[实用新型]用于物流追踪的双向通信系统中的通信控制器和多个节点

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及双向无线通信系统中的通信控制器和多个节点，特别涉及基于有源RFID技术来监控货物位置的标签读取器和多个标签，所述有源RFID技术使用低功耗RFID标签和握手通信协议。

【背景技术】

传统的基于RFID技术的物流追踪系统可以通过有源RFID标签或无源RFID标签来实施。已知的有源RFID标签自身拥有电源和发射器，使得标签能够广播信号。与无源RFID标签相比，有源RFID标签的性能包括更广的读取范围以及更强的存储能力。但是，为了获得更强大的读取范围和存储能力，则需要更高的电源功率要求。通常，有源RFID标签是由长寿命电池提供电力，其可以持续供电若干年，但最终仍需更换电池。

已知有两种不同类型的有源RFID标签，它们是应答机 (transponder)和信标(beacon)。有源RFID应答机只在有读取器(reader) 的询问信号出现时，才进行通信，所以当标签处于读取器覆盖范围之外时，能够节约电力，有助于延长电池寿命。有源RFID应答机通常用于保安接驳控制以及收费亭支付系统。

用作为有源RFID标签的信标，在用户设定的时间间隔内周期性地发送识别信息，而RFID读取器通过天线捕获信号并利用后端软件确定该标签的位置。这种类型的有源RFID标签，常用于实时定位系统(RTLS)，这在室外运输堆场和整个供应链过程里比较常见。一些有源RFID标签在理想室外环境下能达到100米的读取范围。

所有这些额外的功能都将导致成本的增加。有源RFID标签的价格取决于标签承受恶劣条件的能力以及标签的其它重要功能。

低功耗蓝牙(BLE)技术是一种适用于有源RFID应用的已知无线系统。iBeacon是一种由Apple开发的基于BLE的协议，许多供应商制作了兼容iBeacon的硬件发射器，其通常被称为信标，是一种广播其识别码到附近便携式电子装置的BLE设备。iBeacon技术使智能电话、平板电脑和其它装置能够在其靠近一个iBeacon标签时执行某些操作。一旦检测到iBeacon标签，移动电话会利用接收到的iBeacon信息和位置信息，根据情境搜索(contextual search)激活相关的移动应用。在此例子里，不同的iBeacon标签能够激活不同的移动应用，以便提供促销或广告宣传活动信息给使用移动电话的用户。

iBeacon使用BLE的接近传感器技术广播一个通用唯一识别码，该识别码会被具有兼容应用或运行系统的一个读取器接捕获。该识别码以及与其一起发送的数据可以被用来确定该设备的物理位置、客户追踪、或触发该设备上一个基于位置的操作，如在社交媒体签到，或者推送通知。

然而，如果将BLE的iBeacon用于有源RFID应用，需要克服一些障碍。目前用于有源RFID应用的iBeacon方案的一些限制有：

1、BLE标准提供40个频道。其中只有三个广播频道(37、38和 39)能够用于iBeacon应用。在没有信号冲突的情况下，可以产生最多400 个时隙(根据iBeacon广播间隔100ms，和大约0.75毫秒的广告包时间，即(100/0.75)×3广播频道)。对于标签读取器要读取潜在上千个有源RFID 标签的应用来说，使用BLE的iBeacon方案不可行，因为信号冲突的概率会随着iBeacon标签数目的上升而增加。

2、无论是否存在标签读取器，iBeacon方案都会持续广播。这将造成电池电力的浪费，缩短电池寿命，增加有源RFID标签的更换速率，从而增加使用成本。此外，在FAA规则下，要求禁止在飞行中的飞机上设备有RF信号发射，因此使用该广播方案的RFID将不被允许应用在飞机上。

3、iBeacon方案没有可靠的标签和读取器之间的数据交互。使用iBeacon方案的标签不知道标签读取器是否已经成功获取其数据，因为读取器不会发送应答给标签。因此标签不得不周期性地持续广播其数据。

4、iBeacon方案没有数据安全性，因为任何BLE装置都能够嗅探(sniff)和听到由标签广播的数据。

因此，对于有源RFID应用，有必要以一个增强的方式使用BLE 技术，以便既能利用其低成本和低功耗的优势，又能克服传统iBeacon方案的缺点。

此外，如果标签读取器能够读取其覆盖范围内无限数目的标签，这将是优选的。如果标签读取器能够迅速且可靠地从标签提取身份识别有效载荷(identification payload)，就会更好。如果能延长标签的电池寿命以持续很多年，又会更好。