專利名稱：一種rfid遠距離讀卡系統(tǒng)及其方法
一種RFID遠距離讀卡系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種RFID遠距離讀卡系統(tǒng)及其方法，主要應(yīng) 用于物流、監(jiān)控及考勤的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線射頻身份識別系統(tǒng)(簡稱RDID)采用射頻訊號以無線方式傳送數(shù)位資料，因 此，識別卡不必與讀卡機接觸就能讀寫數(shù)位資料，這種非接觸式射頻身份識別卡與讀卡機 之間也無方向性要求，且卡片可置于口袋、皮包內(nèi)，不必取出就能直接識別。目前普遍使用的是無源RFID讀卡。無源RFID卡采用感應(yīng)耦合，低頻RFID技術(shù)， 目前大量使用頻率為1351ΛΖ以下，通訊距離一般小于1米，被讀卡片不需要電池供電。該 技術(shù)特點是讀卡距離短，RFID讀卡器和RFID卡片的通訊距離近，被讀卡片必須靠近讀卡器 才能被閱讀，比如日常上下班刷卡考勤和中小學(xué)上學(xué)放學(xué)刷卡考勤等等的方面的應(yīng)用，如 果人比較多必須一個一個排隊，效率比較低。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于提供一種低功耗、防沖突的RFID遠距離讀 卡系統(tǒng)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于提供一種低功耗、防沖突的RFID遠距離讀 卡方法。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題之一—種RFID遠距離讀卡系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集器、讀卡器、射頻卡；所述數(shù)據(jù)采集器，采用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接所述讀卡器，對所述 讀卡器發(fā)送相關(guān)的命令操作和對讀到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，還對所述射頻卡的信息進行 設(shè)置，用于管理所述射頻卡；所述讀卡器，包括單片機和射頻電路；所述射頻電路設(shè)置多個信道，用于讀取所述 射頻卡的數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)給射頻卡；所述射頻卡，采用有源RFID卡，具有可充電的后備電池，運行通訊協(xié)議，發(fā)送數(shù)據(jù) 給所述讀卡器，還接收所述讀卡器發(fā)送來的命令和數(shù)據(jù)；具有載波檢測功能和信道評估功 能，射頻卡利用載波檢測，用來判斷射頻卡是否進入讀卡區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)之前檢測信道是否空閑。所述射頻卡內(nèi)還設(shè)置有低壓報警裝置。上述RFID遠距離讀卡系統(tǒng)的讀卡方法，包括如下步驟步驟一射頻卡初始化，大部分時間處于休眠狀態(tài)，定時換醒檢測載波；步驟二 射頻卡被定時換醒檢測載波，判斷是否檢測到載波，是，則轉(zhuǎn)入步驟三，否 則，繼續(xù)檢測；步驟三射頻卡進入讀卡區(qū)域；
步驟四是否收到讀卡器的查詢，是，則轉(zhuǎn)入步驟五，否則進入等待查詢。步驟五先判斷該信道是否有其它的射頻卡正在響應(yīng)讀卡器，如果信道空閑，立即 發(fā)送回復(fù)數(shù)據(jù)給讀卡器等待讀卡器應(yīng)答信號；否則選擇進入下一周期等待查詢；步驟六等收到讀卡器應(yīng)答信號時，射頻卡進入靜默節(jié)能狀態(tài)，等離開讀卡區(qū)時射 頻卡再進入常規(guī)的休眠定時喚醒狀態(tài)。進一步地，所述步驟五中如果判斷信道不空閑，還可以等待信道空閑再發(fā)送。進一步地，所述步驟六中，射頻卡還可以根據(jù)協(xié)議選擇是否進入靜默狀態(tài)，然后根 據(jù)協(xié)議延時多長時間再進入常規(guī)的休眠定時喚醒狀態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用有源的遠距離射頻卡，實現(xiàn)低功耗和防碰撞沖突功能，該 設(shè)備可以彌補無源讀卡器近距離讀卡的局限性，同時解決了由于遠距離讀卡存在的讀卡射 頻數(shù)據(jù)的碰撞防沖突問題和有源RFID卡片的低功耗的問題。讀卡距離遠，可以不靠近讀卡 器就可以讀到RFID卡片上的數(shù)據(jù)，對于物流方面數(shù)據(jù)的讀取和考勤等等方面應(yīng)用，讀卡的 效率大大提高，對讀卡空間的要求降低很多。

下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖。圖2是本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集器與讀卡器硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明中射頻卡硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖4是本發(fā)明中讀卡器工作流程圖。圖5是本發(fā)明中射頻卡工作流程圖。
