專利名稱：雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)領(lǐng)域，特別是無源射頻識(shí)別設(shè)備和有源射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，簡稱RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過無線射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有快速、準(zhǔn)確、可靠的特點(diǎn)。RFID系統(tǒng)因應(yīng)用不同其組成會(huì)有所不同，但基本都由電子標(biāo)簽、讀寫器和數(shù)據(jù)交換與管理系統(tǒng)三大部分組成。RFID的應(yīng)用最早可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期被用來在空中作戰(zhàn)行動(dòng)中進(jìn)行敵我識(shí)別。隨著技術(shù)的進(jìn)步，RFID應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，現(xiàn)已涉及到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，并將成為未來信息社會(huì)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。
RFID標(biāo)簽依據(jù)發(fā)送射頻信號(hào)的方式不同，分為主動(dòng)式(Active)和被動(dòng)式(Passive)兩種。主動(dòng)式電子標(biāo)簽主動(dòng)向讀寫器發(fā)送射頻信號(hào)，通常由內(nèi)置電池供電，又稱為有源電子標(biāo)簽；被動(dòng)式標(biāo)簽不帶電池，又稱為無源電子標(biāo)簽，其發(fā)射電波及內(nèi)部處理器運(yùn)行所需能量均來自閱讀器產(chǎn)生的電磁波。被動(dòng)式標(biāo)簽在接收到閱讀器發(fā)出的電磁波信號(hào)后，將部分電磁能量轉(zhuǎn)化為供自己工作的能量。有源電子標(biāo)簽通常具有更遠(yuǎn)的通信距離，其價(jià)格相對(duì)較高，主要應(yīng)用于貴重物品遠(yuǎn)距離檢測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域。無源標(biāo)簽具有價(jià)格便宜的優(yōu)勢(shì)，但其工作距離、存儲(chǔ)容量等受到能量來源的限制。
電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的空間耦合，在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。發(fā)生在閱讀器和電子標(biāo)簽之間的射頻信號(hào)的耦合類型有兩種(1)電感耦合電感耦合采取的變壓器模型，通過空間高頻交變磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)耦合，依據(jù)的是電磁感應(yīng)定律。電感耦合方式一般適用于中、低頻工作的近距離射頻識(shí)別系統(tǒng)，典型的工作頻率有125kHz，225kHz和13.56MHz。識(shí)別作用距離小于1m，典型工作距離為5～10cm，主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、校園卡、煤氣表、水表等。
(2)電磁反向散射電磁反向散射耦合采取的是雷達(dá)原理模型，發(fā)射出去的電磁波，碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)攜帶回目標(biāo)消息，依據(jù)的是電磁波的空間傳播規(guī)律。典型的工作頻率有433MHz，915MHz，2.45GHz和5.8GHz。識(shí)別距離大于1m，甚至可高達(dá)幾百米，主要用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場(chǎng)合，多在火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中應(yīng)用。
目前RFID行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)還不統(tǒng)一，電子標(biāo)準(zhǔn)簽迄今為止全球也還沒有正式形成一個(gè)統(tǒng)一的(包括各個(gè)頻段)國際標(biāo)準(zhǔn)。很多國家都正在抓緊時(shí)間制定各自的標(biāo)準(zhǔn)，我國射頻識(shí)別技術(shù)還正處在研發(fā)階段。常用的RFID國際標(biāo)準(zhǔn)主要有用于對(duì)動(dòng)物識(shí)別的ISO/IEC 11784和ISO/IEC 11785，用于非接觸智能卡的ISO/IEC 15693(Vicinity cards)、ISO/IEC 14443(Proximitycards)等。
ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693標(biāo)準(zhǔn)在1995年開始操作，其完成則是在2000年之后，二者皆以13.56MHz交變信號(hào)為載波頻率。ISO/IEC 15693讀寫距離較遠(yuǎn)，而ISO/IEC 14443讀寫距離稍近，但應(yīng)用較廣泛。目前的第二代電子身份證采用的標(biāo)準(zhǔn)是ISO/IEC 14443 TYPE B協(xié)議。ISO/IEC 14443定義了TYPE A、TYPE B兩種類型協(xié)議，通信速率為106kbit/s，它們的不同主要在于載波的調(diào)制深度及位的編碼方式。TYPE A采用開關(guān)鍵控(On-Off keying)的Manchester編碼，TYPE B采用NRZ-L的BPSK編碼。ISO/IEC 18000-x是一系列標(biāo)準(zhǔn)，只規(guī)定了空氣接口協(xié)議，對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無限制。其中ISO/IEC18000-7是針對(duì)433.92MHz頻段的RFID的空中接口協(xié)議的較新的標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)有的射頻識(shí)別設(shè)備通常只支持一種協(xié)議，或是工作在同一頻段。無源射頻識(shí)別設(shè)備只能近距離讀取卡上信息，并將信息通過物理線路傳給后臺(tái)，或直接存儲(chǔ)等待人工現(xiàn)場(chǎng)采集后再由后臺(tái)處理。這都給現(xiàn)場(chǎng)施工、信息實(shí)時(shí)化管理帶來了困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)。該設(shè)備系統(tǒng)將近距離無源射頻標(biāo)簽上和有源射頻標(biāo)簽上的信息遠(yuǎn)距離無線傳輸至后臺(tái)。不僅解決了現(xiàn)有無源射頻識(shí)別器無法遠(yuǎn)距離識(shí)別、遠(yuǎn)距離信息實(shí)時(shí)采集的難題，同時(shí)解決了有源射頻標(biāo)簽的價(jià)格、供電等問題。
實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)，由包含無源射頻處理模塊與無源基帶處理模塊的無源RFID識(shí)別器單元和包含有源射頻處理模塊與有源基帶處理模塊的有源RFID標(biāo)簽及數(shù)傳單元組成；所述用來識(shí)別無源電子標(biāo)簽的無源射頻處理模塊與無源基帶處理模塊通信連接；所述用來被有源RFID識(shí)別器識(shí)別并傳輸數(shù)據(jù)的有源射頻處理模塊與有源基帶處理模塊通信連接；所述有源基帶處理模塊與無源基帶處理模塊通信連接；其特征在于，所述無源RFID識(shí)別器單元的硬件電路包括微處理器AT89S52，還有分別與該微處理器電路連接的液晶顯示、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路、采用FM1715芯片的無源RFID讀寫模塊、接口模塊RS-485，以及與上述接口模塊連接的有源RFID單元和與無源RFID讀寫模塊連接的天線電路。
所述有源RFID標(biāo)簽及數(shù)傳單元的硬件電路包括微處理器MSP430，還有分別與該微處理器電路連接的復(fù)位電路、接口模塊RS-485、采用多通道單芯片射頻收發(fā)芯片CC1020的有源射頻收發(fā)模塊，以及與上述接口模塊連接的無源RFID識(shí)別器單元和與有源射頻收發(fā)模塊連接的天線電路。
以及所述系統(tǒng)同時(shí)采用了13.56MHz和433.92MHz兩個(gè)頻段，并同時(shí)兼容ISO/IEC 18000-3，ISO/IEC 14443A和ISO/IEC 18000-7協(xié)議，在近距離識(shí)別無源射頻標(biāo)簽的同時(shí)，可作為有源射頻標(biāo)簽使用，并可自動(dòng)將所識(shí)別的信息遠(yuǎn)距離傳遞給后臺(tái)控制模塊。并且無源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離為0～10cm，有源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離0～500m可調(diào)。
