一种RFID信号接收处理方法及装置与流程

本发明属于电子技术领域，特别涉及一种信号接收处理方法及装置。

背景技术：

目前，为解决机动车保有量持续增加而带来的车辆监管问题，公安部和工信部联合推出了汽车电子标识，这是一种将车牌号码、车辆类型等信息存储于其中的射频标签，安装于车辆的前挡风玻璃上，相当于车辆的“二代身份证”。通过在关键路口安装读写器设备，读取标签内的相关信息，实现交通违章违法车辆稽查、假套牌车辆识别、停车场管理等多种应用，目前已率先在无锡、深圳、北京等地开始了示范应用。

汽车电子标识基于920MHz～925MHz，共20个信道，每信道带宽250kHz，目前国内900MHz频段使用情况如下：

表1 900MHz频段使用情况

从表1可以看出，GSM信号频段离汽车电子标识工作频段较近，其中EGSM900频段紧邻汽车电子标识工作频段。GSM信号基站分布范围广、分布密度大、信号功率强，基站分布的间隔距离普遍在7公里以内，而汽车电子标识读写设备一般安装于道路上方的龙门架上，所以其附近难免有GSM基站。

由于GSM频段与RFID频段过于接近，很难找到带宽920～925(MHz)且30dB带宽不超过915～930(MHz)的滤波器可供使用。所以受滤波器功能的限制，汽车电子标识在工作时肯定会受到GSM信号的干扰。这就使得汽车电子标识读写器设备附近存在GSM基站设备时，会接收到GSM基站发射的通讯信号。由于GSM的通讯信号的强度远大于汽车电子标识读写设备接收到的汽车电子标识的信号强度，因此当汽车电子标识的信号与GSM基站发射的通讯信号同时被汽车电子标识读写器设备接收的时候，GSM的通讯信号就会对读写器接收到的汽车电子标识的信号造成干扰。这种干扰直接影响到了读写器收到的汽车电子标识的信息的准确性，导致出现无法正确的识别汽车电子标识甚至无法识别的情况，造成读写器设备的识读成功率降低，直接影响到了汽车电子标识系统的可靠性。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于解决现有技术中由于干扰信号的存在，有效信号的识别率不高的缺陷。

为克服上述缺陷，第一方面本发明实施例提供了一种RFID信号接收处理方法，所述方法应用于信号接收器中，所述信号接收器包括本振单元、干扰信号检测单元、干扰信号滤除单元以及控制单元；

所述方法包括：

本振单元在控制单元的控制下产生相应频率的本振信号；

干扰信号检测单元在接收到包含有效信号以及干扰信号的原始信号时，将所述原始信号与所述本振信号进行混频，得到干扰信号与本振信号的差频信号，获取所述差频信号的频率并将其作为差值输出至控制单元；

干扰信号滤除单元在接收到所述原始信号时，对所述原始信号与所述本振信号进行混频，得到有效信号与本振信号的中频信号、干扰信号与本振信号的差频信号；在接收到控制单元发送的干扰滤除触发指令时，滤除所述差频信号，输出有效信号与本振信号的中频信号，并对所述中频信号进行检波以及采样并输出至所述控制单元；

控制单元在获取所述差值后，控制所述本振单元调节本振信号的频率使得本振信号的频率接近于干扰信号的频率以减小所述差值；在所述差值减小至预设值时，向所述干扰信号滤除单元发送干扰滤除触发指令；在接收到所述干扰信号滤除单元发送的采样后的中频信号时，获取采样后的中频信号中有效信号的基带信号。

可选地，所述干扰信号检测单元包括混频器、低通滤波器以及第一ADC；所述将原始信号与所述本振信号进行混频，得到干扰信号与本振信号的差频信号，获取所述差频信号的频率并将其作为差值输出至控制单元的步骤，包括：