具體實施方式一種RFID遠距離讀卡系統(tǒng)，請參閱圖1所示，包括射頻卡、讀卡器、數(shù)據(jù)采集器。讀 卡器可以設(shè)置多個，射頻卡按需要可以是多張。請同時參閱圖2和圖3所示，分別是本發(fā)明中數(shù)據(jù)采集器與讀卡器硬件結(jié)構(gòu)框圖 與射頻卡硬件結(jié)構(gòu)框圖。數(shù)據(jù)采集器，采用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接讀卡器，對讀卡器發(fā)送相 關(guān)的命令操作和對讀到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，還對射頻卡的信息進行設(shè)置，用于管理射 頻卡。運行通訊協(xié)議，發(fā)送和接收命令幀，數(shù)據(jù)幀，管理幀，對讀卡器和射頻卡進行管理和數(shù) 據(jù)處理分析。可以通過發(fā)送命令，設(shè)定讀卡器的休眠和工作的占空比；也可以通過發(fā)送命令 使射頻卡進行相應(yīng)的休眠時間長短的設(shè)置，這樣可以起到射頻卡的節(jié)能作用；同時還可以 發(fā)送命令如果讀卡成功，射頻卡收到應(yīng)答信號后可以選擇進入靜默的節(jié)能狀態(tài)，然后根據(jù) 協(xié)議延時多長時間再進入常規(guī)的休眠定時喚醒狀態(tài)，這樣可以防止多張卡片同時發(fā)送數(shù)據(jù) 給讀卡器而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)沖突碰撞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯，反復(fù)重新讀卡，讀卡效率低。讀卡器，包括單片機和射頻電路，發(fā)送數(shù)據(jù)給射頻卡，接收射頻卡發(fā)送的數(shù)據(jù)，同 時對射頻卡進行應(yīng)答；該射頻電路可以設(shè)置其它的信道，用于讀取射頻卡的數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù) 據(jù)給射頻卡。運行通訊協(xié)議，發(fā)送和接收命令幀，數(shù)據(jù)幀，管理幀。可以把數(shù)據(jù)采集器發(fā)送 的指令和數(shù)據(jù)發(fā)送給射頻卡，可以通過該射頻電路接收射頻卡發(fā)送來的數(shù)據(jù)，讀卡成功后可以發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)給射頻卡。讀卡器可以設(shè)置多個的信道，這樣射頻卡可以平均分配在不 同的信道，可以防止由于多張卡片占用同一信道而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)碰撞沖突，有效的減低了數(shù) 據(jù)沖突引起的讀卡效率低。射頻卡，采用有源RFID卡，具有可充電的后備電池，包括單片機和射頻電路；所 述射頻電路有載波檢測功能和信道評估功能，射頻卡利用載波檢測，用來判斷射頻卡是否 進入讀卡區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)之前檢測信道是否空閑。運行通訊協(xié)議，發(fā)送數(shù)據(jù)給讀卡器，還接 收讀卡器發(fā)送來的命令和數(shù)據(jù)。采用散射耦合、高頻RFID技術(shù)，使用頻段315Mhz/433Mhz 或915Mhz。射頻卡帶有RTC功能，可以根據(jù)協(xié)議，分時段進行工作，可以進一步節(jié)能。有源 RFID卡片可以采用可充電的后備電池，使有源RFID卡片用幾年后經(jīng)過充電還可以繼續(xù)使 用，有源RFID卡片帶有低壓報警功能，如果檢測到低壓，可以把電池的電壓發(fā)送到數(shù)據(jù)采 集器，或者卡片上有低壓指示燈閃爍，并通知該卡片要進行充電。平時射頻卡大部分時間處 于休眠狀態(tài)，定時換醒檢測載波，如果發(fā)現(xiàn)載波，先判斷該信道是否有其它的卡片正在響應(yīng) 讀卡器，如果信道空閑，立即發(fā)送數(shù)據(jù)給讀卡器，否則可以根據(jù)協(xié)議選擇進入下一周期等待 查詢。具體的讀卡方法包括如下步驟，同時可參閱圖4和圖5，分別是讀卡器工作流程圖 和射頻卡工作流程圖。步驟一射頻卡初始化，大部分時間處于休眠狀態(tài)，定時換醒檢測載波；步驟二 射頻卡被定時換醒檢測載波，判斷是否檢測到載波，是，則轉(zhuǎn)入步驟三，否 則，繼續(xù)檢測；步驟三射頻卡進入讀卡區(qū)域；步驟四是否收到讀卡器的查詢，是，則轉(zhuǎn)入步驟五，否則進入等待查詢。