專利名稱：集成頻率分集與空間分集的有源rfid系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及RFID技術(shù)，特別涉及一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)及方法。
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背景技術(shù)：
目前2.4GISA頻段屬于公共頻段，在該頻段內(nèi)，由于同一區(qū)域內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備比較多，容易受到不同設(shè)備間的干擾；同時，2. 4G在作為RFID標簽和接收機通信中，還容易受到環(huán)境因素的影響，會概率性出現(xiàn)接收機讀取2. 4G RFID標簽數(shù)據(jù)錯誤和無法讀取標簽數(shù)據(jù)的情況發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)及方法，很好的解決了空間中不同無線設(shè)備的干擾以及環(huán)境改變的情況下對2. 4G無線傳輸?shù)母蓴_問題。本發(fā)明的實現(xiàn)方法如下
一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID方法，包括下列步驟
51:搭建一個集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)，包括RF射頻模塊和處理器，二者連接在一起；其中，RF射頻模塊進一步包括
若干個RFID標簽、讀頭；所述讀頭進一步包括若干個接收機；每一接收機對應(yīng)連接至少一個天線；
52:每一 RFID標簽采用偽隨機序列，將發(fā)射頻點分為若干個信道，在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)；
53:每個單獨的天線和接收機接收來自所述天線對應(yīng)頻段的RFID標簽數(shù)據(jù)；接收機將該些數(shù)據(jù)傳輸給處理器；
54:處理器對得到的RFID標簽數(shù)據(jù)進行分析和處理，其進一步包括處理器分析來自不同接收機的數(shù)據(jù)，通過對比篩選，剔除相同的RFID標簽數(shù)據(jù)，最后將整體數(shù)據(jù)封包，通過RS485總線將數(shù)據(jù)送到服務(wù)器。較佳地，步驟S2中，“在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)”，進一步包括
521:處理器先寫數(shù)據(jù)包到RFID標簽的寄存器，并預(yù)先設(shè)定RF射頻模塊的發(fā)送模式和接收模式的識別標識；
522 處理器檢測到RF射頻模塊發(fā)送模式的標識，請求RF射頻模塊進入發(fā)送模
式；
523RF射頻模塊進入發(fā)送模式，處理器啟動偽隨機碼函數(shù)，產(chǎn)生偽隨機碼發(fā)送給RFID標簽；S24:RFID標簽發(fā)送數(shù)據(jù)包。S25:等待一個 時隙，如果處理器收到讀頭返回的表示發(fā)送成功的信號，表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功；
S26 :若處理器沒有收到讀頭返回的表示發(fā)送成功的信號，處理器重新啟動偽隨機碼函數(shù)，產(chǎn)生偽隨機碼給RFID標簽；RFID標簽切換下一個信道，重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到數(shù)據(jù)成功為止。較佳地，步驟S3，進一步包括
S31:處理器檢測到RF射頻模塊接收模式的標識，處理器請求RF射頻模塊進入接收狀
態(tài)；
533RF射頻模塊進入接收狀態(tài)；
534:處理器初始化每一個接收機，并檢測每一個接收機的接收狀態(tài)；
535:在每一時隙，接收機通過每一工作頻段的天線收到來自該頻率的RFID標簽的數(shù)據(jù)包，通過數(shù)據(jù)校準，得到數(shù)據(jù)；
S36:讀頭得到數(shù)據(jù)后，發(fā)送表示發(fā)送成功的信息給處理器，通知處理器RFID標簽數(shù)據(jù)已經(jīng)準確接收；
S37 :接收機將上述數(shù)據(jù)傳輸給處理器。較佳地,所述接收機進一步包括