混频器对所述原始信号与所述本振单元当前产生的本振信号进行混频，得到干扰信号与当前的本振信号的差频信号以及混频过程中产生的高频噪音；

低通滤波器滤除所述高频噪音；

第一ADC对过滤后的差频信号进行采样并作为差值输出至所述控制单元，以供所述控制单元获取所述差值。

可选地，所述干扰信号滤除单元包括混频器；所述对原始信号与所述当前本振单元产生的本振信号进行混频的步骤，包括：

混频器将所述原始信号与所述当前本振单元产生的本振信号进行混频。

可选地，所述干扰信号滤除单元包括的若干个多路并行的带通滤波器，其中所述若干个带通滤波器具有不同的滤除频段；所述干扰信号滤除单元滤除所述差频信号的步骤，包括：

若干个带通滤波器对所述差频信号进行滤波。

可选地，所述干扰信号滤除单元包括检波管以及第二ADC；所述干扰信号滤除单元对所述中频信号进行检波以及采样的步骤包括，包括：

检波管对所述中频信号进行检波；

第二ADC对检波后的中频信号进行采样并输出值所述控制单元。

第二方面，本发明实施例提供了一种RFID信号接收处理装置，包括：信号发射器、信号接收器；其中，所述信号接收器应用如权利要求1-5任一所述的方法对接收的信号进行处理，所述信号接收器中的控制单元还用于控制所述信号发射器；

所述信号发射器，用于在需要发射信号时，在控制单元的控制下向待读取的射频标签发射载波和射频信号；

所述信号接收器，用于在接收所述射频标签的响应信号时，在所述控制单元的控制下将所述响应信号作为所述原始信号对其进行过滤处理，得到所述有效信号的基带信号。

可选地，其特征在于，所述装置还包括多路选择开关以及天线；

相应地，

所述信号发射器，用于在控制单元的控制下，通过所述多路选择开关连接所述天线，并基于所述天线向待读取的射频标签发射载波和射频信号；

所述信号接收器，用于在控制单元的控制下，通过所述多路选择开关连接所述天线，并基于所述天线接收所述射频标签的响应信号。

可选地，其特征在于，所述控制单元为MCU，所述MCU通过ARM和/或FPGA实现。

本发明实施例提供了一种RFID信号接收处理方法及装置。该方法中，干扰信号滤除单元对原始信号与当前本振单元产生的本振信号进行混频，得到有效信号与本振信号的中频信号、干扰信号与本振信号的差频信号；与此同时，干扰信号检测单元获取干扰信号与本振信号的差频信号，并将差频信号的频率作为差值输出至控制单元；控制单元在接收到这一差值后，控制本振信号的频率逐渐接近干扰信号的频率以减小插值。在差值接近零赫兹时，控制单元控制干扰信号滤除单元滤除差频信号，输出有效信号与本振信号的中频信号，并根据该中频信号获取有效信号的基带信号，从而能够避免干扰信号对有效信号的影响，提高有效信号的识别率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些示例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种信号接收器实施例结构示意图；

图2是本发明提供的一种信号接收处理方法实施例流程图；

图3是本发明提供的一种信号接收器具体实施例结构示意图；

图4是本发明提供的一种RFID信号接收处理装置实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于理解本发明，首先对本发明出现的一些术语进行解释。

(1)GSM——全球移动通信系统Global System for Mobile Communication。

(2)ERI——汽车电子标识Electronic registration identification。

(3)RFID——射频识别Radio Frequency Identification。

(4)MHz——兆赫Megahertz。

(5)3dB带宽——比峰值功率小3dB(就是峰值的50％)的频谱范围的带宽。

(6)汽车电子标识——将车牌号码等信息存储于其中的一种射频标签，相当于汽车的“电子身份证”。

(7)低通滤波器——只允许低于截止频率的信号通过，高于截止频率的信号不能通电子滤波装置。

(8)带通滤波器——只允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。

(9)混频器——输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。

(10)基带信号——信号源发出的没有经过调制(频谱搬移或变换)的原始信号。

(11)载波——载波是一个特定频率的无线电波，在无线通信技术上使用载波传递信息，即将数字信号调制到一个高频载波上然后再在空中发射和接收。

(12)超外差接收机——超外差接收机是利用本振信号与输入信号混频，将输入信号频率变换为某个预先确定的频率的方法，广泛应用于远程信号的接收。

(13)本振——在超外差接收机中有一个振荡器叫本机振荡器，用来产生高频电磁波。

(14)中频——本振与所接收的高频信号混合而产生一个差频。

(15)差频——两个频率相近但不同的电磁波的干涉，所得到的干涉信号的频率是原先两个电磁波的频率之差。

基于上述内容，第一方面，本发明实施例提供了一种RFID信号接收处理方法，该方法应用于信号接收器中。如图1所示，该信号接收器包括本振单元101、干扰信号检测单元102、干扰信号滤除单元103以及控制单元104。

如图2所示，本发明实施例提供的方法具体包括：

S1、本振单元101在控制单元104的控制下产生相应频率的本振信号；

也就是说，本振单元101接收控制单元104发送的控制指令，并根据该控制指令的内容产生相应频率的本振信号以供其他单元使用；

S2、干扰信号检测单元102在接收到包含有效信号以及干扰信号的原始信号时，将原始信号与本振信号进行混频，得到干扰信号与本振信号的差频信号，获取差频信号的频率并将其作为差值输出至控制单元104；

