專利名稱：一種rfid自組網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識別領(lǐng)域，尤其是涉及一種RFID自組網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)是一種利用無線射頻方式在閱讀器與應(yīng)答器之間進(jìn)行非接觸雙向傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識別與數(shù)據(jù)交換的目的的技術(shù)。一套完整RFID系統(tǒng)由讀寫器與標(biāo)簽兩部份組成，其動作原理為由讀寫器發(fā)射一特定頻率之無限電波能量給標(biāo)簽，用以驅(qū)動標(biāo)簽電路將內(nèi)部之ID Code送出，此時讀寫器便接收此ID Code。標(biāo)簽的特殊在于免用電池、免接觸、免刷卡故不怕臟污，且密碼為世界唯一無法復(fù)制， 安全性高、長壽命。RFID的應(yīng)用非常廣泛，目前典型應(yīng)用有汽車防盜器、門禁管制、停車場管制、生產(chǎn)線自動化、物料管理。電子標(biāo)簽是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽專用芯片組成。依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同，電子標(biāo)簽可以分為有源電子標(biāo)簽 (Active tag)和無源電子標(biāo)簽(Passive tag)。有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無源射頻標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，通常將由有源電子標(biāo)簽組成的系統(tǒng)成為有源RFID系統(tǒng)，無源電子標(biāo)簽組成的系統(tǒng)成為無源RFID系統(tǒng)。無線自組織網(wǎng)絡(luò)是由大量的具有通信和計(jì)算能力的節(jié)點(diǎn)，以無線的方式連接構(gòu)成的自治測控網(wǎng)絡(luò)。通常是大規(guī)模、無線、自組織、多跳、無分區(qū)、無基礎(chǔ)設(shè)施支持的網(wǎng)絡(luò)，其中節(jié)點(diǎn)是同構(gòu)的，成本較低、體積較小，大部分節(jié)點(diǎn)不移動，被隨意散布在工作區(qū)域，要求網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有盡可能長的工作時間。然而，在實(shí)際RFID系統(tǒng)應(yīng)用工程中，目前已有系統(tǒng)中通常沒有考慮組網(wǎng)問題，或者只是單獨(dú)考慮RFID讀寫器設(shè)備的組網(wǎng)而忽略標(biāo)簽與讀寫器、標(biāo)簽與標(biāo)簽之間的組網(wǎng)問題，從而導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中的施工難度大、覆蓋盲區(qū)多，缺少標(biāo)簽級的組網(wǎng)方案也使得原本組網(wǎng)標(biāo)簽可以完成的工作卻只能交給讀寫器來完成，從而增加施工成本。RFID讀寫器與標(biāo)簽的工作方式都適合與目前的無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，對應(yīng)不同的工作方式選擇不同的自組網(wǎng)協(xié)議與組網(wǎng)方式，擴(kuò)展RFID的應(yīng)用模式和應(yīng)用領(lǐng)域，對RFID技術(shù)的優(yōu)化和推廣大有裨益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于通過無線自組網(wǎng)技術(shù)組建RFID系統(tǒng)，將標(biāo)簽、讀寫器均加入到自組織的網(wǎng)絡(luò)中，讀寫器可以通過路由讀寫器多跳收發(fā)數(shù)據(jù)，增加了讀寫器安置的靈活性， 減少了施工難度；同時標(biāo)簽也可通過一些具備轉(zhuǎn)發(fā)功能的標(biāo)簽將標(biāo)簽信息發(fā)送至讀寫器， 擴(kuò)大了讀寫器的覆蓋區(qū)域，對盲區(qū)的特殊覆蓋以及RFID的定位起到了很好的優(yōu)化應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明，由所有RFID讀寫器組成一個多跳的無線自組織主網(wǎng)絡(luò)，與PC連接的主控讀寫器設(shè)備為整個網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，其他RFID讀寫器分別為路由讀寫器或終端讀寫器，路由讀寫器即設(shè)置為路由模式的RFID讀寫器，終端讀寫器即設(shè)置為普通模式的RFID 讀寫器。主控讀寫器設(shè)備主要負(fù)責(zé)建立多跳無線自組織網(wǎng)絡(luò)，接收路由讀寫器和終端讀寫器采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，以及發(fā)送相關(guān)指令等，同時也具備直接標(biāo)簽數(shù)據(jù)接收功能；路由讀寫器負(fù)責(zé)把終端讀寫器接收的標(biāo)簽數(shù)據(jù)利用多跳網(wǎng)絡(luò)傳送到主控設(shè)備并接收主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令并傳送到終端讀寫器。自組織子網(wǎng)包括1個RFID讀寫器設(shè)備；轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽，即具備轉(zhuǎn)發(fā)功能的RFID標(biāo)簽；普通標(biāo)簽，即不具備轉(zhuǎn)發(fā)功能的RFID標(biāo)簽。