專利名稱：一種帶接近式敏感裝置的rfid標簽、rfid系統(tǒng)及物體間距離檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及RFID (Radio Frequency Identif ication,射頻識別)技術領域，尤其涉及一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽、RFID系統(tǒng)及物體間距離檢測方法。
背景技術：
近幾年，RFID系統(tǒng)已經(jīng)變得日益普遍。RFID系統(tǒng)主要用于對人和物的識別。一般來說，這個系統(tǒng)至少包含一個RFID閱讀器，這個RFID閱讀器能夠在一個設定的范圍內發(fā)射和接受來自一個或多個RFID標簽的射頻信號。這個RFID標簽一般是封裝起來的，可以貼在一個物體上，它包括一個能與天線進行信息交流的微芯片。這個微芯片一般來講是一個集成電路，它可以用來儲存和處理信息，調制解調射頻信號，并且可以運行其他的特殊功 能。RFID標簽的天線是用來接收和發(fā)送射頻信號，并且通常適用于一種特殊的頻率。在一些設備中，帶有接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)已經(jīng)被用于監(jiān)測產(chǎn)品所處環(huán)境的物體間距離何時超過了可以接受的物體間距離。一般來說這些設備要求感應裝置要有一個持續(xù)的能量來源，用來檢測物體間距離的改變，但是這會增加設備的成本。另外，一些設備要求感應裝置還要與一個比較器電路相連，從而來檢測出偏離參考電壓的程度大小，這一要求大大增加了設備的成本。總之，改進RFID系統(tǒng)是有必要的，它要求在不使用持續(xù)的能量來源或者使用一種低成本的附加電路時可以用來檢測物體間距離變化。

發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽、RFID系統(tǒng)及物體間距離檢測方法，以較低成本來檢測物體間距離變化。一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽，所述RFID標簽的芯片上有兩個引腳；所述接近式敏感裝置與這兩個引腳相連，并與所述RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化，在所述接近式敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分，邏輯電路的通斷決定了接近式敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為單極子天線?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述接近式敏感裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結構；或者所述接近式敏感裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結構?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述接近式敏感裝置為電阻型接近式敏感裝置，所述接近式敏感裝置包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置。另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽，所述RFID標簽的芯片上有一個引腳；所述接近式敏感裝置的一端與這個引腳相連，另一端連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結構，外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化，在所述接近式敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分，邏輯電路的通斷決定了接近式敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比 較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為單極子天線?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述接近式敏感裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結構；或者所述接近式敏感裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結構?？蛇x的，在本發(fā)明一實施例中，所述接近式敏感裝置為電阻型接近式敏感裝置，所述電阻型接近式敏感裝置包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置。又一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽，所述接近式敏感裝置連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結構，外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化，在所述接近式敏感裝置與天線連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分，邏輯電路的通斷決定了接近式敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為單極子天線。