步驟五先判斷該信道是否有其它的射頻卡正在響應(yīng)讀卡器，如果信道空閑，立即 發(fā)送回復(fù)數(shù)據(jù)給讀卡器等待讀卡器應(yīng)答信號，或者還可以等待信道空閑再發(fā)送；否則選擇 進入下一周期等待查詢；步驟六等收到讀卡器應(yīng)答信號時，射頻卡進入靜默節(jié)能狀態(tài)，等離開讀卡區(qū)時射 頻卡再進入常規(guī)的休眠定時喚醒狀態(tài)；射頻卡還可以根據(jù)協(xié)議選擇是否進入靜默狀態(tài)，然 后根據(jù)協(xié)議延時多長時間再進入常規(guī)的休眠定時喚醒狀態(tài)。本發(fā)明采用有源的遠距離射頻卡，實現(xiàn)低功耗和防碰撞沖突功能，該設(shè)備可以彌 補無源讀卡器近距離讀卡的局限性，同時解決了由于遠距離讀卡存在的讀卡射頻數(shù)據(jù)的碰 撞防沖突問題和有源RFID卡片的低功耗的問題。讀卡距離遠，可以不靠近讀卡器就可以讀 到RFID卡片上的數(shù)據(jù)，對于物流方面數(shù)據(jù)的讀取和考勤等等方面應(yīng)用，讀卡的效率大大提 高，對讀卡空間的要求降低很多。
權(quán)利要求
1.一種RFID遠距離讀卡系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集器、讀卡器、射頻卡；所述數(shù)據(jù)采集器，采用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接所述讀卡器，對所述讀 卡器發(fā)送相關(guān)的命令操作和對讀到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，還對所述射頻卡的信息進行設(shè) 置，用于管理所述射頻卡；所述讀卡器，包括單片機和射頻電路；所述射頻電路設(shè)置多個信道，用于讀取所述射頻 卡的數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)給射頻卡；所述射頻卡，采用有源RFID卡，具有可充電的后備電池，運行通訊協(xié)議，發(fā)送數(shù)據(jù)給所 述讀卡器，還接收所述讀卡器發(fā)送來的命令和數(shù)據(jù)；具有載波檢測功能和信道評估功能，射 頻卡利用載波檢測，用來判斷射頻卡是否進入讀卡區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)之前檢測信道是否空閑。
2.如權(quán)利要求1所述的一種RFID遠距離讀卡系統(tǒng)，其特征在于所述射頻卡內(nèi)還設(shè)置 有低壓報警裝置。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述的RFID遠距離讀卡系統(tǒng)的讀卡方法，其特征在于包括 如下步驟步驟一射頻卡初始化，大部分時間處于休眠狀態(tài)，定時換醒檢測載波；步驟二 射頻卡被定時換醒檢測載波，判斷是否檢測到載波，是，則轉(zhuǎn)入步驟三，否則， 繼續(xù)檢測；步驟三射頻卡進入讀卡區(qū)域；步驟四是否收到讀卡器的查詢，是，則轉(zhuǎn)入步驟五，否則進入等待查詢。步驟五先判斷該信道是否有其它的射頻卡正在響應(yīng)讀卡器，如果信道空閑，立即發(fā)送 回復(fù)數(shù)據(jù)給讀卡器等待讀卡器應(yīng)答信號；否則選擇進入下一周期等待查詢；步驟六等收到讀卡器應(yīng)答信號時，射頻卡進入靜默節(jié)能狀態(tài)，等離開讀卡區(qū)時射頻卡 再進入常規(guī)的休眠定時喚醒狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的RFID遠距離讀卡系統(tǒng)的讀卡方法，其特征在于所述步驟五中 如果判斷信道不空閑，等待信道空閑再發(fā)送。
5.如權(quán)利要求3所述的RFID遠距離讀卡系統(tǒng)的讀卡方法，其特征在于所述步驟六 中，射頻卡根據(jù)協(xié)議選擇是否進入靜默狀態(tài)，然后根據(jù)協(xié)議延時多長時間再進入常規(guī)的休 眠定時喚醒狀態(tài)。
全文摘要
一種RFID遠距離讀卡系統(tǒng)及其讀卡方法，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集器、讀卡器、射頻卡；所述數(shù)據(jù)采集器，采用ARM處理器，通過RS485通訊接口連接所述讀卡器；所述讀卡器，包括單片機和射頻電路，接收射頻卡發(fā)送的數(shù)據(jù)，同時對射頻卡進行應(yīng)答；所述射頻電路設(shè)置多個信道，用于讀取射頻卡的數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)給射頻卡；所述射頻卡，采用有源RFID卡；設(shè)置有載波信號檢測功能和信道空閑評估功能，射頻卡利用載波檢測功能，用來判斷射頻卡是否進入讀卡區(qū)。本發(fā)明實現(xiàn)低功耗和防碰撞沖突功能，讀卡距離遠，讀卡的效率大大提高，對讀卡空間的要求降低很多。
文檔編號G06K7/00GK102110223SQ20111003373
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者林 建 申請人:福建鑫諾通訊技術(shù)有限公司