RFD讀寫器作為子網(wǎng)的中心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)建立多跳無線自組織網(wǎng)絡(luò)，接收其所覆蓋范圍內(nèi)的普通標(biāo)簽與轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)， 以及發(fā)送相關(guān)指令等；轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽則能把其接收的其他標(biāo)簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給作為子網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)的 RFID讀寫器；普通標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過其所在自組織子網(wǎng)發(fā)送至作為子網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)的RFID讀寫器。一個自組織主網(wǎng)通常包含N-I個自組織子網(wǎng)(N為整個RFID系統(tǒng)所包含的讀寫器數(shù)量)O本發(fā)明提供了一種RFID自組網(wǎng)系統(tǒng)，所述自組網(wǎng)系統(tǒng)包括兩個層次的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即由所有RFID讀寫器組成的多跳無線自組織主網(wǎng)和由RFID讀寫器與其范圍內(nèi)的標(biāo)簽組成的多跳無線自組織子網(wǎng)。當(dāng)任一 RFID讀寫器與主控讀寫器之間不存在數(shù)據(jù)鏈路時，通過讀寫器發(fā)送組網(wǎng)請求廣播；通過主控讀寫器接收組網(wǎng)請求廣播，并對組網(wǎng)請求廣播進(jìn)行驗(yàn)證，確定合法后回執(zhí)相關(guān)信息；根據(jù)組網(wǎng)請求廣播接收的合法轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)，通過讀寫器訪問可控制MAC地址并接收信號強(qiáng)度值RSSI信息，選擇最優(yōu)的路由讀寫器建立數(shù)據(jù)鏈接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是針對讀寫器和標(biāo)簽不同的應(yīng)用特點(diǎn)，采用了不同的自組網(wǎng)模式與數(shù)據(jù)傳輸方式，使得讀寫器和標(biāo)簽可以靈活布置，方便監(jiān)控。應(yīng)用于人員定位以及資產(chǎn)管理等領(lǐng)域，相比現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)，本系統(tǒng)通過多跳組網(wǎng)的方式擴(kuò)展了標(biāo)簽、讀寫器的應(yīng)用，從而增加了整個RFID系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性，從而降低成本，提升定位精度和系統(tǒng)健壯性。

圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的RIFD自組網(wǎng)系統(tǒng)組成框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的由讀寫器和標(biāo)簽組成的多跳無線自組織子網(wǎng)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，該RFID自組網(wǎng)系統(tǒng)包括1個主控節(jié)點(diǎn)和若干個普通節(jié)點(diǎn)。其中主控讀寫器主要負(fù)責(zé)組建無線自組織主網(wǎng)絡(luò)，終端讀寫器或路由讀寫器所采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過無線自組織主網(wǎng)發(fā)送至主控讀寫器，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)可以轉(zhuǎn)發(fā)來自終端節(jié)點(diǎn)或者其他轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)至主控節(jié)點(diǎn)；讀寫器自組網(wǎng)絡(luò)包括主控節(jié)點(diǎn)，即主控讀寫器設(shè)備；以及轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)， 即設(shè)置為轉(zhuǎn)發(fā)模式的讀寫器或者標(biāo)簽。主控讀寫器設(shè)備主要負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)，接收轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，發(fā)送指令等，同時也具備直接標(biāo)簽數(shù)據(jù)接收功能；轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)把標(biāo)簽數(shù)據(jù)利用多跳網(wǎng)絡(luò)傳送到主控設(shè)備以及接收主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令并傳送到閱讀器。每個讀寫器與其所感知范圍內(nèi)的標(biāo)簽組成一個多跳的無線自組織子網(wǎng)(如圖2所示)，每個讀寫器作為中心設(shè)備存儲并發(fā)送其子網(wǎng)內(nèi)所有標(biāo)簽信息，轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽具備信息轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以將終端標(biāo)簽或者其他轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽的信息發(fā)送至中心設(shè)備。系統(tǒng)工作過程如下打開所有設(shè)備，主控讀寫器將負(fù)責(zé)建立多跳網(wǎng)絡(luò)，所有RFID 讀寫器在成功加入后發(fā)送確認(rèn)信息幀給主控讀寫器；當(dāng)終端讀寫器或路由讀寫器采集到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，該數(shù)據(jù)將通過無線多跳網(wǎng)絡(luò)傳送到主控讀寫器；主控讀寫器發(fā)送回執(zhí)信息給發(fā)送該標(biāo)簽數(shù)據(jù)的路由讀寫器或者終端讀寫器，表示接收到數(shù)據(jù)路由讀寫器或者終端讀寫器在一定時間內(nèi)沒有收到回執(zhí)信息則會選擇重發(fā)，三次之后沒有收到則認(rèn)為路由失效，開始路由修復(fù)過程。