专利名称：一种复合型有源标签远程组网系统及组网方法
技术领域：
本发明涉及一种复合型有源标签远程组网系统及组网方法，属于电子信息技术领域。
背景技术：
随着社会的不断进步与发展，物流仓储行业越来越发达，随着货物的不断增加，品种的不断更新，使得对其管理越来越麻烦。为了能够实现简单高效的仓储物流，特意为相应的物品添加了能够证明“身份”的标签，常用的标签具有射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设 备。而对陌生标签进行登记备案时，需要采用条形码扫描器对其一维或者二维条形码进行扫描登记，或者采用低频段近距离射频卡进行登记入库，条形码扫描器与射频卡的作用范围有限，而且需要人工辅助进行扫描入库，只有在近距离范围内才能有效的读取所需要的条形码信息，一旦条形码或者射频标签被遮挡后便无法进行可靠的信息读取与登记。目前广泛应用的另外一种有源标签可以解决以上问题，但是有源标签寿命较短，并且通信距离限制在一个圆形区域内，通信距离和读写操作可靠性难以保障。
发明内容
针对上述有源标签通信距离有限、不能组网的问题，本发明提供了一种基于UHF和2.4G通信链路的复合型有源标签远程组网系统及组网方法，利用两级读卡器和有源标签组建网络，可实现大范围网络覆盖。本发明提供的复合型有源标签远程组网系统，包括主控计算机和主读卡器，主控计算机与主读卡器双向连接，向主读卡器发送读卡命令并接收主读卡器读到的标签信息，主读卡器下设至少一个复合型读卡器，复合型读卡器内设有UHF收发器和2.4G读卡器，主读卡器通过UHF通信链路与复合型读卡器通信；复合型读卡器下设至少一个复合型标签，复合型标签由2.4G有源射频标签和UHF无源标签组成，复合型读卡器通过2.4G通信链路与复合型标签进行通信。
本发明通过增加读卡器的数量来实现组网的目的，理论上每个读卡器可以负责256个标签的读写，如果增加读卡器数量为η个，那么最多读写标签的数量将增加位256Xn个，读写标签的数量将大大增加。如果单一标签读写距离为100米，那么通过采用组网的方式后，最远距离将增加为IOOXn米，可见通过组网的方式来实现大规模射频标签系统将会获得非常大的优势。本发明将UHF无源标签与2.4G有源射频标签组合成一个新的复合型标签，UHF无源标签作用在于物品出入库时对货物进行点对点的近距离通信，以完成对单一货物的射频识别，而当货物出入库登记后UHF无源标签将停止工作，此时2.4G有源射频标签启动。2.4G有源射频标签负责远距离的通信，对所标识的货物进行盘点结算等。所有的射频标签与射频标签之间不进行通信，射频标签与最近距离的读卡器采用2.4G通信链路进行数据传输，调制方式采用GFSK，而通信频率可以在2.40GHz至2.49GHz进行跳频通信，以避开附近被占用的频段。所述的复合型标签采用纽扣电池间歇式供电，即每秒钟只工作一毫秒的时间，此方式可以将寿命提高1000倍。。上述复合型有源标签远程组网系统所用的组网方法，包括如下步骤:
I)、主控计算机向主读卡器发送读卡命令，主读卡器收到命令后向主控计算机回复确认信息。2)主读卡器利用UHF频段广播读卡信息，在其通信范围内的复合型读卡器接收广播信息进行读卡，同时向不在主读卡器通信范围内的其他复合型读卡器广播读卡信息；复合型读卡器利用其内的UHF收发器接收广播信息，然后UHF收发器将此信息发送给内部的
