CN102946647A - 一种网络协调及自组织的射频识别***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称是一种网络自组织的射频识别***及方法，涉及物联网应用领域，本技术方案在不增加单台设备通信模块，以及最小规模的通信网络设备的情况下，可实现识读器之间、识读器与后台应用***之间的低成本快速组网，极大降低应用***实施成本；另一方面，通过识读器之间路由发现及路由自组织的算法，可以方便实现智能化的RFID应用***的路由组织及管理；最后基于构建的读卡器之间的通信网络，实现标签信息在不同读卡器之间的交互能力。
Description
一、技术领域
物联网应用技术
二、背景技术
射频识别RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。每个RFID标签中都可以存储一个唯一的识别码，识别工作无须人工干预。RFID这种无线射频识别技术，其主要核心部件是一个电子标签，直径仅为2毫米不到。它通过相距几米到几十米距离内读取器(Reader)发射的无线电波，可以读取电子标签内存储的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。RFID技术具有的优点很多，如资料可更新、资料辨识读取距离大、资料存储量大、可重复使用、可识别运动物体并能同时读取多个资料、RFID标签的读取有密码保护，不易被伪造和更改，可以大大提高安全性能。
典型的射频识别RFID技术实现的***架构如图1所示，射频识别RFID***主要由四部分构成：标签(或应答器)、RFID识读器、识读器天线、应用***。
标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；标签是RFID***的信息载体，目前标签大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源或有源单元；
RFID识读器：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；
天线：在标签和识读器间传递射频信号。
应用***：通过通信网络，接收读取器上送的其读取到的标签电子编码，按照特定的应用规则实现电子编码解析和上层应用的实现。
RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息***进行有关数据处理。
读取器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，读取器和标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时读取器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
对于实际的RFID应用***，普遍为由多个识读器组成，为了实现将识读器读取的标签信息上送到后台应用***，一般需要为每一台读取器配置无线或有线的通信设备，实现与后 台应用***的网络连接，例如：Ethenet、WLAN、2G/3G移动通信技术、蓝牙技术等广域网及局域网的通信技术。也就是绝大多数的RFID应用***，需要配套建设相应规模的通信网络，同时要求识读器也需要配置相应的通信模块。现有典型的基于有线网络实现的RFID应用***架构示意图如图2所示。
三、发明内容
现有的RFID***通信方式下，一方面要求识读器需要配置相应的网络通信模块，增加现有***的传统通信能力，另一方面在应用***及每个识读器之间需要建设相应规模的通信网络，实现识读器与后台应用***之间的应用数据交互。在现有技术模式下，对***设备造价及网络建设投资均有相应的要求，尤其在识读器部署规模较大的应用场景，配套的通信设备及网络的投资会急剧增加。
本技术方案在不增加单台设备通信模块，以及最小规模的通信网络设备的情况下，可实现识读器之间、识读器与后台应用***之间的低成本快速组网，极大降低应用***实施成本；另一方面，通过识读器之间路由发现及路由自组织的算法，可以方便实现智能化的RFID应用***的路由组织及管理；最后基于构建的读卡器之间的通信网络，实现标签信息在不同读卡器之间的交互能力。
1、识读器之间的网络通信方法
现有技术下，识读器天线功能仅与标签，通过电磁波(无线)的方式，实现信息交互。
如图3所示，本技术方案，在原有识读器天线与标签交互的电磁波信道(图中蓝色部分)之外，在不同识读器天线之间，通过采用区别于与标签通信的电磁波信道(图中红色部分)实现不同识读器之间的信息交互。对于同一台识读器，用于与标签及其他识读器通信的天线，可采用同一天线，或分别采用独立的天线实现。识读器←→识读器信道，识读器←→标签信道采用不同的频点进行物理区隔；此外，由于识读器←→识读器之间的距离相对识读器←→标签较远，故不同识读器之间的信道可采用较高的功率及合适频点实现较远距离的通信。
