專利名稱：Rfid多讀寫單元同步系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFID定位技術(shù)，特別涉及一種多個(gè)RFID讀寫器同時(shí)讀寫而不產(chǎn)生互 相干擾的方法。
背景技術(shù)：
RFID是一種利用射頻信號(hào)進(jìn)行無線傳輸?shù)姆墙佑|式識(shí)別技術(shù)，現(xiàn)有的RFID定位 識(shí)別系統(tǒng)基本的組成是有RFID讀寫器、天線和標(biāo)簽三部分組成。天線作為發(fā)射和接收信號(hào) 之用，RFID讀寫器與標(biāo)簽通過天線利用射頻信號(hào)進(jìn)行空間耦合，實(shí)現(xiàn)無接觸的數(shù)據(jù)傳遞，從 而讀取和寫入標(biāo)簽信息。RFID可以連接一臺(tái)電腦，由電腦中安裝的軟件完成各種統(tǒng)計(jì)信息 或者控制信息等。RFID技術(shù)廣泛的應(yīng)用于物流、供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理、貨架管理等各行各業(yè)。為了 加快速度，通常會(huì)采用多個(gè)讀寫器同時(shí)工作。例如，在一個(gè)RFID圖書館管理系統(tǒng)中，有100個(gè)書架，每個(gè)書架有正反兩面，每一 面有上下10層。對(duì)這樣的圖書館進(jìn)行管理，如果只使用一個(gè)讀寫器，速度將非常慢。所以 考慮用200個(gè)讀寫器，每個(gè)讀寫器負(fù)責(zé)一個(gè)書架面上的上下10層的讀寫管理。再例如，在一個(gè)RFID停車庫管理系統(tǒng)中，有50個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域有10個(gè)車位?？?以使用50個(gè)讀寫器，每個(gè)讀寫器讀寫10個(gè)車位的標(biāo)簽信息。當(dāng)多個(gè)讀寫器同時(shí)工作時(shí)，每個(gè)讀寫器讀寫某個(gè)區(qū)域的所有標(biāo)簽。但是，各個(gè)讀寫 器之間會(huì)發(fā)生沖突，或者稱為相互干擾，某個(gè)區(qū)域的讀寫器激發(fā)其他區(qū)域的標(biāo)簽，會(huì)被其他 區(qū)域的讀寫器讀到，或者因?yàn)橄噜弲^(qū)域的讀寫器發(fā)出的讀寫射頻信號(hào)互相干擾，因?yàn)樽x寫 射頻信號(hào)比較強(qiáng)，容易與相鄰區(qū)域的也在工作中的不同讀寫器的接收，造成誤讀或不能讀 寫，造成整個(gè)RFID系統(tǒng)的識(shí)別效率下降。圖1示出了讀寫器沖突的原理。Rl為讀寫器A的讀寫范圍，R2為讀寫器B的讀寫 范圍，Rl和R2有重疊部分。a和b為處于重疊范圍中的標(biāo)簽。Al為讀寫器A發(fā)給標(biāo)簽a的 讀寫信號(hào)，A2為標(biāo)簽a發(fā)給讀寫器A的應(yīng)答信號(hào)；Bl為讀寫器B發(fā)給標(biāo)簽b的讀寫信號(hào)， B2為標(biāo)簽b發(fā)給讀寫器B的應(yīng)答信號(hào)。當(dāng)標(biāo)簽a應(yīng)答讀寫器A，發(fā)出A2信號(hào)時(shí)，若讀寫器 B此時(shí)正在發(fā)出讀寫信號(hào)Bi，此時(shí)讀寫器A收到的信號(hào)為A2和Bl的重疊信號(hào)，造成不能讀 寫。同樣，當(dāng)標(biāo)簽b應(yīng)答讀寫器B，發(fā)出B2信號(hào)時(shí)，若讀寫器A此時(shí)正在發(fā)出讀寫信號(hào)Al， 此時(shí)讀寫器B收到的信號(hào)為B2和Al的重疊信號(hào)，造成不能讀寫。這僅為2個(gè)讀寫器時(shí)出 現(xiàn)的沖突問題，如果有100個(gè)讀寫器同時(shí)工作，讀寫器沖突問題將非常突出。國內(nèi)外RFID領(lǐng)域?yàn)榱私鉀Q讀寫器沖突問題進(jìn)行了一些研究。解決的途徑主要通 過分時(shí)工作或者為不同讀寫器分配不同的信道。例如DCS、colowave, csma等算法實(shí)現(xiàn)時(shí) 分多址；LLCR、WLLC等算法實(shí)現(xiàn)空分多址；Hi-Q、圖染色算法實(shí)現(xiàn)時(shí)分、頻分結(jié)合的方法。這 些方法均具有很多缺陷，例如基于時(shí)分多址的方法，在同一時(shí)間只有一個(gè)讀寫器處于工作 狀態(tài)；基于頻分多址的，不能完全解決沖突問題；基于時(shí)分、頻分結(jié)合的，算法較復(fù)雜，系統(tǒng) 整體的運(yùn)行效率受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決如上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，使多個(gè) RFID讀寫器同時(shí)工作時(shí)，不產(chǎn)生相互干擾。