專利名稱：有源電子標(biāo)簽及其應(yīng)用系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息傳輸技術(shù)，具體涉及執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)固定模式動(dòng)作的有源電子標(biāo) 簽及其應(yīng)用系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸，主要涉及以互聯(lián)網(wǎng)為代表的遠(yuǎn)距離公共信息傳輸網(wǎng)絡(luò)、 以Zigbee網(wǎng)絡(luò)為代表的近距離傳感器信息的采集和無(wú)線傳輸、以及以有源電子標(biāo)簽為代 表的近距離身份識(shí)別和定位信息的采集和無(wú)線傳輸。現(xiàn)有的各種公共信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)相對(duì)比較成熟。而公網(wǎng)以下從幾米到一千米 范圍內(nèi)的低成本，低功耗的無(wú)線近距離傳輸，則成為當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)年P(guān)鍵，仍存在許 多需要解決的問(wèn)題。Zigbee網(wǎng)絡(luò)利用自身動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，動(dòng)態(tài)路由和網(wǎng)狀網(wǎng)信息傳輸?shù)奶卣?，將?lái)自網(wǎng)絡(luò) 中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息自由地在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，以一種多路徑的方式，來(lái)提高信息傳輸?shù)目煽啃浴?然而，正是由于Zigbee網(wǎng)絡(luò)的這些特點(diǎn)，使得其在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的耗電上，成本上，以及信息傳 輸?shù)乃俾噬献龀鲋卮鬆奚?。然而，在絕大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，信息傳輸?shù)木€路是已知的和相對(duì)固定的，因而動(dòng)態(tài) 組網(wǎng)和動(dòng)態(tài)路由等功能沒(méi)有真正的實(shí)際意義。一個(gè)具有2000米傳輸距離和雙向通信能力 的遠(yuǎn)距離有源電子標(biāo)簽，通過(guò)一個(gè)星狀網(wǎng)絡(luò)，將輕而易舉地解決Zigbee網(wǎng)絡(luò)信息傳輸中的 許多問(wèn)題，特別是能滿足物聯(lián)網(wǎng)需求中的很大一部分。對(duì)于僅涉及身份識(shí)別和定位的大多 數(shù)應(yīng)用需求，使用一個(gè)Zigbee模塊來(lái)承擔(dān)這個(gè)工作，就遠(yuǎn)不如使用一般的有源電子標(biāo)簽來(lái) 得更有效、更實(shí)惠。這也是Zigbee技術(shù)問(wèn)世多年來(lái)，一直未能在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域打開局面的 原因。而現(xiàn)有的有源電子標(biāo)簽，主要用于對(duì)人，物和車輛等目標(biāo)的遠(yuǎn)距離身份識(shí)別和管 理。它的基本工作方法是，通過(guò)射頻通信的方式，讀取被識(shí)別目標(biāo)身上的電子標(biāo)簽編碼(ID 號(hào))，再調(diào)用預(yù)先儲(chǔ)存在控制處理器，如計(jì)算機(jī)，的數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)于該編碼的相關(guān)資料，來(lái)實(shí) 現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別和管理。因而，這種技術(shù)的應(yīng)用，必須要和控制處理器中相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)相連接?，F(xiàn)有有源電子標(biāo)簽，一般都采用周期性主動(dòng)發(fā)射自己ID號(hào)的工作的方式。即預(yù)先 通過(guò)內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置，每隔一定的時(shí)間間隔(例如1秒，5秒或10分鐘)啟動(dòng)電子標(biāo)簽中的晶 振和頻綜，發(fā)射一定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包信息。為了省電的原因，往往僅只發(fā)射短的ID信息，然后 再進(jìn)入睡眠狀態(tài)，這雖然減小了系統(tǒng)的工作時(shí)間，在一定程度上起到了延長(zhǎng)電池使用壽命 的作用。然而，使用這種方法存在的問(wèn)題非常多，包括造成環(huán)境的電磁污染，信號(hào)擁堵和相 互干擾，缺乏工作的靈活性和適應(yīng)性等。為了增加電子標(biāo)簽的功能，以及使用靈活性，有的有源電子標(biāo)簽，還采用了高低頻 兩套通信系統(tǒng)同時(shí)工作的方法。例如，采用了低頻125KHz和高頻2. 4GHz兩套收發(fā)系統(tǒng)，還 有的則采用超寬帶UWB和2. 4GHz兩套收發(fā)系統(tǒng)。這不僅大大增加了標(biāo)簽的復(fù)雜性，增大了成本，而且所能發(fā)揮的作用也非常有限。綜上所述，現(xiàn)有的有源電子標(biāo)，正如在IEEE有源電子標(biāo)簽國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定工作組， 新近(2009年3月，7月和9月)提供的文件中所陳述的一樣“為了減少能耗，當(dāng)今大多數(shù) 有源標(biāo)簽使用的都是單向發(fā)射ID的方式。