專利名稱：基于rfid技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及短程無線識別領(lǐng)域，具體是一種基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽，是 一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。識別 工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別 多個標簽，操作快捷方便，在很多應用領(lǐng)域可以取代條形碼。隨著社會的發(fā)展，便捷性消費在眾多領(lǐng)域得到應用，原有的管理方式顯得滯后。例 如停車管理或者高速公路管理，車輛駛?cè)搿⒐芾砣藛T確認車型、確定收費標準、實施收費、打 開入口道閘放行等操作所有工作均由保安人工完成，這樣操作復雜人員成本高昂；再比如 商場收費，現(xiàn)有模式是通過銀行卡刷卡消費，不僅需要輸入密碼等繁瑣操作，而且存在被盜 竊使用的隱患。

實用新型內(nèi)容為了克服目前技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的主要目的是提供一種基于RFID技術(shù)的 低功耗的智能標簽系統(tǒng)?；赗FID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，包括RFID標簽、讀卡器、讀卡器天線、實現(xiàn) 數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺管理平臺；所述RFID標簽包括由芯片和電池組成，芯片包括編碼 儲存單元和發(fā)射接收單元；所述讀卡器包括天線接口、讀寫器接口、數(shù)據(jù)讀寫單元和無線發(fā) 射芯片；所述后臺管理平臺包括控制設(shè)備和PC管理設(shè)備；所述RFID標簽與讀卡器之間無 線通信連接，所述讀卡器與后臺管理平臺之間通過讀寫器接口連接；讀卡器中各模塊相互 連接，天線接口連接無線發(fā)射芯片，讀寫器接口連接數(shù)據(jù)讀寫單元；所述RFID標簽為有源 標簽，所述芯片內(nèi)部還包括一用于使RFID標簽處于休眠狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器 后喚醒RFID標簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊及單元相互連接。所述讀卡器中設(shè)置有調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片發(fā)射功率的手動播碼開關(guān)。所述讀卡器中設(shè)置有采用TDMA技術(shù)實現(xiàn)同時進行多張電子標簽讀取的電子標簽 防碰撞模塊，所述電子標簽防碰撞模塊連接數(shù)據(jù)讀寫單元。所述讀卡器中設(shè)置有定時自動讀卡單元，定時自動讀卡單元周期性檢測讀卡器天 線感應范圍內(nèi)的RFID標簽，自動讀卡單元連接所述數(shù)據(jù)讀寫單元。所述讀寫器接口包括標準韋根26接口或RS485接口，標準韋根26接口或RS485 接口用于連接不同的后臺管理平臺。所述讀卡器天線和所述天線接口之間活動連接，讀卡器天線由若干種不同增益的 天線組成，不同增益的天線用于選擇檢測RFID標簽的范圍。所述讀卡器天線以工作頻率是2. 4-2. 5GHz的GFSK發(fā)射方式工作。
3[0012]所述讀卡器和RFID標簽中都設(shè)有加密編碼識別單元；加密編碼識別單元使標簽 與讀寫器產(chǎn)生相互認證的機制，防止非法的讀寫器獲取標簽信息或篡改標簽數(shù)據(jù)，或者偽 造標簽哄騙讀寫器。本發(fā)明的有益效果是有源的RFID標簽功耗低，電池壽命長，具備通信距離長、傳 輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點，與無源RFID標簽相比，在技術(shù)上的優(yōu)勢非常明 顯，但因為電池供電，并且主要的能耗是信號的無線傳輸，故設(shè)計時采用電子標簽處于休眠 狀態(tài)，利用外部中斷喚醒，同時利用中斷方式接收讀寫器的有效驗證碼后才發(fā)送自己的信 息，實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗。采用RFID標簽與讀寫器相互認證的機制，防止非法的讀寫器獲取 標簽信息或篡改標簽數(shù)據(jù)，或者偽造標簽哄騙讀寫器，同時通信過程中采用加密編碼傳輸， 防止明文傳輸?shù)陌踩[患。能夠小型化到手機用SIM卡上集成，使商場消費更加方便。

下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型進行說明圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