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)， 其特征在于，包括多個(gè)讀寫單元；同步控制裝置，產(chǎn)生同步信號(hào)，發(fā)送給該多個(gè)讀寫單元；計(jì)算機(jī)軟件，連接該多個(gè)讀寫單元，接收該讀寫單元讀取的信息，進(jìn)行后續(xù)處理；每個(gè)該讀寫單元具有相同的組成部分，包含讀寫器、主控制器、一至多個(gè)控制單 元、一至多個(gè)天線陣列、多個(gè)標(biāo)簽；該同步控制裝置定義及控制該多個(gè)讀寫器的該一至多個(gè)的控制單元的讀寫起點(diǎn)、 時(shí)長(zhǎng)及順序，該讀寫時(shí)長(zhǎng)等于當(dāng)區(qū)域內(nèi)標(biāo)簽數(shù)量滿額時(shí)讀寫該區(qū)域所有標(biāo)簽的最長(zhǎng)時(shí)間再 加相應(yīng)冗余，所有的控制單元的讀寫時(shí)長(zhǎng)、讀寫起點(diǎn)和讀寫順序均相同；該讀寫器發(fā)射讀寫 指令；主控制器與該讀寫器相連接，接收該讀寫指令，根據(jù)該讀寫器所規(guī)定的順序，分配 給該一至多個(gè)控制單元；一至多個(gè)天線陣列與該一至多個(gè)控制單元中的每一個(gè)相連接；每個(gè)天線陣列由一至多根天線組成，該控制單元為一至多根天線分配發(fā)射功率， 協(xié)調(diào)該一至多根天線，該控制單元發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號(hào)，激活本區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽，傳 送本區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽編碼信息至該讀寫器。在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，該同步控制裝置為安裝在該計(jì)算機(jī)中的軟件，每 一個(gè)讀寫器有一個(gè)軟件同步線程，每個(gè)線程控制一個(gè)讀寫單元，多個(gè)線程是同步的。在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，該同步控制裝置為外部時(shí)鐘。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)多讀寫器可同時(shí)工作，無相互干擾；RFID讀寫器工作速度快、效率高。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1為讀寫器沖突的示意圖；圖2為本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明讀寫單元的詳細(xì)組成示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。參見圖2和圖3，為本發(fā)明的組成示意圖，本發(fā)明包含同步控制裝置106、計(jì)算機(jī) 107、多個(gè)讀寫單元108。每個(gè)讀寫單元具有完全相同的組成部分，包含讀寫器101、主控制 器102、1-n個(gè)控制單元103、1-n個(gè)天線陣列104、多個(gè)標(biāo)簽105。讀寫器101定義了 1-n個(gè)控制單元103中的每一個(gè)的讀寫起點(diǎn)、時(shí)長(zhǎng)及順序。該讀寫時(shí)長(zhǎng)等于當(dāng)區(qū)域內(nèi)標(biāo)簽數(shù)量滿額時(shí)讀寫該區(qū)域所有標(biāo)簽的最長(zhǎng)時(shí)間再加相應(yīng)冗余。所 有的控制單元103的讀寫時(shí)長(zhǎng)、讀寫起點(diǎn)和讀寫順序均相同。讀寫器101連接主控制器102，發(fā)送交互控制信息，該控制信息是一種地址控制指 令，其形式是ID地址分配交互控制開關(guān)。主控制器102連接1-n個(gè)控制單元103，接收該讀寫指令，根據(jù)讀寫器101所規(guī)定 的順序，分配給1-n個(gè)控制單元103，以便激活對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽，同時(shí)接收該區(qū)域內(nèi)的標(biāo) 簽編碼信息，傳輸至讀寫器101進(jìn)行解調(diào)處理。每個(gè)讀寫器101均通過各種接口連接計(jì)算機(jī)107，將解調(diào)后的信息傳輸至計(jì)算機(jī) 107，完成相應(yīng)的控制、管理或統(tǒng)計(jì)等工作。