主網(wǎng)建立完畢后，每個終端讀寫器負(fù)責(zé)建立RFID自組織子網(wǎng)，其讀寫器與標(biāo)簽的組網(wǎng)工作包括以下步驟每個RFID讀寫器作為自網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)建立多跳自組織子網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域內(nèi)RFID標(biāo)簽成功加入后發(fā)送確認(rèn)信息給該RFID讀寫器；具備轉(zhuǎn)發(fā)功能的 RFID標(biāo)簽與負(fù)責(zé)組網(wǎng)的RFID讀寫器綁定，其接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)發(fā)值與之綁定的RFID 讀寫器；普通標(biāo)簽定時發(fā)送標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并可在不同的子網(wǎng)絡(luò)之前切換。根據(jù)以上過程，主控RFID讀寫器設(shè)備與路由讀寫器以及終端讀寫器通信協(xié)議PC機(jī)與主控RFID讀寫器之間設(shè)備數(shù)據(jù)包格式為表1數(shù)據(jù)包格式結(jié)構(gòu)表
權(quán)利要求1.一種RFID自組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述自組網(wǎng)系統(tǒng)包括兩個層次的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即由所有RFID讀寫器組成的多跳無線自組織主網(wǎng)和由RFID讀寫器與其范圍內(nèi)的標(biāo)簽組成的多跳無線自組織子網(wǎng)，標(biāo)簽與標(biāo)簽，標(biāo)簽與RFID讀寫器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸采用跳頻通訊方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID自組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述多跳無線自組織主網(wǎng)包括主控讀寫器設(shè)備、路由讀寫器和終端讀寫器，所述路由讀寫器設(shè)置為路由模式的RFID讀寫器，所述終端讀寫器設(shè)置為普通模式的RFID讀寫器，其中所述主控讀寫器設(shè)備用于建立多跳無線自組織網(wǎng)絡(luò)，接收路由讀寫器和終端讀寫器采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)，以及發(fā)送相關(guān)指令， 同時也能夠直接接收標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并且所述路由讀寫器用于將終端讀寫器接收的標(biāo)簽數(shù)據(jù)利用多跳網(wǎng)絡(luò)傳送到主控讀寫器設(shè)備并接收主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的命令并將該命令傳送到終端讀寫器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID自組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于所述多跳無線自組織子網(wǎng)包括1個RFID讀寫器設(shè)備、轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽和普通標(biāo)簽，所述轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽為具備轉(zhuǎn)發(fā)功能的RFID標(biāo)簽，所述普通標(biāo)簽為不具備轉(zhuǎn)發(fā)功能的RFID標(biāo)簽，其中所述RFID讀寫器設(shè)備作為子網(wǎng)的中心節(jié)點(diǎn)，用于建立多跳無線自組織網(wǎng)絡(luò)，接收其所覆蓋范圍內(nèi)的普通標(biāo)簽與轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，以及發(fā)送相關(guān)指令，所述轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)簽將其接收的其他標(biāo)簽數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給作為子網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)的RFID讀寫器設(shè)備，所述普通標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過其所在多跳無線自組織子網(wǎng)將數(shù)據(jù)發(fā)送至作為子網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)的RFID讀寫器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種RFID自組網(wǎng)系統(tǒng)，主控讀寫器與PC主機(jī)連接，終端讀寫器在收到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后，可以通過多跳方式經(jīng)由路由讀寫器將數(shù)據(jù)發(fā)送至主控讀寫器進(jìn)行存儲。每個RFID讀寫器與其范圍內(nèi)標(biāo)簽組成自組織子網(wǎng)絡(luò)，在有需要的情況下，能夠?qū)?biāo)簽設(shè)置為轉(zhuǎn)發(fā)模式，從而擴(kuò)展標(biāo)簽的使用距離，增加RFID系統(tǒng)的應(yīng)用靈活性，減小組網(wǎng)難度，減少工程實(shí)施成本。
文檔編號H04W84/18GK202095099SQ20112000859
公開日2011年12月28日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者楊凱文, 湯熠, 趙晴 申請人:北京六所新華科電子技術(shù)有限公司