一种具备收发信标功能的rfid读写系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具备收发信标功能的RFID读写系统，包括标签和多个RFID读写器，每个所述RFID读写器均内置有信标收发器，当其中一个RFID读写器与所述标签通信时，其信标收发器向其余的RFID读写器发送Busy信标，其余RFID读写器的信标收发器均向当前处于通信状态的RFID读写器发送Tick信标。实施本实用新型的具备收发信标功能的RFID读写系统，具有以下有益效果：能解决多手持读写器冲突问题、提高识别率、降低误码率。
【专利说明】
一种具备收发信标功能的RF ID读写系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及RFID领域，特别涉及一种具备收发信标功能的RFID读写系统。
【背景技术】
[0002]当一个RFID读写器的发射信号与另一个读写器的发射信号相互干扰时，就形成了多读写器冲突。多读写器冲突除了会使RFID读写器形成漏读操作和误操作外，RFID读写器的读写速率也会减慢，效率降低。
[0003]固定式读写器可以在网络服务器后台程序的控制调度下运行，后台程序可对多读写器冲突采取较成熟的“时间隙调度”技术来解决多读写器冲突问题。手持RFID读写器是在内置的应用软件控制下工作的，大多数的RFID读写器是独立工作没有联网的，无法采取“时间隙调度”技术。因此，多读写器干扰问题在手持读写终端应用中比表现较为严重。现有技术中，多读写器冲突有三种表现形式:(I)多读写器到标签之间的干扰；(2)读写器与读写器之间的干扰;(3)读写器干扰使载波侦听失效。
[0004]对于多读写器到标签之间的干扰来说，如图1所示，两个读写器阅读范围重叠，读写器Rl与读写器R2发射的信号在标签Tl处形成干扰，读写器Rl和读写器R2可能都读不到标签Tl。由于读写器R2的干扰，读写器Rl可能就只能阅读到标签T2和标签T3，而漏读标签Tl。
[0005]对于读写器与读写器之间的干扰来说，如图2所示，读写器Rl位于读写器R2的干扰区，射频标签Tl逆向反射回去向读写器Rl的信号非常微弱，很容易受到R2的干扰，尽管两个读写器的阅读范围没有重叠，由于读写器R2发射的正向信号比标签Tl反射回的信号强若干个个数量级，这样就产生了干扰。
[0006]对于读写器干扰使载波侦听失效来说，如图3所示，两个读写器的阅读范围并没有重叠，标签Tl处在读写器Rl的识读范围内，也处在读写器R2的干扰范围中。这种情况同时发生在两个读写器不在相互侦听的范围内时，使射频识别网络中载波侦听无效。现有技术中还尚未解决多手持读写器冲突的问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由多手持读写器冲突问题造成的识别率低、误码率高的缺陷，提供一种能解决多手持读写器冲突问题、提高识别率、降低误码率的具备收发信标功能的RFID读写系统。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种具备收发信标功能的RFID读写系统，包括标签和多个RFID读写器，每个所述RFID读写器均内置有信标收发器，当其中一个RFID读写器与所述标签通信时，其信标收发器向其余的RFID读写器发送Busy信标，其余RFID读写器的信标收发器均向当前处于通信状态的RFID读写器发送Tick信标。
[0009]在本实用新型所述的具备收发信标功能的RFID读写系统中，所述信标收发器包括用于起控制作用的M⑶以及与所述M⑶连接、用于产生模拟频率信号的DDS(direct digitalsynthesis，直接数字频率合成器)芯片，所述DDS芯片的一端还接收参考时钟信号。
[0010]在本实用新型所述的具备收发信标功能的RFID读写系统中，所述信标收发器还包括电子开关和第一低通滤波器，所述电子开关分别与所述MCU和DDS芯片连接、用于起开关作用，所述第一低通滤波器与所述电子开关连接、用于对所述模拟频率信号进行滤波并输出Busy信标或Tick信标。
[0011]在本实用新型所述的具备收发信标功能的RFID读写系统中，所述DDS芯片包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器，所述频率控制寄存器以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码，所述高速相位累加器与频率控制寄存器连接、用于根据所述频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值，所述正弦计算器与所述高速相位累加器连接、用于根据所述相位值计算数字化正弦波的幅度。
[0012]在本实用新型所述的具备收发信标功能的RFID读写系统中，所述DDS芯片还包括高速D/A转换器和第二低通滤波器，所述高速D/A转换器与所述正弦计算器连接、用于将所述数字化正弦波转换为模拟信号，所述第二低通滤波器与所述高速D/A转换器连接、用于对所述模拟信号进行低通滤波后得到所述模拟频率信号。
[0013]在本实用新型所述的具备收发信标功能的RFID读写系统中，所述Busy信标为数据通道忙信标，所述Tick信标为排队队列中RFID读写器心跳信标。
