基于雙向rssi定位的溫度傳感標(biāo)簽的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及無線射頻識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，為提出基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，使原本不具備定位功能的傳感標(biāo)簽也能檢測定位信號(hào)，從而大大提高RFID系統(tǒng)的定位精度和抗干擾能力。為此，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是，基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，由天線、射頻模擬前端、RSSI檢測電路、溫度傳感電路及數(shù)字基帶五部分組成，射頻模擬前端接收到閱讀器發(fā)送的射頻信號(hào)后，解調(diào)成命令數(shù)據(jù)，送入數(shù)字基帶進(jìn)行處理并響應(yīng)；數(shù)字基帶返回的相應(yīng)命令數(shù)據(jù)經(jīng)射頻模擬前端調(diào)制、混頻，產(chǎn)生2.45GHz射頻信號(hào)，由天線發(fā)送回閱讀器。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于無線射頻識(shí)別場合。
【專利說明】基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無線射頻識(shí)別【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種帶有雙向RSSI定位及溫度傳感功能的有源電子標(biāo)簽的實(shí)現(xiàn)裝置。
技術(shù)背景
[0002]隨著國家大力推進(jìn)“智慧城市”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計(jì)算與融合應(yīng)用已成為信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。這為物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的應(yīng)用空間。由于物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、射頻識(shí)別(RFID)及普適計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)人與物、物與物間的信息交換和通訊，因此被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。
[0003]作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，RFID是一種典型的感知定位技術(shù)。它通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸式通信，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)傳輸，目前已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、軍事服務(wù)、醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)及搶險(xiǎn)搜救等領(lǐng)域中。根據(jù)無線電信號(hào)的傳播特性，傳統(tǒng)RFID定位系統(tǒng)已開發(fā)出到達(dá)角度(Angle of Arrival, AOA)、到達(dá)時(shí)間(Time of Arrival, TOA)、到達(dá)時(shí)間差(Time Difference of Arrival, TD0A)及接收信號(hào)強(qiáng)度指不(Received Signal StrengthIndicat1n, RSSI)等多種定位方法。然而，隨著RFID技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已突破傳統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別與定位。若將RFID標(biāo)簽芯片與傳感器相結(jié)合，則可構(gòu)建用于遠(yuǎn)程監(jiān)測和環(huán)境信息采集的無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)。集成溫度傳感器的RFID標(biāo)簽芯片可有效利用RFID技術(shù)的無線、自動(dòng)識(shí)別特性，方便快速地對(duì)溫度敏感環(huán)境和物品進(jìn)行信息采集和檢測。