專利名稱：一種電子標簽快速識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種無源RFID電子標簽的識別裝置，尤其涉及一種高速順序進入閱讀器天線電磁場區(qū)的電子標簽快速識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
RFID技術(shù)是一種非接觸的自動識別技術(shù)，其原理是利用無線電波來傳送識別信息，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域。無源RFID電子標簽只有當它進入電子標簽閱讀器天線的電磁場中，從電磁場中吸收能量為電子標簽供電，電子標簽才能工作，才能把數(shù)據(jù)傳輸?shù)介喿x器。如果電磁場中有兩個以上的電子標簽同時向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)，電子標簽間就會相互干擾，閱讀器無法正確讀取任何一個電子標簽的數(shù)據(jù)，即發(fā)生電子標簽沖突或碰撞。為了解決多個電子標簽同時識別問題，就需要設(shè)置防碰撞算法來協(xié)調(diào)閱讀器和多個電子標簽之間的通信。電子標簽防碰撞算法可分為ALOHA算法和樹形算法兩大類?！LOHA算法的基本特征是將電子標簽回復(fù)的信道劃分若干個間隔(該間隔稱為時隙)，并要求電子標簽選擇其中一個時隙回復(fù)。在操作中，閱讀器通過指令給每一電子標簽發(fā)送概率時隙(或可選的時隙范圍)，電子標簽根據(jù)收到的時隙范圍，隨機地選擇一個時隙并按時回復(fù)；若發(fā)生碰撞，再重新選擇時隙并發(fā)送，直到完成所有的電子標簽識別。樹形算法的基本特征是每個電子標簽有一個隨機數(shù)發(fā)生器，生成O或I ;每個電子標簽有一個計數(shù)器，當計數(shù)器的值為O時，電子標簽回復(fù)。由閱讀器發(fā)送指令使所有電子標簽開始回復(fù)，電子標簽收到指令后，首先由隨機數(shù)發(fā)生器生成O或1，這樣將要回復(fù)的電子標簽分為兩個子集，隨機數(shù)為O的電子標簽立即回復(fù)，隨機數(shù)為I的電子標簽將計數(shù)器值設(shè)為I ;若沒有碰撞并回復(fù)成功，則閱讀器發(fā)送指令確認，并使其它電子標簽的計數(shù)器減1，直到閱讀器收到電子標簽的返回信息；若電子標簽碰撞，閱讀器發(fā)送指令，使碰撞電子標簽產(chǎn)生隨機數(shù)進行分裂，其它電子標簽的計數(shù)器值加I;如此循環(huán)直到所有電子標簽的識別。ALOHA算法和樹形算法在處理多標簽識別時，需要電子標簽與閱讀器之間進行多次交談式通信，并且在處理多個電子標簽碰撞時需要循環(huán)迭代，需要占用一定的時間，因此這兩種算法適用于電子標簽和閱讀器相對靜止或移動速度不大的應(yīng)用場合。對于高速運動的電子標簽，由于電子標簽在閱讀器天線的電磁場區(qū)的時間很短，不能滿足ALOHA算法和樹形算法所需的時間，則不能使用這兩種算法來處理高速運動的多個電子標簽的碰撞問題。例如在鐵路車輛軸溫檢測電子標簽應(yīng)用中，電子標簽安裝在每根車軸上，電子標簽閱讀器安裝在地面。當列車高速行駛時，電子標簽依次順序地進、出閱讀器的電磁場區(qū)，電子標簽在閱讀器電磁場區(qū)的時間極短，需要快速地讀出電子標簽的數(shù)據(jù)；相鄰的兩根車軸的距離比較小，因此相鄰的電子標簽會發(fā)生碰撞，相互干擾。如圖I是現(xiàn)有技術(shù)中高速運動的電子標簽同時進入電磁場區(qū)的示意圖。由于采用ALOHA算法或樹形算法，當多個電子標簽進入閱讀器天線的電磁場區(qū)時，電子標簽與閱讀器需要進行多次交談式通信，并依次選擇電子標簽進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，所需的時間較長，不能滿足高速運動的電子標簽快速進、出電磁場區(qū)的極短時間要求，因此發(fā)生漏讀電子標簽的概率很高，不能滿足用戶需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有技術(shù)中的防碰撞算法由于需要相對較長的時間，而高速運動的電子標簽在電磁場區(qū)停留的時間極短，因此現(xiàn)有技術(shù)的算法不能有效地解決高速運動的電子標簽的快速識別問題；針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種電子標簽快速識別方法及系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種電子標簽快速識別系統(tǒng)，包括電子標簽閱讀器、兩個以上的通過電磁耦合方
