[发明专利]一种射频识别系统、读写器、标签及通信方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种射频识别系统、读写器、标签及通信方法。

背景技术

无源射频识别(RFID，Radio Frequency Identify)系统包括标签和读写器。射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。其工作原理如下：

读写器通过调制射频载波信号发送信息到一个或多个标签，标签通过读写器的RF电磁场来获得工作电源能量；标签信息按照一定的编码方式编码；标签通过反向散射调制射频载波的幅度或者相位来传送信息；读写器通过发送一个未经调制的RF载波并侦听标签的反向散射的回复来获得标签的信息；读写器对标签信息译码；读写器和标签之间的通讯是半双工的。

无源标签主要由天线系统、射频单元、逻辑单元和存储器等构成。它从读写器获得的能量一部分被内部电路消耗，另一部分通过天线发射出去。标签的应答信号是将基带信号调制到读写器发过来的高频载波上，通过无线方式发送到读写器。在RFID系统中，标签的逻辑单元中是以状态机进行逻辑处理，使得标签在接收到读写器命令后能够正确进行处理响应。标签在不同的状态下对各种命令有不同的响应，这是依靠标签状态机来进行处理的，标签状态机要能够保证标签适应空口协议中所有的命令，同时不会出现状态机锁死情况。

图1示出了现有技术的EPC协议中的标签状态转移图，主要包括准备、判断、应答、确认、开放、加密和杀死状态。如图1所示，其状态转移如下：

准备状态用于表示那些既没有被杀死也没有当前正在参与一轮清点的已上电的标签。在进入到一个射频激活区域之后，标签如果没有被杀死，则将进入准备状态。标签会一直保持准备状态直到它收到查询命令。标签会产生一个随机数，并将该随机数存入时隙计数器，如果该随机数不为零，则标签转入判断状态，如果随机数为零，则标签转入应答状态。如果标签处于非杀死状态的任何一个状态，在掉电后重新得到能量时进入准备状态。

判断状态用于表示那些参与到当前清点轮次中，但是时隙计数器值非零的那部分标签。处于判断状态的标签可以在每次收到重复查询命令后减少时隙计数器的值，当时隙计数器到达0的时候，标签转入应答状态。否则将保持在判断状态。

标签进入到应答状态后会反射一个RN16。如果标签收到一个有效的应答命令，它将转入判断状态，返回唯一识别信息。如果标签没有接收到应答命令，或者接收到无效的应答命令，则转入判断状态。

处于确认状态的标签可以转换到除了杀死状态之外的所有状态，这依赖于接收到的指令。处于确认状态的标签，如果它的访问密码非零，在接收到随机数获取指令时就会转入开放状态，发送一个新的RN16，读写器就可以在后来的命令中使用这个RN16，标签也可以在后来的回复中使用这个RN16。标签处于开放状态是可以执行除了锁死以外的所有访问命令。标签处于开放状态时可以根据接收到的命令转换到除了确认状态之外的所有状态。

处于确认状态的标签，如果它的访问密码为零，则在接收到重新申请RN命令后转入加密状态，发送一个新的RN16，读写器就可以在后来的命令中使用这个RN16，标签也可以在后来的回复中使用这个RN16。处于开放状态的标签，如果访问密码非零，则在接收到有效的访问命令时转入到加密状态，并且保持着之前从确认状态转入到开放状态时发射的相同的RN16。处于加密状态的标签可以执行所有的访问命令。处于加密状态的标签可以根据接收到的命令转入到除了开放和确认状态外所有的状态。

处于开放或者加密状态的标签，在接收到一个带有有效的非零杀死密码以及有效的RN16的杀死指令后会转入到杀死状态。杀死使一个标签永久的丧失能力。标签一旦进入到杀死状态会通知读写器杀死操作成功，并且以后都不会响应读写器。杀死标签会在任何环境下都保持在杀死状态，再下一次上电之后也会立即进入到杀死状态。杀死操作是不可逆的。

图2示出了现有技术的ISO18000-6B协议中的标签状态转移图，主要包括断电、准备、识别、数据交换状态。如图2所示，其状态转移如下：

标签没有供电的时候，处于断电状态；标签上电之后进入准备状态；在准备状态的标签收到选择命令以后，进入识别状态，进行标签碰撞识别；收到读命令进入数据交换状态进行数据访问；在识别状态被正确识别的标签如果收到数据读命令，则进入数据交换状态进行数据访问；访问完成后，标签返回准备状态。