可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述接近式敏感裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結構；或者所述接近式敏感裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。可選的，在本發(fā)明一實施例中，所述接近式敏感裝置為電阻型接近式敏感裝置，所述電阻型接近式敏感裝置包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置。再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)，所述RFID系統(tǒng)包括RFID標簽和RFID閱讀器，所述RFID標簽包括上述帶接近式敏感裝置的RFID標簽；所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷，從而通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)的物體間距離檢測方法，所述物體間距離檢測方法應用于上述帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)，包括通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷；通過RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；利用所述RFID閱讀器比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。上述技術方案具有如下有益效果因為采用RFID標簽的芯片上有兩個引腳；接近式敏感裝置與RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，在接近式敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置·與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，此時天線工作在第二共振頻率下；RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變的技術手段，所以達到了以較低成本來檢測物體間距離變化的技術效果，并利用RFID獲得的能量，解決了物體間距離檢測的供電問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例接近式敏感裝置與RFID標簽芯片相連接的示意圖；圖2為RFID標簽芯片內部天線的等效電路圖；圖3為本發(fā)明實施例接近式敏感裝置、邏輯開關與RFID標簽芯片內部天線等效電路相連接的不意圖；圖4為本發(fā)明實施例接近式敏感裝置與RFID標簽天線直接相連接的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例接近式敏感裝置的結構說明圖；圖6為本發(fā)明實施例基于信號強度的物體間距離水平檢測方法的流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例的接近式敏感裝置與RFID標簽的芯片相連至少存在三種情況兩引腳結構本發(fā)明實施例是一種用來檢測物體間距離變化的裝置、系統(tǒng)和技術。這一系統(tǒng)包含了一個RFID標簽，這一 RFID標簽的芯片上有兩個引腳。接近式敏感裝置與這兩個引腳相連，與天線形成并聯(lián)結構。外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分。邏輯電路的通斷決定了接近式敏感裝置是否與天線并聯(lián)。當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令控制邏輯電路的通斷，在 邏輯電路接通時，可以通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。就一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個RFID標簽，這一標簽上只有一根天線。這一標簽的芯片上有兩個引腳。接近式敏感裝置與這兩個引腳相連，與這根天線形成并聯(lián)結構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路以及控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分。外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化。當邏輯電路接通時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測物體間距離的改變。更確切地說，接近式敏感裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置等。就另一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個RFID標簽，這一標簽上有兩根天線。此時有兩種情況。第一種情況是接近式敏感裝置與這兩個引腳相連，與第一根天線形成并聯(lián)結構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路以及控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分。