低噪聲放大器、帶通濾波器、本振單元、ADC轉(zhuǎn)換器、DSP ;所述低噪聲放大器與帶通濾波器連接，帶通濾波器與本振單元連接，本振單元與ADC轉(zhuǎn)換器連接，ADC轉(zhuǎn)換器與DSP連接。 較佳地，步驟S35進一步包括在每一時隙，每一工作頻段的天線接收到來自該頻率的RFID標簽信息，該信息經(jīng)過低噪聲放大器和帶通濾波器，得到一正交信號；該正交信號經(jīng)過和本振單元混頻，產(chǎn)生同向和正交兩路基帶信號；該基帶信號被送到ADC轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過DSP處理后，解析得到RFID標簽數(shù)據(jù)。較佳地，“每一工作頻段的天線接收到來自該頻率的RFID標簽信息，該信息經(jīng)過低噪聲放大器和帶通濾波器，得到一正交信號”還包括低噪聲放大器放大RFID標簽信息，放大后的信息經(jīng)過帶通濾波器完成信道選擇。較佳地，步驟SI中，如果每一接收機對應(yīng)連接兩個以上的天線，則各個天線的工
作頻段沒有重疊。一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)，包括
RF射頻模塊和處理器，二者連接在一起；其中，RF射頻模塊進一步包括
若干個RFID標簽、讀頭；所述讀頭進一步包括若干個接收機；每一接收機對應(yīng)連接至少一個天線；
每一 RFID標簽，采用偽隨機序列，用于在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)；
每個單獨的天線和接收機用于接收來自所述天線對應(yīng)頻段的RFID標簽數(shù)據(jù)；接收機將該些數(shù)據(jù)傳輸給處理器；
處理器用于對得到的RFID標簽數(shù)據(jù)進行分析和處理，其進一步包括處理器分析來自不同接收機的數(shù)據(jù)，通過對比篩選，剔除相同的RFID標簽數(shù)據(jù)，最后將整體數(shù)據(jù)封包，通過RS485總線將數(shù)據(jù)送到服務(wù)器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下
在本發(fā)明中，RFID標簽采用集成頻率分集，即在不同時隙內(nèi)采用不同信道發(fā)射，這樣設(shè)計的好處是防止在某個時隙內(nèi)，某個信道出現(xiàn)惡化，導致RFID標簽無法將數(shù)據(jù)有效的發(fā)送出去。本發(fā)明的讀頭由若干個接收機和配對的天線組成，在設(shè)計上采用空間分集的方法，每個天線調(diào)配到不同工作頻段，保證RFID標簽頻段是天線覆蓋頻段的子集。目前接收機大多采用的是朝外差結(jié)構(gòu)，微弱高頻信號經(jīng)過一級或者多級混頻電路，去掉其他信道并獲得足夠增益，最終完成信號解調(diào)。這種接收機結(jié)構(gòu)過于復雜，而且存在鏡像干擾，同時需要較高的Q值。且本發(fā)明設(shè)計了直接下變頻方法。直接下變頻接收機的本振與載波頻率相同，直接將RF信號變換到基帶，不存在鏡像干擾問題，主要就不需要鏡像濾波器，同時降低了功耗。
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針對采用該專利的RFID系統(tǒng)的測試結(jié)果來分析，在整個室外環(huán)境的測試中，該系統(tǒng)確實具有抗干擾，抗多徑衰落，抗環(huán)境影響的效果，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率降低了 0. 2%，漏卡率降低了 1%。


圖I為本發(fā)明具體實施例一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明具體實施例一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID方法的流程圖；圖3為本發(fā)明具體實施例步驟S2中“在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)”的流程
圖4為本發(fā)明具體實施例步驟S3的流程 圖5為本發(fā)明具體實施例RFID標簽頻率分集工作原理 圖6為本發(fā)明具體實施例接收機的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下方結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述
