專利名稱：利用射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種網(wǎng)絡互動學習與娛樂系統(tǒng)，特別涉及一種結(jié)合射頻識別 (RadioFrequency Identification ；RFID)技術與無線傳感器網(wǎng)絡(ffireiess Sensor Network ；WSN)的網(wǎng)絡互動學習與娛樂系統(tǒng)。
背景技術：
隨著科技的進步，學習系統(tǒng)逐漸從原本的平面圖書、圖卡……等普通對象，到利用 光盤播放學習內(nèi)容，到電子技術設計出的使用者利用鍵盤輸入或利用對象啟動實體開關以 觸發(fā)聲音，同時也出現(xiàn)手指靠近或觸碰屏幕就可以取得學習內(nèi)容，此外也有利用光學感測 的方式讀取使用者所持卡片或頁面的條形碼等學習系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種結(jié)合射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互 動學習與娛樂系統(tǒng)，能通過實體對象中的射頻識別芯片、傳感器(Sensor)與天線以非接觸 式方式來啟動系統(tǒng)，以達成互動學習、娛樂的目的。為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案一種利用射頻識別與無 線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂系統(tǒng)，主要包括以下部分實體對象，實體對象可以分為有電源與無電源兩種型態(tài)，內(nèi)嵌有射頻識別芯片及 感應線圈等，該射頻識別芯片與該感應線圈電性連接，內(nèi)部設有內(nèi)存單元，儲存識別數(shù)據(jù)； 封裝完成的實體對象包含積木、模型、公仔、玩具(包含木制玩具、絨布填充玩具、塑料玩 具、橡膠玩具、紙漿玩具…等)、卡片(包含以紙、塑料或其它材質(zhì)制成的明星卡片、球員卡 片、英文字母卡片、數(shù)字卡片、圖形卡片)等以互動學習與娛樂為目的制造的實體對象，此 實體對象內(nèi)部或表面封裝有無線感測裝置、射頻識別芯片、傳感器與天線等裝置，天線和傳 感器都與無線感測裝置電性連接。每個實體對象有唯一性的辨識碼(UID)與可加密性的內(nèi) 存，具有防偽功能；內(nèi)部具有可多次讀寫的內(nèi)存單元，能將每次學習的人員、事件、時間、地 點、對象等信息記錄下來；此外通過內(nèi)建的傳感器也可以將感測數(shù)據(jù)(例如溫度、壓力、運 動方向、心跳、脈搏、光線、紅外線等)寫入內(nèi)存與傳回用戶端主機；感應天線含五十歐姆阻抗匹配電路與濾波電路，能讓125KHz、13. 56MHz、 433MHz、900MHz、2. 4GHz或其它特定頻段的射頻信號通過；射頻識別讀寫模塊含五十歐姆或其它阻抗匹配電路與感應天線電性連接，可讀 取實體對象內(nèi)的射頻識別芯片的識別數(shù)據(jù)與內(nèi)存內(nèi)容；射頻識別讀寫模塊內(nèi)也設有無線網(wǎng) 絡感測裝置，可以為用戶端主機提供感測數(shù)據(jù)，射頻識別讀寫模塊可使用有線或無線的方 式與用戶端主機通訊；用戶端主機內(nèi)部含有互動學習與娛樂軟件、韌體(firmware)與硬件，通過有線 或無線的方式與射頻識別讀寫模塊通訊，并接收該射頻識別讀寫模塊所讀取到的識別數(shù) 據(jù)，其中該識別數(shù)據(jù)預先設定為代表特定學習功能并記錄儲存在該用戶端主機中，在學習進行時，該用戶端主機會依據(jù)接收到的識別數(shù)據(jù)來判斷并進行交互式反應。進一步地，該互動學習與娛樂系統(tǒng)包含多個射頻識別讀寫模塊，均與用戶端主機 電性連接。進一步地，該互動學習與娛樂系統(tǒng)還包含網(wǎng)絡服務器，該用戶端主機經(jīng)因特網(wǎng)與 該網(wǎng)絡服務器聯(lián)機并進行數(shù)據(jù)傳送。更進一步地，所述網(wǎng)絡服務器內(nèi)建有多個關系型數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫能將學習與娛 樂的相關數(shù)據(jù)記錄下來并提供相關服務數(shù)據(jù)。