[发明专利]一种网络协调及自组织的射频识别系统及方法

说明书

一、技术领域

物联网应用技术 

二、背景技术

射频识别RFID(Radio Frequency Identification)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。每个RFID标签中都可以存储一个唯一的识别码，识别工作无须人工干预。RFID这种无线射频识别技术，其主要核心部件是一个电子标签，直径仅为2毫米不到。它通过相距几米到几十米距离内读取器(Reader)发射的无线电波，可以读取电子标签内存储的信息，识别电子标签代表的物品、人和器具的身份。RFID技术具有的优点很多，如资料可更新、资料辨识读取距离大、资料存储量大、可重复使用、可识别运动物体并能同时读取多个资料、RFID标签的读取有密码保护，不易被伪造和更改，可以大大提高安全性能。 

典型的射频识别RFID技术实现的系统架构如图1所示，射频识别RFID系统主要由四部分构成：标签(或应答器)、RFID识读器、识读器天线、应用系统。 

标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；标签是RFID系统的信息载体，目前标签大多是由耦合原件(线圈、微带天线等)和微芯片组成无源或有源单元； 

RFID识读器：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式； 

天线：在标签和识读器间传递射频信号。 

应用系统：通过通信网络，接收读取器上送的其读取到的标签电子编码，按照特定的应用规则实现电子编码解析和上层应用的实现。 

RFID技术的基本工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(Active Tag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 

读取器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，读取器和标签之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时读取器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。 

对于实际的RFID应用系统，普遍为由多个识读器组成，为了实现将识读器读取的标签信息上送到后台应用系统，一般需要为每一台读取器配置无线或有线的通信设备，实现与后 台应用系统的网络连接，例如：Ethenet、WLAN、2G/3G移动通信技术、蓝牙技术等广域网及局域网的通信技术。也就是绝大多数的RFID应用系统，需要配套建设相应规模的通信网络，同时要求识读器也需要配置相应的通信模块。现有典型的基于有线网络实现的RFID应用系统架构示意图如图2所示。 

三、发明内容

现有的RFID系统通信方式下，一方面要求识读器需要配置相应的网络通信模块，增加现有系统的传统通信能力，另一方面在应用系统及每个识读器之间需要建设相应规模的通信网络，实现识读器与后台应用系统之间的应用数据交互。在现有技术模式下，对系统设备造价及网络建设投资均有相应的要求，尤其在识读器部署规模较大的应用场景，配套的通信设备及网络的投资会急剧增加。 

本技术方案在不增加单台设备通信模块，以及最小规模的通信网络设备的情况下，可实现识读器之间、识读器与后台应用系统之间的低成本快速组网，极大降低应用系统实施成本；另一方面，通过识读器之间路由发现及路由自组织的算法，可以方便实现智能化的RFID应用系统的路由组织及管理；最后基于构建的读卡器之间的通信网络，实现标签信息在不同读卡器之间的交互能力。 

1、识读器之间的网络通信方法 

现有技术下，识读器天线功能仅与标签，通过电磁波(无线)的方式，实现信息交互。 

如图3所示，本技术方案，在原有识读器天线与标签交互的电磁波信道(图中蓝色部分)之外，在不同识读器天线之间，通过采用区别于与标签通信的电磁波信道(图中红色部分)实现不同识读器之间的信息交互。对于同一台识读器，用于与标签及其他识读器通信的天线，可采用同一天线，或分别采用独立的天线实现。识读器←→识读器信道，识读器←→标签信道采用不同的频点进行物理区隔；此外，由于识读器←→识读器之间的距离相对识读器←→标签较远，故不同识读器之间的信道可采用较高的功率及合适频点实现较远距离的通信。 

2、识读器之间的网络组织方法 

如图4所示，通过不同识读器之间通过管理信息信道实现路由信息交互及组织。信息包括识读器信息、识读器通信能力、上级识读器信息、下级识读器信息、应用系统信息、其他管理信息等。信息内容说明如下：