因此，具有精確定位功能的RFID溫度傳感標(biāo)簽在教育衛(wèi)生、食品加工、物資存儲(chǔ)、冷鏈物流、火災(zāi)監(jiān)測等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]傳統(tǒng)RFID定位系統(tǒng)是通過閱讀器單向讀取電子標(biāo)簽的場強(qiáng)，并利用其內(nèi)嵌的定位算法確定電子標(biāo)簽的距離和位置。然而，實(shí)際應(yīng)用環(huán)境存在諸多不確定性，如閱讀器附近的物體對(duì)電磁波信號(hào)產(chǎn)生堵塞，電磁波信號(hào)在傳播過程中存在多徑效應(yīng)，每個(gè)路徑的信號(hào)衰減程度不同，等等。這些因素都會(huì)影響RFID系統(tǒng)的定位精度，因此，基于單向RSSI定位的精度不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有定位技術(shù)的不足，本實(shí)用新型旨在提出一種基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，即閱讀器和傳感標(biāo)簽相互定位。通過在待定位的傳感標(biāo)簽中增加檢測RSSI信號(hào)強(qiáng)度的定位功能，使原本不具備定位功能的傳感標(biāo)簽也能檢測定位信號(hào)，從而大大提高RFID系統(tǒng)的定位精度和抗干擾能力。本實(shí)用新型提出的雙向RSSI定位溫度傳感標(biāo)簽可應(yīng)用于教育衛(wèi)生、食品加工、物資存儲(chǔ)、冷鏈物流、火災(zāi)監(jiān)測等領(lǐng)域，市場潛力巨大。為此，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是，基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，由天線、射頻模擬前端、RSSI檢測電路、溫度傳感電路及數(shù)字基帶五部分組成。射頻模擬前端接收到閱讀器發(fā)送的射頻信號(hào)后，解調(diào)成命令數(shù)據(jù)，送入數(shù)字基帶進(jìn)行處理并響應(yīng)；數(shù)字基帶返回的相應(yīng)命令數(shù)據(jù)經(jīng)射頻模擬前端調(diào)制、混頻，產(chǎn)生2.45GHz射頻信號(hào)，由天線發(fā)送回閱讀器；當(dāng)閱讀器通過天線向標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求檢測RSSI信號(hào)的特定命令時(shí)，數(shù)字基帶啟動(dòng)標(biāo)簽的RSSI檢測電路，接收閱讀器發(fā)過來的檢測序列，并轉(zhuǎn)變成直流電壓信號(hào)輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，經(jīng)ADC采樣，轉(zhuǎn)換成8位RSSI信號(hào)，送入數(shù)字基帶電路進(jìn)行存儲(chǔ)；當(dāng)閱讀器發(fā)出預(yù)接收8位RSSI信號(hào)的命令時(shí)，標(biāo)簽將存儲(chǔ)的8位RSSI值通過天線返回給閱讀器。
[0006]與所屬標(biāo)簽相對(duì)應(yīng)，閱讀器也會(huì)檢測標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)強(qiáng)度，結(jié)合標(biāo)簽返回的RSSI信號(hào)與自身檢測的標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度，通過閱讀器內(nèi)嵌算法雙向確定溫度傳感標(biāo)簽的位置，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。
[0007]所述射頻模擬前端包括以下模塊:用于濾除射頻信號(hào)噪聲與信號(hào)放大的信號(hào)放大模塊；用于將2.45GHz射頻信號(hào)混頻成固定中頻的混頻模塊；用于信號(hào)鏡像濾波的濾波模塊；用于將信號(hào)解調(diào)成命令數(shù)據(jù)的解調(diào)模塊；用于將數(shù)字基帶返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行正交調(diào)制的調(diào)制模塊；用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行脈沖整形的整流模塊；用于將信號(hào)正交混頻產(chǎn)生2.45GHz射頻信號(hào)的混頻模塊。