其唯一的目的就是識(shí)別和定位，而沒(méi)有考慮擁 堵和信號(hào)碰撞問(wèn)題。有源電子標(biāo)簽需要具有雙向和遠(yuǎn)距離通信的能力，需要具有處理海量 標(biāo)簽的能力，但同時(shí)消耗的功率要非常低。但目前還沒(méi)有一個(gè)建議的方案能夠滿足這個(gè)需 要?！彪S著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，人們希望利用有源電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小，成本低，功 耗低等優(yōu)點(diǎn)，來(lái)解決物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸中，如何在人或物與公共通信網(wǎng)絡(luò)幾米到上千米的距 離之間，建立起一種簡(jiǎn)單可靠的，低成本和低功耗的無(wú)線通信聯(lián)系這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。通過(guò)這種 通信聯(lián)系，有關(guān)人或物的身份識(shí)別信息和狀態(tài)信息(標(biāo)簽和傳感器信息)，可以快速地傳到 相關(guān)控制中心。對(duì)現(xiàn)有有源電子標(biāo)簽來(lái)講，這無(wú)疑是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。除了低功耗，低成本 和工作靈活性等要求外，如何解決信號(hào)擁堵問(wèn)題，也是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。盡管我們可以 通過(guò)雙向通信的方式，使電子標(biāo)簽可以按需工作，然而，在處理海量標(biāo)簽信息的時(shí)候，如何 盡量減少空中通信時(shí)間，提高空中通信效率顯然至關(guān)重要。特別是物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸，比起 一般身份識(shí)別應(yīng)用時(shí)僅僅傳輸一個(gè)ID號(hào)要復(fù)雜得多。在物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸中，可能通信雙方 需要往返若干次才能完成一件簡(jiǎn)單的工作；而且，每次傳輸?shù)男畔⒘吭蕉?，出錯(cuò)重傳的幾率 也就越高。這不僅多耗電，而且，還在關(guān)鍵的時(shí)候，關(guān)鍵的地方占用了空中通道更多的時(shí)間， 從而增加了空中的擁堵，并導(dǎo)致可能的相互干擾。因此，縮短空中通信時(shí)間顯得至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種具有一個(gè)或多個(gè)固定模式動(dòng)作的有源電子標(biāo)簽及 其應(yīng)用系統(tǒng)和方法，盡量減少有源電子標(biāo)簽空中通信的時(shí)間，以緩解信號(hào)擁堵的狀況，有效 減少信號(hào)碰撞及相互干擾的幾率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)，包括控制處理 器；協(xié)調(diào)器，用于在第一頻道上連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送喚醒指令；有源電子標(biāo)簽，用于在監(jiān) 聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)接收喚醒指令；讀寫器，與控制處理器相連接，用于在有源電子標(biāo)簽接收 到喚醒指令之后，與有源電子標(biāo)簽在第二頻道上建立通信，并向有源電子標(biāo)簽發(fā)送動(dòng)作指 令索引，其中，有源電子標(biāo)簽包括指令接收模塊，用于接收來(lái)自讀寫器的動(dòng)作指令索引； 存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模塊，用于在索引-動(dòng) 作映射關(guān)系中找出與動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。其中，動(dòng)作指令索引包括動(dòng)作代碼和相應(yīng)的參數(shù)，動(dòng)作指令包括控制函數(shù)。其中，相應(yīng)的參數(shù)包括如下組中的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送頻道、信號(hào)發(fā)送間隔時(shí)間、 發(fā)送功率、信號(hào)發(fā)送次數(shù)、被有源電子標(biāo)簽讀取參數(shù)的部件的編號(hào)以及接收有源電子標(biāo)簽 發(fā)送的信號(hào)的讀寫器的編號(hào)。其中，協(xié)調(diào)器是受控制處理器的控制而進(jìn)行工作的，或者，協(xié)調(diào)器是根據(jù)預(yù)先設(shè)置 的進(jìn)程獨(dú)立工作的。其中，協(xié)調(diào)器與讀寫器集成在一個(gè)模塊中。此外，本發(fā)明還提供了另一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)，包括控制處理器；協(xié)調(diào)器，用于在第一頻道上連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送指令信號(hào)，指令信號(hào)包括喚醒指令和動(dòng)作指 令索引；有源電子標(biāo)簽，用于在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)接收喚醒指令而被喚醒，并根據(jù)動(dòng)作指 令索引進(jìn)行操作；其中，有源電子標(biāo)簽包括指令接收模塊，用于接收來(lái)自協(xié)調(diào)器的動(dòng)作指 令索引；存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模塊，用于在 索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。