外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化。而第二根天線始終以第一共振頻率正常通信。當邏輯電路接通時，被放置在物體間距離不斷變化的情況下，第一根天線的特征頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變，其工作在第二共振頻率下。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路接通時第一和第二根天線的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測物體間距離的改變。通過比較第二根天線自身的邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異也可以檢測物體間距離的改變。第二種情況是，接近式敏感裝置與這兩個引腳相連，與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路以及控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分。外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化。這與標簽僅含一根天線的情況類似。當邏輯電路接通時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，其工作在第二共振頻率下。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測物體間距離的改變。第一種情況電路連接比較簡單，工作時兩根天線的共振頻率可能不同，會影響測量的精度。第二種情況電路連接比較復雜，但工作時兩根天線的共振頻率一致，測量精度較高。更確切地說，接近式敏感裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置等。一引腳結構這一標簽的芯片可以僅有一個引腳，這一引腳向外與接近式敏感裝置的一端相連，接近式敏感裝置的另一端直接連到天線上。引腳在芯片內部的連接點與兩個引腳的情況類似，最終仍然是要達到與天線并聯(lián)的目的。同時在引腳與芯片內部電路連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路。 當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，其工作在第二共振頻率下。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令控制邏輯電路的通斷，在邏輯電路接通時，可以通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。就一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個RFID標簽，這一標簽上只有一根天線。這一標簽的芯片上有一個引腳。接近式敏感裝置與這一個引腳相連，接近式敏感裝置另一端直接連到天線上，與天線形成并聯(lián)結構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路以及控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分。外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化。當邏輯電路接通時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線工作在第二共振頻率下，其特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測物體間距離的改變。更確切地說，接近式敏感裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置等。就另一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個RFID標簽，這一標簽上有兩根天線。這一標簽的芯片上有一個引腳。接近式敏感裝置與這一個引腳相連，接近式敏感裝置另一端直接連到天線上，與第一根天線形成并聯(lián)結構。在引腳與芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路以及控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分。外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化。而第二根天線始終以第一共振頻率通信。當邏輯電路接通時，被放置在物體間距離不斷變化的情況下，第一根天線工作在第二共振頻率下，其特征頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較邏輯電路接通時第一和第二根天線的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測物體間距離的改變。通過比較第一根天線自身的邏輯電路通斷時的不同頻率的信號強度之間的差異也可以檢測物體間距離的改變。更確切地說，接近式敏感裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置等。無引腳結構