式與所述電子標簽閱讀器進行無線通信的電子標簽，所述電子標簽閱讀器包括天線；其中，所述兩個以上電子標簽沿運動方向間隔排列，并依次序進入電子標簽閱讀器的電磁場區(qū)，所述無線通信包括進入所述電磁場區(qū)的當前電子標簽向所述電子標簽閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)，所述電子標簽閱讀器對所述當前電子標簽進行讀數(shù)及識別，所述當前電子標簽在所述電磁場區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)所需的時間小于或等于所述下一個電子標簽開始進入所述電磁場區(qū)的時間點與所述當前電子標簽開始進入所述電磁場區(qū)的時間點之間的差值。優(yōu)選地，所述相鄰的兩個電子標簽之間的距離大于或等于預(yù)置距離，所述電磁場區(qū)的有效輻射面在沿電子標簽運動方向的寬度小于或等于所述預(yù)置距離；其中，所述有效輻射面為電磁波束被所述兩個以上電子標簽排列所成的直線在平行于運動方向所截的面。優(yōu)選地，所述無線通信具體包括當前電子標簽按照預(yù)置指令，直接發(fā)送預(yù)設(shè)的需要返回給所述電子標簽讀寫器的數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢后處于等待狀態(tài)；其中，所述預(yù)置指令包括當前電子標簽被激活后直接發(fā)送所述數(shù)據(jù)的指示，并攜帶所述數(shù)據(jù)；所述當前電子標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)的次數(shù)為一次以上；所述電子標簽閱讀器對所述當前電子標簽進行讀數(shù)及識別，所述當前電子標簽在所述電磁場區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)所需的時間小于或等于所述下一個電子標簽開始進入所述電磁場區(qū)的時間點與所述當前電子標簽開始進入所述電磁場區(qū)的時間點之間的差值；所述當前電子標簽離開所述電磁場區(qū)；或接收到由所述電子標簽閱讀器的工作指令，根據(jù)所述工作指令執(zhí)行完成相應(yīng)的命令。本實用新型具有下述技術(shù)效果本實用新型中，將電子標簽沿運動方向按次序排列，使得標簽按照順序先后進入電磁場區(qū)，而每一個電子標簽在電磁場區(qū)中工作的時間很短，在下一個電子標簽進入電磁場區(qū)之前就完成數(shù)據(jù)的傳輸并停止工作，因此可保證任何時刻電磁場區(qū)內(nèi)最多只能有一個電子標簽處于被識別狀態(tài)，有效地防止多標簽識別時出現(xiàn)的碰撞、干擾問題，可節(jié)省使用多標簽防碰撞算法來解決碰撞問題所需要的時間。此外，由于該電子標簽是只讀工作方式，省去了閱讀器發(fā)送讀數(shù)指令及電子標簽響應(yīng)所述讀數(shù)指令所需的時間，進而有效地提高電子標簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)傳輸效率。再者，電子標簽在電磁場區(qū)內(nèi)可循環(huán)、多次向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)，進一步保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾裕M而有效地提高電子標簽讀數(shù)的可靠性。
下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖I是現(xiàn)有技術(shù)中高速運動的電子標簽在電磁場區(qū)同時工作的示意圖；圖2是本實用新型的一種電子標簽識別的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-1是本實用新型一實施例的高速運動的當前電子標簽進入電磁場區(qū)的示意圖；圖3-2是本實用新型一實施例的高速運動的當前電子標簽及下一個電子標簽同時存在于電磁場區(qū)的不意圖；圖3-3是本實用新型另一實施例的高速運動的當前電子標簽在電磁場區(qū)的示意圖；圖3-4是本實用新型另一實施例的高速運動的當前電子標簽離開電磁場區(qū)而下一個電子標簽準備進入電磁場的示意圖；圖3-5是本實用新型另一實施例的高速運動的下一個電子標簽進入電磁場區(qū)的示意圖。
