一種基于rfid技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)識(shí)別裝置及自動(dòng)識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究領(lǐng)域，尤其涉及一種基于RFID技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)識(shí)別裝置及自動(dòng)識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識(shí)別(Rad1Frequency Identificat1n，RFID)技術(shù)，是一種利用射頻通信實(shí)現(xiàn)的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID技術(shù)最早是在第二次世界大戰(zhàn)中用于飛機(jī)的敵我目標(biāo)識(shí)別，由于技術(shù)和成本原因，并未得到廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)60年代起，RFID技術(shù)理論開(kāi)始快速發(fā)展，各種RFID技術(shù)及應(yīng)用迅速出現(xiàn);近年來(lái)，隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模集成電路、網(wǎng)絡(luò)通信、信息安全等技術(shù)的發(fā)展，RFID技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于鐵路車(chē)號(hào)識(shí)別、身份證和票證管理、動(dòng)物標(biāo)識(shí)、特種設(shè)備與危險(xiǎn)品管理、公共交通以及生產(chǎn)過(guò)程管理等多個(gè)領(lǐng)域;同時(shí)在軍事領(lǐng)域中有一定應(yīng)用。
[0003]RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、不易損壞等特點(diǎn)，支持快速讀寫(xiě)、非可視識(shí)另O、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通訊等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
[0004]在物流應(yīng)用中，以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，在各類(lèi)物資上附加統(tǒng)一的相關(guān)信息電子標(biāo)簽，通過(guò)讀寫(xiě)器自動(dòng)識(shí)別和定位分類(lèi)，能夠建立物資在儲(chǔ)、在運(yùn)和在用狀態(tài)自動(dòng)感知與智能控制信息器;從而運(yùn)輸和配送過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的地點(diǎn)、準(zhǔn)確的時(shí)間向準(zhǔn)確的目標(biāo)提供正確數(shù)量的物資，避免管理上造成不必要的混亂、浪費(fèi)。
[0005]在軍事物流系統(tǒng)中還可利用射頻識(shí)別與衛(wèi)星定位技術(shù)，通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)獲取軍事物資倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合軍事物流管理平臺(tái)，鏈接軍事物流的各個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，可以完成重要物資的定位、尋找、管理和高效作業(yè)，實(shí)現(xiàn)軍事物流中配送到部隊(duì)的物流運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)與基于RFID的信息網(wǎng)絡(luò)的“無(wú)縫鏈接”。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，常用的無(wú)源電子標(biāo)簽在接收到讀寫(xiě)器發(fā)出的微波信號(hào)后，利用讀寫(xiě)器發(fā)射的電磁波提供能量，但其閱讀距離近，工作距離只有不到0.5米;有源電子標(biāo)簽由標(biāo)簽內(nèi)部電池供電，主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫(xiě)器，閱讀距離很遠(yuǎn)，但無(wú)法控制工作狀態(tài)，壽命有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種可遠(yuǎn)程控制及自動(dòng)掃描的基于RFID技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)識(shí)別裝置及自動(dòng)識(shí)別方法。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種基于RFID技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)識(shí)別裝置，其改進(jìn)之處在于:所述的裝置包括控制器，與控制器電連接的低頻激勵(lì)器、射頻接收器和顯示終端，以及附著在所需識(shí)別設(shè)備上的半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽;所述的顯示終端用于遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)處理、掃描結(jié)果顯示，所述的低頻激勵(lì)器產(chǎn)生可編碼的激勵(lì)信號(hào)，用于激勵(lì)半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽，所述的半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，用于標(biāo)識(shí)設(shè)備存放狀態(tài)，在收到激勵(lì)信號(hào)后，發(fā)射出存儲(chǔ)在標(biāo)簽內(nèi)部的信息;所述的射頻接收器用于讀取半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽發(fā)射的信號(hào)及對(duì)信號(hào)解碼，并送至控制器進(jìn)行處理;所述的控制器用于控制低頻激勵(lì)器和射頻接收器的上電和去電、射頻接收器和控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