當RFID標簽的芯片上沒有引腳時，接近式敏感裝置可以直接連到天線上。這種情況下，與接近式敏感裝置相連的天線不能脫離接近式敏感裝置而以正常的頻率通信。當被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化。RFID閱讀器能夠給標簽裝置發(fā)送指令，通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物 體間距離的改變。就一個實例而言，這一系統(tǒng)包含了一個RFID標簽，這一標簽上有兩根天線。接近式敏感裝置直接與第一根天線相連，而第二根天線不與接近式敏感裝置相連始終以第一共振頻率正常通信。當被放置在物體間距離不斷變化的情況下，第一根天線工作在第二共振頻率下，其特征頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變，而第二根天線的特征頻率和信號強度不變。RFID閱讀器能夠給標簽發(fā)送指令，并通過比較第一和第二根天線的不同頻率的信號強度之間的差異可以檢測物體間距離的改變。更確切地說，接近式敏感裝置應具有較低的電阻，它的具體實例包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置等。推而廣之，天線的芯片上可以帶也可以不帶引腳，可以帶一個也可以帶多個引腳。天線的根數(shù)可以是一根、兩根甚至是多根。相對應地也可以連接一個或多個接近式敏感裝置，同時接近式敏感裝置的型號可以相同也可以不同。就裝置的一種具體實例而言，當被放置在物體間距離不斷變化的情況下，與接近式敏感裝置相連的天線的特征頻率和信號強度至少有一個會發(fā)生改變。RFID閱讀器能夠給標簽裝置發(fā)送指令，通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。就一種接近式敏感裝置的具體實例而言，聯(lián)立比較數(shù)值的方法包括將這些比較數(shù)值與多數(shù)的信號強度值進行比較。這些信號強度值屬于不同的頻率，并與多數(shù)的物體間距離值相聯(lián)系，同時基于上述提到的比較可以檢測物體間距離的水平。然而，就另一個方面而言，一個RFID系統(tǒng)包括一個RFID標簽裝置和一個RFID閱讀器裝置。這個RFID標簽裝置被用來發(fā)送兩種信號，即上述邏輯電路斷開時的信號和邏輯電路接通時的信號，這兩種信號至少有一種會對受到的請求作出回應。RFID閱讀器裝置用來對RFID標簽裝置至少發(fā)送一個請求。安裝閱讀裝置是為了接受來自標簽的邏輯電路接通時的信號強度值和邏輯電路斷開時的信號強度值之間的比較值，并把這些比較值轉化為物體間距離的不同水平。在一個實例中，RFID標簽的天線與接近式敏感裝置相連，在這一連接線路上有一個控制通斷的邏輯電路。在邏輯電路通斷與否的兩種情況下，與天線會有與之對應的兩種不同的頻率。當邏輯電路接通并把這一標簽裝置放置在物體間距離不斷變化的情況下，由于共振頻率的變化，就會產(chǎn)生兩種不同信號的強度值。在一個實例中，RFID標簽裝置包括第一、第二兩根天線，其中第一根天線發(fā)射第一信號，而第二根天線發(fā)射第二信號。更好的情況是，第一根天線與接近式敏感裝置相連，當這一標簽裝置被放置在物體間距離不斷變化的情況下，由于共振頻率的變化，就會產(chǎn)生第二信號強度值與第一信號強度值的不同。再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)，所述RFID系統(tǒng)包括RFID標簽和RFID閱讀器，所述RFID標簽包括上述帶接近式敏感裝置的RFID標簽；所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷，從而通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。
再一方面，本發(fā)明實施例提供了一種帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)的物體間距離檢測方法，所述物體間距離檢測方法應用于上述帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)，包括通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷；通過RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；利用所述RFID閱讀器比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。如圖I所示，為本發(fā)明實施例接近式敏感裝置與RFID標簽芯片相連接的感應物體間距離的標簽10的示意圖。圖I中，標簽裝置10，包括一個底座15，一個集成電路板13，兩個引腳16，17和一個雙偶極天線11，12。集成電路板13上有兩個引腳16，17，這兩個引腳向外與接近式敏感裝置14相連，這兩個引腳在芯片內部與天線的等效電路并聯(lián)，并在連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路。通過邏輯電路的通斷可以控制接近式敏感模塊是否 被接入芯片電路內，從而可以影響與射頻模塊相連的天線的頻率。當邏輯電路斷開時，標簽天線以第一共振頻率通信。當邏輯電路接通時，被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線工作在第二共振頻率下，其特征頻率和信號頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生改變。