高频RFID射频信号监听系统及方法与流程

本发明是关于射频识别技术，特别是关于一种高频rfid射频信号监听系统及方法。

背景技术：

射频识别(rfid)技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。rfid系统包含应答器和阅读器，阅读器将要发送的下行数据经过编码后，以特定的调制方式加载到载波射频信号上，经天线向外发送，应答器接收到该射频信号后，对此信号进行解调和解码得到阅读器发送的下行数据，并将应答器返回的上行数据经过编码、调制后通过应答器天线再发送给阅读器。rfid系统按载波频率可分为低频、高频和超高频。其中高频rfid系统工作频率为13.56mhz，按照协议标准可以分为iso14443和iso15693两个国际标准，主要应用在公交系统、身份识别、物流管理、门禁系统等场景。

高频rfid系统出于系统调试或故障分析等原因，需要对阅读器和应答器之间的射频信号进行监听，获取阅读器和应答器之间的通信数据(包括上行数据和下行数据)。现市面上的高频rfid系统专用监听设备，只由少数厂家提供，而且成本较高，不利于广泛应用和推广。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高频rfid射频信号监听系统及方法，其能够利用现有的通用设备进行高频射频信号的监听，实现成本低，可广泛应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种高频rfid射频信号监听系统。其包括：波形采集模块、整流滤波模块、数据预处理模块、解码模块。波形采集模块用于采集阅读器与应答器之间的射频信号的波形数据。整流滤波模块与所述波形采集模块相耦合，用于对所述波形采集模块采集到的波形进行整流和滤波。数据预处理模块与所述整流滤波模块相耦合，用于对整流滤波后的波形数据进行预处理，最终转化成对应的高低数字信号。解码模块与所述数据预处理模块相耦合，用于对所述数据预处理模块输出的数字信号进行解码，得到所述阅读器与应答器之间的通信数据。

在一优选的实施方式中，整流滤波模块包括整流模块和滤波模块。整流模块用于对所述波形采集模块采集到的波形数据进行整流。滤波模块与所述整流模块相耦合，用于对整流后的波形数据进行低通滤波。

在一优选的实施方式中，所述数据预处理模块包括：阈值设置模块和高低电平编码模块。阈值设置模块与所述整流滤波模块相耦合，用于根据所述整流滤波模块输出的波形数据信息确定电平阈值。高低电平编码模块与所述阈值设置模块相耦合，用于根据所述电平阈值将所述整流滤波后的波形的各个波段编码为1或0，若所述波段的电平值大于所述电平阈值，则该波段对应的电平为高电平，编码为1，若所述波段的电平值小于所述电平阈值，则该波段对应的电平为低电平，编码为0。

在一优选的实施方式中，所述阈值设置模块中的电平阈值是通过对整流滤波后的波形幅度的最大值和最小值求取平均值获得的。

在一优选的实施方式中，所述高频rfid射频信号监听系统还包括：传输模块。传输模块与所述波形采集模块和所述整流滤波模块均相耦合，用于将所述波形采集模块采集到的波形数据传输至所述整流滤波模块，该传输模块包括usb接口、网口或串口。

在一优选的实施方式中，所述波形采集模块是示波器。

本发明还提供了一种高频rfid射频信号监听方法。该高频rfid射频信号监听方法包括：采集阅读器与应答器之间的射频信号的波形数据；对采集到的波形进行整流和滤波；对整流滤波后的波形数据进行数字化预处理；对数字化预处理后的数字信号进行解码，得到所述阅读器与应答器之间的通信数据。

在一优选的实施方式中，所述对采集到的波形进行整流和滤波包括：对采集到的波形的幅度数据取绝对值从而实现整流过程；用巴特沃斯数字滤波算法进行低通滤波。

在一优选的实施方式中，所述对整流滤波后的波形数据进行数字化预处理包括：根据所述整流滤波模块输出的波形数据信息确定电平阈值；根据所述电平阈值将所述整流滤波后的波形的各个波段编码为1或0，若所述波段的电平值大于所述电平阈值，则该波段对应的电平为高电平，编码为1，若所述波段的电平值小于所述电平阈值，则该波段对应的电平为低电平，编码为0。

在一优选的实施方式中，确定电平阈值包括：获得所述整流滤波模块输出的波形幅度的最大值和最小值；求取所述最大值和最小值的平均值，该平均值为所述电平阈值。

与现有技术相比，根据本发明的高频rfid射频信号监听方法能在不需要专用rfid监听设备的前提下，只是通过现有的一些通用设备和一些软件算法就可以实现对阅读器和应答器之间的传输信号进行监听，获取阅读器和应答器之间的通信数据，实现对rfid系统的系统调试和故障分析等目的，实现成本比较低，可广泛应用。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的高频rfid射频信号监听系统；