此外，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的方法，包括步驟S402 協(xié)調(diào)器在 第一頻道上連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送喚醒信號(hào)；步驟S404 有源電子標(biāo)簽在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間 段內(nèi)接收喚醒信號(hào)；步驟S406 讀寫器與有源電子標(biāo)簽在第二頻道上建立通信，并向有源 電子標(biāo)簽發(fā)送動(dòng)作指令索引；以及步驟S408 有源電子標(biāo)簽接收來(lái)自讀寫器的動(dòng)作指令索 引，在預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。其中，動(dòng)作指令索引包括動(dòng)作代碼和相應(yīng)的參數(shù)，動(dòng)作指令包括控制函數(shù)。其中，相應(yīng)的參數(shù)包括如下組中的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送頻道、信號(hào)發(fā)送間隔時(shí)間、 發(fā)送功率、信號(hào)發(fā)送次數(shù)、被有源電子標(biāo)簽讀取參數(shù)的部件的編號(hào)以及接收有源電子標(biāo)簽 發(fā)送的信號(hào)的讀寫器的編號(hào)。此外，本發(fā)明還提出了一種有源電子標(biāo)簽，包括指令接收模塊，用于接收來(lái)自外 部的動(dòng)作指令索引；存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模 塊，用于在索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。其中，動(dòng)作指令索引包括動(dòng)作代碼和相應(yīng)的參數(shù)，動(dòng)作指令包括控制函數(shù)。其中，相應(yīng)的參數(shù)包括如下組中的至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送頻道、信號(hào)發(fā)送間隔時(shí)間、 發(fā)送功率、信號(hào)發(fā)送次數(shù)、被有源電子標(biāo)簽讀取參數(shù)的部件的編號(hào)以及接收有源電子標(biāo)簽 發(fā)送的信號(hào)的讀寫器的編號(hào)。本發(fā)明所提供的一種具有一個(gè)或多個(gè)固定模式動(dòng)作的有源電子標(biāo)簽及其應(yīng)用系 統(tǒng)和方法，通過(guò)將固定模式操作的程序預(yù)存到有源電子標(biāo)簽中，再通過(guò)向有源電子標(biāo)簽發(fā) 射長(zhǎng)度大大縮短的喚醒指令號(hào)調(diào)用該程序并執(zhí)行，從而減少了有源電子標(biāo)簽空中通信的時(shí) 間，提高了無(wú)線通信系統(tǒng)的通信效率，減輕了信號(hào)擁堵的壓力，有效減少信號(hào)碰撞及相互干 擾的幾率；此外，有源電子標(biāo)簽在雙向通信的基礎(chǔ)上，能夠做到按需工作；還將一般僅只用 于身份識(shí)別的低成本，低功耗的有源電子標(biāo)簽，變?yōu)槟軌驖M足物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸工作多樣，使 用靈活的多功能標(biāo)簽。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)示意圖，其中協(xié)調(diào)器與控制處理器相連 接；圖2為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的另一系統(tǒng)示意圖，其中協(xié)調(diào)器與控制處理器 相分離；圖3為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的基本工作狀態(tài)示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的應(yīng)用方法流程圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的周期性發(fā)射并監(jiān)聽回執(zhí)的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的周期性發(fā)射多次并監(jiān)聽一次回執(zhí)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提出的一種具有一個(gè)或多個(gè)固定模式動(dòng)作的有源電子標(biāo)簽及其應(yīng)用系 統(tǒng)和方法，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。首先，在第一實(shí)施例中披露了一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)，如圖1、圖2中所示， 包括控制處理器(即，圖1、圖2中的網(wǎng)絡(luò)及控制計(jì)算機(jī))；協(xié)調(diào)器，用于在第一頻道上連 續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送指令信號(hào)；有源電子標(biāo)簽，用于在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)(在如圖3中所 示的監(jiān)聽狀態(tài)，當(dāng)有源電子標(biāo)簽為了省電的目的，采用周期性睡眠，蘇醒后監(jiān)聽信號(hào)一瞬間 的低功耗工作方式時(shí)。