如圖1所示，基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，包括RFID標簽、讀卡器、讀卡 器天線、實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺管理平臺；所述RFID標簽為有源標簽，包括由芯片 和電池組成，芯片包括編碼儲存單元和發(fā)射接收單元，還包括一用于使RFID標簽處于休眠 狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器后喚醒RFID標簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊 及單元相互連接；所述后臺管理平臺包括控制設(shè)備和PC管理設(shè)備；所述RFID標簽與讀卡器之間無 線通信連接，所述讀卡器與后臺管理平臺之間通過讀寫器接口連接；所述讀寫器接口包括 標準韋根26接口或RS485接口，本實施例中采用標準485通信的+RS485和標準485通信 的-RS485雙接口，均使用RS485接口通信協(xié)議；RS485通用協(xié)議輸出數(shù)據(jù)的格式如表2 1、數(shù)據(jù)開始標志STX = 02H，數(shù)據(jù)結(jié)束標志ETX = 03H ；2、DATA為讀取的電子標簽編號，長度為6個字節(jié)ASCII碼。把編號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 ASCII表示的方法是把數(shù)據(jù)按從高到低的順序每4位一組進行分割，再把4位二進制數(shù)的 取值用ASCII碼表示。由于4位二進制數(shù)的取值范圍是OH 冊，因此轉(zhuǎn)換后的ASCII碼為 30H 39H，41H 46H。例如32位編號號數(shù)據(jù)為6A90F1H，轉(zhuǎn)化為8個字節(jié)的ASCII碼后 為 36H 41H 39H 30H 46H31H ；3、BCC為校驗碼，是從STX到ETX每一個字節(jié)“異或”后的結(jié)果。除了在標簽編號 前加上讀寫器地址用戶編碼(UIA)外，其余和RS-485公共協(xié)議一致，UIA和DATA均用ASCII碼表示，UIA地址范圍在0x00 OxFF，其中UIAH是讀寫器地址用戶編碼的十六進制格式的 高四位，UIAL是讀寫器地址用戶編碼的十六進制格式的低四位，例如UIA為0x18，則UIAH =0x31，UIAL = 0x38。所述讀卡器包括天線接口、讀寫器接口、數(shù)據(jù)讀寫單元和無線發(fā)射芯片，數(shù)據(jù)讀寫 單元用于讀取數(shù)據(jù)，無線發(fā)射芯片用于通過讀寫器天線對RFID標簽進行信息傳輸；所述讀 卡器中還設(shè)置有調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片發(fā)射功率的手動播碼開關(guān)、采用TDMA技術(shù)實現(xiàn)同時進 行多張電子標簽讀取的電子標簽防碰撞模塊和定時自動讀卡單元；天線接口連接無線發(fā)射 芯片，讀寫器接口連接數(shù)據(jù)讀寫單元；所述電子標簽防碰撞模塊連接數(shù)據(jù)讀寫單元；自動 讀卡單元連接所述數(shù)據(jù)讀寫單元；在本實施例中讀卡器參數(shù)為(1)工作頻率2. 4-2. 5GHz ；(2)工作方式以GFSK發(fā)射方式工作；(3)輸出功率10 士 2dBm (可調(diào))；(4)讀寫距離；讀卡距離彡IOm0 (與天線增益有關(guān))；(5)安全機制具有電子標簽防碰撞模塊，能夠?qū)﹄娮訕撕炦M行合法性檢驗和加 密功能；(6)讀卡方式定時自動讀卡；(7)供電配有220V交流輸入+12V/4A直流電輸出的電源變換器；(8)功耗平均功率< IOnW ；(9)外形尺寸13. 9cmX7. 9cmX 3cm ；(10)重量整機重量約280g ；(11)工作溫度-40°C +85°C。手動播碼開關(guān)調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片的發(fā)射功率，撥碼位置與功率的對應關(guān)系如下表 所示 所述讀卡器天線和所述天線接口之間活動連接，讀卡器天線由若干種不同增益的 天線組成；所述讀卡器天線以工作頻率是2. 4-2. 5GHz的GFSK發(fā)射方式工作；所述讀卡器和RFID標簽中都設(shè)有加密編碼識別單元。讀卡器的電源適配器輸入端交流電源的電壓及工作頻率符合要求 100V 220VAC/50HZ，輸出端插入讀寫器電源插孔，給讀寫器供電，系統(tǒng)即完成初始化過程，