本實用新型還提供了另一種利用射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂 系統(tǒng)，該學習與娛樂系統(tǒng)具備交互式學習與娛樂軟件與韌體，以非接觸方式感應內(nèi)含射頻 識別芯片與傳感器的實體對象的存在，并讀寫該實體對象內(nèi)部的識別數(shù)據(jù)以進行學習與娛 樂互動，主要包括以下部分感應天線，含阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路能夠發(fā)送與接收特定頻段的射頻訊 號，并在其外圍范圍形成射頻感應區(qū)域；射頻識別讀寫模塊，與感應天線電性連接，經(jīng)感應天線發(fā)出與接收射頻訊號，其中 該射頻訊號具特定頻段，能讀取同頻段射頻識別卷標內(nèi)之識別數(shù)據(jù)與傳感器數(shù)據(jù)；用戶端主機，內(nèi)部安裝交互式學習與娛樂軟件，與該射頻識別讀寫模塊電性連接， 接收該射頻識別讀寫模塊所讀取到的識別數(shù)據(jù)，其中該識別數(shù)據(jù)預先設定為具代表特定學 習功能并記錄儲存在該用戶端主機中，在學習進行時，該用戶端主機會依據(jù)接收到的該識 別數(shù)據(jù)來判斷并進行交互式反應。網(wǎng)絡服務器，內(nèi)部安裝交互式學習與娛樂服務器端軟件與多個關系型數(shù)據(jù)庫，以 提供數(shù)字內(nèi)容給用戶端主機，同時記錄互動學習與娛樂的相關數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡服務器也具備使 用者付費管理與開卡作業(yè)的服務器軟件程序，也具備查核實體對象真?zhèn)闻c控制實體對象的 服務器端程序，此外針對使用者付費管理、銷售與開卡作業(yè)的流程，服務器端也針對資金流 與物流設有相關服務器端軟件程序；針對以上功能，網(wǎng)絡服務器內(nèi)的關系型數(shù)據(jù)庫包含 使用者數(shù)據(jù)庫、實體對象數(shù)據(jù)庫、用戶端主機數(shù)據(jù)庫、多媒體影音數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡電話數(shù)據(jù)庫、 預付點數(shù)數(shù)據(jù)庫、資金流與物流數(shù)據(jù)庫等。本實用新型的有益效果是能夠通過內(nèi)嵌RFID芯片的實體對象，以非接觸方式啟 動系統(tǒng)，達成互動學習、娛樂的目的。通過實體對象內(nèi)建的傳感器也可以將感測數(shù)據(jù)(例 如溫度、壓力、運動方向、心跳、脈搏、光線、紅外線等)寫入內(nèi)存與傳回用戶端主機。通過 網(wǎng)絡服務器，可以提供數(shù)字內(nèi)容給用戶端主機，同時記錄互動學習與娛樂的相關數(shù)據(jù)，構成 網(wǎng)絡互動學習與娛樂系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1為本實用新型利用射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂系統(tǒng)的示 意圖。圖2為本實用新型一種實體對象示意圖。圖3為本實用新型另一種實體對象的示意圖。圖中[0023]10實體對象12感應天線14射頻識別讀寫模塊16用戶端主機18網(wǎng)絡服務器20射頻訊號22射頻識別讀寫模塊與用戶端主機之間的有線或無線通訊連結(jié)24用戶端主機與因特網(wǎng)之間的有線或無線通訊連結(jié)26因特網(wǎng)28網(wǎng)絡服務器與因特網(wǎng)之間的有線或無線通訊連結(jié)30單個或多個關系型數(shù)據(jù)庫40實體對象內(nèi)的感應線圈42實體對象內(nèi)的射頻識別芯片44實體對象內(nèi)的天線46實體對象內(nèi)的無線感測裝置48實體對象內(nèi)的電源與電池模塊50實體對象內(nèi)的輸出與輸入控制裝置52實體對象內(nèi)的其它電子與機械裝置(例如馬達、LED等)54實體對象內(nèi)的傳感器