1-n個(gè)控制單元103中的每一個(gè)均與一個(gè)天線陣列104相連接，1-n個(gè)控制單元 103組合成矩陣，控制單元103發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號(hào)，以激活本區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽。1-n個(gè)天線陣列104中的每一個(gè)由l_m根天線構(gòu)成，每個(gè)天線陣列104對(duì)應(yīng)讀寫某 個(gè)特定區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)簽；控制單元103為1-m根天線分配發(fā)射功率，協(xié)調(diào)1-m根天線，天 線陣列104自適應(yīng)，控制單元103發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號(hào)，以激活本區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽。天線陣列104可由1-m根天線按各種不同的形式排列，例如可以互相平行或者任 意角度，天線陣列組合后每個(gè)天線與它周圍的天線發(fā)射的信號(hào)在本區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)疊加而加 強(qiáng)，射頻信號(hào)通過組合的天線同時(shí)發(fā)射和接受標(biāo)簽返回的射頻信息。當(dāng)1-m根天線中的某根天線遇到大塊金屬類材質(zhì)時(shí)，與控制單元103連接的這根 天線自適應(yīng)變化天線的阻抗，減小這根天線的發(fā)射功率以降低損耗，同時(shí)另外的天線發(fā)射 功率增加，保持天線陣列104的總發(fā)射功率不變，達(dá)到區(qū)域內(nèi)分布的磁場(chǎng)基本平衡，發(fā)射信 號(hào)的強(qiáng)度基本不變。同步控制裝置106與每一個(gè)讀寫單元相連接，向讀寫單元發(fā)出同步信號(hào)，使讀寫 單元中的控制單元103按照讀寫器101規(guī)定的順序和讀取時(shí)長(zhǎng)，從同一起點(diǎn)開始，指令各控 制單元103工作。從而依次激活各區(qū)域的標(biāo)簽。因此，在某一時(shí)刻，各控制單元讀寫均為同 步，即某讀寫單元108的第某個(gè)控制單元103 (例如位于第3個(gè))處于讀寫器的收發(fā)信號(hào)階 段時(shí)，其他各個(gè)讀寫單元108的同一位次的控制單元103 (位于第3個(gè)的控制單元)也處于 讀寫器的收發(fā)信號(hào)階段。同樣，在某一時(shí)刻，某讀寫單元108的第某個(gè)控制單元103 (例如位 于第3個(gè))處于標(biāo)簽的應(yīng)答階段時(shí)，其他各個(gè)讀寫單元108的同一位次的控制單元103 (位 于第3個(gè)的控制單元)也處于標(biāo)簽的應(yīng)答階段。因此，避免了讀寫器沖突。在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，1-n個(gè)控制單元103中的每一個(gè)的讀寫起點(diǎn)、時(shí)長(zhǎng) 及順序也可以由外部時(shí)鐘觸發(fā)主控制器進(jìn)行控制。在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，同步控制裝置106為安裝在計(jì)算機(jī)107中的軟件。 每一個(gè)讀寫器有一個(gè)軟件同步線程，線程可以是多個(gè)的，多個(gè)線程是同步的。每個(gè)線程控制 一個(gè)讀寫單元。該軟件發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，控制各個(gè)讀寫器從起始點(diǎn)開始，按照規(guī)定的讀寫 時(shí)長(zhǎng)和順序開始工作。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，同步控制裝置106為外部時(shí)鐘。該外部時(shí)鐘連接 每個(gè)讀寫器101的中斷接口。該外部時(shí)鐘每發(fā)出一個(gè)觸發(fā)，各個(gè)讀寫器即從起始點(diǎn)開始，按 照規(guī)定的讀寫時(shí)長(zhǎng)和順序開始工作。同樣該外部時(shí)鐘也可控制主控制器從起始點(diǎn)開始，按 照規(guī)定的讀寫時(shí)長(zhǎng)和順序開始工作。如果是外部時(shí)鐘同步，就不需要軟件控制。
5