具體實施方式
圖2為本實用新型的一種電子標簽快速識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本事實例中，該識別系統(tǒng)包括電子標簽閱讀器201、兩個以上電子標簽202，其中，該電子標簽閱讀器201包括天線，所述兩個以上電子標簽202通過電磁耦合方式與所述電子標簽閱讀器201進行無線通信。具體地，所述兩個以上電子標簽202沿其運動方向間隔排列，相鄰的電子標簽202之間的間隔大于或等于預(yù)置距離，而該預(yù)置距離跟電子標簽的運動速度及電子標簽閱讀器201完成讀數(shù)及識別所需要的時間有關(guān)，用戶可根據(jù)需要而設(shè)計。該電子標簽202按照排列順序依次進入電子標簽閱讀器的電磁場區(qū)，而為了防止多標簽識別時出現(xiàn)的碰撞問題，需要考慮到電子標簽進入電磁場區(qū)的時間及電子標簽202向電子標簽閱讀器201發(fā)送數(shù)據(jù)的時間，因此此處需要保證進入電磁場區(qū)的當前電子標簽202發(fā)送數(shù)據(jù)的時間小于或等于該電子標簽與下一個電子標簽開始進入電磁場的時間點之間的差值，保證了任何時刻，電磁場區(qū)內(nèi)只能有一個電子標簽處于被識別狀態(tài)。電子標簽包括只讀和可讀寫兩種工作模式，電子標簽在只讀工作模式下工作時，按預(yù)先設(shè)定的程序自動進行工作，不需要電子標簽閱讀器的指令干預(yù)，不需要與電子標簽閱讀器進行交談式通信；電子標簽在可讀寫工作模式下需要由閱讀器發(fā)出的指令來指導(dǎo)電子標簽完成相應(yīng)的操作，需要與電子標簽閱讀器進行交談式通信；電子標簽可以在只讀工作模式和可讀寫工作模式之間切換。電子標簽進入閱讀器的電磁場區(qū)被激活后首先自動進入只讀工作模式，完成只讀工作模式預(yù)定的操作后 就處于等待狀態(tài)，直到電子標簽離開閱讀器的電磁場區(qū)或接收到由閱讀器發(fā)送的工作指令可切換到可讀寫工作模式并完成相應(yīng)的操作。另外，還可以通過其他方法來保證電磁場區(qū)內(nèi)只能有一個電子標簽處于被識別狀態(tài)。例如，調(diào)整所述電子標簽閱讀器的天線的沿電子標簽運動方向的波速寬度，使得電磁場區(qū)的有效輻射面沿電子標簽運動方向的寬度小于或等于所述預(yù)置距離。其中，所述寬度即所述有效輻射面被所述兩個以上電子標簽排列所成的直線所截的寬度，而調(diào)整方式可包括多種作為優(yōu)選，可以是通過調(diào)整所述閱讀器天線的沿電子標簽運動方向的發(fā)射角來實現(xiàn)，例如，減小所述天線的發(fā)射角(如圖I、圖3-1圖3-5所示，發(fā)射角等于2 Θ)，當發(fā)射角越小，Θ就越小，天線的沿電子標簽運動方向的波束寬度變小，但是該發(fā)射角也不能小到不能保證進入電磁場區(qū)的電子標簽完成數(shù)據(jù)的傳輸，因此該需要考慮電子標簽的運動速度及電子標簽發(fā)送次數(shù)；或者，通過調(diào)整所述兩個以上電子標簽排列所成直線與所述閱讀器天線之間的距離來實現(xiàn)，例如，縮小閱讀器天線與電子標簽排列所成的直線之間的距離，需要說明的是，閱讀器天線到標簽排列所在直線的距離，不是指每個標簽與所述天線的距離。當所述距離縮小了，該天線的有效波束寬度會變小，從而使電磁場區(qū)的沿電子標簽運動方向的有效識讀范圍變小；又或者，通過調(diào)整所述閱讀器天線的發(fā)射角及調(diào)整所述兩個以上電子標簽排列所成直線與所述閱讀器天線之間的距離來實現(xiàn)，例如，減小所述閱讀器天線的沿電子標簽運動方向的發(fā)射角及縮小兩個以上電子標簽排列所成直線與所述閱讀器天線之間的距離來減小所述天線的波束寬度。無論采取上述哪種方式均可調(diào)整所述天線的波束寬度，本實施例中對此不作限制。在當前電子標簽要離開電磁場區(qū)時或之后，下一個電子標簽開始進入電磁場區(qū)，因此可保證不會出現(xiàn)碰撞問題。其中，所述有效輻射面是能夠識別電子標簽的范圍(即電磁波束)被電子標簽排列所成的直線在平行于運動方向所截的面。圖2為本實用新型的一種電子標簽快速識別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例中，該系統(tǒng)包括閱讀器201、兩個以上電子標簽202、203，所述電子標簽閱讀器包括天線，其中，本實施例中，所述兩個以上電子標簽202、203沿運動方向排列，相鄰的電子標簽之間的距離為預(yù)置距離，該預(yù)置距離可根據(jù)需要而設(shè)置，此處對此不作限制。