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型一種利用射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂 系統(tǒng)主要包括實體對象10、感應天線12、射頻識別讀寫模塊14和用戶端主機16等部分，其 中，用戶端主機16還可以通過因特網(wǎng)與網(wǎng)絡服務器18相連接，構成網(wǎng)絡型互動學習與娛樂 系統(tǒng)。結(jié)合參照圖3，實體對象10內(nèi)嵌有射頻識別芯片42及感應線圈40，該射頻識別芯 片42與感應線圈40電性連接，內(nèi)部還設有內(nèi)存單元，儲存識別數(shù)據(jù)。感應天線12含五十歐姆阻抗匹配電路與濾波電路，能讓125KHz、13. 56MHz、 433MHz、900MHz、2. 4GHz或其它特定頻段的射頻信號通過。該阻抗匹配電路也能夠發(fā)送特定 頻段的射頻訊號20，并在其外圍范圍形成射頻感應區(qū)域；射頻識別讀寫模塊14含五十歐姆或其它阻抗匹配電路與感應天線12電性連接， 可讀取實體對象10內(nèi)射頻識別芯片42的識別數(shù)據(jù)與內(nèi)存內(nèi)容；射頻識別讀寫模塊14內(nèi)也 設有無線網(wǎng)絡感測裝置，可以為用戶端主機16提供感測數(shù)據(jù)，射頻識別讀寫模塊14可使用 有線或無線的方式與用戶端主機16通訊。用戶端主機16內(nèi)部含有互動學習與娛樂軟件、韌體(firmware)與硬件，通過有線 或無線的方式22與射頻識別讀寫模塊14通訊，并接收該射頻識別讀寫模塊14所讀取到的 識別數(shù)據(jù)，其中該識別數(shù)據(jù)預先設定為代表特定學習功能并記錄儲存在用戶端主機16中， 在學習進行時，該用戶端主機16會依據(jù)接收到的識別數(shù)據(jù)來判斷并進行交互式反應。可以 有多個射頻識別讀寫模塊14與用戶端主機16相連接。[0047]用戶端主機16還可以通過有線或無線的方式24與因特網(wǎng)26連接。網(wǎng)絡服務器 18也通過有線或無線的方式28與因特網(wǎng)26連接，從而，用戶端主機16可以與網(wǎng)絡服務器 18聯(lián)機并進行數(shù)據(jù)傳送。網(wǎng)絡服務器18可以提供數(shù)字內(nèi)容給用戶端主機16，同時記錄互動 學習與娛樂的相關數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡服務器18內(nèi)建有一個或多個關系型數(shù)據(jù)庫30，該數(shù)據(jù)庫30 能將學習與娛樂的相關數(shù)據(jù)記錄下來并提供相關服務數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡服務器18也具備使用者 付費管理與開卡作業(yè)的服務器軟件程序，也具備查核實體對象10真?zhèn)闻c控制實體對象10 的服務器端程序，此外針對使用者付費管理、銷售與開卡作業(yè)的流程，服務器端也針對資金 流與物流設有相關服務器端軟件程序；針對以上功能，網(wǎng)絡服務器10內(nèi)的關系型數(shù)據(jù)庫包 含使用者數(shù)據(jù)庫、實體對象數(shù)據(jù)庫、用戶端主機數(shù)據(jù)庫、多媒體影音數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡電話數(shù)據(jù) 庫、預付點數(shù)數(shù)據(jù)庫、資金流與物流數(shù)據(jù)庫等。實體對象10可以分為有電源與無電源兩種型態(tài)，封裝完成的實體對象包含積木、 模型、公仔、玩具(包含木制玩具、絨布填充玩具、塑料玩具、橡膠玩具、黏土玩具、紙漿玩具 等)、卡片(包含以紙、塑料或其它材質(zhì)制成的明星卡片、球員卡片、英文字母卡片、數(shù)字卡 片、圖形卡片)等。一種功能更復雜的實體對象如圖2所示，此實體對象10內(nèi)部或表面封裝有射頻識 別芯片42及感應線圈40，另外還封裝有無線感測裝置46、傳感器54、天線44及其它電子與 機械裝置52等，天線44和傳感器54都與無線感測裝置46電性連接，電源與電池模塊48 可為無線感測裝置46提供電源，無線感測裝置46則通過輸出與輸入控制裝置50與其它電 子與機械裝置52相連接。每個實體對象10有唯一性的辨識碼(UID)與可加密性的內(nèi)存， 具有防偽功能；內(nèi)部具有可多次讀寫的內(nèi)存單元，能將每次學習的人員、事件、時間、地點、 對象等信息記錄下來。