[发明专利]一种有源射频识别系统

说明书

[技术领域]

本发明涉及有源射频识别，尤其涉及一种有源射频识别系统。

[背景技术]

现有的有源RFID系统一般采用跳频和定频两种模式，其中跳频工作方式是：电子标签每次和读卡器通信时，都要在所有约定的频点上发送一次数据，读卡器在某个时间点只有一个接收频率，然后以一定的时间顺序切换工作频率。定频的工作方式是：电子标签以固定的频率发送数据，读卡器也以固定频率接收。

采用跳频工作模式的目的是防止系统外的无线干扰，由于这种模式在一次通信过程中同样的数据需要在不通频率上重复发送多次，造成工作电流较大，不适合纽扣电池供电且需要持续使用数年的电子标签。现在大规模应用的有源电子标签一般采用定频工作模式。标签发送间隔是一秒钟。随着标签数量的增多，如家校通系统，需要同时读取超过一千张的电子标签时，读卡器单个频率点上的信号负载很重，容易发生标签信号冲突，影响多标签的识读。虽然在防冲突上有随机延时等算法处理，但这些算法在标签主动单向发射的系统中，无法从根本上解决信道负载的问题，在标签数量足够大时，起不到明显的效果。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种在标签数量很大的时候防止系统内信号冲突的有源射频识别系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种有源射频识别系统，包括读卡器和电子标签，读卡器和电子标签的通信有约定的复数个频率通道，电子标签采用跳频工作模式，在复数个频率通道上轮流主动发送数据；读卡器具有多个射频接收电路，同时处于接收状态，每个射频接收电路对应一个频率通道。

以上所述的有源射频识别系统，电子标签以固定的周期发送数据，每次发送更改一个频率通道。电子标签采用单向发送模式，发送完成后休眠等待定时唤醒。

以上所述的有源射频识别系统，读卡器包括微控制器、天线，接收衰减调节器，多路功分器和复数个所述的射频接收电路；天线接收的信号经过衰减调节器衰减后进入多路功分器，信号功率被多路功分器平均分配到每一个射频接收电路；所有射频接收电路由同一个微控制器控制，使用同一个数据接口与微控制器进行数据通信。

以上所述的有源射频识别系统，微处理器开启复数个中断分别监控射频接收电路的中断输出，当检测到任何一个射频接收电路有数据输出时，中断服务程序立即通过数据接口接收数据并将收到的数据存入到一级缓存的队列中；收到的射频接收数据在微控制器的任务处理中处于优先级，微控制器空闲时，对一级缓存中的数据进行重复数据过滤，处理后的结果装入二级缓存，等待上位机提取数据。

本发明的有源射频识别系统的电子标签采用跳频工作模式，解决了千张级电子标签系统内的信号冲突问题，还能有效避免系统外无线信号干扰，实现高效无遗漏读取。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例读卡器原理框图。

图2是本发明实施例电子标签发送时间和频率示意图。

[具体实施方式]

本发明实施例的有源射频识别系统包括读卡器和电子标签，标签电路采用公知的电路结构，其工作方式如下：

1.标签上电后设置基本电路参数和1秒的唤醒时间，然后休眠；

2.标签休眠唤醒后进行随机延时，延时时间在0至10ms，延时后在2.440GHz上发送一次数据，发送完成后休眠等待定时唤醒；

3.下次唤醒后在2.450GHz频率上发送一次数据，如此轮流循环。

读卡器的实施结构主要部分如图1所示，天线与数字可调衰减器HMC274连接，数字可调衰减器HMC274由微控制器LPC1754控制。数字可调衰减器HMC274的射频输出脚接功分器PD2450的输入脚，功分器两个输出脚分别接入到两个有NRF24L01射频芯片及其外围电路组成的射频接收电路，功分器将信号平均分配到两个射频接收电路。两个NRF24L01射频芯片都由微控制器LPC1754控制，使用同一个SPI口进行数据通信。MCU上电后按以下流程执行：

1.配置两个射频芯片的工作参数，频率分别为2.440GHz和2.450GHz，其它参数相同。设置两个射频芯片进入接收模式，MCU开启两个中断分别监控射频芯片的中断输出。

2.当检测到任何一路射频芯片有数据接收时，中断服务程序立即通过SPI接口取出收到的数据，存入到一级缓存的队列中。

3.取出射频接收数据在微控制器的任务中处于高优先级，微控制器空闲时，对一级缓存中的数据进行重复数据过滤等处理，处理后的结果装入二级缓存，等待上位机来提取数据。

本发明以上实施例的有源射频识别系统的电子标签采用跳频工作模式，解决了千张级电子标签系统内的空中信号冲突问题，还能有效避免系统外无线信号干扰，实现高效无遗漏读取。电子标签主动发射，单向通信，发完数据后休眠，维持了微瓦级功耗运行模式，电池具有较长的使用寿命。