[0009]進(jìn)一步的，所述的低頻激勵(lì)器包括發(fā)射天線和與之電連接的天線驅(qū)動(dòng)電路，電源為天線和天線驅(qū)動(dòng)電路供電。
[0010]進(jìn)一步的，所述的發(fā)射天線采用圓形線圈形式，作為諧振天線使用，由天線驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生125KHZ信號(hào)，經(jīng)過(guò)諧振電路諧振，天線將諧振信號(hào)發(fā)射出去，根據(jù)控制序列，天線驅(qū)動(dòng)電路可產(chǎn)生不同序列的125KHZ調(diào)制信號(hào)。
[0011]進(jìn)一步的，所述的天線驅(qū)動(dòng)電路可調(diào)整天線峰值電流，最大1.5 A ;頻率可在I OOKHz-150KHz內(nèi)調(diào)整，并可自動(dòng)調(diào)整天線諧振頻率。
[0012]進(jìn)一步的，所述的半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽包括低頻耦合接收電路和射頻信號(hào)發(fā)射電路以及為之供電的鈕扣電池;所述的低頻耦合接收電路包括低頻喚醒芯片，以及低頻耦合天線和控制低頻喚醒芯片喚醒的微處理器，所述的低頻耦合天線采用125KHZ電感諧振電路或電容諧振電路進(jìn)行諧振;所述的射頻信號(hào)發(fā)射電路包括無(wú)線發(fā)射芯片，該無(wú)線發(fā)射芯片的發(fā)射天線采用印制板天線，其發(fā)射頻率為2.4GHz，最大峰值電流為1mA，功耗_5dBm;待機(jī)模式下工作電流200nA。
[0013]進(jìn)一步的，所述的射頻接收器包括無(wú)線收發(fā)模塊、串口轉(zhuǎn)換模塊、微處理器控制模塊和線天線;所述的無(wú)線收發(fā)模塊為無(wú)線收發(fā)芯片，工作于2.4?2.5GHz ISM頻段，芯片內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器;所述的線天線用SMA插座焊接在電路板上，與無(wú)線收發(fā)芯片外圍電路共同組成無(wú)線接收電路;所述的微處理器控制模塊用于控制無(wú)線收發(fā)芯片的工作，以及處理接收到的數(shù)據(jù)、與上位機(jī)的通信;所述的串口轉(zhuǎn)換模塊，將TTL電平轉(zhuǎn)為RS485串口電平。
[0014]一種基于RFID技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)識(shí)別方法，使用上述的裝置，包括如下步驟:
(1)顯示終端控制軟件控制RFID系統(tǒng)工作，并發(fā)出查詢(xún)指令；
(2)低頻激勵(lì)器產(chǎn)生125KHZ的低頻激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽工作；
(3)半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽具有唯一的編碼，僅當(dāng)接收到正確的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，將其內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)出，未正確收到激勵(lì)信號(hào)時(shí)，電子標(biāo)簽處于待機(jī)狀態(tài)；
(4)射頻接收器自動(dòng)識(shí)別電子標(biāo)簽發(fā)射的地址和數(shù)據(jù)，將接收的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、整理，去除重復(fù)的數(shù)據(jù)，按照協(xié)議將數(shù)據(jù)打包，等待上傳給控制器。射頻接收器在收到查詢(xún)命令后，自動(dòng)將當(dāng)前所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)上傳給控制器；
(5)控制器為低頻激勵(lì)器和射頻接收器提供電源，自動(dòng)控制激勵(lì)器和接收器上電和去電，當(dāng)控制器執(zhí)行開(kāi)始查詢(xún)指令時(shí)，自動(dòng)給激勵(lì)器和接收器上電，掃描電子標(biāo)簽；當(dāng)控制器執(zhí)行查詢(xún)標(biāo)簽指令時(shí)，讀取當(dāng)前存儲(chǔ)在接收器內(nèi)的數(shù)據(jù)；當(dāng)控制器執(zhí)行結(jié)束查詢(xún)命令時(shí)，自動(dòng)控制激勵(lì)器和接收器斷電；
