專利名稱：Rfid多讀寫單元同步系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFID定位技術(shù)，特別涉及一種多個RFID讀寫器同時讀寫而不產(chǎn)生互 相干擾的方法。
背景技術(shù)：
RFID是一種利用射頻信號進行無線傳輸?shù)姆墙佑|式識別技術(shù)，現(xiàn)有的RFID定位 識別系統(tǒng)基本的組成是有RFID讀寫器、天線和標簽三部分組成。天線作為發(fā)射和接收信號 之用，RFID讀寫器與標簽通過天線利用射頻信號進行空間耦合，實現(xiàn)無接觸的數(shù)據(jù)傳遞，從 而讀取和寫入標簽信息。RFID可以連接一臺電腦，由電腦中安裝的軟件完成各種統(tǒng)計信息 或者控制信息等。RFID技術(shù)廣泛的應(yīng)用于物流、供應(yīng)鏈管理、生產(chǎn)管理、貨架管理等各行各業(yè)。為了 加快速度，通常會采用多個讀寫器同時工作。例如，在一個RFID圖書館管理系統(tǒng)中，有100個書架，每個書架有正反兩面，每一 面有上下10層。對這樣的圖書館進行管理，如果只使用一個讀寫器，速度將非常慢。所以 考慮用200個讀寫器，每個讀寫器負責一個書架面上的上下10層的讀寫管理。再例如，在一個RFID停車庫管理系統(tǒng)中，有50個區(qū)域，每個區(qū)域有10個車位?？?以使用50個讀寫器，每個讀寫器讀寫10個車位的標簽信息。當多個讀寫器同時工作時，每個讀寫器讀寫某個區(qū)域的所有標簽。但是，各個讀寫 器之間會發(fā)生沖突，或者稱為相互干擾，某個區(qū)域的讀寫器激發(fā)其他區(qū)域的標簽，會被其他 區(qū)域的讀寫器讀到，或者因為相鄰區(qū)域的讀寫器發(fā)出的讀寫射頻信號互相干擾，因為讀寫 射頻信號比較強，容易與相鄰區(qū)域的也在工作中的不同讀寫器的接收，造成誤讀或不能讀 寫，造成整個RFID系統(tǒng)的識別效率下降。圖1示出了讀寫器沖突的原理。Rl為讀寫器A的讀寫范圍，R2為讀寫器B的讀寫 范圍，Rl和R2有重疊部分。a和b為處于重疊范圍中的標簽。Al為讀寫器A發(fā)給標簽a的 讀寫信號，A2為標簽a發(fā)給讀寫器A的應(yīng)答信號；Bl為讀寫器B發(fā)給標簽b的讀寫信號， B2為標簽b發(fā)給讀寫器B的應(yīng)答信號。當標簽a應(yīng)答讀寫器A，發(fā)出A2信號時，若讀寫器 B此時正在發(fā)出讀寫信號Bi，此時讀寫器A收到的信號為A2和Bl的重疊信號，造成不能讀 寫。同樣，當標簽b應(yīng)答讀寫器B，發(fā)出B2信號時，若讀寫器A此時正在發(fā)出讀寫信號Al， 此時讀寫器B收到的信號為B2和Al的重疊信號，造成不能讀寫。這僅為2個讀寫器時出 現(xiàn)的沖突問題，如果有100個讀寫器同時工作，讀寫器沖突問題將非常突出。國內(nèi)外RFID領(lǐng)域為了解決讀寫器沖突問題進行了一些研究。解決的途徑主要通 過分時工作或者為不同讀寫器分配不同的信道。例如DCS、colowave, csma等算法實現(xiàn)時 分多址；LLCR、WLLC等算法實現(xiàn)空分多址；Hi-Q、圖染色算法實現(xiàn)時分、頻分結(jié)合的方法。這 些方法均具有很多缺陷，例如基于時分多址的方法，在同一時間只有一個讀寫器處于工作 狀態(tài)；基于頻分多址的，不能完全解決沖突問題；基于時分、頻分結(jié)合的，算法較復雜，系統(tǒng) 整體的運行效率受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決如上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，使多個 RFID讀寫器同時工作時，不產(chǎn)生相互干擾。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)， 其特征在于，包括多個讀寫單元；同步控制裝置，產(chǎn)生同步信號，發(fā)送給該多個讀寫單元；計算機軟件，連接該多個讀寫單元，接收該讀寫單元讀取的信息，進行后續(xù)處理；每個該讀寫單元具有相同的組成部分，包含讀寫器、主控制器、一至多個控制單 元、一至多個天線陣列、多個標簽；該同步控制裝置定義及控制該多個讀寫器的該一至多個的控制單元的讀寫起點、 時長及順序，該讀寫時長等于當區(qū)域內(nèi)標簽數(shù)量滿額時讀寫該區(qū)域所有標簽的最長時間再 加相應(yīng)冗余，所有的控制單元的讀寫時長、讀寫起點和讀寫順序均相同；該讀寫器發(fā)射讀寫 指令；主控制器與該讀寫器相連接，接收該讀寫指令，根據(jù)該讀寫器所規(guī)定的順序，分配 給該一至多個控制單元；一至多個天線陣列與該一至多個控制單元中的每一個相連接；每個天線陣列由一至多根天線組成，該控制單元為一至多根天線分配發(fā)射功率， 協(xié)調(diào)該一至多根天線，該控制單元發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號，激活本區(qū)域內(nèi)的標簽，傳 送本區(qū)域內(nèi)的標簽編碼信息至該讀寫器。