在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，該外部時(shí)鐘發(fā)出的中斷信號(hào)觸發(fā)各個(gè)讀寫器101 從任意相同的起始點(diǎn)開始，按照規(guī)定的讀寫時(shí)長(zhǎng)，觸發(fā)一次步進(jìn)一步。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，任何可以發(fā)出某種信號(hào)的裝置均可以用來作 為同步控制裝置106，例如外部時(shí)鐘復(fù)位觸發(fā)、通過AD信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘中斷等。本發(fā)明的多個(gè)讀寫單元中，某個(gè)讀寫單元內(nèi)是同步的，另外的讀寫單元既可以是 同步的，也可以是異步的。例如一個(gè)讀寫單元在1樓工作，另一個(gè)讀寫單元在2樓工作，相 互不產(chǎn)生干擾，在1樓的讀寫單元同步時(shí)，2樓的讀寫單元可以異步。為了更清楚地理解本發(fā)明，舉一個(gè)例子具體說明本發(fā)明的實(shí)施例如，在一個(gè)RFID圖書館管理系統(tǒng)中，并排平行放置100個(gè)書架，每個(gè)書架有正反 兩面，每一面有上下10層。本發(fā)明有100個(gè)讀寫單元同時(shí)工作，每一個(gè)讀寫單元內(nèi)具有20 個(gè)控制單元。每一個(gè)讀寫器101負(fù)責(zé)一個(gè)書架的正反面上的所有層的所有標(biāo)簽105的讀寫 工作。其中，第一層由第一個(gè)控制單元負(fù)責(zé)，第二層由第二個(gè)控制單元負(fù)責(zé)，以此類推。每 個(gè)讀寫器101均連接計(jì)算機(jī)107和同步控制裝置106。當(dāng)同步控制裝置106發(fā)出同步信號(hào) 時(shí)，各控制單元按照讀寫器規(guī)定的起點(diǎn)、讀寫時(shí)長(zhǎng)和順序開始讀寫工作。因此保證了在任何 時(shí)間，各個(gè)讀寫單元工作的同步，避免了讀寫器沖突。例如讀寫單元1處于正面第5層的工 作時(shí)，讀寫單元2也處于正面第5層的工作階段。而讀寫單元1處于反面第6層的工作階 段時(shí)，讀寫單元2也處于反面第6層的工作階段。因?yàn)闀茏x寫單元1和書架讀寫單元2 是并排平行放置，它們2個(gè)單元工作面始終不會(huì)發(fā)生在對(duì)立面工作，而且2個(gè)單元的工作面 之間始終有一面沒有在讀寫工作的層，這樣相當(dāng)是2個(gè)單元工作面之間的屏蔽層，因此標(biāo) 簽信息即不會(huì)被誤讀，也不會(huì)造成不能讀取的問題。主控制器102可以采用多層電子控制。主控制器102可以為多級(jí)電子開關(guān)。主控制器102可以為單片機(jī)程序控制器。主控制器102可以為邏輯電路控制器。從如上說明可見，使用本發(fā)明，多個(gè)讀寫器可以同時(shí)工作而不產(chǎn)生沖突。提高了使 用率和速度。本發(fā)明還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以隨時(shí)中斷閱讀器的讀寫過程，有針對(duì)性的讀取特定區(qū) 域。本發(fā)明RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)(1)速度快。(2)使用率高。(3)可隨時(shí)暫停。(4)可隨時(shí)針對(duì)性地讀寫某個(gè)指定區(qū)域。(5)本發(fā)明廣泛適用于零售、物流、倉儲(chǔ)、醫(yī)藥、圖書館等的智能化管理。(6)無讀寫器沖突。以上所述只是為了方便說明和理解本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)作的精神范疇內(nèi)， 熟悉此技術(shù)的本領(lǐng)域的技術(shù)人員所做的各種簡(jiǎn)單的變換與修飾仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，包括多個(gè)讀寫單元；同步控制裝置，產(chǎn)生同步信號(hào)，發(fā)送給該多個(gè)讀寫單元；計(jì)算機(jī)軟件，連接該多個(gè)讀寫單元，接收該讀寫單元讀取的信息，進(jìn)行后續(xù)處理；每個(gè)該讀寫單元具有相同的組成部分，包含讀寫器、主控制器、一至多個(gè)控制單元、一 至多個(gè)天線陣列、多個(gè)標(biāo)簽；該同步控制裝置定義及控制該多個(gè)讀寫器的該一至多個(gè)的控制單元的讀寫起點(diǎn)、時(shí)長(zhǎng) 及順序，該讀寫時(shí)長(zhǎng)等于當(dāng)區(qū)域內(nèi)標(biāo)簽數(shù)量滿額時(shí)讀寫該區(qū)域所有標(biāo)簽的最長(zhǎng)時(shí)間再加相 應(yīng)冗余，所有的控制單元的讀寫時(shí)長(zhǎng)、讀寫起點(diǎn)和讀寫順序均相同；該讀寫器發(fā)射讀寫指 