[0008]溫度傳感電路包括計(jì)數(shù)器和溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊。當(dāng)數(shù)字基帶發(fā)出復(fù)位信號(hào)時(shí)，清空計(jì)數(shù)器，同時(shí)啟動(dòng)溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊，使其通過偏置電路產(chǎn)生的電流信號(hào)來采集溫度信息。信息采集完成后，溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出含有溫度信息的脈沖信號(hào)至計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器通過振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)溫度脈沖采樣計(jì)數(shù)，得到9bit溫度信息，并送至數(shù)字基帶進(jìn)行后續(xù)處理。
[0009]所設(shè)計(jì)溫度傳感器復(fù)用射頻模擬前端電路產(chǎn)生的電流作為溫度轉(zhuǎn)換模塊的偏置電流；采用異步計(jì)數(shù)器對(duì)溫度脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0010]所述數(shù)字基帶包括:用于數(shù)據(jù)檢測的命令檢測模塊；用于將射頻模擬單元接收到的信號(hào)恢復(fù)為原始命令信號(hào)的解碼模塊；用于對(duì)其他模塊進(jìn)行管理的功耗控制模塊，其通過關(guān)斷和開啟各個(gè)模塊的時(shí)鐘，以達(dá)到降低功耗的目的；用于將所述解碼模塊發(fā)出的串行信號(hào)進(jìn)行校驗(yàn)的校驗(yàn)?zāi)K；用于將校驗(yàn)結(jié)果正確的命令進(jìn)行處理的命令處理模塊；用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；用于向存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作的讀控制模塊和寫控制模塊；用于將所述數(shù)字基帶向所述射頻模擬單元發(fā)出命令信號(hào)進(jìn)行編碼的編碼模塊；用于接收RSSI檢測信號(hào)的RSSI接收模塊；用于處理異步復(fù)位的異步復(fù)位模塊。當(dāng)檢測模塊檢測到信號(hào)到來，通過功耗控制模塊打開解碼模塊的時(shí)鐘，啟動(dòng)解碼模塊，完成基帶信號(hào)到原始命令的轉(zhuǎn)換。將解碼后的命令發(fā)給循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC模塊校驗(yàn)，校驗(yàn)后的結(jié)果返回命令處理控制模塊。若校驗(yàn)結(jié)果正確，則對(duì)命令進(jìn)一步處理；若命令錯(cuò)誤，則直接丟棄，不做處理。
[0011]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)特點(diǎn)與效果:
[0012]1、本設(shè)計(jì)提出的雙向RSSI定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了閱讀器和傳感標(biāo)簽雙向檢測對(duì)方信號(hào)強(qiáng)度，通過兩個(gè)信號(hào)強(qiáng)度值，綜合確定RFID傳感標(biāo)簽的位置，本技術(shù)可降低多徑效應(yīng)、信號(hào)堵塞的影響，大大提高RFID系統(tǒng)的定位精度和抗干擾能力；
[0013]2、標(biāo)簽數(shù)字基帶部分采用門控時(shí)鐘、多模塊控制組合、多時(shí)鐘區(qū)域等技術(shù)，使標(biāo)簽功耗大大降低；
[0014]3、溫度傳感電路復(fù)用電子標(biāo)簽射頻模擬前端產(chǎn)生的電流作為溫度轉(zhuǎn)換模塊的偏置電流，有效減小芯片面積，降低功耗；
[0015]4、由于RFID定位傳感標(biāo)簽內(nèi)嵌了低功耗的溫度傳感器，因此本實(shí)用新型可同時(shí)測量所處位置的溫度信息，用于食品加工與存儲(chǔ)、火災(zāi)報(bào)警等領(lǐng)域，市場潛力巨大；
[0016]綜上所訴，本實(shí)用新型提出基于雙向RSSI定位方法的有源溫度傳感標(biāo)簽即可精確定位，又可同時(shí)檢測環(huán)境溫度，因而具有良好的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1給出本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的雙向RSSI定位溫度傳感標(biāo)簽的系統(tǒng)架構(gòu)。
[0018]圖2給出本實(shí)用新型設(shè)計(jì)標(biāo)簽的RSSI及溫度信息檢測過程示意圖。
[0019]圖3給出數(shù)字基帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4給出標(biāo)簽基帶工作原理示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0022]1、本實(shí)用新型提出的基于雙向RSSI信號(hào)檢測方法定位的溫度傳感標(biāo)簽包括:
[0023]天線:用來接收閱讀器發(fā)送的射頻信號(hào)，并將其傳送至射頻模擬前端，以及向閱讀器發(fā)送射頻信號(hào)。
[0024]射頻模擬前端:將射頻信號(hào)混頻成固定的中頻，并進(jìn)行信號(hào)放大處理，最后解調(diào)成命令數(shù)據(jù)，送入數(shù)字基帶。
[0025]RSSI檢測電路:其作用是檢測閱讀器發(fā)送的RSSI場強(qiáng)信號(hào)；
[0026]溫度傳感電路:通過復(fù)用射頻模擬前端產(chǎn)生的電流作為溫度轉(zhuǎn)換模塊的偏置電流，采用時(shí)域數(shù)字量化設(shè)計(jì)低功耗的溫度傳感電路，用來測量環(huán)境的溫度。
[0027]數(shù)字基帶:它是RFID傳感芯片的重要組成部分，主要完成數(shù)據(jù)編解碼、CRC碼校驗(yàn)與生成、防碰撞算法、指令識(shí)別與執(zhí)行、信息讀寫控制、溫度信息處理、初始化電路及對(duì)RSSI信號(hào)響應(yīng)等標(biāo)簽協(xié)議處理。
[0028]射頻天線是用來發(fā)射與接收射頻信號(hào)，RSSI檢測電路是用來檢測閱讀器發(fā)送來的射頻信號(hào)中低頻電壓信號(hào)，數(shù)字基帶是用來控制RSSI檢測電路是否開啟工作，同時(shí)對(duì)RSSI檢測電路檢測的信號(hào)值進(jìn)行存儲(chǔ)、處理的作用。RSSI檢測電路直接通過射頻天線對(duì)閱讀器定位，定位信息由閱讀器通過數(shù)字基帶讀取。
[0029]2、根據(jù)各功能模塊對(duì)時(shí)鐘需求的不同，采用不同頻率的時(shí)鐘。此外，通過在電路中插入門控時(shí)鐘的方法降低標(biāo)簽功耗，延長電池使用壽命。
[0030]3、考慮到傳統(tǒng)RFID傳感標(biāo)簽不具備檢測射頻信號(hào)的定位功能，本實(shí)用新型在待定位的標(biāo)簽芯片中增加檢測信號(hào)強(qiáng)度的RSSI檢測電路，使原本不具備定位功能的RFID傳感標(biāo)簽也能檢測定位信號(hào)。通過閱讀器和RFID傳感標(biāo)簽雙向檢測對(duì)方信號(hào)強(qiáng)度，綜合確定標(biāo)簽位置，大大提高RFID系統(tǒng)的定位精度和抗干擾能力。
[0031]5、與無源標(biāo)簽相比，有源標(biāo)簽系統(tǒng)更穩(wěn)定，可集成更豐富的電路功能，因此本實(shí)用新型采用基于IS0/IEC18000-4協(xié)議的有源標(biāo)簽。
[0032]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種基于雙向RSSI信號(hào)定位的溫度傳感標(biāo)簽。該標(biāo)簽包括天線、射頻模擬前端、RSSI檢測電路、溫度傳感電路及數(shù)字基帶五部分。所述射頻模擬前端包括以下模塊:用于濾除射頻信號(hào)噪聲與信號(hào)放大的信號(hào)放大模塊；用于將2.45GHz射頻信號(hào)混頻成固定中頻的混頻模塊；用于對(duì)信號(hào)鏡像濾波的濾波模塊；用于將信號(hào)解調(diào)成命令數(shù)據(jù)的解調(diào)模塊；用于將標(biāo)簽基帶返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行正交調(diào)制的調(diào)制模塊；用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC;用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行脈沖整形的整流模塊；用于將信號(hào)正交混頻產(chǎn)生2.45GHz射頻信號(hào)的混頻模塊。標(biāo)簽收發(fā)信號(hào)的通信過程如下:射頻模擬前端接收到閱讀器發(fā)送的射頻信號(hào)后，經(jīng)過噪聲濾除與信號(hào)放大，將2.45GHz射頻信號(hào)混頻成固定中頻，再經(jīng)鏡像濾波與信號(hào)放大等處理，最后解調(diào)成命令數(shù)據(jù)，送入數(shù)字基帶進(jìn)行處理并響應(yīng)。數(shù)字基帶返回的相應(yīng)命令數(shù)據(jù)經(jīng)射頻模擬前端進(jìn)行正交調(diào)制、數(shù)模轉(zhuǎn)換、脈沖整形、正交混頻和放大等處理，最后產(chǎn)生2.45GHz射頻信號(hào)，由射頻天線發(fā)送回閱讀器。