在本發(fā)明的其中一個實施例中，該同步控制裝置為安裝在該計算機中的軟件，每 一個讀寫器有一個軟件同步線程，每個線程控制一個讀寫單元，多個線程是同步的。在本發(fā)明的其中一個實施例中，該同步控制裝置為外部時鐘。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點多讀寫器可同時工作，無相互干擾；RFID讀寫器工作速度快、效率高。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明圖1為讀寫器沖突的示意圖；圖2為本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明讀寫單元的詳細組成示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。參見圖2和圖3，為本發(fā)明的組成示意圖，本發(fā)明包含同步控制裝置106、計算機 107、多個讀寫單元108。每個讀寫單元具有完全相同的組成部分，包含讀寫器101、主控制 器102、1-n個控制單元103、1-n個天線陣列104、多個標簽105。讀寫器101定義了 1-n個控制單元103中的每一個的讀寫起點、時長及順序。該讀寫時長等于當區(qū)域內(nèi)標簽數(shù)量滿額時讀寫該區(qū)域所有標簽的最長時間再加相應(yīng)冗余。所 有的控制單元103的讀寫時長、讀寫起點和讀寫順序均相同。讀寫器101連接主控制器102，發(fā)送交互控制信息，該控制信息是一種地址控制指 令，其形式是ID地址分配交互控制開關(guān)。主控制器102連接1-n個控制單元103，接收該讀寫指令，根據(jù)讀寫器101所規(guī)定 的順序，分配給1-n個控制單元103，以便激活對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的標簽，同時接收該區(qū)域內(nèi)的標 簽編碼信息，傳輸至讀寫器101進行解調(diào)處理。每個讀寫器101均通過各種接口連接計算機107，將解調(diào)后的信息傳輸至計算機 107，完成相應(yīng)的控制、管理或統(tǒng)計等工作。1-n個控制單元103中的每一個均與一個天線陣列104相連接，1-n個控制單元 103組合成矩陣，控制單元103發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號，以激活本區(qū)域內(nèi)的標簽。1-n個天線陣列104中的每一個由l_m根天線構(gòu)成，每個天線陣列104對應(yīng)讀寫某 個特定區(qū)域內(nèi)的所有標簽；控制單元103為1-m根天線分配發(fā)射功率，協(xié)調(diào)1-m根天線，天 線陣列104自適應(yīng)，控制單元103發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號，以激活本區(qū)域內(nèi)的標簽。天線陣列104可由1-m根天線按各種不同的形式排列，例如可以互相平行或者任 意角度，天線陣列組合后每個天線與它周圍的天線發(fā)射的信號在本區(qū)域內(nèi)磁場疊加而加 強，射頻信號通過組合的天線同時發(fā)射和接受標簽返回的射頻信息。當1-m根天線中的某根天線遇到大塊金屬類材質(zhì)時，與控制單元103連接的這根 天線自適應(yīng)變化天線的阻抗，減小這根天線的發(fā)射功率以降低損耗，同時另外的天線發(fā)射 功率增加，保持天線陣列104的總發(fā)射功率不變，達到區(qū)域內(nèi)分布的磁場基本平衡，發(fā)射信 號的強度基本不變。同步控制裝置106與每一個讀寫單元相連接，向讀寫單元發(fā)出同步信號，使讀寫 單元中的控制單元103按照讀寫器101規(guī)定的順序和讀取時長，從同一起點開始，指令各控 制單元103工作。從而依次激活各區(qū)域的標簽。