[0014]实施本实用新型的具备收发信标功能的RFID读写系统，具有以下有益效果:由于每个RFID读写器均内置有信标收发器，当其中一个RFID读写器与标签通信时，其信标收发器向其余的RFID读写器发送Busy信标，其余RFID读写器的信标收发器均向当前处于通信状态的RFID读写器发送Tick信标，这样就能保证在特定时段，只有一个RFID读写器与标签通信，从根本上杜绝了多读写器冲突，所以其能解决多手持读写器冲突问题、提高识别率、降低误码率。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为【背景技术】中多读写器到标签之间的干扰示意图；
[0017]图2为【背景技术】中读写器与读写器之间的干扰示意图；
[0018]图3为【背景技术】中读写器干扰使载波侦听失效的示意图；
[0019]图4为本实用新型具备收发信标功能的RFID读写系统一个实施例中多个RFID读写器的结构示意图；
[0020]图5为所述实施例中信标收发器的结构示意图；
[0021]图6为所述实施例中DDS芯片的结构示意图；
[0022]图7为所述实施例中RFID读写器与标签通信的方式示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]解决多读写器冲突的前提是，标签不得参与任何抗冲突协议任务，以降低RFID标签的成本。在本实用新型具备收发信标功能的RFID读写系统实施例中，该具备收发信标功能的RFID读写系统包括标签和多个RFID读写器，图4为该具备收发信标功能的RFID读写系统中多个RFID读写器的结构示意图。图4中，
[0025]本实施例中，每个RFID读写器均内置有信标收发器，在每个RFID读写器之间建立一个通知机制，这样，当其中一个RFID读写器与标签进行通信时，该RFID读写器会通知其它RFID读写器，具体的，该RFID读写器的信标收发器向其余的RFID读写器发送Busy信标，Busy信标为数据通道忙信标，表示该RFID读写器与标签的通信通道忙，此时，其它RFID读写器就应该延迟、等待。其余RFID读写器的信标收发器均向当前处于通信状态的RFID读写器发送Tick信标，Tick信标为排队队列中RFID读写器心跳信标。在特定时段，保证只有一个RFID读写器与标签通信，这就从根本上杜绝了多读写器冲突。所以其能解决多手持读写器冲突问题、提高识别率、降低误码率。
[0026]图5为本实施例中信标收发器的结构示意图，图5中，该信标收发器包括MCU和DDS芯片，其中，M⑶起控制作用，DDS芯片与M⑶连接、用于产生模拟频率信号，DDS芯片的一端还接收参考时钟信号。值得一提的是，在极端情况下，要求RFID读写器必须在1ms内读取到标签，为防止多读写器冲突，RFID读写器需要往复多次通信，为满足系统实时性，信标发生器无法采用软件模拟合成的方式，本实用新型选用了 DDS芯片。
[0027]本实施例中，信标收发器还包括电子开关和第一低通滤波器，电子开关分别与MCU和DDS芯片连接，电子开关用于起开关作用，当多读写器冲突不严重或要求识别效率时，可关闭此电子开关。第一低通滤波器与电子开关连接、用于对模拟频率信号进行滤波，并输出Busy信标或Tick信标，具体来讲，当其所在的RFID读写器与标签通信时，输出Busy信标，未与标签通信时，输出T i ck信标。
[0028]图6为本实施例中DDS芯片的结构示意图。图6中，DDS芯片包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器，其中，频率控制寄存器可以以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码，高速相位累加器与频率控制寄存器连接、用于根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值，正弦计算器与高速相位累加器连接、用于根据相位值计算数字化正弦波的幅度，这时，DDS芯片输出的是数字化的正弦波，还需要对其进一步处理，这就需要该DDS芯片还进一步包括高速D/A转换器和第二低通滤波器，高速D/A转换器与正弦计算器连接、用于将数字化正弦波转换为模拟信号，第二低通滤波器与高速D/A转换器连接、用于对模拟信号进行低通滤波后得到模拟频率信号，这样就得到一个可用的、有效的模拟频率信号。本实施例中，由于现场具体时间点只有一台RFID读写器与标签通信，就从根本上杜绝了多读写器冲突。此外，Busy信标与Tick信标的载频远离RFID读写器的载频，不会对RFID读写器产生污染。本实用新型能大大提高标签识别的准确率。
[0029]本实施例中，具体来讲，将正在与标签通信的RFID读写器称主终端，其它状态下的RFID读写器为从终端，现场只允许有一个主终端。只有主终端才发射Busy信标，Busy信标的帧格式如下:前导头+源地址+CRC校验，前导头用于指示该数据包是Busy信标;源地址是主终端的读写器ID，简称RID。设备出厂时，每个RFID读写器的RID是唯一的，存储在RFID读写器的Flash内。Busy信标的帧格式中没有目的地址，因为信标是广播发送的。CRC校验是数据包循环冗余检验。对于Tick信标来讲，处在“等待状态”下的从终端发射Tick信标，Tick信标的帧格式与Busy信标类同，仅仅前导头有区别。