結(jié)合圖1，射頻識別讀寫模塊14通過感應天線12可以讀取同頻段射 頻識別芯片內(nèi)的識別數(shù)據(jù)、內(nèi)存內(nèi)容與傳感器數(shù)據(jù)，并可以將傳感器54的感測數(shù)據(jù)(例如 溫度、壓力、運動方向、心跳、脈搏、光線、紅外線等)寫入內(nèi)存并傳回用戶端主機16。射頻識別讀寫模塊14內(nèi)建串行或并行有線通訊裝置(例如RS232、IEEE1394、 USB、PS/2…等)或無線的通訊裝置(例如藍芽、Zigbee、WiFi、RuBee、Wibree、紅外線等)， 可以跟用戶端主機16通訊，也內(nèi)建有充電電池，可以利用外接或內(nèi)建的電源供應器或用戶 端主機16上的通訊接口充電(例如USB與IEEE1394等)，待射頻讀寫器具備足夠電力后， 即可以拔除連接線與主機分離，然后通過無線通訊的方式與用戶端主機16連接，并讀取實 體對象10內(nèi)射頻識別芯片的識別數(shù)據(jù)與內(nèi)存內(nèi)容。用戶端主機16可以是個人計算機、筆記本型計算機、平板計算機、可攜式行動設 備(UltraMobile Devices ;UMD)、迷你行動型計算機(Ultra Mobile PC ;UMPC)、Eee PC、 OLPC (OneLaptop Per Child)、PDA、智能型手機或ARM架構的單芯片計算機或其它微控 制器裝置。用戶端主機16也具備儲存裝置，此儲存裝置包含硬盤、記憶卡、閃存(Flash Memory)、固態(tài)硬盤(Solid-state drive ；SSD)、E2R0M…等，用以儲存學習與娛樂軟件與韌 體，也可儲存上述以學習與娛樂為目的制造的實體對象的相關數(shù)據(jù)，該相關數(shù)據(jù)包含人員、 事件、時間、地點、對象、傳感器(Sensor)數(shù)據(jù)等。用戶端主機16也具備因特網(wǎng)(Internet) 連接能力，可以通過有線(例如=ADSL, ISDN、光纖…等)或無線(WiFi、Bluetooth、GPRS、 PHS、WCDMA、3G、3. 5G、WiMax等)方式連接因特網(wǎng)并與網(wǎng)絡服務器18通訊，以傳送與接收相 關數(shù)據(jù)與互動學習內(nèi)容。
6[0052]本實用新型主要是利用射頻識別技術(RFID)與無線傳感器網(wǎng)絡(WSN)，將內(nèi)含芯 片與天線的射頻裝置與傳感器植入積木、紙卡、塑料卡片、玩具、公仔…等以互動學習與娛 樂為目的制造的對象中，配合射頻識別讀寫模塊連結(jié)個人計算機，筆記型計算機或ARM架 構的單芯片計算機或其它微控制器裝置，通過電磁感應方式觸發(fā)該裝置內(nèi)的軟件、韌體或 硬件，向用戶端主機16的儲存裝置或網(wǎng)絡服務器中取得學習與娛樂內(nèi)容，并利用用戶端主 機16控制實體對象以影像、聲音、燈光或機械動作等產(chǎn)生響應，回饋給使用者，并同時將互 動的內(nèi)容與數(shù)據(jù)寫回內(nèi)含射頻識別芯片的實體對象與網(wǎng)絡服務器中，以達成互動學習與娛 樂的目的。簡略來說，為了讓實體對象10與虛擬世界中的聲光效果可以被相互轉(zhuǎn)換與控制， 在具有特定顏色、形狀與圖案的實體對象10(例如紅色的蘋果積木)中儲存的識別碼(其 具有唯一性)，可通過感應天線12與射頻識別讀寫模塊14的讀取并在通過驗證后，使實體 對象10通過射頻識別讀寫模塊14確認此實體對象10的真?zhèn)危鐬檎嫫?，則觸發(fā)用戶端主 機6內(nèi)的軟件效果與硬件效果(例如主機屏幕播放蘋果相關的動畫與喇叭發(fā)出Apple英 文語音)，并由用戶端主機16控制實體對象10，觸發(fā)預設的效果(例如蘋果上的葉子開始 上下晃動并發(fā)出綠光)。此外用戶端主機16也會將相關訊息傳回網(wǎng)絡服務器18，記錄此實 體對象10的存在與相對應的變動數(shù)據(jù)(例如使用者名字與時間)，并下載相關更新內(nèi)容 于用戶端主機16的儲存裝置內(nèi)。在辨識識別數(shù)據(jù)的過程中，需要五個部分，即實體對象10、感應天線12、射頻識別 讀寫模塊14、用戶端主機16與網(wǎng)絡服務器18。在用戶端主機16中運行的學習與娛樂端程 序與網(wǎng)絡服務器18通訊并儲存合法的識別數(shù)據(jù)，并據(jù)此驗證實體對象10內(nèi)的識別數(shù)據(jù)，因 此可判斷識別碼是否合法。