CN101482935B - 用于集装箱电子封条的有源rfid射频识别标签及其阅读器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于集装箱电子封条的有源RFID射频识别标签，包括一微处理器、一电源、以及一射频通信模块，所述射频通信模块被设置成以一时钟循环周期向外部发送同步信号，并在所述时钟循环周期内以远小于所述周期的时间接收来自阅读器的数据信息。通过上述设置，有源射频识别标签预先向阅读器发送同步信号，借此使标签的接收开启时间和间隙与阅读器发送数据的间隙严格同步，这样就大大缩减了识别标签接收信息的时间。因此从外界来看，此时标签是以一定的周期连续工作，但是另一方面，真正的需要耗电的信息交互过程只持续了很少的时间，可以显著节省电源能量，实现微功耗。

Description

用于集装箱电子封条的有源RFID射频识别标签及其阅读器

技术领域

本发明涉及一种用于集装箱电子封条的有源RFID射频识别标签，以及一种与该有源射频识别标签通信的阅读器。 

背景技术

近年来，自动识别方法在许多服务领域，如货物销售与后勤分配方面、商业部门、生产企业和材料流通领域得到了快速的普及和推广。相比起传统的机械接触传输来说，数据载体与一个所属的阅读器之间的数据进行非接触传输要灵活得多。根据使用的能量和数据传输方法，我们把非接触的识别***称作射频识别***(RFID-Radio Frequency Identification)。RFID是一种利用无线电波对纪录媒体进行读写，将射频技术与IC卡技术相结合并可用于远距离、动目标、无线识别的技术，具有无接触、工作距离大、精度高、信息收集处理快捷、全天候工作及较好的应用环境适应性等一系列优点。RFID***在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，***的组成会有所不同，但就其工作原理来看，***一般都由电子标签、阅读器和PC机组成。电子标签附着在要识别的目标物体上，可以发送和接收信息，可根据收到的操作命令作读/写等处理；阅读器是采集电子标签信息并对电子标签发出操作命令的装置，发出的命令包括读/写，选择，取消选择等命令。 

根据标签是否具有供电电池分为有源标签和无源标签两类。对于有源的标签卡，结构框图见图1，阅读器1通过它的射频通信模块2收发电磁波携带的信息数据，标签卡射频通信模块3接收阅读器的信息给微处理器4，标签的微处理器4通过调制其射频通信模块3对阅读器1发送的电磁波的反射，将自身的信息传递给阅读器1。两副射频通信模块起着信息交换的作用。电池5为标签的芯片供电。无源的标签卡，自身不带有电源，芯片工作需要的能量来自于标签的射频通信模块。射频通信模块本身具有双向工作的本性，就是说射频通信模块可以将电能转换成电磁能，以电磁波的形式发送出去，也能将接收到的电磁波转换成电能。其工作原理框图见图2。阅读器1通过它的射频通信模块2收发电磁波携带的信息数据，标签的射频通信模块3接收阅读器1的信息传递给微处理器4，同时将接收到的电磁波转换成电能供微处理器4使用。由于天线发射的能量有限，所以远距离(一般大于10米)的射频识别一般采用有源的标签，射频通信模块在信息的交换作用中即射频收发中消耗的能量较大，标签在通信中需要的能量由电池供给。当载有标签的被识别目标进入阅读器的读取范围时，标签接收射频波束，解调电磁波携带的信息，同时调制标签卡射频通信模块的反射，与阅读器进行通信。随着使用时间的延长，电池的电量下降，使得自动识别***的作用距离下降，在使用者不清楚电池的用电量，阅读器***可能得不到标签卡的信息而造成对标签***的识别和记录的遗漏。 

目前一种比较有效的降低功耗的方法就是将所述标签设置为触发工作方式，即标签一般处于休眠状态，当被外界信号触发时才进入工作状态，这样可以大大地降低电池功耗。但是，触发方式在现实应用中存在如下问题：触发可靠性、触发距离、触发设备安装等。比如金属防爆膜的问题，安装在车窗玻璃上的电子标签无法接收到阅读器的信号导致无法触发，就等于无法工作。 

因此，目前的有源射频识别标签的通信方法仍存在改进的必要。 

发明内容

因此本发明要解决的技术问题为提供一种低功耗的射频识别技术，阅读器有别于目前的触发工作方式，避免触发工作方式中所产生的各类问题。 

根据本发明的上述目的，本发明提供了一种用于集装箱电子封条的有源RFID射频识别标签，包括一微处理器、一电源、以及一射频通信模块，其中，所述射频通信模块被设置成以一时钟循环周期向外部发送同步信号，并在所述时钟循环周期内以远小于所述周期的时间接收来自阅读器的数据信息。较佳地，在所述有源射频识别标签的一个时钟循环周期内，其休眠的时间与接收来自阅读器的数据信息所用时间的比不小于10³。并且，优选地，所述有源射频识别标签的时钟循环周期为100ms，且所述射频通信模块接收来自阅读器的数据信息的同步传输时隙为100μs。 