在一個實例中，發(fā)射端11，12由一種或多種不同的低電阻材料制成，這些材料有較高的導電性，例如銅，銀，和鋁，它們和上述提到的接近式敏感裝置通過兩個引腳16，17和天線11，12相連，當天線11，12被放置在物體間距離不斷變化的情況下，接近式敏感裝置會引起一個或多個發(fā)射端發(fā)生共振頻率的變化。這個變化的頻率與接收和發(fā)送的頻率都不一樣。例如，接近式敏感裝置放置在物體間距離不斷變化的情況下，就會導致發(fā)送頻率和接受頻率中至少一個發(fā)生變化。在另一個實例中，一開始設定的天線頻率值將高于一定物體間距離環(huán)境下的天線頻率，然后當達到一定的物體間距離時，它就會降低。在另一個實例中，一開始設定的天線頻率低于一定物體間距離水平下的天線頻率，當達到一定的物體間距離水平時它就會上升?？捎糜诒景l(fā)明的這樣的接近式敏感裝置有電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置等。基于接近式敏感裝置的類型不同，導致變化的物體間距離水平可能是一個特定的物體間距離值也可能是一個有選擇性的物體間距離值的范圍。時間的長短必然導致天線共振頻率的變化，天線質量也會導致不同的變化。例如，天線上帶有的接近式敏感裝置的類型能夠影響改變天線共振頻率所需時間的長短。如圖2所示，為RFID標簽天線的等效電路圖。當標簽線圈天線進入讀寫器產(chǎn)生的交變磁場中，標簽天線與讀寫器天線之間的相互作用就類似于變壓器。兩者的線圈相當于變壓器的初級線圈和次級線圈。由標簽天線形成的諧振回路如圖2所示，包括標簽天線的
線圈電感(L)、寄生電容(Cp)和并聯(lián)電容(C2)，其諧振頻率為/ =，式中C為Cp和
C2的并聯(lián)等效電容，RpR2S電路內電感線圈及其他裝置的等效電阻。標簽和讀寫器雙向通信使用的載波頻率就是f。當要求標簽天線線圈外形很小，即面積小，且需一定的工作距離，RFID標簽與讀寫器問的天線線圈互感量就明顯不能滿足實際需求，可以在標簽天線線圈內部插入具有高導磁率的鐵氧體材料，以增大互感量，從而補償線圈橫截面小的問題。如圖3所示，為本發(fā)明實施例接近式敏感裝置、控制通斷的邏輯電路與RFID標簽天線等效電路相連接的示意圖。由標簽天線 形成的諧振回路如圖所示，包括標簽天線的線
圈電感(L)、寄生電容(Cp)和并聯(lián)電容(C2)，其諧振頻率為/ =式C為Cp和C2
的并聯(lián)等效電容，RpR2S電路內電感線圈及其他裝置的等效電阻。M為代表接近式敏感裝置的可變電阻，S為控制通斷的邏輯電路。當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變。當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線工作在第二共振頻率下，其特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化。如圖4所示，為本發(fā)明實施例可檢測物體間距離變化的無源RFID標簽裝置40的簡圖。如圖4所示，標簽裝置40包括一個底座45，一個集成電路43和一個雙偶極天線41，42。與天線42相連的接近式敏感裝置44將會影響天線42的電阻。接近式敏感裝置44所適用的材料可以根據(jù)天線41，42中的任何一根的當前電壓來控制任何一個既定點的頻率。就一個實例而言，安裝天線41，42可以使其在相同的頻率產(chǎn)生共振。就另一個實例而言，安裝天線41，42可以使其在不同的頻率產(chǎn)生共振。在一個實例中，發(fā)射端雙偶極天線41，42由一種或多種不同的低電阻材料制成，這些材料有較高的導電性，例如銅，銀，和鋁，它們和上述提到的接近式敏感裝置相連，當天線41，42被放置在物體間距離不斷變化的情況下，接近式敏感裝置會引起一個或多個發(fā)射端發(fā)生共振頻率的變化，從而導致一個不同的頻率。這個頻率的變化與接收和發(fā)送的頻率都不一樣。例如，接近式敏感裝置放置在物體間距離不斷變化的情況下，就會導致發(fā)送頻率和接受頻率中至少一個發(fā)生變化。在另一個實例中，一開始設定的天線頻率值將高于一定物體間距離環(huán)境下的天線頻率，然后當達到一定的物體間距離時，它就會降低。在另一個實例中，一開始設定的天線頻率低于一定物體間距離水平下的天線頻率，當達到一定的物體間距離水平時它就會上升?？捎糜诒镜陌l(fā)明的這樣的接近式敏感裝置有電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置等?；诮咏矫舾醒b置的類型不同，導致變化的物體間距離水平可能是一個特定的物體間距離值也可能是一個有選擇性的物體間距離值的范圍。時間的長短必然導致天線共振頻率的變化，天線質量也會導致不同的變化。例如，天線上帶有的接近式敏感裝置的類型能夠影響改變天線共振頻率所需時間的長短。如圖5所示，為接近式傳感器結構，一種具有感知物體接近程度的器件。51，52為電極，它利用位移傳感器對所接近的物體具有特別的敏感特性，達到識別物體的接近狀態(tài)并輸出開關量信號。電容式接近傳感器平時檢測電極與大地之間存在一定的電容量，它成為振蕩電路的一個組成部分。當被檢測的物體接近檢測電極時，由于檢測電極加有電壓，檢測物體就會受到靜電感應而產(chǎn)生極化現(xiàn)象，被測物體越靠近檢測電極，檢測電極上的電荷就越多，由于檢測電極的靜電電容，因此電荷的增多，使電容隨之增大，從而又使震蕩電路的震蕩減弱，甚至停止震蕩。