[0034]在本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的RFID定位溫度傳感標(biāo)簽中，RSSI檢測過程如示意圖2所示。當(dāng)閱讀器通過射頻天線向標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求檢測并接收RSSI信號(hào)的特定命令時(shí)，標(biāo)簽通過射頻天線接收該命令，同時(shí)，數(shù)字基帶啟動(dòng)標(biāo)簽內(nèi)的RSSI檢測電路，接收閱讀器發(fā)送的檢測序列，同時(shí)對(duì)檢測序列命令的中低頻電壓信號(hào)進(jìn)行分析。該電壓信號(hào)經(jīng)過RSSI檢測電路處理后，轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)，輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，經(jīng)ADC采樣，轉(zhuǎn)換成8位RSSI信號(hào)，送入數(shù)字基帶電路進(jìn)行存儲(chǔ)。由于電壓信號(hào)的強(qiáng)弱隨距離遠(yuǎn)近而發(fā)生改變，因此，RFID定位標(biāo)簽所檢測到的RSSI信號(hào)值是位置的函數(shù)。當(dāng)閱讀器發(fā)出預(yù)接收8位RSSI信號(hào)的命令時(shí)，標(biāo)簽將存儲(chǔ)的8位RSSI值返回給閱讀器。閱讀器結(jié)合標(biāo)簽返回的RSSI信號(hào)與自身檢測的標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度，通過其內(nèi)嵌算法雙向確定溫度傳感標(biāo)簽的位置，從而實(shí)現(xiàn)精確定位。
[0035]RFID傳感標(biāo)簽的溫度信息檢測過程如圖2所示。當(dāng)RFID標(biāo)簽開始工作時(shí)，數(shù)字基帶發(fā)出復(fù)位信號(hào)，清空計(jì)數(shù)器，同時(shí)啟動(dòng)溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊，使其通過偏置電路產(chǎn)生的電流信號(hào)來米集溫度信息。信息米集完成后，溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出含有溫度信息的脈沖信號(hào)至計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器通過振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)該脈沖采樣計(jì)數(shù)，得到9bit溫度信息，并送至數(shù)字基帶進(jìn)行后續(xù)處理。
[0036]所設(shè)計(jì)溫度傳感器的最大特點(diǎn)是復(fù)用射頻模擬前端電路產(chǎn)生的電流作為溫度轉(zhuǎn)換模塊的偏置電流。由于該電流與溫度平方成比例，將其作用于溫度轉(zhuǎn)換模塊即可獲得寬度隨溫度上升而線性減小的脈沖信號(hào)。通過復(fù)用了射頻模擬前端電路的偏置電流，避免了傳統(tǒng)絕對(duì)溫度成正比(PTAT)和成反比(CTAT)電流引入的額外功耗。采用射頻模擬前端振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)作為傳感電路計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)，有效降低了芯片面積和功耗。由于僅采用與溫度成平方關(guān)系的電流來獲取溫度信息脈沖，所設(shè)計(jì)溫度傳感電路具有測量范圍寬、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。此外，設(shè)計(jì)中采用異步計(jì)數(shù)器對(duì)溫度脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，有利于進(jìn)一步降低功耗。仿真結(jié)果表明，在1.5V工作電壓下，溫度傳感電路的功耗僅為100nW。
[0037]如圖3所示，所述數(shù)字基帶包括:用于數(shù)據(jù)檢測的命令檢測模塊；用于將射頻模擬單元接收到的信號(hào)恢復(fù)為原始命令信號(hào)的解碼模塊；用于對(duì)其它模塊進(jìn)行管理的功耗控制模塊，其關(guān)斷和開啟各個(gè)模塊的時(shí)鐘，以達(dá)到降低功耗的目的；用于將所述解碼模塊發(fā)出的串行信號(hào)進(jìn)行校驗(yàn)的校驗(yàn)?zāi)KCRC ;用于將校驗(yàn)結(jié)果正確的命令進(jìn)行處理的命令處理模塊；用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；用于向存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作的讀控制模塊和寫控制模塊；用于將所述標(biāo)簽基帶向所述射頻模擬單元發(fā)出命令信號(hào)進(jìn)行編碼的編碼模塊；用于接收RSSI檢測信號(hào)的RSSI接收模塊；用于處理異步復(fù)位的異步復(fù)位模塊。當(dāng)檢測模塊檢測到信號(hào)到來，通過功耗控制模塊打開解碼模塊的時(shí)鐘，啟動(dòng)解碼模塊，完成基帶信號(hào)到原始信息的轉(zhuǎn)換。將解碼后的命令發(fā)給循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC模塊校驗(yàn)，校驗(yàn)后的結(jié)果返回命令處理控制模塊。若校驗(yàn)結(jié)果正確，則對(duì)命令進(jìn)一步處理；若命令錯(cuò)誤，則直接丟棄，不做處理。