2.4G读卡器进行读卡，同时UHF收发器转换为发射器，连续转发此广播信息，以确保不在主读卡器通信距离范围内的其余复合型读卡器均收到广播读卡信息。3)、所有复合型读卡器均收到读卡信息后，每个复合型读卡器开始搜索其负责通信范围内的复合型标签并将搜到的标签ID信息即时记录到其内的2.4G读卡器，当其通信范围内的标签搜索完毕后将读卡器内的所有标签ID信息统一发送至UHF收发器，至此完成该复合型读卡器的标签搜索任务。4)、每个复合型读卡器均将UHF收发器内存储的标签ID信息发送给主读卡器，由主读卡器删除重复的标签ID信息并将剩余标签ID信息传输给主控计算机，由主控计算机判断与显示。所述的复合型标签与复合型读卡器之间采用跳频方式通信，复合型读卡器搜索标签与标签通信的频率范围为2.40GHZ-2.49GHz，具体频率复合型读卡器可根据实际情况更改。上述步骤4)中主读卡器通信范围内的复合型读卡器直接向主读卡器发送标签ID信息，范围以外的复合型读卡器通过路由的方式逐级传递标签ID信息。本发明的组网方式有别于目前广泛应用的ZigBee协议，本发明的主要优点在于网络的生存时间较长，即同样的电池供电情况下，本发明中的网络可靠通信时间要优于采用ZigBee协议的网络，而且充分利用UHF与2.4G射频复合技术，增加读卡器数目，组建有源标签远程网络，整个网络建立费用低、维护方便、距离远，可靠性高，可实现大范围覆盖。
图1是本发明系统框 图2是复合型读卡器的组成结构示意 图3是复合型标签的组成结构示意 图中，1、主读卡器，2、主控计算机，3、复合型读卡器，4、复合型标签，31、UHF收发器，32、控制器，33、2.4G读卡器，34、电池，41、UHF无源标签，42、电池，43、2.4G有源射频标签。
具体实施例方式如图1所示，一种复合型有源标签远程组网系统，包括主控计算机2和主读卡器1，主控计算机2与主读卡器I双向连接，向主读卡器I发送读卡命令并接收主读卡器I读到的标签信息，主读卡器I下设η个二级分布式复合型读卡器3，复合型读卡器3下设m个复合型标签4 (复合型读卡器数量η与复合型标签数量m的关系满足n〈〈m)。如图2所示，复合型读卡器3包括UHF收发器31、控制器32、2.4G读卡器33和大容量电池34，主读卡器I通过UHF通信链路与复合型读卡器3进行数据传输。如图3所示，复合型标签4由2.4G有源射频标签43和UHF无源标签41组成，2.4G有源射频标签43由一 CR2032纽扣电池42间歇式供电，复合型读卡器3通过2.4G通信链路与复合型标签4进行数据传输。上述复合型有源标签远程组网系统所用的组网方法，包括如下步骤:
I)、主控计算机2向主读卡器I发送读卡命令，主读卡器I收到命令后向主控计算机2回复确认信息。2)主读卡器I利用UHF频段开始广播读卡信息，广播所用的工作频率为433MHz，当通信范围内存在复合型读卡器时，复合型读卡器3内部的UHF收发器31将接收到此广播信息，然后UHF收发器31将此信息发送给内部的2.4G读卡器33进行读卡，同时UHF收发器31转换为发射器，连续转发此广播信息，以确保不在主读卡器I通信距离范围内的其余复合型读卡器3均收到广播读卡信息。3)、当所有复合型读卡器3均收到主读卡器I发送的读卡广播信息后，便进入下一个循环状态，即每个复合型读卡器3开始搜索其负责通信范围内的复合型标签4，搜索标签与标签通信的频率在2.40GHz-2.49GHz范围内，两者进行跳频通信，具体频率复合型读卡器可根据实际情况更改。当复合型读卡器3内部的2.4G读卡器33进行搜索标签时，每搜到一个标签便将此标签的ID信息记录下来，当搜索不到新的标签后将所有的标签ID信息统一发送至UHF收发器31，此时便完成了标签搜索任务。4)、完成以上任务后，所有的复合型读卡器3应当获取到了所负责通信距离范围内所有标签的信息，读到的标签信息可能会重复，每个复合型读卡器3均将UHF收发器31内存储的标签ID信息发送给主读卡器1，由主读卡器I删除重复的标签ID信息，搜索到的标签ID信息存储在主读卡器的RAM中。主读卡器I处理完所有的信息后将其传输给主控计算机2，由主控计算机2判断与显示。在这个过程中，主读卡器通信范围内的复合型读卡器可直接与主读卡器进行通信，直接将其内存储的标签ID信息发送至主读卡器。复合型读卡器之间可利用路由算法通信，因此，不在主读卡器读写范围内的复合型读卡器可通过路由的方式将内部标签ID信息逐级传递，直至传给主读卡器。以上便是一个完整的读卡循环过程，当一个循环结束后，所有设备均进入休眠模式，以备下一次循环开始。