如圖1，一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)500，包括RF射頻模塊和處理器3，處理器3通過串口連接RF射頻模塊。其中，RF射頻模塊進一步包括n個RFID標簽
I(標簽I、......、標簽n)、讀頭2 ;讀頭2進一步包括m個接收機21 (接收機I、......、接收
機m)。其中，m和n均為大于等于I的正整數(shù)。m和n不必相等。每一接收機21對應(yīng)連接至少一個天線22。如果每一接收機對應(yīng)連接兩個以上的天線，則各個天線的工作頻段沒有重疊。每個單獨的天線和其連接的接收機組成一個接收信息的鏈路。本實施例中，接收機m上連接有兩個天線，所述兩個天線對應(yīng)不同的工作頻段。處理器3在本實施例中為微處理器MCU, MCU通過串口連接RF射頻模塊。每一 RFID標簽1，采用偽隨機序列，用于在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)。每個單獨的天線22和接收機21用于接收來自所述天線對應(yīng)頻段的RFID標簽數(shù)據(jù)；接收機21將該些數(shù)據(jù)傳輸給處理器3。處理器3，用于對得到的RFID標簽數(shù)據(jù)進行分析和處理，其進一步包括處理器分析來自不同接收機的數(shù)據(jù)，通過對比篩選，剔除相同的RFID標簽數(shù)據(jù)，最后將整體數(shù)據(jù)封包，通過RS485總線將數(shù)據(jù)送到服務(wù)器。本實施例中，在數(shù)據(jù)發(fā)送模式，RF工作中心頻率為2450. 00MHZ，在接收模式下，工作中心頻率為2448. OOMHZ。RFID標簽的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的工作流程如下
Al :在上電后，主控MCU復位RF，開始初始化RFID標簽的RF寄存器。A2 =MCU檢測RF射頻模塊的模式，確認是主動模式還是從動模式。A3 :如果檢測到RF射頻模塊為主動模式，則進行下列步驟 (I)先寫數(shù)據(jù)包到RFID標簽的RF寄存器。(2) MCU請求RF射頻模塊進入發(fā)送狀態(tài)，RFID標簽發(fā)送數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，進入等待狀態(tài)。(3) MCU請求RF射頻模塊進入接收狀態(tài)，等待讀頭返回的表示已經(jīng)發(fā)送成功的ACK數(shù)據(jù)。(4)啟動計時器,清timeout數(shù)據(jù)標志位。(5)如果超時，返回到步驟Al。(6) 一旦RF射頻模塊的讀頭收到數(shù)據(jù)包，RF射頻模塊會自動返回等待狀態(tài)。(7) MCU解壓縮收到的數(shù)據(jù)包，并做誤碼判斷。A4 :如果檢測到RF射頻模塊是從動模式，則進行下列步驟
(I)MCU請求RF射頻模塊進入接收狀態(tài)直到數(shù)據(jù)包接收完成。(2) MCU接收到數(shù)據(jù)包后，RF射頻模塊自動返回到等待狀態(tài)。(3) MCU解壓縮收到的數(shù)據(jù)包，并進行誤碼判斷。(4) MCU寫數(shù)據(jù)包到RFID標簽的RF寄存器；
(5)MCU請求RF射頻模塊進入發(fā)送狀態(tài)并發(fā)送數(shù)據(jù)包，完成后，返回步驟Al。如圖2，一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID方法，包括下列步驟
SI :搭建上述的集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)500。S2:每一 RFID標簽采用偽隨機序列，將發(fā)射頻點分為若干個信道，在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)。S3 :每個單獨的天線和接收機接收來自所述天線對應(yīng)頻段的RFID標簽數(shù)據(jù)；接收機將該些數(shù)據(jù)傳輸給處理器。S4 :處理器對得到的RFID標簽數(shù)據(jù)進行分析和處理，其進一步包括處理器分析來自不同接收機的數(shù)據(jù)，通過對比篩選，剔除相同的RFID標簽數(shù)據(jù)，最后將整體數(shù)據(jù)封包，通過RS485總線將數(shù)據(jù)送到服務(wù)器。其中，如圖3，步驟S2中，“在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)”，進一步包括
521:處理器先寫數(shù)據(jù)包到RFID標簽的寄存器，并預(yù)先設(shè)定RF射頻模塊的發(fā)送模式和接收模式的識別標識；