如圖6所示，為本發(fā)明實施例通過使用多天線的標簽裝置來檢測物體間距離改變的一種方法流程圖。需要考慮到的是，上述提到的裝置使用一個標簽集成電路來進行與多個天線的交流。如圖6所示，50，RFID閱讀器向標簽裝置發(fā)送能量和指令。52，邏輯電路在初始時間處于斷開的狀態(tài)，標簽裝置用不與接近式敏感裝置相連的天線接收能量和指令。54，標簽裝置將攜帶能量的電磁波轉化為一個DC (直流)電壓，從而才能使標簽執(zhí)行指示的要求。而這種轉化需要用到一個電荷泵，一個整流電路，或者將其相互連接，或者要用到其他的能量轉化裝置。56，標簽裝置通過不與接近式敏感裝置相連的天線向閱讀器發(fā)送信號。58，閱讀器測量并記錄收到信號的能量強度。60，閱讀器向標簽裝置發(fā)送接通邏輯電路的指令。62，標簽裝置用與接近式敏感裝置相連的天線發(fā)送數(shù)據(jù)。64，閱讀器測量收到信號的能量強度。66，閱讀器計算出一個反應信號強度的比較值。68，閱讀器將比較值轉化成不同的物體間距離值。就一個實例而言，閱讀器會設定一個時間段用來接收標簽的信號，如果沒有收到信號，閱讀器就會將信號強度記錄為O。在這個系統(tǒng)中，閱讀器將來自不與接近式敏感裝置相連的天線的信號強度值作為一個參考值，把它與來與接近式敏感裝置相連的標簽天線的信號強度值進行比較。通過接收到的來自與接近式敏感裝置相連和不與接近式敏感裝置相連的發(fā)射端的信號，閱讀器會收集到代表不同信號強度的比較值。然后，RFID閱讀器會把這樣一個比較值轉化為標簽所處的物體間距離水平。就一個具體的實例而言，配置這個RFID閱讀器是為了通過使用儲存的參考數(shù)據(jù)將接受到的來自連接或者不連接接近式敏感裝置的天線的RF信號強度的不同轉化為物體間距離值。最好的情況是，將不連接接近式敏感裝置的天線作為一個參考，可以將由于標簽和閱讀器之間的耦合所導致的變化過濾掉。此外，正如之前提到的那樣，接近式敏感裝置被應用到設計中會使它的阻抗值的變化與標簽被放置于特定物體間距離下的時間長短形成一一對應的關系。例如，將接近式敏感裝置僅在一根天線上進行定位，這樣可以允許來自RFID標簽裝置的信號作為一種功能在一定范圍內變化，而這一功能正是天線被放置于一定物體間距離下的時間后才有的功能。同上，通過使用本發(fā)明，在RFID標簽無源的條件下， RFID閱讀器能夠檢測到標簽裝置是否已經(jīng)被放置在物體間距離不斷變化的情況下以及這一物體間距離是否在可接受的范圍內。不使用兩根天線的各種RFID標簽也能用接近式敏感裝置來感知到物體間距離的變化，感知物體間距離的變化是基于天線上共振頻率的變化也能夠識別到天線接收到信號的變化。例如通過對與接近式敏感裝置相連的天線的設計，能夠使天線的頻率在ISM(IndustrialScientific Medical,工業(yè)、科學、醫(yī)學)頻段內變化，標準的標簽上都可以連接上這種與接近式敏感裝置以及邏輯電路相連的天線。例如在一個具體的實例中標簽天線可以這么設定，在暴露在一定物體間距離環(huán)境中之前,天線的共振頻率是902-928MHZ，但是標簽一旦暴露在一定物體間距離環(huán)境中，由于物體間距離的影響，天線的共振頻率就降為899. 5-927. 5MHZ，在美國RFID的頻率頻段(902-928MHZ)被分割為52個頻道，在這52個頻道中閱讀器可以隨機的跳過不能接收到的頻道去，閱讀器這種跳躍的好處就是可以有效的防止多個閱讀器在同一個物理空間內試圖使用同一個頻率所造成的沖突。例如在一個例子中，RFID頻段(902-928MHZ)不是劃分為52個頻道而是平均劃分成了 n個頻道標簽的天線設定在此頻段(902-928MHZ)下進行工作。由于標簽天線與接近式敏感裝置相連，所以物體間距離只要超過了預先設定的值的范圍，天線標簽天線的工作頻率就下降到(899. 5-927. 5MHZ)這個頻率范圍之中。因此與原來的頻段相比較就將頻道n從頻段范圍中排除去，因此變化后的頻段(8995-9275MHZ)就不再允許標簽與頻道n進行信息的交流。在具體的實例中，如果標簽所在的環(huán)境超過了預期的物體間距離范圍，閱讀器只能通過頻道I至n-1給標簽發(fā)送指令，標簽也能做出反應，因為標簽中的天線就只能在這個頻率范圍內工作，當閱讀器以n頻道的頻率向標簽發(fā)送指令時，因為標簽物體間距離的變化已經(jīng)導致標簽天線的共振頻率已經(jīng)下降到8995-927. 5MHZ不再達到928MHZ所以標簽就不再做出反應，將信息傳回閱讀器。
有利的方面是由于物體間距離超出了預先設定的值引起的天線工作頻率的變化就被這種信息交流的消失而反映出來。在模型中，閱讀器可以向標簽發(fā)送一個在頻道n-1和頻道n之間的指令來進一步確認一下標簽天線的工作頻率范圍已經(jīng)發(fā)生了漂移，因為標簽能夠接受到通過頻道n-1發(fā)過來的指令，并且能夠通過頻道n-1能向閱讀器反饋信息，因為標簽不能夠接受到通過頻道n發(fā)過來的指令，并且不能夠通過頻道n能向閱讀器反饋信息，這樣就確定了標簽天線的工作頻率范圍已經(jīng)發(fā)生了漂移。物體間距離的變化導致標簽天線的工作頻率發(fā)生向上和向下的漂移并且目前的發(fā)明并不限制在將頻段平均劃分為n個頻道。本發(fā)明實施例可以較低成本來檢測物體間距離變化，并利用RFID獲得的能量，解決了物體間距離檢測的供電問題。這個系統(tǒng)的各個特點的實施可能會涉及到軟件，硬件也可能涉及到軟硬件的結合才能達到，例如系統(tǒng)的許多優(yōu)點的實施是通過編程用一種高水平的處理和面向對象的編程語言與電腦和其他設備機器的相互交流的方式實現(xiàn)的。每一個這樣的功能程序可能被儲存在一個存儲中介中例如只讀存儲器中被一個電腦和處理器讀取來實現(xiàn)上述的功能。本領域技術人員還可以了解到本發(fā)明實施例列出的各種說明性邏輯塊(i I lustrativelogical block),單元,和步驟可以通過電子硬件、電腦軟件，或兩者的結合進行實現(xiàn)。