具体来说，参见图1，原始信号中包含我们所需要的有效信号以及如背景技术中所述的相近频段的干扰信号，在干扰信号检测单元102接收了原始信号之后，首先将原始信号与本振信号进行混频，得到干扰信号与本振信号的差频信号，再获取该差频信号的频率。不难理解的是，根据前文中对于差频信号的解释，这里的差频信号为原始信号中的干扰信号与本振信号的干涉所得到的干涉信号，其频率是干扰信号与本振信号的频率之差。因此将该差频信号的频率作为干扰信号与本振信号的频率的差值，并将该差值输出至控制单元104以备后续使用。

S3、干扰信号滤除单元103在接收到原始信号时，对原始信号与本振信号进行混频，得到有效信号与本振信号的中频信号、干扰信号与本振信号的差频信号；在接收到控制单元104发送的干扰滤除触发指令时，滤除差频信号，输出有效信号与本振信号的中频信号，并对中频信号进行检波以及采样并输出至控制单元104；

具体来说，在步骤S102干扰信号检测单元102接收原始信号的同时，干扰信号滤除单元103也接收原始信号。类似地，在干扰信号滤除单元103接收了原始信号之后，首先将原始信号与本振信号进行混频，得到有效信号与本振信号的中频信号，以及干扰信号与本振信号的差频信号。在得到中频信号以及差频信号之后，干扰信号滤除单元103等待控制单元104的指令。

当接收到控制单元104发送的干扰滤除触发指令时，干扰信号检测单元102根据该指令滤除当前得到的差频信号，并对滤波之后输出的中频信号进行检波、采样最后输出至控制单元104。这里控制单元104具体在何时干扰滤除触发指令在后文中会有详细的介绍。

S4、控制单元104在获取差值后，控制本振单元101调节本振信号的频率使得本振信号的频率接近于干扰信号的频率以减小差值；在差值减小至预设值时，向干扰信号滤除单元103发送干扰滤除触发指令；在接收到干扰信号滤除单元103发送的采样后的中频信号时，获取采样后的中频信号中有效信号的基带信号。

具体来说，控制单元104在获取了干扰信号检测单元102发送的差值之后，向本振单元101发送调节指令，使得本振单元调节当前产生的本振信号的频率，并控制本振信号的频率逐渐接近于干扰信号的频率。不难理解的是，由于本振信号的频率逐渐接近于干扰信号的频率，因此本振信号与干扰信号混频产生的差频信号的频率也即控制单元接收到的差值也会逐渐减小。当控制单元104检测到这一差值已经减小至预设值，例如减小至接近零赫兹时，此时本振信号的频率已经非常接近干扰信号的频率，在特殊情况下，本振信号的频率等于干扰信号的频率。因此控制单元104此时会向干扰信号滤除单元103发送干扰滤除触发指令。不难理解的是，由于当前差频信号的频率已经接近至零赫兹，因此此时干扰信号滤除单元103混频之后输出的差频信号的频率以及中频信号的频率已经不再接近，此时干扰信号滤除单元103根据控制单元104的指令很容易地将差频信号滤除，从而得到滤波之后的中频信号。控制单元104在接收到经过干扰信号滤除单元103检波、采样后的中频信号后，对中频信号进行相应的处理，从而得到中频信号中有效信号的基带信号。

本发明实施例提供的RFID信号接收处理方法中，干扰信号滤除单元对原始信号与当前本振单元产生的本振信号进行混频，得到有效信号与本振信号的中频信号、干扰信号与本振信号的差频信号；与此同时，干扰信号检测单元获取干扰信号与本振信号的差频信号，并将差频信号的频率作为差值输出至控制单元；控制单元在接收到这一差值后，控制本振信号的频率逐渐接近干扰信号的频率以减小插值。在差值接近零赫兹时，控制单元控制干扰信号滤除单元滤除差频信号，输出有效信号与本振信号的中频信号，并根据该中频信号获取有效信号的基带信号，从而能够避免干扰信号对有效信号的影响，提高有效信号的识别率。

在实际应用中，这里的原始信号为在向电子标签发送射频识别信号后，接收到的由相应的电子标签发送的射频响应信号。原始信号中的有效信号的频率范围为920MHz-925MHz。而原始信号中的干扰信号为900MHz频段信号，其频率范围为825MHz-960MHz。。为了适应干扰信号的频率，这里的本振信号的频率范围接近GSM信号频率，例如为820MHz-960MHz。