图2是根据本发明一实施方式的高频rfid射频信号监听方法的流程图；

图3是根据本发明一实施方式的整流滤波后的波形图；

图4是根据本发明一实施方式的电平阈值的确定方法；

图5是根据本发明一实施方式的数字化处理方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

针对现有技术中所存在的上述缺陷，本发明提供一种高频rfid射频信号监听系统及方法，其采用示波器等通用的射频信号波形采集模块进行波形采集，并借助软件算法实现对波形数据的信号处理，完成通信数据的提取，即用现有的通用设备，以较低的成本实现高频rfid的信号监听。

图1是根据本发明一实施方式的高频rfid射频信号监听系统。该高频rfid射频信号监听系统包括波形采集模块10、传输模块11、整流滤波模块12、数据预处理模块13、解码模块14。

波形采集模块10用于采集阅读器200和应答器300之间的射频信号，该波形采集模块10可通过示波器等通用的信号采集设备来实现。波形采集模块10通过感应线圈耦合接收应答器300的上行射频信号，并经过ad转换后保存为对应的射频信号波形数据。

传输模块11、整流滤波模块12、数据预处理模块13以及解码模块14可以通过上位机算法实现。

传输模块11用于将波形采集模块10采集到的射频信号波形数据，通过usb、网口、串口等通用传输接口传输给整流滤波模块12，在另外的实施方式中，也可以无需传输模块11，直接在波形采集模块10与整流滤波模块12之间建立通信。

整流滤波模块12用于对来自传输模块11的射频信号波形数据进行整流滤波处理，去除载波频率，保留阅读器200和应答器300的调制信息。在本实施例中，整流滤波模块12包括整流模块和滤波模块。整流模块用于对所述波形采集模块采集到的波形数据进行整流。可选地，整流方法为对射频信号波形幅度数据取绝对值，将负值的幅度数据变为等值的正值数据。滤波模块用于对整流后的波形数据进行低通滤波。优选地，可以采用巴特沃斯数字滤波算法进行低通滤波处理。

数据预处理模块13用于对整流滤波后的波形数据进行数字化预处理。优选地，该数据预处理模块13包括阈值设置模块、高低电平编码模块。

阈值设置模块用于根据所述整流滤波模块输出的波形数据信息确定电平阈值。电平阈值的确定方法包括：分析射频信号波形数据整流滤波算法模块输出的调制信息，根据阅读器200、应答器300调制信息幅度的大小，确定合理阈值。在本实施方式中，电平阈值是整流滤波模块输出的调制信息的最大值max、最小值min的平均值，即(max+min)/2。

高低电平编码模块用于根据所述电平阈值将所述整流滤波后的波形的各个波段编码为1或0，若所述波段的电平值大于所述电平阈值，则该波段对应的电平为高电平，编码为1，若所述波段的电平值小于所述电平阈值，则该波段对应的电平为低电平，编码为0。

解码模块14根据rfid系统对应标准的编码解码规则，对数据预处理模块13输出的数字化数据进行解码，得到最终的通信数据(包括上行数据和下行数据)。其中，标准的编码解码规则包括iso14443、iso15693标准。本实施例采用iso15693标准进行解码。

本发明还提供了一种高频rfid射频信号监听方法，图2是根据本发明一实施方式的高频rfid射频信号监听方法的流程图。

该高频rfid射频信号监听方法包括步骤s1-s4。

在s1中采集阅读器与应答器之间的射频信号的波形数据。

在s2中对采集到的波形进行整流和滤波，优选地，在本实施方式中采用如下方法进行整流和滤波：首先对采集到的波形的幅度数据取绝对值从而完成整流，然后用巴特沃斯数字滤波算法对整流后的波形进行低通滤波。整流滤波后的波形如图3所示。图3、图4和图5中的横轴代表50mhz的采样频率下的采样点个数。图3、图4和图5中的纵轴代表电压，单位为v。

在s3中对整流滤波后的波形数据进行数字化预处理，优选地，在本实施方式中采用如下方法进行数字化预处理：首先根据所述整流滤波模块输出的波形数据信息确定电平阈值，本实施例中，如图4所示，电平阈值是所述整流滤波模块输出的波形幅度的最大值max和最小值min的平均值，然后如图5所示，根据所述电平阈值将所述整流滤波后的波形的各个波段编码为1或0，若所述波段的电平值大于所述电平阈值，则该波段对应的电平为高电平，编码为1，若所述波段的电平值小于所述电平阈值，则该波段对应的电平为低电平，编码为0。

在s4中对数字化数据进行解码，得到所述阅读器与应答器之间的通信数据。

综上，所述高频rfid信号监听系统能在不需要专用rfid监听设备的前提下，只是通过现有的一些通用设备和上位机的一些软件算法就可以实现对阅读器和应答器之间的传输信号进行监听，获取阅读器和应答器之间的通信数据，实现对rfid系统的系统调试和故障分析等目的，实现成本比较低，可广泛应用。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在权利要求保护范围之内。