為了方便理解本實施例的方案，下面詳細描述本系統(tǒng)的原理電子標簽202與閱讀器201之間以電磁耦合方式進行無線通信。具體地，當前電子標簽按照預(yù)置指令，直接發(fā)送預(yù)設(shè)的需要返回給所述電子標簽讀寫器的數(shù)據(jù)，而不需要等待電子標簽閱讀器的指示，發(fā)送完畢后處于等待狀態(tài)；所述電子標簽閱讀器對所述當前電子標簽進行讀數(shù)及識別，所述當前電子標簽離開所述電磁場區(qū)；或者接收到由所述電子標簽閱讀器的工作指令，根據(jù)所述工作指令執(zhí)行完成相應(yīng)的命令；其中，所述預(yù)置指令包括當前電子標簽被激活后直接發(fā)送所述數(shù)據(jù)的指示，并攜帶所述數(shù)據(jù)；所述當前電子標簽發(fā)送所述數(shù)據(jù)的次數(shù)為一次以上；所述當前電子標簽在所述電磁場區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)所需的時間小于或等于所述下一個電子標簽開始進入所述電磁場區(qū)的時間點與所述當前電子標簽開始進入所述電磁場區(qū)的時間點之間的差值。即電子標簽進入閱讀器的電磁場區(qū)被激活后首先自動進入只讀工作模式，完成只讀工作模式預(yù)定的操作后就處于等待狀態(tài)，直到電子標簽離開閱讀器的電磁場區(qū)或接收到由閱讀器發(fā)送的工作指令可切換到可讀寫工作模式并完成相應(yīng)的操作。需要使用本系統(tǒng)時，首先根據(jù)需要調(diào)節(jié)閱讀器天線的波束的寬度，此時的調(diào)節(jié)方式有多種，當需要減小波束寬度時，作為優(yōu)選，可有如下方式可通過減小天線的發(fā)射角來減小波束寬度；或者通過縮短電子標簽202排列所成直線與所述閱讀器201之間的距離來減小波束寬度；或者通過減小天線的發(fā)射角以及縮短電子標簽202排列所成直線與所述閱讀器201之間的距離來減小波束寬度。所述兩個以上電子標簽202沿運動方向排列并依次序進入電子標簽閱讀器201的電磁場區(qū)；當前電子標簽202進入電磁場區(qū)被激活后，自動進入只讀工作模式，在只讀工作模式下，當前電子標簽202把預(yù)先準備好的數(shù)據(jù)快速循環(huán)發(fā)送一定的次數(shù)后就停止發(fā)送數(shù)據(jù)，然后，當前電子標簽202就進入等待狀態(tài)，直到電子標簽離開電磁場區(qū)或接收到由電子標簽閱讀器201發(fā)出的工作指令后，切換到可讀寫工作模式，按所接收的的工作指令進行工作。為了更好地理解本實用新型的方案，下面描述本系統(tǒng)的實現(xiàn)過程(見圖3-1至3-5)當前電子標簽202進入電磁場區(qū)被激活后，由于該電子標簽202是只讀工作方式，因此剛進入電磁場區(qū)便開始向電子標簽閱讀器201發(fā)送數(shù)據(jù)，其中，該數(shù)據(jù)是需要返回的數(shù)據(jù)，而該電子標簽可以循環(huán)發(fā)送一次以上的數(shù)據(jù)，可在一定程度上保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行约翱煽啃?。電子標簽讀寫器201接收到數(shù)據(jù)后，快速對該電子標簽202進行讀數(shù)和識別， 之后該電子標簽讀寫器201處于等待狀態(tài)，接著等待下一個電子標簽202進入該電磁場區(qū)。由于調(diào)整波束寬度后，電磁場區(qū)的有效輻射面沿電子標簽運動方向的小于或等于所述預(yù)置距離，因此該當前電子標簽202要離開電磁場區(qū)時，下一個電子標簽202尚未或者即將進入電磁場區(qū)，因此，電磁場中最多只能存在一個電子標簽處于被識別狀態(tài)，因此不會出現(xiàn)多標簽碰撞的問題，因此可避免多個標簽碰撞而帶來的數(shù)據(jù)傳輸不可靠等問題，可在一定程度上保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴Ｖ档靡惶岬氖?，該有效輻射面的直徑不能小到以致不能完成電子標簽的識別，因此該電磁場區(qū)的有效輻射面的直徑以略小于所述預(yù)置距離為宜，而該預(yù)置距離與電子標簽的運動速度及電子標簽閱讀器201完成讀數(shù)及識別所需要的時間有關(guān)，用戶可根據(jù)需要而設(shè)計。