[0038]如圖4所示，所述雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽工作原理如下:依據(jù)ISO/IEC18000-4協(xié)議，閱讀器和標(biāo)簽交互過程有三大邏輯頻道:N-CH，C-CH和SC-CH。在N-CH頻道中，溫度傳感標(biāo)簽通過插入slot結(jié)構(gòu)到閱讀器中，與閱讀器進(jìn)行雙向通信來完成身份識(shí)別；標(biāo)簽和閱讀器在C-CH頻道內(nèi)進(jìn)行讀寫操作；SC-CH頻道用來搜索免費(fèi)頻段。通常情況下，SC-CH頻道不工作。只有當(dāng)N-CH和C-CH頻道不工作時(shí)，SC-CH頻道才可以被激活。閱讀器與標(biāo)簽之間采用時(shí)分多路復(fù)用方式進(jìn)行通信，因此，數(shù)據(jù)傳輸是在時(shí)隙內(nèi)完成的。
[0039]當(dāng)溫度傳感標(biāo)簽進(jìn)入有效區(qū)域被激活后，標(biāo)簽首先向閱讀器發(fā)送自身的slot結(jié)構(gòu)。當(dāng)閱讀器檢測到slot結(jié)構(gòu)后，判斷是否有未使用的子幀，即已接入系統(tǒng)的標(biāo)簽數(shù)量是否已達(dá)到64,若未達(dá)到64,則將被檢測到的標(biāo)簽安排在未使用的子幀上。標(biāo)簽一旦被安排在某個(gè)子幀，該子幀的使用權(quán)將一直屬于該標(biāo)簽，其它標(biāo)簽不得使用，直到通信結(jié)束，該標(biāo)簽離開為止。之后標(biāo)簽進(jìn)入N-CH邏輯頻道，標(biāo)簽向閱讀器發(fā)送同步信息和自身ID的固定序列，直到閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送首條指令為止，這意味著閱讀器識(shí)別出了該標(biāo)簽。此時(shí)切換邏輯頻道，系統(tǒng)進(jìn)入C-CH頻道。在C-CH中，閱讀器通過射頻天線向標(biāo)簽發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求檢測并接收RSSI信號(hào)和檢測溫度信息的特定命令時(shí)，標(biāo)簽通過射頻天線接收該命令，此時(shí)傳感標(biāo)簽的RSSI檢測電路和溫度傳感電路啟動(dòng)，RSSI檢測電路檢測接收命令的中低頻電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)過RSSI檢測電路的處理，轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)，并輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADCj^過ADC采樣轉(zhuǎn)換成8位RSSI信號(hào)，與溫度傳感電路產(chǎn)生的溫度信息一同送入數(shù)字基帶電路進(jìn)行存儲(chǔ)。在閱讀器要求接收定位信號(hào)與溫度信息時(shí)，標(biāo)簽通過天線向閱讀器發(fā)送此8位RSSI數(shù)字信號(hào)和9位溫度信息。結(jié)合溫度傳感標(biāo)簽返回的RSSI信號(hào)值及閱讀器檢測的標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度，雙向確定閱讀器與傳感標(biāo)簽的位置，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽定位與溫度監(jiān)測的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，其特征是，由天線、射頻模擬前端、RSSI檢測電路、溫度傳感電路及數(shù)字基帶五部分組成，射頻模擬前端接收到閱讀器發(fā)送的射頻信號(hào)后，解調(diào)成命令數(shù)據(jù)，送入數(shù)字基帶進(jìn)行處理并響應(yīng)；數(shù)字基帶將返回的相應(yīng)命令數(shù)據(jù)經(jīng)射頻模擬前端調(diào)制、混頻，產(chǎn)生2.45GHz射頻信號(hào)，由天線發(fā)送回閱讀器；當(dāng)閱讀器通過天線向標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求檢測RSSI信號(hào)的特定命令時(shí)，數(shù)字基帶啟動(dòng)標(biāo)簽的RSSI檢測電路，接收閱讀器發(fā)送過來的檢測序列，將檢測序列的中低頻電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成直流電壓信號(hào)，輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，經(jīng)ADC采樣，轉(zhuǎn)換成8位RSSI信號(hào)，送入數(shù)字基帶電路進(jìn)行存儲(chǔ)；當(dāng)閱讀器發(fā)出預(yù)接收8位RSSI信號(hào)的命令時(shí)，標(biāo)簽將存儲(chǔ)的8位RSSI值通過天線返回給閱讀器。
