[发明专利]RFID阅读器及其系统、方法、应用系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线射频识别领域，特别涉及长距离或在封闭箱体内应用无线射频识别技术，具体的讲是RFID阅读器及其系统、方法、应用系统。

背景技术

无线射频识别(RFID)技术，是一种与条形码识别，光学字符识别，智能卡和生物鉴定学等并列的自动识别技术。RFID发射机应答器向RFID阅读器发射存储在其上的唯一识别码，例如电子产品代码(EPC)来进行物品或身份识别。

从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由发射机应答器(例如电子标签等)、信号接收机(阅读器)，这两部分组成。下面分别加以说明：

①发射机应答器

在RFID系统中，发射机应答器对于不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是标签(Tag)。标签相当于条码技术中的条码符号，用来存储需要识别传输的信息，另外，与条码不同的是，标签必须能够自动或在射频信号的作用下，把存储的信息发射出去。发射机应答器的射频单元用于对阅读器的信号进行解调、解码等工作，和对于发送到阅读器的信号进行编码，调制，该射频单元还具有简单的天线，通过天线接收发送与阅读器之间的信号。

②信号接收机(阅读器)

在RFID系统中，信号接收机一般叫做阅读器。根据支持标签类型的不同和完成功能的不同(例如加密传输功能)，阅读器的复杂程度是有很大不同的。阅读器基本的功能就是提供与标签的数据交互。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。标签中除了存储需要传输的信息外，还必须含有一定的附加信息，如错误校验信息等。识别数据信息和附加信息按照一定的帧结构编制在一起，并按照特定的顺序向外发送。阅读器通过接收到的附加信息来控制数据流的发送。一旦到达阅读器的信息被正确的接收和解译后，阅读器通过特定的算法决定是否需要发射机应答器对发送的信号重发一次，或者通知发射机应答器停止发信号，这就是″命令响应协议″。使用这种协议，即便在很短的时间、很小的空间阅读多个标签，也可以有效地防止信息的混乱。阅读器的射频单元用于将要发送的信息，经编码和调制后加载在某一频率的载波信号上经天线向外发送，对接收到的发射机应答器的响应信号进行解调、解码等工作，该射频单元也具有天线，用于向发射机应答器发射RF信号，接收发射机应答器返回的信号。

在实际应用中RFID系统的功率，天线的形状和相对位置都会影响信号的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。

根据能源供应，RFID发射机应答器被分成无源发射机应答器(无源标签Passive Tag)和有源发射机应答器(有源标签Active Tag)。有源发射机应答器具有它们自己的电源，一般为电池，或者为太阳能或其它能源。无源发射机应答器没有相应的电源设备，取而代之的是它收集RFID阅读器发射出的电波，作为电源使用，因此，无源发射机应答器相较有源发射机应答器造价更便宜，并且有更高的应用范围。

当无源标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借获得感应电流的能量发送出存储在芯片中的产品信息；或者有源标签由其发射机应答器的能源供应部分提供能量主动发送某一频率的信号。阅读器读取信息并解码后，送至相关系统(例如超市的记账系统，仓库的管理系统等)进行有关数据处理。

RFID无源设备运用无线电波作为能源供应和通信手段，信号必须在发射机应答器允许的范围内，通常是10英尺(约3米)。这类标记适合于短距离信息识别，如在一次性剃须刀或可移动刀片包装盒这类小商品上设置无源标签设。

一般来说，RFID发射机应答器因为考虑到能耗和成本的原因都被尽量的设计为小巧和简单的样式，而无源发射机应答器具有小巧的天线和有限的存储空间，能够通过接收电磁波提供给其足够长距离传送数据的能量。对于无源发射机应答器，例如反向散射连接发射机应答器(发射机应答器接收到阅读器的射频信号后，将该信号以相同频率向阅读器反射，该反射信号中携带有发射机应答器信息的无线电射频信号，供阅读器处理识别)，解读的数据也都是调制过的反射阅读器发射的电磁波，所以有效范围很小。但是很多RFID应用的发射机应答器都需要长距离的操作，而当前的RFID系统没有办法满足这样的需求。

在现有技术中主要通过改变RFID阅读器和RFID发射机应答器，例如在射频功率上有所加强，使用不同频率，用新的材料制造，但是这些手段都不能根本的解决传输距离近的问题，并造成生产成本的提升。