本發(fā)明通過利用無源RFID技術(shù)和有源RFID技術(shù)的結(jié)合，所構(gòu)成的一種全新的雙頻段多協(xié)議的射頻識(shí)別設(shè)備，其有點(diǎn)在于用戶在使用該設(shè)備時(shí)，所識(shí)別的無源射頻標(biāo)簽上的信息以及有源標(biāo)簽的信息可自動(dòng)被遠(yuǎn)距離無線傳輸至后臺(tái)，無需物理布線，特別適用于需要遠(yuǎn)距離后臺(tái)控制的場(chǎng)合。這樣不僅解決了現(xiàn)有無源射頻識(shí)別器無法遠(yuǎn)距離識(shí)別、遠(yuǎn)距離信息實(shí)時(shí)采集的難題，同時(shí)解決了有源射頻標(biāo)簽的供電問題。并且由于設(shè)備用戶可以直接使用無源電子標(biāo)簽，價(jià)格低廉、攜帶方便，所以本發(fā)明可被廣泛應(yīng)用于對(duì)人員、物品、車輛等的信息化管理中?？梢哉f使用范圍廣，符合市場(chǎng)需求，而且易推廣。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中無源RFID識(shí)別器單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明中有源RFID標(biāo)簽及數(shù)傳單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明提供的雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)，由包含無源射頻處理模塊與無源基帶處理模塊的無源RFID識(shí)別器單元和包含有源射頻處理模塊與有源基帶處理模塊的有源RFID標(biāo)簽及數(shù)傳單元組成。其中，用來識(shí)別無源電子標(biāo)簽的無源射頻處理模塊與無源基帶處理模塊通信連接；用來被有源RFID識(shí)別器識(shí)別并傳輸數(shù)據(jù)的有源射頻處理模塊與有源基帶處理模塊通信連接；另外，有源基帶處理模塊與無源基帶處理模塊通信連接。
如圖2所示，系統(tǒng)中的無源RFID識(shí)別器單元的硬件電路包括微處理器AT89S52，還有分別與該微處理器電路連接的液晶顯示、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路、采用FM1715芯片的無源RFID讀寫模塊、接口模塊RS-485，以及與上述接口模塊連接的有源RFID單元和與無源RFID讀寫模塊連接的天線電路。其中，無源RFID讀寫模塊及其芯片F(xiàn)M1702是整個(gè)讀寫器的核心，它完成對(duì)無源標(biāo)簽識(shí)別的所有必須功能，包括RF信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)、安全認(rèn)證和防沖突等。微處理器完成對(duì)射頻讀卡模塊的設(shè)置，并通過接口模塊完成與有源RFID單元的通信，包括將無源標(biāo)簽信息告知有源基帶處理模塊等。
如圖3所示，系統(tǒng)中的有源RFID標(biāo)簽及數(shù)傳單元的硬件電路包括微處理器MSP430，還有分別與該微處理器電路連接的復(fù)位電路、接口模塊RS-485、采用多通道單芯片射頻收發(fā)芯片CC1020的有源射頻收發(fā)模塊，以及與上述接口模塊連接的無源RFID識(shí)別器單元和與有源射頻收發(fā)模塊連接的天線電路。其中，有源射頻收發(fā)模塊作為有源電子標(biāo)簽發(fā)射識(shí)別信息，并根據(jù)微處理器的指示，完成遠(yuǎn)距離無線部分的信號(hào)收發(fā)。微處理器MSP430完成對(duì)射頻讀卡模塊的設(shè)置，并通過接口模塊完成與有源RFID單元的通信，包括將無源標(biāo)簽信息告知有源基帶處理模塊等；同時(shí)完成對(duì)有源射頻處理模塊的設(shè)置，并依照有源RFID識(shí)別器傳輸?shù)闹噶睿瑢臒o源基帶處理模塊得到的無源標(biāo)簽ID信息傳給有源射頻處理模塊。
另外，本發(fā)明系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)用了無源射頻識(shí)別技術(shù)(13.56MHz)和有源射頻識(shí)別技術(shù)(433.92MHz)。并且利用了電磁波的近場(chǎng)電磁耦合和遠(yuǎn)場(chǎng)電磁反向散射的不同特性，同時(shí)兼容ISO/IEC 18000-3，ISO/IEC 14443A和ISO/IEC 18000-7協(xié)議，在近距離識(shí)別無源射頻標(biāo)簽的同時(shí)，可作為有源射頻標(biāo)簽使用，并可自動(dòng)將所識(shí)別的信息遠(yuǎn)距離傳遞給后臺(tái)控制模塊。無源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離為0～10cm，有源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離0～500m可調(diào)。用戶使用本產(chǎn)品時(shí)，所識(shí)別的無源射頻標(biāo)簽上的信息以及有源標(biāo)簽的信息可自動(dòng)被遠(yuǎn)距離無線傳輸至后端，無需物理布線，特別適用于需要遠(yuǎn)距離后臺(tái)控制的用戶。