权利要求
1.一种复合型有源标签远程组网系统，包括主控计算机(2)和主读卡器(1)，主控计算机(2 )与主读卡器(I)双向连接，向主读卡器(I)发送读卡命令并接收主读卡器(I)读到的标签信息，其特征是:主读卡器(I)下设至少一个复合型读卡器(3 )，复合型读卡器(3 )内设有UHF收发器(31)和2.4G读卡器(33)，主读卡器(I)通过UHF通信链路与复合型读卡器(3 )通信；复合型读卡器(3 )下设至少一个复合型标签(4 )，复合型标签(4 )由2.4G有源射频标签(43)和UHF无源标签(41)组成，复合型读卡器(3)通过2.4G通信链路与复合型标签(4)进行通信。
2.根据权利要求1所述的复合型有源标签远程组网系统，其特征是:所述的复合型标签(4 )采用纽扣电池间歇式供电。
3.如权利要求1所述的复合型有源标签远程组网系统所用的组网方法，其特征是包括如下步骤: 1)、主控计算机向主读卡器发送读卡命令，主读卡器收到命令后向主控计算机回复确认信息； 2)主读卡器利用UHF频段广播读卡信息，在其通信范围内的复合型读卡器接收广播信息进行读卡，同时向不在主读卡器通信范围内的其他复合型读卡器广播读卡信息； 3)、所有复合型读卡器均收到读卡信息后，每个复合型读卡器开始搜索其负责通信范围内的复合型标签并将搜到的标签ID信息即时记录到其内的2.4G读卡器，当其通信范围内的标签搜索完毕后将读卡器内的所有标签ID信息统一发送至UHF收发器，至此完成该复合型读卡器的标签搜索任务； 4)、每个复合型读卡器均将UHF收发器内存储的标签ID信息发送给主读卡器，由主读卡器删除重复的标签ID信息并将剩余标签ID信息传输给主控计算机。
4.根据权利要求3所述的复合型有源标签远程组网方法，其特征是:所述的复合型标签与复合型读卡器之间采用跳频方式通信。
5.根据权利要求3或4所述的复合型有源标签远程组网方法，其特征是:复合型读卡器搜索标签与标签通信的频率范围为2.40GHz-2.49GHz。
6.根据权利要求3所述的复合型有源标签远程组网方法，其特征是:步骤4)中主读卡器通信范围内的复合型读卡器直接向主读卡器发送标签ID信息，范围以外的复合型读卡器通过路由的方式逐级传递标签ID信息。
全文摘要
本发明涉及一种复合型有源标签远程组网系统及组网方法，该系统包括主控计算机和主读卡器，主读卡器下设至少一个复合型读卡器，复合型读卡器内设有UHF收发器和2.4G读卡器，主读卡器通过UHF通信链路与复合型读卡器通信；复合型读卡器下设至少一个复合型标签，复合型标签由2.4G有源射频标签和UHF无源标签组成，复合型读卡器通过2.4G通信链路与复合型标签进行通信。本发明的网络生存时间较长，网络可靠通信时间要优于采用ZigBee协议的网络，而且充分利用UHF与2.4G射频复合技术，增加读卡器数目，组建有源标签远程网络，整个网络建立费用低、维护方便、距离远，可靠性高，可实现大范围覆盖。
文档编号G06K17/00GK103164720SQ20131005974
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者尹晓虎, 刘海燕, 张堃, 王煦 申请人:尹晓虎