為了更好地理解本實用新型的方案，下面以在鐵路車輛應(yīng)用舉例說明實現(xiàn)過程在鐵路車輛車軸溫檢測電子標簽應(yīng)用中，電子標簽安裝在每根車軸上，閱讀器安裝在鐵軌附近的地面上，因此相鄰的電子標簽之間的距離均一樣，電子標簽沿運動方向排成一列；調(diào)整閱讀器的天線的沿電子標簽運動方向的發(fā)射角，使該發(fā)射角變小，和/或調(diào)整閱讀器的天線與電子標簽排列所在直線的距離，使二者之間的距離減小，從而減小天線的沿電子標簽運動方向的波束寬度，波束寬度變小了，天線所發(fā)出的電磁波輻射范圍變小，在電子標簽運動方向能夠識別電子標簽的范圍變小，此處我們將能夠識別電子標簽的范圍(即電磁波束)被電子標簽202排列所成直線在平行于運動方向所截的面稱為有效輻射面。因此有效輻射面沿電子標簽運動方向的寬度變小，將該寬度調(diào)整到略小于相鄰的電子標簽之間的距離，當?shù)谝粋€電子標簽進入電磁場區(qū)時，由于該電子標簽是只讀方式工作，因此不需要等待閱讀器的讀數(shù)指令，而立即向閱讀器發(fā)送需要返回閱讀器的數(shù)據(jù)，也可以循環(huán)多次發(fā)送數(shù)據(jù)，當該電子標簽發(fā)送完之后，閱讀器對電子標簽進行讀數(shù)和識別，之后等待下一個電子標簽發(fā)送的數(shù)據(jù)，而第一個電子標簽離開磁場區(qū)時，下一個電子標簽即將進入磁場區(qū)或者尚未靠近磁場區(qū)，可以保證閱讀器每一次最多只能夠識別一個電子標簽，因此不會出現(xiàn)多標簽識別時出現(xiàn)的碰撞、干擾等問題，從而有效地保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。雖然本實用新型是通過具體實施例來進行說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當明白，在不脫離本實用新型范圍的情況下，還可以對本實用新型進行各種變換及等同替代。另外，針對特定情形或材料，可以對本實用新型作各種修改，而不脫離本實用新型的范圍。因此，本實用新型不局限于所公開的具體實施例，而應(yīng)當包括落入本實用新型權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實 施方式。
權(quán)利要求1.一種電子標簽快速識別系統(tǒng)，其特征在于，包括電子標簽閱讀器、兩個以上的通過電磁耦合方式與所述電子標簽閱讀器進行無線通信的電子標簽，所述電子標簽閱讀器包括天線；其中，所述兩個以上電子標簽沿運動方向間隔排列，并依次序進入電子標簽閱讀器的電磁場區(qū)，所述相鄰的兩個電子標簽之間的距離大于或等于預(yù)置距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種電子標簽快速識別系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁場區(qū)的電磁波束被所述兩個以上電子標簽排列所成的直線在平行于運動方向所截的有效輻射面沿電子標簽運動方向的寬度小于或等于所述預(yù)置距離。
專利摘要本實用新型公開了一種電子標簽快速識別方法及系統(tǒng)，該方法包括兩個以上電子標簽沿運動方向依次間隔排列，高速運動并按排列次序依次進入電子標簽閱讀器天線的電磁場區(qū)；進入所述電磁場區(qū)的當前電子標簽被激活后，按預(yù)定的程序快速向電子標簽閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)，在下一個電子標簽進入電磁場區(qū)之前完成所有數(shù)據(jù)的發(fā)送。實施本實用新型的技術(shù)方案，由于當前電子標簽在電磁場區(qū)被識讀的時間小于下一個電子標簽開始進入電磁場區(qū)的時間點與當前電子標簽開始進入電磁場區(qū)的時間點之間的差值，可保證在任何時候僅有一個電子標簽處于被識別狀態(tài)，有效地防止碰撞問題，進而有效地提高電子標簽與讀寫器之間的數(shù)據(jù)傳輸效率。
文檔編號G06K17/00GK202486795SQ201120231870
公開日2012年10月10日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者孔令榮, 武岳山, 游昊杰, 熊立志, 王振華 申請人:深圳市遠望谷信息技術(shù)股份有限公司