2、识读器之间的网络组织方法
如图4所示，通过不同识读器之间通过管理信息信道实现路由信息交互及组织。信息包括识读器信息、识读器通信能力、上级识读器信息、下级识读器信息、应用***信息、其他管理信息等。信息内容说明如下：
识读器间路由建立过程，简单描述如下：
·识读器A具备通信模块，与后台应用***可直接实现网络通信，则其层级编码为“1”；
·识读器B与识读器C，不具备网络通信能力。识读器B距离识读器A与C均较近，
通过无线电磁波可建立与识读器A与C的连接，通过设备管理信息信道，识读器B读取到识读器A的层级编号为“1”，识读器C层级编号为“0”，则识读器B的层级编号为“2”；
·识读器C位置距离识读器B较近，距离识读器A较远，通过无线电磁波只能建立与
识读器B的连接，发现识读器B的层级编号为“2”，则识读器C的层级编号为“3”；
通过以上方式，不同读取器通过交换各自的层级编号，并依据相对于与后台应用服务器直接相连的读取器的距离的远近，依次建立层级关系。即读取器C通过读取器B可建立与读取器A的路由关系，并通过读取器A建立与后台应用***的网络连接。
连接建立完成后，每个读取器仅需要存储维护相邻上下级读取器的信息，并将本设备信息通过建立的路由关系上送根读取器，根读取器保留整个***的路由关系。以上述的实施例为例，则根读取器A管理的***路由关系如下：
·层级关系
| 层级编码 | 对应读取器编号 |
| 2 | 读取器B |
| 3 | 读取器C |
·相邻上下级关系
| 读取器 | 上级读取器 | 下级读取器 |
| 读取器B | 读取器A | 读取器C |
| 读取器C | 读取器B | “空” |
特别的，针对上面的实例，如果识读器C相距识读器A和B均较近，可通过无线电磁波建立与识读器A和识读器B的连接，则可读取到识读器A的层级编号为“1”，识读器B的 层级编号为“2”，则识读器C选择相邻终端识读器层级编号的最小值加1，作为自己的层级编号，及识读器C的层级编号为“2”。
3、识读器之间的应用组织、调度方法
如图5所示，不同识读器之间通过应用信息信道实现应用相关的控制信息及内容数据的交互，包括识读器信息、应用***信息、应用控制指令、应用内容数据、其他应用信息等。
信息内容说明如下：
通过方法2，通过建立层级关系，通过读取器数据转发的方式，可建立后台应用***与任意读取器的路由关系，则后台***可下发至任意读取器的应用交互指令。
如后台***通过读取器A向读取器B下发指令内容如下：
| 识读器信息 | 识读器B的相关信息 |
| 应用***信息 | 该应用***的相关信息 |
| 应用控制指令 | 启动读取标签操作 |
| 应用内容数据 | 空 |
| 其他应用信息 | 空 |
4、标签信息在不同识读器之间的交互的方法
根据方法3的描述，读取器B通过读取器A回传应用中心的内容
| 识读器信息 | 识读器B的相关信息 |
| 应用***信息 | 该应用***的相关信息 |
| 应用控制指令 | 返回读取标签结果 |
| 应用内容数据 | 标签内容 |
| 其他应用信息 | 空 |
四：附图说明
图1是典型的射频识别RFID技术实现的***架构示意图
图2是现有典型的基于有线网络实现的RFID应用***架构示意图
图3是识读器之间的网络通信方法示意图
图4是识读器之间的网络组织方法示意图
图5是识读器之间的应用组织、调度方法示意图
图6是RFID读卡器的功能模块的构成示意图
图7是识读器之间的网络组织方法的实施例示意图
图8是应用***通过直连读卡器调取任意读卡器的应用信息的实现流程示意图
图9是设备网络自动更新设备状态的实现流程示意图
五：具体实施方式
1、RFID读卡器的实施例：如图6
以下为本发明实施例RFID读卡器的功能模块的构成：
·网络信息通信模块：用于不同读卡器之间进行网络信息交互，包括但不限于：读卡器网络ID、网络层级编号、上下级读卡器的数量及相关网络信息；
·应用信息通信模块：用于不同读卡器之间及读卡器与相邻RFID卡片的信息交互，包括但不限于：在其读写范围内有源及无源RFID卡片的应用信息，其他读卡器读取到的有源及无源RFID卡片的应用信息及读卡器与RFID卡片的对应关系；
·网络管理模块：用于读卡器维护及管理本编码器及相邻上下编码器信息，包括但不限于：本编码器及周边编码器的网络ID及层级编号，及相关读卡器的设备信息
·应用管理模块：用于读卡器维护及管理本编码器及相邻上下级编码器读取到的有源及无源RFID卡片的应用信息，以及读卡器通过有线或无线网络直连的后台应用***的相关信息，如：后台应用***IP地址、域名、管理进程信息、应用数据库信息等
·设备管理模块：用于维护读卡器自身的设备信息，包括但不限于：设备生产厂家、硬件配置信息、网络通信能力信息、设备ID、
·通信编码器：根据读卡器交互信息的类型，包括网络管理信息及应用管理信息，从网络管理模块或应用管理模块或设备管理模块调取相应的信息，生成相应的通信内容，并调度相应的网络信息通信模块或应用信息通信模块，完成与周边编码器、有源/无源RFID卡片或应用***的应用交互