為清楚展示硬件和軟件的可替換性(interchangeability),上述的各種說明性部件(illustrativecomponents),單元和步驟已經(jīng)通用地描述了它們的功能。這樣的功能是通過硬件還是軟件來實現(xiàn)取決于特定的應用和整個系統(tǒng)的設計要求。本領域技術人員可以對于每種特定的應用，可以使用各種方法實現(xiàn)所述的功能，但這種實現(xiàn)不應被理解為超出本發(fā)明實施例保護的范圍。本發(fā)明實施例中所描述的各種說明性的邏輯塊，或單元都可以通過通用處理器，數(shù)字信號處理器，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯裝置，離散門或晶體管邏輯，離散硬件部件，或上述任何組合的設計來實現(xiàn)或操作所描述的功能。通用處理器可以為微處理器，可選地，該通用處理器也可以為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機。處理器也可以通過計算裝置的組合來實現(xiàn)，例如數(shù)字信號處理器和微處理器，多個微處理器，一個或多個微處理器聯(lián)合一個數(shù)字信號處理器核，或任何其它類似的配置來實現(xiàn)。本發(fā)明實施例中所描述的方法或算法的步驟可以直接嵌入硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊、或者這兩者的結合。軟件模塊可以存儲于RAM存儲器、閃存、ROM存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動磁盤、⑶-ROM或本領域中其它任意形式的存儲媒介中。示例性地，存儲媒介可以與處理器連接，以使得處理器可以從存儲媒介中讀取信息，并可以向存儲媒介存寫信息?？蛇x地，存儲媒介還可以集成到處理器中。處理器和存儲媒介可以設置于ASIC中，ASIC可以設置于用戶終端中。可選地，處理器和存儲媒介也可以設置于用戶終端中的不同的部件中。在一個或多個示例性的設計中，本發(fā)明實施例所描述的上述功能可以在硬件、軟件、固件或這三者的任意組合來實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，這些功能可以存儲與電腦可讀的媒介上，或以一個或多個指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電腦存儲媒介和便于使得讓電腦程序從一個地方轉移到其它地方的通信媒介。存儲媒介可以 是任何通用或特殊電腦可以接入訪問的可用媒體。例如，這樣的電腦可讀媒體可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁性存儲裝置，或其它任何可以用于承載或存儲以指令或數(shù)據(jù)結構和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理器讀取形式的程序代碼的媒介。此外，任何連接都可以被適當?shù)囟x為電腦可讀媒介，例如，如果軟件是從一個網(wǎng)站站點、服務器或其它遠程資源通過一個同軸電纜、光纖電腦、雙絞線、數(shù)字用戶線(DSL)或以例如紅外、無線和微波等無線方式傳輸?shù)囊脖话谒x的電腦可讀媒介中。所述的碟片(disk)和磁盤(disc)包括壓縮磁盤、鐳射盤、光盤、DVD、軟盤和藍光光盤，磁盤通常以磁性復制數(shù)據(jù)，而碟片通常以激光進行光學復制數(shù)據(jù)。上述的組合也可以包含在電腦可讀媒介中。以上所述的具體實施方式
，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的芯片上有兩個引腳；所述接近式敏感裝置與這兩個引腳相連，并與所述RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化，在所述接近式敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分，邏輯電路的通斷決定了接近式敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。
2.如權利要求I所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為單極子天線。
3.如權利要求I所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述接近式敏感裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結構；或者所述接近式敏感裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
4.如權利要求I所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述接近式敏感裝置為電阻型接近式敏感裝置，所述電阻型接近式敏感裝置包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置。
5.一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的芯片上有一個引腳；所述接近式敏感裝置的一端與這個引腳相連，另一端連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結構，外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化，在所述接近式敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分，邏輯電路的通斷決定了接近式敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。