(6)顯示終端軟件根據(jù)接收到的編號(hào)，查詢(xún)對(duì)應(yīng)的物質(zhì)，最后得出掃描結(jié)果。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明所公開(kāi)的基于RFID技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)識(shí)別裝置及自動(dòng)識(shí)別方法，可通過(guò)非接觸式的方法自動(dòng)識(shí)別較多目標(biāo);通過(guò)使用半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽，極大的提高了電子標(biāo)簽的壽命；可遠(yuǎn)距離控制激勵(lì)器和接收器工作以及自動(dòng)掃描電子標(biāo)簽。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的工作過(guò)程示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的低頻激勵(lì)器的工作過(guò)程示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的低頻激勵(lì)器的天線諧振波形圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽的工作過(guò)程示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的射頻接收器的工作過(guò)程示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的控制器的工作過(guò)程示意圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的工作流程圖；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例1所公開(kāi)的自動(dòng)識(shí)別裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]實(shí)施例1，本實(shí)施例公開(kāi)了一種基于RFID技術(shù)的設(shè)備自動(dòng)識(shí)別裝置，如圖1所示，其工作流程為:由顯示終端提出開(kāi)始查詢(xún)指令，激勵(lì)器產(chǎn)生125KHZ信號(hào)，通過(guò)低頻耦合天線激勵(lì)半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽受到激勵(lì)后，將存儲(chǔ)在內(nèi)部的標(biāo)簽信息通過(guò)射頻天線發(fā)射，接收器讀取標(biāo)簽信息，將標(biāo)簽數(shù)據(jù)整理，去除重復(fù)數(shù)據(jù)，按照協(xié)議打包存儲(chǔ)，等待上傳數(shù)據(jù)；顯示終端提出查詢(xún)標(biāo)簽指令，控制器開(kāi)始讀取接收器內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并上傳給顯示終端，顯示終端處理數(shù)據(jù)后，顯示掃描結(jié)果，同時(shí)通知控制器結(jié)束查詢(xún)。具體各系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)施如下:
(一)低頻激勵(lì)器
如圖2所示，低頻激勵(lì)器包括電源、發(fā)射天線、天線驅(qū)動(dòng)電路。
[0019]發(fā)射天線采用圓形線圈形式，作為諧振天線使用，由天線驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生125KHZ信號(hào)，經(jīng)過(guò)諧振電路諧振，天線將諧振信號(hào)發(fā)射出去，根據(jù)控制序列，天線驅(qū)動(dòng)電路可產(chǎn)生不同序列的125KHZ調(diào)制信號(hào)。其調(diào)制信號(hào)、載波波形及天線諧振發(fā)射的激勵(lì)信號(hào)波形如圖3所不O
[0020]該天線驅(qū)動(dòng)電路可調(diào)整天線峰值電流，最大1.5A;頻率可在100KHz-150KHz內(nèi)調(diào)整，并可自動(dòng)調(diào)整天線諧振頻率。
[0021](二)半主動(dòng)射頻電子標(biāo)簽
如圖4所示，電子標(biāo)簽是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的載體，在其內(nèi)部可存儲(chǔ)代表其身份的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用的半主動(dòng)電子標(biāo)簽，當(dāng)接收到正確的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，將其內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)出，未正確收到激勵(lì)信號(hào)時(shí)，電子標(biāo)簽處于待機(jī)狀態(tài)。其內(nèi)部電路主要包括低頻耦合接收電路和射頻信號(hào)發(fā)射電路。
[0022]低頻耦合接收電路使用了低頻喚醒芯片，以及低頻耦合天線。低頻喚醒芯片可由微處理器控制喚醒功能，具有ImVrms的靈敏度、IuA的待機(jī)電流;可接收到很微弱的信號(hào)，并且待機(jī)功耗很低，適合于長(zhǎng)時(shí)間工作。
[0023]電子標(biāo)簽用低頻耦合的方式接收激勵(lì)信號(hào)，采用125KHZ諧振電路作為天線，由于電子標(biāo)簽的體積有限，難于使用較大體積的天線，因此采用普通電感和電容進(jìn)行諧振。在待機(jī)模式下，低頻喚醒芯片接收來(lái)自天線的激勵(lì)信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到有效的載波時(shí)，發(fā)出一個(gè)喚醒信號(hào)到微處理器，同時(shí)輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)輸出結(jié)束后，微處理器通過(guò)復(fù)位信號(hào)將低頻喚醒芯片復(fù)位，低頻喚醒芯片返回到待機(jī)模式;檢測(cè)到無(wú)效的載波時(shí)，低頻喚醒芯片直接返回待機(jī)模式。
[0024]射頻發(fā)射電路使用了無(wú)線發(fā)射芯片，由于體積限制，發(fā)射天線采用印制板天線。射頻發(fā)射電路主要是把存儲(chǔ)在內(nèi)部的數(shù)據(jù)通過(guò)天線發(fā)射出去，發(fā)射頻率