2.如權(quán)利要求1所述的基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，其特征是，所述射頻模擬前端包括以下模塊:用于濾除射頻信號(hào)噪聲與信號(hào)放大的信號(hào)放大模塊；用于將2.45GHz射頻信號(hào)混頻成固定中頻的混頻模塊；用于對(duì)信號(hào)鏡像濾波的濾波模塊；用于將信號(hào)解調(diào)成命令數(shù)據(jù)的解調(diào)模塊；用于將數(shù)字基帶返回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行正交調(diào)制的調(diào)制模塊；用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行脈沖整形的整流模塊；用于將信號(hào)正交混頻產(chǎn)生2.45GHz射頻信號(hào)的混頻模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，其特征是，溫度傳感電路包括計(jì)數(shù)器和溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊；當(dāng)數(shù)字基帶模塊發(fā)出復(fù)位信號(hào)時(shí)，清空計(jì)數(shù)器，同時(shí)啟動(dòng)溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊，使其通過偏置電路產(chǎn)生的電流信號(hào)來采集溫度信息；信息采集完成后，溫度脈沖轉(zhuǎn)換模塊輸出含有溫度信息的脈沖信號(hào)至計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器通過振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)該脈沖采樣計(jì)數(shù)，得到9bit溫度信息，并送至數(shù)字基帶進(jìn)行后續(xù)處理。
4.如權(quán)利要求3所述的基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，其特征是，所設(shè)計(jì)溫度傳感電路復(fù)用射頻模擬前端電路產(chǎn)生的電流作為溫度轉(zhuǎn)換模塊的偏置電流；采用異步計(jì)數(shù)器對(duì)溫度脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的基于雙向RSSI定位的溫度傳感標(biāo)簽，其特征是，所述數(shù)字基帶包括:用于數(shù)據(jù)檢測的命令檢測模塊；用于將射頻模擬前端接收到的信號(hào)恢復(fù)為原始命令的解碼模塊；用于管理各模塊的功耗控制模塊，其關(guān)斷和開啟各個(gè)模塊的時(shí)鐘，以達(dá)到降低功耗的目的；用于將所述解碼模塊發(fā)出的串行信號(hào)進(jìn)行校驗(yàn)的校驗(yàn)?zāi)K；用于將校驗(yàn)結(jié)果正確的命令進(jìn)行處理的命令處理模塊；用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；用于向存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作的讀控制模塊和寫控制模塊；用于將所述標(biāo)簽基帶向所述射頻模擬前端發(fā)送命令進(jìn)行編碼的編碼模塊；用于接收RSSI檢測電路信號(hào)的RSSI接收模塊；用于處理異步復(fù)位的異步復(fù)位模塊；當(dāng)檢測模塊檢測到信號(hào)到來，通過功耗控制模塊打開解碼模塊的時(shí)鐘，啟動(dòng)解碼模塊，完成基帶信號(hào)到原始命令的轉(zhuǎn)換；將解碼后的命令發(fā)給循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC模塊校驗(yàn)；校驗(yàn)后的結(jié)果返回命令處理控制模塊。
【文檔編號(hào)】G06K19/077GK203858657SQ201420207778
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】謝生, 戰(zhàn)金雷, 毛陸虹, 程嘉奇 申請(qǐng)人:天津大學(xué)