這里的監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段就是這蘇醒后監(jiān)聽信號(hào)的瞬間；這個(gè)時(shí)間 段的長(zhǎng)短，取決于有源電子標(biāo)簽排除無(wú)效信號(hào)，或接收完有效信號(hào)所需的時(shí)間)接收指令 信號(hào)；讀寫器，與控制處理器相連接，用于在有源電子標(biāo)簽接收到與之建立通信的指令信號(hào) 之后與有源電子標(biāo)簽在第二頻道上建立通信。有源電子標(biāo)簽還包括指令接收模塊(未示 出)，用于接收來(lái)自讀寫器的動(dòng)作指令索引；存儲(chǔ)模塊(未示出)，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索 引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模塊(未示出)，用于在索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與動(dòng) 作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。此外，還披露了另一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)，包括控制處理器(即，圖1、圖 2中的網(wǎng)絡(luò)及控制計(jì)算機(jī))；協(xié)調(diào)器，用于在第一頻道上連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送指令信號(hào)， 所述指令信號(hào)包括喚醒指令和動(dòng)作指令索引；有源電子標(biāo)簽，用于在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi) (在如圖3中所示的監(jiān)聽狀態(tài))接收喚醒指令而被喚醒，并根據(jù)動(dòng)作指令索引進(jìn)行操作。優(yōu) 選地，有源電子標(biāo)簽還包括指令接收模塊(未示出)，用于接收來(lái)自協(xié)調(diào)器的動(dòng)作指令索 引；存儲(chǔ)模塊(未示出)，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模塊(未 示出)，用于在索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。這 里，指令信號(hào)可以是一條數(shù)據(jù)段，前半部分是起喚醒作用的喚醒指令，后半部分是動(dòng)作指令 的索引代碼。此外，進(jìn)一步披露了一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的方法，如圖5所示，包括步驟S402 協(xié)調(diào)器在第一頻道上連續(xù)重復(fù)發(fā)送喚醒信號(hào)；步驟S404 有源電子標(biāo)簽在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間 段內(nèi)接收喚醒信號(hào)；步驟S406 讀寫器與有源電子標(biāo)簽在第二頻道上建立通信，并向有源 電子標(biāo)簽發(fā)送動(dòng)作指令索引；以及步驟S408 有源電子標(biāo)簽接收來(lái)自讀寫器的動(dòng)作指令索 引，在預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。此外，還披露了一種有源電子標(biāo)簽，(如圖1、圖2所示)包括軟過(guò)濾模塊(未示 出)，用于判斷有源電子標(biāo)簽在喚醒頻道上接收到的信號(hào)的地址碼是否正確；以及硬過(guò)濾 模塊(未示出)，用于在信號(hào)被軟過(guò)濾模塊處理之前，在硬件側(cè)對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，以排除無(wú) 效的信號(hào)。圖1為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)示意圖，其中協(xié)調(diào)器與控制處理器相連 接。圖2為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的另一系統(tǒng)示意圖，其中協(xié)調(diào)器與控制處理器相分如圖1、圖2所示，有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)包括協(xié)調(diào)器、讀寫器、有源電子標(biāo)簽以及 控制處理器。其中，讀寫器與控制處理器相連接，協(xié)調(diào)器與控制處理器相連接(如圖1中所 示)或相分離(如圖2中所示)。有源電子標(biāo)簽、讀寫器以及協(xié)調(diào)器具有信號(hào)接收強(qiáng)度指示功能(RSSI功能)，分別包括低成本，低功耗的微功率單芯片無(wú)線微功率收發(fā)機(jī)和控制收發(fā) 機(jī)的單片機(jī)，或者包括低成本，低功耗的微功率具有收發(fā)機(jī)及單片機(jī)功能的單一芯片，有源 電子標(biāo)簽既可接收來(lái)自協(xié)調(diào)器的指令信號(hào)，也可以與讀寫器進(jìn)行通信。為了避免一般窄帶 點(diǎn)頻通信方式所帶來(lái)的易受外界干擾、溫度變化引起的晶振自身老化而造成晶振工作頻率 的偏差，以及實(shí)際應(yīng)用中可能存在的多徑效應(yīng)，多普勒效應(yīng)等諸多問(wèn)題，同時(shí)也是為能對(duì)無(wú) 效信號(hào)進(jìn)行更有效的硬件過(guò)濾，以進(jìn)一步降低電子標(biāo)簽的功耗，并通過(guò)擴(kuò)頻或編碼增益，增 加它們之間的通信距離。建議采用寬帶直序擴(kuò)頻通信方式或其它編碼技術(shù)。它們之間可以 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信；距離在0. 