因此，在某一時刻，各控制單元讀寫均為同 步，即某讀寫單元108的第某個控制單元103 (例如位于第3個)處于讀寫器的收發(fā)信號階 段時，其他各個讀寫單元108的同一位次的控制單元103 (位于第3個的控制單元)也處于 讀寫器的收發(fā)信號階段。同樣，在某一時刻，某讀寫單元108的第某個控制單元103 (例如位 于第3個)處于標簽的應(yīng)答階段時，其他各個讀寫單元108的同一位次的控制單元103 (位 于第3個的控制單元)也處于標簽的應(yīng)答階段。因此，避免了讀寫器沖突。在本發(fā)明的其中一個實施例中，1-n個控制單元103中的每一個的讀寫起點、時長 及順序也可以由外部時鐘觸發(fā)主控制器進行控制。在本發(fā)明的其中一個實施例中，同步控制裝置106為安裝在計算機107中的軟件。 每一個讀寫器有一個軟件同步線程，線程可以是多個的，多個線程是同步的。每個線程控制 一個讀寫單元。該軟件發(fā)出一個觸發(fā)信號，控制各個讀寫器從起始點開始，按照規(guī)定的讀寫 時長和順序開始工作。在本發(fā)明的另外一個實施例中，同步控制裝置106為外部時鐘。該外部時鐘連接 每個讀寫器101的中斷接口。該外部時鐘每發(fā)出一個觸發(fā)，各個讀寫器即從起始點開始，按 照規(guī)定的讀寫時長和順序開始工作。同樣該外部時鐘也可控制主控制器從起始點開始，按 照規(guī)定的讀寫時長和順序開始工作。如果是外部時鐘同步，就不需要軟件控制。
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在本發(fā)明的另外一個實施例中，該外部時鐘發(fā)出的中斷信號觸發(fā)各個讀寫器101 從任意相同的起始點開始，按照規(guī)定的讀寫時長，觸發(fā)一次步進一步。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，任何可以發(fā)出某種信號的裝置均可以用來作 為同步控制裝置106，例如外部時鐘復位觸發(fā)、通過AD信號實現(xiàn)時鐘中斷等。本發(fā)明的多個讀寫單元中，某個讀寫單元內(nèi)是同步的，另外的讀寫單元既可以是 同步的，也可以是異步的。例如一個讀寫單元在1樓工作，另一個讀寫單元在2樓工作，相 互不產(chǎn)生干擾，在1樓的讀寫單元同步時，2樓的讀寫單元可以異步。為了更清楚地理解本發(fā)明，舉一個例子具體說明本發(fā)明的實施例如，在一個RFID圖書館管理系統(tǒng)中，并排平行放置100個書架，每個書架有正反 兩面，每一面有上下10層。本發(fā)明有100個讀寫單元同時工作，每一個讀寫單元內(nèi)具有20 個控制單元。每一個讀寫器101負責一個書架的正反面上的所有層的所有標簽105的讀寫 工作。其中，第一層由第一個控制單元負責，第二層由第二個控制單元負責，以此類推。每 個讀寫器101均連接計算機107和同步控制裝置106。當同步控制裝置106發(fā)出同步信號 時，各控制單元按照讀寫器規(guī)定的起點、讀寫時長和順序開始讀寫工作。因此保證了在任何 時間，各個讀寫單元工作的同步，避免了讀寫器沖突。例如讀寫單元1處于正面第5層的工 作時，讀寫單元2也處于正面第5層的工作階段。而讀寫單元1處于反面第6層的工作階 段時，讀寫單元2也處于反面第6層的工作階段。因為書架讀寫單元1和書架讀寫單元2 是并排平行放置，它們2個單元工作面始終不會發(fā)生在對立面工作，而且2個單元的工作面 之間始終有一面沒有在讀寫工作的層，這樣相當是2個單元工作面之間的屏蔽層，因此標 簽信息即不會被誤讀，也不會造成不能讀取的問題。主控制器102可以采用多層電子控制。主控制器102可以為多級電子開關(guān)。主控制器102可以為單片機程序控制器。主控制器102可以為邏輯電路控制器。從如上說明可見，使用本發(fā)明，多個讀寫器可以同時工作而不產(chǎn)生沖突。提高了使 用率和速度。本發(fā)明還有一個優(yōu)點可以隨時中斷閱讀器的讀寫過程，有針對性的讀取特定區(qū) 域。本發(fā)明RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)具有以下特點(1)速度快。(2)使用率高。(3)可隨時暫停。(4)可隨時針對性地讀寫某個指定區(qū)域。(5)本發(fā)明廣泛適用于零售、物流、倉儲、醫(yī)藥、圖書館等的智能化管理。(6)無讀寫器沖突。