令；主控制器與該讀寫器相連接，接收該讀寫指令，根據(jù)該讀寫器所規(guī)定的順序，分配給該 一至多個(gè)控制單元；一至多個(gè)天線陣列與該一至多個(gè)控制單元中的每一個(gè)相連接；每個(gè)天線陣列由一至多根天線組成，該控制單元為一至多根天線分配發(fā)射功率，協(xié)調(diào) 該一至多根天線，使該天線陣列自適應(yīng)；該控制單元發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號(hào)，激活本 區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽，傳送本區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽編碼信息至該讀寫器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步控制裝置為 安裝在該計(jì)算機(jī)中的軟件，每一個(gè)讀寫器有一個(gè)軟件同步線程，每個(gè)線程控制一個(gè)讀寫單 元，多個(gè)線程是同步的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步信號(hào)為觸發(fā) 信號(hào)，該觸發(fā)信號(hào)控制各個(gè)該讀寫器從起始點(diǎn)開始，按照規(guī)定的讀寫時(shí)長(zhǎng)和順序開始工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步控制裝置為 外部時(shí)鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該外部時(shí)鐘連接每 個(gè)該讀寫器的中斷接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步信號(hào)為外部 時(shí)鐘發(fā)出的中斷信號(hào)，該中斷信號(hào)觸發(fā)各個(gè)該讀寫器從任意相同的起始點(diǎn)開始，按照規(guī)定 的讀寫時(shí)長(zhǎng)和順序開始工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步信號(hào)為外部 時(shí)鐘發(fā)出的中斷信號(hào)，該中斷信號(hào)觸發(fā)各個(gè)該讀寫器從任意相同的起始點(diǎn)開始，按照規(guī)定 的讀寫時(shí)長(zhǎng)，觸發(fā)一次步進(jìn)一步。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元組合天線陣列RFID定位識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該主 控制器采用多層電子控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元組合天線陣列RFID定位識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該主 控制器為單片機(jī)程序控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多單元組合天線陣列RFID定位識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，該主 控制器為邏輯電路控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，包括多個(gè)讀寫單元；同步控制裝置，產(chǎn)生同步信號(hào)，發(fā)送給多個(gè)讀寫單元；計(jì)算機(jī)，連接多個(gè)讀寫單元，接收讀寫單元的信息，進(jìn)行后續(xù)處理；每個(gè)讀寫單元具有相同的組成部分，均包含讀寫器、主控制器、一至多個(gè)控制單元、一至多個(gè)天線陣列、多個(gè)標(biāo)簽；讀寫器定義該一至多個(gè)控制單元的讀寫起點(diǎn)、時(shí)長(zhǎng)及順序；主控制器接收讀寫指令并分配給一至多個(gè)控制單元；每個(gè)天線陣列由一至多根天線組成，控制單元發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號(hào)，激活本區(qū)域內(nèi)的標(biāo)簽，傳送編碼信息至讀寫器。本發(fā)明屬于RFID技術(shù)領(lǐng)域，可廣泛用于多讀寫器同時(shí)工作的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G06K17/00GK102004932SQ201010546238
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者劉守兵 申請(qǐng)人:劉守兵