1-2000米的范圍內(nèi)可調(diào)；有源電子標(biāo)簽可以采用電池供電，如 鋰電池供電；可以在不同的頻道之間切換，如喚醒頻道和工作頻道(第二頻道F2)；為了 增加通用性，建議采用國(guó)際通用的2. 4GHz免費(fèi)頻段，也可以采用其他頻段；還可根據(jù)需要， 提供與傳感器相連的各種接口 ；控制處理器是能夠執(zhí)行控制功能并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并存儲(chǔ) 的計(jì)算機(jī)、單片機(jī)、或其它智能設(shè)備。另外，讀寫器還可以同時(shí)具有協(xié)調(diào)器的功能，從而使系統(tǒng)不需要單獨(dú)的協(xié)調(diào)器，讀 寫器采用的工作方式可以是先在喚醒頻道上發(fā)射一定時(shí)間(發(fā)射時(shí)間至少應(yīng)超過(guò)有源電 子標(biāo)簽的睡眠周期)的喚醒信號(hào)，然后再切換到工作頻道上與有源電子標(biāo)簽通信。如果讀 寫器中具有可以承擔(dān)與控制處理器相同的數(shù)據(jù)處理和儲(chǔ)存工作的單片機(jī)，讀寫器進(jìn)一步還 可以具有控制處理器的功能，從而使系統(tǒng)不需要單獨(dú)的協(xié)調(diào)器。因此，所述系統(tǒng)也可以是由 同時(shí)具有控制處理器功能、協(xié)調(diào)器功能及讀寫器功能的讀寫器和有源電子標(biāo)簽組成，或者 是由同時(shí)具有協(xié)調(diào)器功能及讀寫器功能的讀寫器、控制處理器和有源電子標(biāo)簽組成?？刂铺幚砥髟谛枰性措娮訕?biāo)簽執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)的地方和時(shí)間，通過(guò)有線(如圖1 中所示的情況)或無(wú)線(如圖2中所示的情況)的方式向協(xié)調(diào)器發(fā)送指示或消息，控制協(xié) 調(diào)器在喚醒頻道(即第一頻道Fl)向指定的一個(gè)，或一組，或全部有源電子標(biāo)簽連續(xù)不間斷 地重復(fù)發(fā)送喚醒信號(hào)(如圖3中所示)。圖3為根據(jù)本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽的工作狀態(tài)示意圖，如圖3中所示，有源電子標(biāo) 簽絕大多數(shù)時(shí)間都處于低功耗的待機(jī)狀態(tài)，只有在被需要工作的時(shí)間和地點(diǎn)，接收到工作 指令時(shí)，才會(huì)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入要求的工作狀態(tài)，并在完成工作任務(wù)后，迅速回到待機(jī)狀態(tài)。 處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，有源電子標(biāo)簽周期性的處于睡眠狀態(tài)或監(jiān)聽狀態(tài)，其中，處于睡眠狀態(tài) 時(shí)，晶振以及頻綜都處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)功耗很低，而處于監(jiān)聽狀態(tài)時(shí)，晶振以及頻綜都處 于開啟狀態(tài)，有源電子標(biāo)簽這種周期性睡眠和蘇醒后在第一頻道上監(jiān)聽信號(hào)一瞬間的低功 耗狀態(tài)統(tǒng)稱為待機(jī)狀態(tài)，一般待機(jī)狀態(tài)的平均工作電流約為20uA左右，取決于睡眠周期， 以及所采用的無(wú)效信號(hào)過(guò)濾的方法(參見后面計(jì)算)。這是有源電子標(biāo)簽可以長(zhǎng)期維持的 一個(gè)基本狀態(tài)；而在接收到協(xié)調(diào)器工作指令后，跳轉(zhuǎn)到第二頻道上與讀寫器進(jìn)行通信，或根 據(jù)指令執(zhí)行其它動(dòng)作的狀態(tài)，稱為工作狀態(tài)，這是一個(gè)電子標(biāo)簽只能短期維持的高功耗狀 態(tài)；待機(jī)狀態(tài)的睡眠周期可以設(shè)定，而睡眠蘇醒后監(jiān)聽信號(hào)時(shí)間的長(zhǎng)短，則取決于有源電子 標(biāo)簽排除無(wú)效信號(hào)，或接收完有效信號(hào)所需的時(shí)間。而在實(shí)際應(yīng)用中，真正需要有源電子 標(biāo)簽處于高功耗工作狀態(tài)的時(shí)間非常少，其在一般有源電子標(biāo)簽的總功耗中占的分額非常 小，而其主要耗電是在有源電子標(biāo)簽周期性監(jiān)聽信號(hào)時(shí)的耗電，這就是說(shuō)，有源電子標(biāo)簽每 次蘇醒后監(jiān)聽無(wú)效信號(hào)的時(shí)間越短，待機(jī)狀態(tài)的工作占空比就越小，就越省電。這里工作占 空比是指有源電子標(biāo)簽每個(gè)睡眠周期中監(jiān)聽接收信號(hào)的時(shí)間，與睡眠時(shí)間加上監(jiān)聽接收信
8號(hào)的總時(shí)間的比值。上面描述了本發(fā)明的有源電子標(biāo)簽及其系統(tǒng)，下面再根據(jù)圖4并結(jié)合圖5、圖6對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。步驟S402 協(xié)調(diào)器獨(dú)立地或在控制處理器的控制下在喚醒頻道向有源電子標(biāo)簽 連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送喚醒信號(hào)；步驟S404 有源電子標(biāo)簽在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)接收喚 醒信號(hào)；步驟S406 讀寫器與有源電子標(biāo)簽在第二頻道上建立通信，并向有源電子標(biāo)簽發(fā) 送動(dòng)作指令索引；以及步驟S408 有源電子標(biāo)簽接收來(lái)自讀寫器的動(dòng)作指令索引，在預(yù)先 設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。