通过上述技术方案，有源射频识别标签周期性地向阅读器发送同步信号，从而使标签的接收数据的时隙与阅读器发送数据的时隙严格同步，这样就避免了触发式工作方式中的面临的触发可靠性问题。而且，标签虽然是以一定的周期连续工作，但是，真正的需要耗电的信息交互过程只持续了很少的时间，可以节省电源能量，实现低功耗。 

根据本发明的另一个目的，本发明还提供了一种与射频识别标签通信的阅读器，包括一射频通信模块，其中，所述射频通信模块被设置为响应于来自有源射频识别标签的同步信号，在所述有源射频识别标签确定的同步传输时隙内向所述有源射频识别标签发送数据信息。 

阅读器通过上述技术方案，阅读器在同步传输时隙内向所述有源射频识别标签发送信息，其信息交互过程持续时间短，可以节省电源能量，实现低功耗。 

附图说明

图1为有源标签卡的工作框图； 

图2为无源标签卡的工作框图；以及 

图3为本发明的有源射频识别标签与阅读器收发信息工作同步进行框图。 

具体实施方式

参阅图1所示，本发明的有源射频识别标签包括一射频通信模块3，一与所述射频通信模块3连接的微处理器4，以及为标签提供电能的电池5。相对应地，与所述标签通信的阅读器1也包括一射频通信模块2。 

在实际使用中，有源射频识别标签附着于物品上，当该物品进入接近所述阅读器，即进入射频通信模块2、3的工作范围时，所述有源射频识别标签与所述阅读器就可以通过射频通信模块2、3进行互相通信从而传递数据，电池5在此过程中为标签提供能量。 

在发送数据量相同的情况下，要做到节省电源能量就要提高通信的工作效率，减少工作时间。方法之一是增大射频通信模块2、3的射频通信的速率，在本实施例中采用的通讯速率是2Mbps，在传送相同数据的情况下可以减少工作时间；其二是实现阅读器与标签收发数据过程的精确同步，使标签4的接收开启时间和间隙与阅读器1发送数据的间隙严格同步，这样就能做到使标签4真正需要耗电的信息交互过程做到最短。 

如图3所示，为了实现阅读器与标签之间的同步，所述有源射频识别 标签的射频通信模块被设置成以一时钟循环周期向外部发送同步信号，并在所述时钟循环周期内以远小于所述周期的时间接收来自阅读器的数据信息。 

当阅读器接收到上述同步信号后就进入发送信息状态，同时电子标签自己也进入接收信息状态。通过事先精确计算，阅读器在有源射频识别标签确定的同步传输时隙中发射数据信息，相应地，有源射频识别标签在相同的同步传输时隙中接收数据信息，使得阅读器的发送信息的过程与有源射频识别标签的接收信息的过程严格同步；较佳的，举例来说，本发明的标签以100ms为周期持续向外发送同步信号的，且所述射频通信模块2、3发送/接收数据信息的时间设定为100μs，使得射频识别标签的休眠/工作时间比达到10³数量级。这样，标签以100ms的周期连续发送同步信号，其耗电量极小；而真正需要耗电的信息交互过程只持续100μs，因而可以显著节省电源能量。 

Claims (3)

1.一种用于集装箱电子封条的有源RFID射频识别标签，包括一微处理器、一电源、以及一射频通信模块，其特征在于：

所述射频通信模块被设置成以一时钟循环周期向外部发送同步信号，并在所述时钟循环周期的同步传输时隙内接收来自阅读器的数据信息，所述有源射频识别标签的时钟循环周期为100ms，且所述射频通信模块接收来自阅读器的数据信息的同步传输时隙为100μs。

2.如权利要求1所述的用于集装箱电子封条的有源RFID射频识别标签，其特征在于：所述射频通信模块的通信速率为2Mbps。

3.一种与如权利要求1所述的有源RFID射频识别标签通信的阅读器，包括一微处理器、一电源、以及一射频通信模块，其特征在于：

所述射频通信模块被设置为响应于来自有源射频识别标签的同步信号，在所述有源射频识别标签确定的同步传输时隙内向所述有源射频识别标签发送数据信息。

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