以上所述只是為了方便說明和理解本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)作的精神范疇內(nèi)， 熟悉此技術(shù)的本領(lǐng)域的技術(shù)人員所做的各種簡單的變換與修飾仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，包括多個讀寫單元；同步控制裝置，產(chǎn)生同步信號，發(fā)送給該多個讀寫單元；計算機軟件，連接該多個讀寫單元，接收該讀寫單元讀取的信息，進行后續(xù)處理；每個該讀寫單元具有相同的組成部分，包含讀寫器、主控制器、一至多個控制單元、一 至多個天線陣列、多個標簽；該同步控制裝置定義及控制該多個讀寫器的該一至多個的控制單元的讀寫起點、時長 及順序，該讀寫時長等于當區(qū)域內(nèi)標簽數(shù)量滿額時讀寫該區(qū)域所有標簽的最長時間再加相 應(yīng)冗余，所有的控制單元的讀寫時長、讀寫起點和讀寫順序均相同；該讀寫器發(fā)射讀寫指 令；主控制器與該讀寫器相連接，接收該讀寫指令，根據(jù)該讀寫器所規(guī)定的順序，分配給該 一至多個控制單元；一至多個天線陣列與該一至多個控制單元中的每一個相連接；每個天線陣列由一至多根天線組成，該控制單元為一至多根天線分配發(fā)射功率，協(xié)調(diào) 該一至多根天線，使該天線陣列自適應(yīng)；該控制單元發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號，激活本 區(qū)域內(nèi)的標簽，傳送本區(qū)域內(nèi)的標簽編碼信息至該讀寫器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步控制裝置為 安裝在該計算機中的軟件，每一個讀寫器有一個軟件同步線程，每個線程控制一個讀寫單 元，多個線程是同步的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步信號為觸發(fā) 信號，該觸發(fā)信號控制各個該讀寫器從起始點開始，按照規(guī)定的讀寫時長和順序開始工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步控制裝置為 外部時鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該外部時鐘連接每 個該讀寫器的中斷接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步信號為外部 時鐘發(fā)出的中斷信號，該中斷信號觸發(fā)各個該讀寫器從任意相同的起始點開始，按照規(guī)定 的讀寫時長和順序開始工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，其特征在于，該同步信號為外部 時鐘發(fā)出的中斷信號，該中斷信號觸發(fā)各個該讀寫器從任意相同的起始點開始，按照規(guī)定 的讀寫時長，觸發(fā)一次步進一步。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元組合天線陣列RFID定位識別系統(tǒng)，其特征在于，該主 控制器采用多層電子控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多單元組合天線陣列RFID定位識別系統(tǒng)，其特征在于，該主 控制器為單片機程序控制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多單元組合天線陣列RFID定位識別系統(tǒng)，其特征在于，該主 控制器為邏輯電路控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種RFID多讀寫單元同步系統(tǒng)，包括多個讀寫單元；同步控制裝置，產(chǎn)生同步信號，發(fā)送給多個讀寫單元；計算機，連接多個讀寫單元，接收讀寫單元的信息，進行后續(xù)處理；每個讀寫單元具有相同的組成部分，均包含讀寫器、主控制器、一至多個控制單元、一至多個天線陣列、多個標簽；讀寫器定義該一至多個控制單元的讀寫起點、時長及順序；主控制器接收讀寫指令并分配給一至多個控制單元；每個天線陣列由一至多根天線組成，控制單元發(fā)射本區(qū)域內(nèi)的讀寫指令信號，激活本區(qū)域內(nèi)的標簽，傳送編碼信息至讀寫器。本發(fā)明屬于RFID技術(shù)領(lǐng)域，可廣泛用于多讀寫器同時工作的場合。
文檔編號G06K17/00GK102004932SQ201010546238
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者劉守兵 申請人:劉守兵