喚醒信號(hào)至少包含有地址碼、任務(wù)的編號(hào)及任務(wù)的參數(shù)等信息，其中，有源電子標(biāo) 簽可以通過(guò)地址碼識(shí)別喚醒信號(hào)，通過(guò)任務(wù)的編號(hào)調(diào)用(或查詢到)預(yù)存在有源電子標(biāo)簽 中的對(duì)應(yīng)該編號(hào)的固定模式操作的程序，通過(guò)參數(shù)對(duì)對(duì)應(yīng)該編號(hào)的固定模式操作的程序賦 值。固定模式操作的程序是指有源電子標(biāo)簽執(zhí)行某些特定任務(wù)的程序，可以在有源電 子標(biāo)簽中預(yù)存一個(gè)或多個(gè)任務(wù)的程序(固定模式操作程序)，每個(gè)程序?qū)?yīng)一個(gè)編號(hào)，例 如，在有源電子標(biāo)簽中預(yù)存了編號(hào)分別為“1”、“2” “3”的三個(gè)程序，可應(yīng)用于門禁管理的 程序1執(zhí)行的固定模式操作是以m秒的發(fā)射間隔，在η信道上，以P大小的發(fā)射功率，發(fā) 射k次ID號(hào)；可應(yīng)用于傳感器數(shù)據(jù)采集的程序2執(zhí)行的固定模式操作是讀取第L個(gè)傳感 器的數(shù)據(jù)，并在η頻道上，以P大小的發(fā)射功率，將數(shù)據(jù)以S的通信方式，發(fā)送給第R號(hào)接收
機(jī)，......；程序3執(zhí)行的操作是以先在工作頻道上發(fā)射ID號(hào)后，等待讀寫器回執(zhí)m毫秒，
若無(wú)回執(zhí)，再重復(fù)發(fā)射η次，直到接收到回執(zhí)，與讀寫器建立‘對(duì)話’通信聯(lián)系，否則回到低 功耗待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)需要有源電子標(biāo)簽執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，只需將該項(xiàng)任務(wù)對(duì)應(yīng)的編號(hào)及相應(yīng) 參數(shù)發(fā)射到有源電子標(biāo)簽，例如，在喚醒信號(hào)中，動(dòng)作編號(hào)的位置輸入1，而在隨后的發(fā)射間 隔位置輸入1，信道位置輸入3，功率位置輸入2，發(fā)射次數(shù)位置輸入20，即“1-1-3-2-20”。 就意味著系統(tǒng)要求標(biāo)簽每隔1秒鐘，在1信道上，以3檔的功率，連續(xù)發(fā)射20次ID號(hào)。另外，不同于執(zhí)行時(shí)間很短的固定模式操作，固定模式操作還可以完成一些延續(xù) 時(shí)間很長(zhǎng)，功耗相對(duì)較低的任務(wù)?？梢允前l(fā)射時(shí)間間隔較長(zhǎng)，對(duì)改變工作方式的時(shí)間反應(yīng)要 求不高的應(yīng)用場(chǎng)合。例如城市供暖溫度監(jiān)控系統(tǒng)。我們預(yù)先對(duì)帶有溫度傳感器的有源電子 標(biāo)簽進(jìn)行設(shè)置，包括正常溫度上下限，超限值時(shí)的報(bào)警動(dòng)作，以及正常溫度范圍內(nèi)和非正常 溫度時(shí)報(bào)告溫度的間隔時(shí)間等。例如溫度正常時(shí)，10分鐘報(bào)告一次，不正長(zhǎng)時(shí)，10秒鐘報(bào)告 一次。還可以通過(guò)無(wú)線的方式，隨時(shí)根據(jù)需要調(diào)整這些工作參數(shù)。由于這種低功耗模式一 般信號(hào)發(fā)射間隔時(shí)間長(zhǎng)，信號(hào)占空比非常低。因而，即使有源電子標(biāo)簽始終在向外主動(dòng)發(fā)送 信號(hào)，也并不會(huì)出現(xiàn)一般有源電子標(biāo)簽帶來(lái)的信號(hào)擁塞等各種問(wèn)題。在協(xié)調(diào)器的喚醒指令中，如果以一個(gè)字節(jié)(8個(gè)bit)來(lái)設(shè)置要求執(zhí)行的固定模式 操作的程序的編號(hào)，理論上可以為256個(gè)固定模式操作的程序設(shè)置編號(hào)，通常是根據(jù)具體 項(xiàng)目的要求，在有源電子標(biāo)簽中寫入一個(gè)或幾個(gè)滿足該具體項(xiàng)目的固定模式操作的程序。 喚醒指令中，用于設(shè)置固定模式操作的程序的編號(hào)的字節(jié)之后緊隨著的字節(jié)用于設(shè)定該固 定模式操作對(duì)應(yīng)的參數(shù)，對(duì)于一個(gè)固定模式操作的程序，其需要的參數(shù)的類型及個(gè)數(shù)是確 定的，當(dāng)確定了編號(hào)，也就確定了編號(hào)之后的參數(shù)的類型及個(gè)數(shù)。之所以采用動(dòng)作定式的工作方式，主要因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中協(xié)調(diào)器必須要在喚醒信號(hào)中，清楚說(shuō)明要求有源電子標(biāo)簽承擔(dān)的具體任務(wù)，或者利用“要求有源電子標(biāo)簽與讀寫器建 立對(duì)話聯(lián)系”的指令，使控制處理器在有源電子標(biāo)簽與讀寫器建立起通信聯(lián)系后，由讀寫器 來(lái)下達(dá)要完成的具體任務(wù)。這兩種方式都意味著一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的通信過(guò)程，因此大量占用 空中信道的時(shí)間，易引起信號(hào)擁堵、互相干擾等問(wèn)題。而采用動(dòng)作定式的方式，只需發(fā)射包 括有任務(wù)編號(hào)以及對(duì)應(yīng)參數(shù)的短的喚醒信號(hào)，這將大大減少空中通信的時(shí)間，提高了通信 的效率，同時(shí)也可執(zhí)行多項(xiàng)不同的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多種功能，從而提高其應(yīng)用的靈活性。