若經(jīng)驗證為合法時，才從學習與娛樂主機16觸發(fā)正確的效果， 并控制實體對象10產(chǎn)生正確的反應，并向?qū)嶓w對象10內(nèi)的內(nèi)存寫入正確的相關數(shù)據(jù)，以達 成網(wǎng)絡學習與娛樂之目的。綜上所述，利用本實用新型所提供的網(wǎng)絡學習與娛樂機制，就可憑借實體對象10 中的識別數(shù)據(jù)與傳感器(Sensor)數(shù)據(jù)，啟動學習與娛樂軟件中的劇情與觸發(fā)實體對象10 的預設動作，進而達成互動學習與娛樂的目的。
權利要求一種利用射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂系統(tǒng)，其特征是，包括實體對象，內(nèi)嵌有射頻識別芯片、感應線圈及用于儲存識別數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元，該射頻識別芯片與感應線圈電性連接；感應天線，含阻抗匹配電路與濾波電路，用于讓特定頻段的射頻信號通過；射頻識別讀寫模塊，含阻抗匹配電路，與所述感應天線電性連接，射頻識別讀寫模塊內(nèi)設有無線網(wǎng)絡感測裝置；用戶端主機，內(nèi)部含有韌體與硬件，通過有線或無線的方式與所述射頻識別讀寫模塊通訊連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的互動學習與娛樂系統(tǒng)，其特征是，所述實體對象內(nèi)還包括無 線感測裝置、天線和傳感器，所述天線和傳感器都與無線感測裝置電性連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的互動學習與娛樂系統(tǒng)，其特征是，所述射頻識別讀寫模塊有 多個，均與所述用戶端主機相連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的互動學習與娛樂系統(tǒng)，其特征是，還包括網(wǎng)絡服務器，所述用 戶端主機通過因特網(wǎng)與所述網(wǎng)絡服務器相連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的互動學習與娛樂系統(tǒng)，其特征是，所述實體對象內(nèi)的內(nèi)存單 元為可擦寫內(nèi)存單元。
6.根據(jù)權利要求1所述的互動學習與娛樂系統(tǒng)，其特征是，所述實體對象是積木、模 型、公仔、玩具或卡片。
7.一種利用射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂系統(tǒng)，該學習與娛樂系統(tǒng)具 備韌體，以非接觸方式感應內(nèi)含射頻識別芯片與傳感器的實體對象，并讀寫該實體對象內(nèi) 部的識別數(shù)據(jù)，其特征是，包括感應天線，含阻抗匹配電路，該阻抗匹配電路能夠發(fā)送與接收特定頻段的射頻訊號，并 在外圍范圍形成射頻感應區(qū)域；射頻識別讀寫模塊，與所述感應天線電性連接； 用戶端主機，與所述射頻識別讀寫模塊電性連接； 網(wǎng)絡服務器。
專利摘要本實用新型公開了一種利用射頻識別與無線傳感器網(wǎng)絡的互動學習與娛樂系統(tǒng)，包括實體對象，內(nèi)嵌有射頻識別芯片、感應線圈及內(nèi)存單元，射頻識別芯片與感應線圈電性連接；感應天線，含阻抗匹配電路與濾波電路；射頻識別讀寫模塊，含阻抗匹配電路，與感應天線電性連接，射頻識別讀寫模塊內(nèi)設有無線網(wǎng)絡感測裝置；用戶端主機，內(nèi)部含有互動學習與娛樂軟件、韌體與硬件，通過有線或無線的方式與所述射頻識別讀寫模塊通訊連接。利用本實用新型所提供的網(wǎng)絡學習與娛樂機制，就可憑借實體對象中的識別數(shù)據(jù)與傳感器數(shù)據(jù)，啟動學習與娛樂軟件中的劇情與觸發(fā)實體對象的預設動作，進而達成互動學習與娛樂的目的。
文檔編號H04W84/12GK201689446SQ20102003297
公開日2010年12月29日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權日2010年1月12日
發(fā)明者王青方, 謝宗興, 黃偉俊 申請人:王青方