[0030]本实施例中，带信标的RFID读写器有三个状态:等待状态、工作状态和竞争状态。对于等待状态来讲，进入实际工作现场的RFID读写器首先应该进入等待状态，成为从终端。在等待状态，RFID读写器做三件事情:(I)进入工作现场，处在等待状态的从终端，需要一直向主终端发送Tick信标，表明自己心跳存在并上报自己的RIDJ2)接受并刷新主终端发送过来的等待中的从终端RID队列表。(3)搜索有无主终端发射的Busy信标。只要能接受到Busy信标，RFID读写器就一直停留在等待状态。
[0031 ]本实施例中，对于工作状态来讲，RFID读写器由等待状态进入工作状态后，(I)首先要广播Busy信标，然后才能进入阅读标签的工作状态。(2)由从终端转为主终端。(3)阅读标签时，主终端应一直广播Busy信标，以告知其他读写器，读写通道正被占用。(4)主终端一直侦听从终端的Tick信标，建立并维护等待中的从终端RID队列表。从终端RID队列表采用FIFO方式，即先入先出模式。每个RID都有一个从I开始的索引号i。( 5)主终端将从终端RID队列表以及队列索引i发射，复制到等待队列中每个从终端中去。
[0032]对于竞争状态来讲，当某RFID读写器正常退出工作状态后，将立即停止广播Busy信标。由主终端转变为从终端，排到RID队列表末端，参与排队。此时，可能有多台从终端希望进入工作状态。为解决这一问题，设置了竞争状态。根据复制到每台终端中的RID队列表查出本终端的队列索引i，本实施例规定了一个延时时间片twait以及退避时间机制。各终端的退避时间就是i倍的twait时间，各终端必须在延时各自的退避时间后，再次搜索有无Busy信标，依然未检测到Busy信标的从终端方能进入工作状态。按退避机制机理，当然是退避时间短的才能率先进入工作状态。退避时间长的终端，势必会收到新近进入工作状态的从终端发射的Busy信标，而不得不继续等待。新进入工作状态，转为主终端的读写器将根据FIFO方式，维护并刷新RID队列表及相应索引i，复制到各终端中去。
[0033]图7为本实施例中RFID读写器与标签通信的方式示意图，也就是处于工作状态的主终端与标签通信的方式示意图。图7中，tl为读时间段，t2为间隔时间段，tl和t2的时间由用户自由设定，11可调范围由数毫秒到数秒，t2可调范围由O到数秒，缺省值，11为100毫秒，t2 为 O。
[0034]本实施例中，退出读标签模式有2个可能，一是人工干预随机退出，二是tl时间到退出。主终端11时间到，退出读标签模式后，转为从终端，实际上，从终端一直在发射Tick信标，只有终端仍处在工作现场的信标接受范围内，刚退出工作状态的终端会自动进入RID队列，重新参与排队。可以看出，终端是以分时时间片与标签通信的，而不是在现场整个时间独占信道与标签通信的，与没有收发信标的普通读写器相比，本实施例中的RFID读写器读写效率高。
[0035]总之，在本实施例中，通过在特定时段只有一个RFID读写器与标签通信，这就从根本上杜绝了多读写器冲突，所以其能解决多手持读写器冲突问题、提高识别率、降低误码率。
[0036]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具备收发信标功能的RFID读写系统，其特征在于，包括标签和多个RFID读写器，每个所述RFID读写器均内置有信标收发器，当其中一个RFID读写器与所述标签通信时，其信标收发器向其余的RFID读写器发送Busy信标，其余RFID读写器的信标收发器均向当前处于通信状态的RFID读写器发送Tick信标。2.根据权利要求1所述的具备收发信标功能的RFID读写系统，其特征在于，所述信标收发器包括用于起控制作用的MCU以及与所述MCU连接、用于产生模拟频率信号的DDS芯片，所述DDS芯片的一端还接收参考时钟信号。3.根据权利要求2所述的具备收发信标功能的RFID读写系统，其特征在于，所述信标收发器还包括电子开关和第一低通滤波器，所述电子开关分别与所述MCU和DDS芯片连接、用于起开关作用，所述第一低通滤波器与所述电子开关连接、用于对所述模拟频率信号进行滤波并输出Busy信标或Tick信标。4.根据权利要求2或3所述的具备收发信标功能的RFID读写系统，其特征在于，所述DDS芯片包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器，所述频率控制寄存器以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码，所述高速相位累加器与频率控制寄存器连接、用于根据所述频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值，所述正弦计算器与所述高速相位累加器连接、用于根据所述相位值计算数字化正弦波的幅度。5.根据权利要求4所述的具备收发信标功能的RFID读写系统，其特征在于，所述DDS芯片还包括高速D/A转换器和第二低通滤波器，所述高速D/A转换器与所述正弦计算器连接、用于将所述数字化正弦波转换为模拟信号，所述第二低通滤波器与所述高速D/A转换器连接、用于对所述模拟信号进行低通滤波后得到所述模拟频率信号。6.根据权利要求1所述的具备收发信标功能的RFID读写系统，其特征在于，所述Busy信标为数据通道忙信标，所述Tick信标为排队队列中RFID读写器心跳信标。
【文档编号】G06K7/10GK205608739SQ201620280950
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】孙海, 何晓鹏, 蔡若华, 万敦本
【申请人】北京芯联创展电子技术有限公司