有源電子標(biāo)簽周期性的處于睡眠狀態(tài)或監(jiān)聽狀態(tài)，當(dāng)從睡眠狀態(tài)切換到監(jiān)聽狀態(tài) 時(shí)，啟動(dòng)晶振和頻綜接收喚醒信號(hào)，在通過(guò)軟件識(shí)別地址碼確定接收到的是喚醒信號(hào)時(shí)，根 據(jù)任務(wù)的編碼調(diào)用預(yù)存在有源電子標(biāo)簽中的與該任務(wù)編碼對(duì)應(yīng)的固定模式操作的程序，并 利用參數(shù)對(duì)程序進(jìn)行賦值，之后執(zhí)行該程序(程序中通常包含執(zhí)行完該程序后切換到工作 頻道將獲取的數(shù)據(jù)發(fā)射到讀寫器的操作)或者在工作頻道與讀寫器通信(單向或雙向通 信)中執(zhí)行固定模式操作的程序(通常在執(zhí)行該程序的過(guò)程中有源電子標(biāo)簽將獲取的數(shù)據(jù) 發(fā)射到讀寫器)。另外，如圖5、6所示，讀寫器將從有源電子標(biāo)簽獲取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂铺幚砥饕?進(jìn)行處理?？刂铺幚砥髟诮?jīng)由讀寫器接收從有源電子標(biāo)簽獲取的數(shù)據(jù)后，通過(guò)讀寫器向有 源電子標(biāo)簽發(fā)送回執(zhí)信息。有源電子標(biāo)簽在收到回執(zhí)信息后，進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài)，或轉(zhuǎn)換 到其他預(yù)先設(shè)定的固定模式操作，或延時(shí)接收控制處理器通過(guò)讀寫器發(fā)送的指令，再根據(jù) 指令執(zhí)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換動(dòng)作。此外，有源電子標(biāo)簽接收回執(zhí)信息方式可以采用多種方式，例如，可以采用在每次 發(fā)射完數(shù)據(jù)后監(jiān)聽(接收)回執(zhí)的方式，該發(fā)射可以是周期性的，如圖5所示，有源電子標(biāo) 簽在每次發(fā)射ID后，監(jiān)聽是否有來(lái)自讀寫器的回執(zhí)信息；還可以采用在多次發(fā)射信息之后 監(jiān)聽一次回執(zhí)信息，該發(fā)射通常是周期性的，如圖6所示，在完成5次數(shù)據(jù)發(fā)射之后，監(jiān)聽一 次回執(zhí)。為了節(jié)省等待回執(zhí)的時(shí)間，有源電子標(biāo)簽還可以利用許多單芯片無(wú)線收發(fā)機(jī)所具 有的自動(dòng)回執(zhí)功能，這樣，有源電子標(biāo)簽在接收到自動(dòng)回執(zhí)信息后還可以進(jìn)一步延時(shí)接收 是否有控制處理器通過(guò)讀寫器發(fā)送的指令，如果接收到指令，則根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換 動(dòng)作。有源電子標(biāo)簽的工作頻率、發(fā)射功率、接收靈敏度、待機(jī)-工作周期等參數(shù)可以由 協(xié)調(diào)器或讀寫器通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送信號(hào)或由自身的單片機(jī)的控制信號(hào)改變。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)，其特征在于，包括 控制處理器；協(xié)調(diào)器，用于在第一頻道上連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送喚醒指令； 有源電子標(biāo)簽，用于在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)接收所述喚醒指令； 讀寫器，與所述控制處理器相連接，用于在所述有源電子標(biāo)簽接收到所述喚醒指令之 后，與所述有源電子標(biāo)簽在第二頻道上建立通信，并向所述有源電子標(biāo)簽發(fā)送動(dòng)作指令索 引，其中，所述有源電子標(biāo)簽包括指令接收模塊，用于接收來(lái)自所述讀寫器的所述動(dòng)作指令索引； 存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模塊，用于在所述索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與所述動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的 動(dòng)作指令并執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)作指令索引包括動(dòng)作代碼和相應(yīng) 的參數(shù)，所述動(dòng)作指令包括控制函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相應(yīng)的參數(shù)包括如下組中的至少一 個(gè)信號(hào)發(fā)送頻道、信號(hào)發(fā)送間隔時(shí)間、發(fā)送功率、信號(hào)發(fā)送次數(shù)、被所述有源電子標(biāo)簽讀取 參數(shù)的部件的編號(hào)以及接收所述有源電子標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)的讀寫器的編號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)調(diào)器是受所述控制處 理器的控制而進(jìn)行工作的，或者，所述協(xié)調(diào)器是根據(jù)預(yù)先設(shè)置的進(jìn)程獨(dú)立工作的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)調(diào)器與所述讀寫器集 成在一個(gè)模塊中。