522 處理器檢測到RF射頻模塊發(fā)送模式的標識，請求RF射頻模塊進入發(fā)送模
式；
523RF射頻模塊進入發(fā)送模式，處理器啟動偽隨機碼函數(shù)，產(chǎn)生偽隨機碼發(fā)送給RFID標簽；
S24:RFID標簽發(fā)送數(shù)據(jù)包。S25:等待一個時隙 ，如果處理器收到讀頭返回的表示發(fā)送成功的信號，表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功； S26 :若處理器沒有收到讀頭返回的表示發(fā)送成功的信號，處理器重新啟動偽隨機碼函數(shù)，產(chǎn)生偽隨機碼給RFID標簽；RFID標簽切換下一個信道，重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到數(shù)據(jù)成功為止?！癛FID標簽切換下一個信道”具體的實施方式首先在軟件是應(yīng)用層調(diào)用隨機函數(shù)產(chǎn)生隨機序列，某一個時間片調(diào)用該序列對應(yīng)的信道，如果發(fā)送數(shù)據(jù)后無應(yīng)答，說明該信道發(fā)送數(shù)據(jù)失敗，在下一個時間片到來后調(diào)用隨機函數(shù)產(chǎn)生新的序列，新的序列對應(yīng)新的信道，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送，如果數(shù)據(jù)成功，應(yīng)用軟件層會關(guān)掉該函數(shù)，如果沒有成功，會繼續(xù)調(diào)用，直至應(yīng)答成功為止。步驟S23中，處理器的軟件部分內(nèi)嵌有隨機處理函數(shù)，該函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID方法，其特征在于，包括下列步驟 S1:搭建一個集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)，包括RF射頻模塊和處理器，二者連接在一起；其中，RF射頻模塊進一步包括 若干個RFID標簽、讀頭；所述讀頭進一步包括若干個接收機；每一接收機對應(yīng)連接至少一個天線； S2:每一 RFID標簽采用偽隨機序列，將發(fā)射頻點分為若干個信道，在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)； S3:每個單獨的天線和接收機接收來自所述天線對應(yīng)頻段的RFID標簽數(shù)據(jù)；接收機將該些數(shù)據(jù)傳輸給處理器； S4:處理器對得到的RFID標簽數(shù)據(jù)進行分析和處理，其進一步包括處理器分析來自不同接收機的數(shù)據(jù)，通過對比篩選，剔除相同的RFID標簽數(shù)據(jù)，最后將整體數(shù)據(jù)封包，通過RS485總線將數(shù)據(jù)送到服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟S2中，“在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)”，進一步包括 S21:處理器先寫數(shù)據(jù)包到RFID標簽的寄存器，并預(yù)先設(shè)定RF射頻模塊的發(fā)送模式和接收模式的識別標識； S22處理器檢測到RF射頻模塊發(fā)送模式的標識，請求RF射頻模塊進入發(fā)送模式； S23RF射頻模塊進入發(fā)送模式，處理器啟動偽隨機碼函數(shù)，產(chǎn)生偽隨機碼發(fā)送給RFID標簽； S24:RFID標簽發(fā)送數(shù)據(jù)包。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括 S25:等待一個時隙，如果處理器收到讀頭返回的表示發(fā)送成功的信號，表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功； S26:若處理器沒有收到讀頭返回的表示發(fā)送成功的信號，處理器重新啟動偽隨機碼函數(shù)，產(chǎn)生偽隨機碼給RFID標簽；RFID標簽切換下一個信道，重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到數(shù)據(jù)成功為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S3，進一步包括 