5進入待機狀態(tài)。接通讀寫器后，讀寫器即進入定時讀卡狀態(tài)，考慮到用戶需要，讀寫器在出 廠時已經(jīng)配置了基本參數(shù)，以滿足基本的操作要求。 在平時RFID標簽由于休眠模塊得控制處于休眠狀態(tài)，當讀卡器發(fā)送喚醒信號(即 有效驗證碼)后被所述發(fā)射接收單元接收并傳遞至中斷喚醒模塊；中斷喚醒模塊命令休眠 模塊停止休眠控制，使編碼儲存單元通過發(fā)射接收單元傳送信息編碼給讀卡器；讀卡器天 線接收信息編碼并傳遞給數(shù)據(jù)讀寫單元；數(shù)據(jù)讀寫單元處理信息編碼后通過讀寫器接口傳 遞給后臺管理平臺。
權(quán)利要求基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，包括RFID標簽、讀卡器、讀卡器天線、實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺管理平臺；所述RFID標簽包括由芯片和電池組成，芯片包括編碼儲存單元和發(fā)射接收單元；所述讀卡器包括天線接口、讀寫器接口、數(shù)據(jù)讀寫單元和無線發(fā)射芯片；所述后臺管理平臺包括控制設(shè)備和PC管理設(shè)備；所述RFID標簽與讀卡器之間無線通信連接，所述讀卡器與后臺管理平臺之間通過讀寫器接口連接；讀卡器中各模塊相互連接，天線接口連接無線發(fā)射芯片，讀寫器接口連接數(shù)據(jù)讀寫單元；其特征是所述RFID標簽為有源標簽，所述芯片內(nèi)部還包括一用于使RFID標簽處于休眠狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器后喚醒RFID標簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊及單元相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器中設(shè)置有調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片發(fā)射功率的手動播碼開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，其特征是所述 讀卡器中設(shè)置有采用TDMA技術(shù)實現(xiàn)同時進行多張電子標簽讀取的電子標簽防碰撞模塊； 所述電子標簽防碰撞模塊連接數(shù)據(jù)讀寫單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器中設(shè)置有定時自動讀卡單元；自動讀卡單元連接所述數(shù)據(jù)讀寫單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，其特征是所述讀寫 器接口包括標準韋根26接口或RS485接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，其特征是所述讀 卡器天線和所述天線接口之間活動連接，讀卡器天線由若干種不同增益的天線組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器天線以工作頻率是2. 4-2. 5GHz的GFSK發(fā)射方式工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器和RFID標簽中都設(shè)有加密編碼識別單元。
專利摘要本實用新型公開了一種基于RFID技術(shù)的低功耗智能標簽系統(tǒng)，解決目前的有源的電子標簽功耗高，無源標簽信號較弱，應用均受到限制，而隨著社會發(fā)展利用RFID標簽技術(shù)進行計費和消費的領(lǐng)域越來越廣泛的矛盾。它包括RFID標簽、讀卡器、讀卡器天線、實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺管理平臺；所述RFID標簽包括由芯片和電池組成，所述芯片內(nèi)部還包括一用于使RFID標簽處于休眠狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器后喚醒RFID標簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊及單元相互連接。采用電子標簽處于休眠狀態(tài)，利用外部中斷喚醒，同時利用中斷方式接收讀寫器的有效驗證碼后才發(fā)送自己的信息，實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗。適用于路橋收費、停車場管理、集成手機SIM卡消費模塊等眾多領(lǐng)域。
文檔編號G06K17/00GK201662817SQ20102011022
公開日2010年12月1日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者史慧, 史珍, 史繼國, 張淑瑋, 張瑞華, 張金, 戶青穎, 楊海燕 申請人:濟南艾雅信息系統(tǒng)有限公司