否则将状态重新复位为0，休眠。若出现上述状态之外的其它状态，则认为是非法状态，软件做复位处理。结合以上描述，本发明方法增加唤醒信号的匹配流程，该流程不仅完成了唤醒信号的匹配，对后续数据接收也起到了很好的同步作用。另外，需要说明的是，采用本发明增加了唤醒信号匹配的版本覆盖区域缩小了。这是由于空间信号的能量在传播过程中会产生损耗，处于覆盖区域边缘的信号能量最弱，标签接收到的信号效果也较差。如果匹配唤醒信号，相当于对信号效果要求较高，所以相同条件下匹配唤醒信号的覆盖区域会缩小。但是该变化不是很大，完全可以满足实际应用的要求。此外，本发明实施例中还提供了一种标签，该标签包括一唤醒信号匹配单元，所述唤醒信号匹配单元用于，通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号，则从休眠状态切换到工作状态。进一步地，所述唤醒信号匹配单元通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，包括判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的匹配方波个数，如果达到，则判定接收到唤醒信号。进一步地，所述唤醒信号匹配单元还用于，在第二个方波上升沿或下降沿中断启动定时器进行计时，在第N个方波上升沿或下降沿中断时确定所述定时器的计时时间，并根据所述计时时间判断是否满足方波的频率范围，若满足，则判定匹配到该第N个方波；否贝U，判定未匹配到该第N个方波；其中，N大于等于3。此外，本发明实施例中还提供了一种唤醒信号匹配装置，应用于射频识别系统，该装置包括阅读器和标签，阅读器进一步包括唤醒信号发送单元，标签进一步包括唤醒信号匹配单元，其中所述唤醒信号发送单元用于，向标签发送唤醒信号，所述唤醒信号由固定频率的多个方波组成；所述唤醒信号匹配单元用于，通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号，则从休眠状态切换到工作状态。进一步地，所述唤醒信号发送单元用于，通过空口命令向所述标签发送所述唤醒信号；所述唤醒信号匹配单元用于，按照以下匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的匹配方波个数，如果达到，则判定接收到唤
醒信号。进一步地，所述唤醒信号匹配单元还用于，在第二个方波上升沿或下降沿中断启动定时器进行计时，在第N个方波上升沿或下降沿中断时确定所述定时器的计时时间，并根据所述计时时间判断是否满足方波的频率范围，若满足，则判定匹配到该第N个方波；否贝U，判定未匹配到该第N个方波；其中，N大于等于3。本发明可用于不同的应用场景，下面以国标电子不停车收费应用为例介绍本发明在这些场景中的应用。国标ETC应用中其唤醒信号为15-17个14KHz方波。有源标签唤醒后只有唤醒链路和CPU在工作，由于14K的速率非常低，可以在刚刚唤醒时尽可能的降低CPU主频以节约电量。首先设置匹配范围为11K-16.7K，匹配个数为4个14K方波，关于匹配方波个数，通过抓取标签端的接收波形看标签正常情况下会接收到7个左右的方波，而其他天线下接收波形约为5个左右，通过实际跑车测试发现匹配3个方波仍然有一定此例的误唤醒，最终决定匹配4个方波来实现软件滤波。在现场进行了跑车测试，车内3个标签，在车速40Km_100Km都进行了测试，成功率 100%。看来增加了 14K匹配的软件版本对交易成功率没有什么影响。
最后对该方案的节电效果进行分析电池电量一般为1500mA/h，可用此例约0. 7，即1500*0. 7 = 1050mA/h。每次交易时间为50ms，耗电约30mA，理想状态下可交易次数约为1050/(0. 05/3600*30) = 252万次。如果一直处于误唤醒接收状态下，电池的耗电时间约1050/16 = 65. 6小时，即3
天就没电了。通过14K匹配，即使处于误唤醒状态下，电流只有140uA，是之前电流的1/90，即可以坚持约5740小时。看来通过误唤醒匹配，电池寿命变为原来的约90倍，可以满足实际使用要求。以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
权利要求
1.一种唤醒信号匹配方法，其特征在于，应用于射频识别系统，所述方法包括 阅读器向标签发送唤醒信号所述唤醒信号由固定频率的多个方波组成；所述标签通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号， 则从休眠状态切换到工作状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标签通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，包括 所述标签判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的匹配方波个数，如果达到，则判定接收到唤醒信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标签通过以下方式判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的所述匹配方波个数统计连续方波跳变中断的个数是否达到预定的跳变个数，如果达到，则判定连续匹配到方波的个数达到预定的所述匹配方波个数； 其中，所述跳变个数为所述匹配方波个数加2。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在第二个方波上升沿或下降沿中断启动定时器进行计时，在第N个方波上升沿或下降沿中断时确定所述定时器的计时时间，并根据所述计时时间判断是否满足方波的频率范围，若满足，则判定匹配到该第N个方波；否则，判定未匹配到该第N个方波；其中，N大于等于3。
5.一种标签，其特征在于，所述标签包括唤醒信号匹配单元，所述唤醒信号匹配单元用于，通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号，则从休眠状态切换到工作状态。
6.如权利要求5所述的标签，其特征在于，所述唤醒信号匹配单元通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，包括 判断连续匹配到方波的个数是否达到预定的匹配方波个数，如果达到，则判定接收到唤醒信号。
7.如权利要求6所述的标签，其特征在于，所述唤醒信号匹配单元还用于，在第二个方波上升沿或下降沿中断启动定时器进行计时，在第N个方波上升沿或下降沿中断时确定所述定时器的计时时间，并根据所述计时时间判断是否满足方波的频率范围，若满足，则判定匹配到该第N个方波；否则，判定未匹配到该第N个方波；其中，N大于等于3。
全文摘要
本发明公开了一种唤醒信号匹配方法、装置及标签，应用于射频识别系统，所述方法包括阅读器向标签发送唤醒信号，所述唤醒信号由固定频率的多个方波组成；所述标签通过匹配方波的方式判断是否接收到唤醒信号，若判断出接收到唤醒信号，则从休眠状态切换到工作状态。本发明提出一种射频识别系统中解决有源标签误唤醒的方法，降低有源标签成本，解决有源标签被误唤醒的缺陷，降低有源标签的功耗；此外，减小了有源标签体积，能满足多种应用场景。
文档编号G06K7/00GK102521555SQ20111037078
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者李龙 申请人:天津中兴软件有限责任公司