S31 :處理器檢測到RF射頻模塊接收模式的標識，處理器請求RF射頻模塊進入接收狀態(tài)； S33RF射頻模塊進入接收狀態(tài)； S34:處理器初始化每一個接收機，并檢測每一個接收機的接收狀態(tài)； S35:在每一時隙，接收機通過每一工作頻段的天線收到來自該頻率的RFID標簽的數(shù)據(jù)包，通過數(shù)據(jù)校準，得到數(shù)據(jù)； S36:讀頭得到數(shù)據(jù)后，發(fā)送表示發(fā)送成功的信息給處理器，通知處理器RFID標簽數(shù)據(jù)已經(jīng)準確接收； S37:接收機將上述數(shù)據(jù)傳輸給處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收機進一步包括 低噪聲放大器、帶通濾波器、本振單元、ADC轉(zhuǎn)換器、DSP ;所述低噪聲放大器與帶通濾波器連接，帶通濾波器與本振單元連接，本振單元與ADC轉(zhuǎn)換器連接，ADC轉(zhuǎn)換器與DSP連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S35進一步包括在每一時隙，每一工作頻段的天線接收到來自該頻率的RFID標簽信息，該信息經(jīng)過低噪聲放大器和帶通濾波器，得到一正交信號；該正交信號經(jīng)過和本振單元混頻，產(chǎn)生同向和正交兩路基帶信號；該基帶信號被送到ADC轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過DSP處理后，解析得到RFID標簽數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，“每一工作頻段的天線接收到來自該頻率的RFID標簽信息，該信息經(jīng)過低噪聲放大器和帶通濾波器，得到一正交信號”還包括低噪聲放大器放大RFID標簽信息，放大后的信息經(jīng)過帶通濾波器完成信道選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟SI中，如果每一接收機對應(yīng)連接兩個以上的天線，則各個天線的工作頻段沒有重疊。
9.一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)，其特征在于，包括 RF射頻模塊和處理器，二者連接在一起；其中，RF射頻模塊進一步包括 若干個RFID標簽、讀頭；所述讀頭進一步包括若干個接收機；每一接收機對應(yīng)連接至少一個天線； 每一 RFID標簽，采用偽隨機序列，用于在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)； 每個單獨的天線和接收機用于接收來自所述天線對應(yīng)頻段的RFID標簽數(shù)據(jù)；接收機將該些數(shù)據(jù)傳輸給處理器； 處理器用于對得到的RFID標簽數(shù)據(jù)進行分析和處理，其進一步包括處理器分析來自不同接收機的數(shù)據(jù)，通過對比篩選，剔除相同的RFID標簽數(shù)據(jù)，最后將整體數(shù)據(jù)封包，通過RS485總線將數(shù)據(jù)送到服務(wù)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種集成頻率分集與空間分集的有源RFID方法，包括下列步驟S1搭建一個集成頻率分集與空間分集的有源RFID系統(tǒng)，包括RF射頻模塊和處理器，二者連接在一起；RF射頻模塊進一步包括若干個RFID標簽、讀頭；讀頭進一步包括若干個接收機；每一接收機對應(yīng)連接至少一個天線。S2每一RFID標簽采用偽隨機序列，將發(fā)射頻點分為若干個信道，在不同時隙采用不同信道發(fā)射標簽數(shù)據(jù)。S3每個單獨的天線和接收機接收來自所述天線對應(yīng)頻段的RFID標簽數(shù)據(jù)；接收機將該些數(shù)據(jù)傳輸給處理器。S4處理器對得到的RFID標簽數(shù)據(jù)進行分析和處理，進一步包括處理器分析來自不同接收機的數(shù)據(jù)，通過對比篩選，剔除相同的RFID標簽數(shù)據(jù)，最后將整體數(shù)據(jù)封包，通過RS485總線將數(shù)據(jù)送到服務(wù)器。
文檔編號G06K7/00GK102708340SQ201210115859
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者周謀國 申請人:上海真灼電子技術(shù)有限公司