6.如權利要求5所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為單極子天線。
7.如權利要求5所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述接近式敏感裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結構；或者所述接近式敏感裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
8.如權利要求5所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述接近式敏感裝置為電阻型接近式敏感裝置，所述電阻型接近式敏感裝置包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置。
9.一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述接近式敏感裝置連接到所述RFID標簽的天線上，并與天線形成并聯(lián)結構，外界物體間距離的變化會引起接近式敏感裝置本身電阻的變化，在所述接近式敏感裝置與天線連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分，邏輯電路的通斷決定了接近式敏感裝置是否與天線并聯(lián)當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下；所述RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。
10.如權利要求9所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為單極子天線。
11.如權利要求9所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述RFID標簽的天線為雙偶極天線所述接近式敏感裝置與其中一根天線形成并聯(lián)結構；或者所述接近式敏感裝置與兩根天線同時形成并聯(lián)結構。
12.如權利要求9所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，其特征在于，所述接近式敏感裝置為電阻型接近式敏感裝置，所述電阻型接近式敏感裝置包括電容式接近敏感裝置、以及其他電阻型接近敏感裝置。
13.一種帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)，所述RFID系統(tǒng)包括RFID標簽和RFID閱讀器，其特征在于， 所述RFID標簽包括權利要求1-4中任一項所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，或權利要求5-8中任一項所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽，或權利要求9-12中任一項所述帶接近式敏感裝置的RFID標簽； 所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷，從而通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。
14.一種帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)的物體間距離檢測方法，其特征在于，所述物體間距離檢測方法應用于權利要求13所述帶接近式敏感裝置的RFID系統(tǒng)，包括 通過所述RFID閱讀器發(fā)送指令以控制RFID標簽的邏輯電路的通斷； 通過RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的特征頻率和信號強度至少會有一個發(fā)生變化，此時天線工作在第二共振頻率下； 利用所述RFID閱讀器比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶接近式敏感裝置的RFID標簽、RFID系統(tǒng)及物體間距離檢測方法，RFID標簽的芯片上有兩個引腳；接近式敏感裝置與RFID標簽的天線形成并聯(lián)結構，在接近式敏感裝置與RFID標簽的芯片連接的線路上有一個控制通斷的邏輯電路，該連接的線路與控制通斷的邏輯電路是芯片的一部分當邏輯電路斷開時，接近式敏感裝置不與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，天線的第一共振頻率和信號強度保持不變；當邏輯電路接通時，接近式敏感裝置與天線并聯(lián)，此時被放置在物體間距離不斷變化的情況下，此時天線工作在第二共振頻率下；RFID標簽接收RFID閱讀器發(fā)送的指令以控制邏輯電路的通斷，從而實現(xiàn)通過比較來自天線的不同頻率的信號強度之間的差異來檢測物體間距離的改變。其可以較低成本來檢測物體間距離變化。
文檔編號G01B7/14GK102750577SQ20121018365
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權日2012年6月1日
發(fā)明者劉丙午, 王玉泉, 霍靈瑜 申請人:北京物資學院