·应用***通信管理模块：对于通过有线或无线通信网络与后台应用***直连的RFID读卡器，配置有应用***通信管理模块，实现与后台应用***的通信协议、应用协议的交互。在于后台应用***交互的过程中，应用***通信管理模块通过调取网络管理模块、应用管理模块的信息，可获得与本编码器或其各级相邻编码器的，直接传送或间接传送的网络管理及应用信息。
2、识读器之间的网络组织方法的实施例
本实施例实现流程说明：见图7
3、识读器之间的应用组织、调度方法的实施例
本实施例实现流程说明：
图8为应用***通过直连读卡器调取任意读卡器的应用信息(也可实现对任意读卡器的控制，如启动/关机、读写控制等)的实现流程
图9为设备网络自动更新设备状态的实现流程
4、标签信息在不同识读器之间的交互的方法
实现流程同3中所述实现流程。
Claims (4)
- 本技术方案在不增加单台设备通信模块，以及最小规模的通信网络设备的情况下，可实现识读器之间、识读器与后台应用***之间的低成本快速组网，极大降低应用***实施成本；另一方面，通过识读器之间路由发现及路由自组织的算法，可以方便实现智能化的RFID应用***的路由组织及管理；最后基于构建的读卡器之间的通信网络，实现标签信息在不同读卡器之间的交互能力。本申请提案的关键点和欲保护点：1.识读器之间的网络通信方法。
- 2.识读器之间的网络组织方法。
- 3.识读器之间的组织、调度方法。
- 4.标签信息在不同识读器之间的交互的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201210183756 CN102946647A (zh) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | 一种网络协调及自组织的射频识别***及方法 |
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| CN 201210183756 CN102946647A (zh) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | 一种网络协调及自组织的射频识别***及方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN102946647A true CN102946647A (zh) | 2013-02-27 |
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ID=47729536
Family Applications (1)
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| CN 201210183756 Pending CN102946647A (zh) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | 一种网络协调及自组织的射频识别***及方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN102946647A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103593687A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-19 | 北京三生创新科技发展公司 | 物联网智能管理控制柜*** |
| CN106792486A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-31 | 天津中兴智联科技有限公司 | 一种支持多种通信的射频识读器及实现方法 |
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2012
- 2012-06-06 CN CN 201210183756 patent/CN102946647A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103593687A (zh) * | 2013-11-20 | 2014-02-19 | 北京三生创新科技发展公司 | 物联网智能管理控制柜*** |
| CN103593687B (zh) * | 2013-11-20 | 2018-04-27 | 烟台锂能环保科技有限公司 | 物联网智能管理控制柜*** |
| CN106792486A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-31 | 天津中兴智联科技有限公司 | 一种支持多种通信的射频识读器及实现方法 |
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