6.一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的系統(tǒng)，其特征在于，包括 控制處理器；協(xié)調(diào)器，用于在第一頻道上連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送指令信號(hào)，所述指令信號(hào)包括喚醒 指令和動(dòng)作指令索引；有源電子標(biāo)簽，用于在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)接收所述喚醒指令而被喚醒，并根據(jù)所述 動(dòng)作指令索引進(jìn)行操作；其中，所述有源電子標(biāo)簽包括指令接收模塊，用于接收來(lái)自所述協(xié)調(diào)器的動(dòng)作指令索引； 存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模塊，用于在所述索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與所述動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的 動(dòng)作指令并執(zhí)行。
7.一種應(yīng)用有源電子標(biāo)簽的方法，其特征在于，包括步驟S402 協(xié)調(diào)器在第一頻道上連續(xù)不間斷地重復(fù)發(fā)送喚醒信號(hào)； 步驟S404 有源電子標(biāo)簽在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)接收所述喚醒信號(hào)； 步驟S406 讀寫器與所述有源電子標(biāo)簽在第二頻道上建立通信，并向所述有源電子標(biāo) 簽發(fā)送動(dòng)作指令索引；以及步驟S408 所述有源電子標(biāo)簽接收來(lái)自所述讀寫器的所述動(dòng)作指令索引，在預(yù)先設(shè)置 的索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與所述動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作指令并執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)作指令索引包括動(dòng)作代碼和相應(yīng) 的參數(shù)，所述動(dòng)作指令包括控制函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相應(yīng)的參數(shù)包括如下組中的至少一 個(gè)信號(hào)發(fā)送頻道、信號(hào)發(fā)送間隔時(shí)間、發(fā)送功率、信號(hào)發(fā)送次數(shù)、被所述有源電子標(biāo)簽讀取 參數(shù)的部件的編號(hào)以及接收所述有源電子標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)的讀寫器的編號(hào)。
10.一種有源電子標(biāo)簽，其特征在于，包括指令接收模塊，用于接收來(lái)自外部的動(dòng)作指令索引；存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)預(yù)先設(shè)置的索引-動(dòng)作映射關(guān)系；以及動(dòng)作執(zhí)行模塊，用于在所述索引-動(dòng)作映射關(guān)系中找出與所述動(dòng)作指令索引相對(duì)應(yīng)的 動(dòng)作指令并執(zhí)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)作指令索引包括動(dòng)作代碼和相 應(yīng)的參數(shù)，所述動(dòng)作指令包括控制函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述相應(yīng)的參數(shù)包括如下組中的至少 一個(gè)信號(hào)發(fā)送頻道、信號(hào)發(fā)送間隔時(shí)間、發(fā)送功率、信號(hào)發(fā)送次數(shù)、被所述有源電子標(biāo)簽讀 取參數(shù)的部件的編號(hào)以及接收所述有源電子標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)的讀寫器的編號(hào)。
全文摘要
為了減少有源電子標(biāo)簽空中通信的時(shí)間，以緩解信號(hào)擁堵的狀況，本發(fā)明提供了一種具有多個(gè)固定模式動(dòng)作的有源電子標(biāo)簽及其應(yīng)用系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括控制處理器；協(xié)調(diào)器；有源電子標(biāo)簽，用于在監(jiān)聽狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)(即，周期性睡眠蘇醒后監(jiān)聽信號(hào)的瞬間)接收指令信號(hào)；以及讀寫器。本發(fā)明通過(guò)將固定模式操作的程序預(yù)存到有源電子標(biāo)簽中，再通過(guò)向有源電子標(biāo)簽發(fā)射長(zhǎng)度大大縮短的喚醒指令號(hào)調(diào)用該程序并執(zhí)行，從而減少了有源電子標(biāo)簽空中通信的時(shí)間，提高了無(wú)線通信系統(tǒng)的通信效率，減輕了信號(hào)擁堵的壓力，有效減少信號(hào)碰撞及相互干擾的幾率。
文檔編號(hào)G06K17/00GK102081743SQ200910252920
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者孫長(zhǎng)征, 廖應(yīng)成 申請(qǐng)人:西安西谷微功率數(shù)據(jù)技術(shù)有限責(zé)任公司