如圖4所示，本發(fā)明列舉的實(shí)施例將設(shè)備直接安裝在車輛等需要識(shí)別的物體上，作為有源電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)此物體，同時(shí)用戶需配置無源電子標(biāo)簽，依約定在本產(chǎn)品的無源識(shí)別區(qū)域內(nèi)刷卡，在離車輛等需要識(shí)別的區(qū)域一定距離(0～500米)安裝有源識(shí)別器，后臺(tái)信息中心就可以通過該有源識(shí)別器識(shí)別工作范圍內(nèi)存在的有源電子標(biāo)簽和無源電子標(biāo)簽的信息。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備可安裝在需要識(shí)別的物體上，這里以車輛為例。車主持有無源電子標(biāo)簽在此設(shè)備附近刷卡時(shí)，無源電子標(biāo)簽的ID號(hào)可傳遞給有源電子標(biāo)簽。當(dāng)放置在遠(yuǎn)端的有源識(shí)別器發(fā)出查詢信息的命令時(shí)，此雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備則可通過天線把自身的有源標(biāo)簽ID號(hào)和車主的無源標(biāo)簽ID一起打包發(fā)送給有源識(shí)別器。有源識(shí)別器通過RS-485將信息傳遞給PC機(jī)等上位中心控制單元。另外，此雙頻段射頻識(shí)別設(shè)備可以直接使用車載電源，解決了通常困擾有源RFID設(shè)備的功耗問題。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)，由包含無源射頻處理模塊與無源基帶處理模塊的無源RFID識(shí)別器單元和包含有源射頻處理模塊與有源基帶處理模塊的有源RFID標(biāo)簽及數(shù)傳單元組成；所述用來識(shí)別無源電子標(biāo)簽的無源射頻處理模塊與無源基帶處理模塊通信連接；所述用來被有源RFID識(shí)別器識(shí)別并傳輸數(shù)據(jù)的有源射頻處理模塊與有源基帶處理模塊通信連接；所述有源基帶處理模塊與無源基帶處理模塊通信連接；其特征在于，所述無源RFID識(shí)別器單元的硬件電路包括微處理器AT89S52，還有分別與該微處理器電路連接的液晶顯示、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路、采用FM1715芯片的無源RFID讀寫模塊、接口模塊RS-485，以及與上述接口模塊連接的有源RFID單元和與無源RFID讀寫模塊連接的天線電路；所述有源RFID標(biāo)簽及數(shù)傳單元的硬件電路包括微處理器MSP430，還有分別與該微處理器電路連接的復(fù)位電路、接口模塊RS-485、采用多通道單芯片射頻收發(fā)芯片CC1020的有源射頻收發(fā)模塊，以及與上述接口模塊連接的無源RFID識(shí)別器單元和與有源射頻收發(fā)模塊連接的天線電路.
2.根據(jù)權(quán)利要求1的雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)同時(shí)采用了13.56MHz和433.92MHz兩個(gè)頻段，并同時(shí)兼容ISO/IEC18000-3，ISO/IEC 14443A和ISO/IEC 18000-7協(xié)議，在近距離識(shí)別無源射頻標(biāo)簽的同時(shí)，可作為有源射頻標(biāo)簽使用，并可自動(dòng)將所識(shí)別的信息遠(yuǎn)距離傳遞給后臺(tái)控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中無源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離為0～10cm，有源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離0～500m可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙頻段多協(xié)議射頻識(shí)別設(shè)備系統(tǒng)。該系統(tǒng)同時(shí)采用了13.56MHz和433.92MHz兩個(gè)頻段，充分利用了電磁波的近場(chǎng)電磁耦合和遠(yuǎn)場(chǎng)電磁反向散射的不同特性，同時(shí)兼容ISO/IEC 18000－3，ISO/IEC 14443A和ISO/IEC 18000－7協(xié)議，在近距離識(shí)別無源射頻標(biāo)簽的同時(shí)，可作為有源射頻標(biāo)簽使用，并可自動(dòng)將所識(shí)別的信息遠(yuǎn)距離傳遞給后臺(tái)控制模塊。無源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離為0～10cm，有源射頻標(biāo)簽識(shí)別距離0～500m可調(diào)。用戶使用本產(chǎn)品時(shí)，無源射頻標(biāo)簽上信息可自動(dòng)被遠(yuǎn)距離無線傳輸至后端，無需物理布線，特別適用于需要遠(yuǎn)距離后臺(tái)控制的用戶。
文檔編號(hào)G06K7/00GK101051353SQ20071004072
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者郝妍娜, 淦克奇, 李興仁, 羅友軍 申請(qǐng)人:上海華龍信息技術(shù)開發(fā)中心