当然，上述频率范围只是在信号接收器需要接收处理的为电子标签发送的射频响应信号这样的场景下，各个信号的频率范围。当待接收处理的信号为其他信号时，其频率范围会与上述不同，相应的，本发明提供的信号接收器中的本振频率也会相应不同，这需要视具体情况而定。

能够理解的是，用于实现上述方法实施例的信号接收器中干扰信号检测单元102可以通过多种方式来实现，下面对其中一种可选的实施方式进行具体说明。

参见图3，干扰信号检测单元102包括混频器1021、低通滤波器1022以及第一ADC1023。其中，混频器1021用于对原始信号与本振单元当前产生的本振信号进行混频，得到干扰信号与当前的本振信号的差频信号以及混频过程中产生的高频噪音；低通滤波器1022用于滤除高频噪音；第一ADC1023用于对过滤后的差频信号进行采样并作为差值输出至控制单元，以供控制单元获取差值。上述干扰信号检测单元102还可以采用其他的电路结构来实施，在能够实现本发明的目的的情况下，各种实施方式均落入本发明的保护范围。

能够理解的是，用于实现上述方法实施例的信号接收器中干扰信号滤除单元103也能够通过多种方式来实现，下面对其中一种可选的实施方式进行具体说明。

参见图3，干扰信号滤除单元103包括混频器。在对原始信号与当前本振单元产生的本振信号进行混频时，采用混频器1031对原始信号本振信号进行混频，有效信号与本振信号的中频信号、干扰信号与本振信号的差频信号，同时还会产生一定的高次谐波(混频过程中随机产生的)。

干扰信号滤除单元3还包括的若干个多路并行的带通滤波器1032，例如包括1-5个带通滤波器1032；在滤除述差频信号时，利用这若干个带通滤波器1032对差频信号进行滤波。其中，这若干个带通滤波器1032具有不同的滤除频段，也就是说每一个带通滤波器1032滤除的范围不同，这若干个带通滤波器串行和/或并行组合起来得到一个滤除带宽，例如为5MHZ-50MHZ，从而能够增加滤除的范围，提高滤除的效果。此外，干扰信号滤除单元3在滤除差频信号的同时，还滤除高次谐波，从而消除高次谐波对有效信号的影响。

同样参见图3，干扰信号滤除单元103还包括的检波管1033以及第二ADC1034。其中，检波管1033用于对中频信号进行检波；第二ADC1034用于对检波后的中频信号进行采样并输出值控制单元，以供控制单元获取中频信号中有效信号的基带信号，也即没有经过调制(频谱搬移或变换)的最终有效信号。

此外，信号接收器里的本振单元通过本机振荡器来实现，由于本机振荡器为本领域技术人员公知的一种器件，因此本文不再对本机振荡器的实现原理进行详细描述。

第二方面，本发明还提供了一种RFID信号接收处理装置，如图4所示，包括：信号接收器1以及信号发射器2；其中，这里的信号接收器1应用第一方面所述的方法来对接收的信号进行处理，信号接收器中1的控制单元104还用于控制信号发射器；

信号发射器2用于在需要发射信号时，在控制单元104的控制下向待读取的射频标签发射载波和射频信号；信号接收器1用于在接收射频标签的响应信号时，在控制单元104的控制下将响应信号作为原始信号对其进行过滤处理，得到有效信号的基带信号。

本发明实施例提供的射频标签读写器通过对接收的相应信号进行过滤处理，滤除其中的干扰信号，从而能够获得纯净的有效信号，提高有效信号的识别率。

在具体实施时，参见图3，这里的射频标签读写器还包括多路选择开关3以及天线4。这里的多路选择开关3用于在控制单元的控制下选择当前的状态为发射或接收。

具体来说，如果为发射的状态下，则信号发射器2在控制单元的控制下，通过多路选择开关连接天线，并基于天线向待读取的射频标签发射载波和射频信号；如果为接收的状态下，则信号接收器1在控制单元的控制下，通过多路选择开关连接天线，并基于天线接收射频标签的响应信号。

上述仅仅是一种可选的实施方式，还能够采用其他的接收与发射的形式，本发明对此不作具体限定。

在具体实施时，上述实施例中的控制单元为MCU。进一步地，这里的MCU通过ARM和/或FPGA实现，当然还能通过其他方式实现，本发明对此不作具体限定。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员理解，对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中，把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。