CN101470791B - 射频信号的识别、应答方法及系统,标签和阅读器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种射频信号识别、应答方法及系统，标签和阅读器，以降低应答过程中标签的能耗。在本发明的实施例中，阅读器向管辖范围内的标签发送激活命令，接收到激活命令的标签根据进行标签标识信息回复，并根据激活命令产生应答间距，在该机或命令触发的后续标签标识信息的回复中，都按该应答间距进行回复；阅读器根据管辖范围内的标签标识信息回复情况对标签进行识别，若在一定的时间或轮询次数内未能正确识别标签，则重新发送激活命令，对识别过程进行控制；在本发明是实例中，每一个激活命令对于一个标签来说只随机产生一次应答间距，不用每次回发标签标志信息后都随机产生一个应答间距，节省了随机产生应答间距而带来的能耗。

Description

射频信号的识别、应答方法及系统,标签和阅读器

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种射频信号的识别、应答方法，系统及标签。

背景技术

近年来，RFID(射频识别)应用越来越广泛。RFID不但可以替换目前通用的条形码，还可以应用于物流仓储中的仓库管理、身份识别、交通运输、食品医疗、动物管理、门禁防盗以及工业军事等多种应用场景，而且，RFID可以适用于环境条件特别恶劣的应用场景，所以给人们的生活带来更多的便利。

典型的RFID系统一般由两部分组成，即标签(tag)和阅读器(reader)。标签是RFID系统的数据载体，每个标签具有唯一的标识信息即标签ID。标签可以附着在目标对象上，以标识目标对象。阅读器的主要任务是向标签发射读取命令信号、接收标签返回的应答，并解码识别，然后，将解码后的信息传输至后台主机，以供后台主机进行处理。

现有技术的其中一种方法是采用无时隙无终止多标签阅读的ALOHA防碰撞识别方法进行标签识别。该方法中，阅读器向管辖范围内的标签发送激活(wake-up)命令，接收到该wake-up命令的所有标签被激活，向阅读器回发自身的标签ID，阅读器若接收到1个标签ID，则识别该标签；若未接收到标签ID，则说明管辖范围内无可识别的标签，结束识别；若接收到多个标签ID，则继续识别。下面介绍在阅读器识别过程中，标签的应答流程：

如图1所示，标签tag1，tag2和tag3在接收到阅读器的wake-up命令(图1中斜线框所示)后，向阅读器回发标签ID，标签回发标签ID过程中，标签ID传输时长由图中黑框的宽度表示，在一次标签识别的应用场景中，标签ID的传输时长一般相同。图1所示的情况下，在阶段1，有3个标签接收到wake-up 命令后回发了标签ID，此后，每个标签产生一个随机数，根据产生的随机数，得到一个随机时间间隔(应答间距，由图1中每个标签对应的黑框之间的空白间隔长度表示)，等待该应答间距后，再次进行标签ID的回发；不论标签是否被识别，以后每次回发后，各标签都随机产生一个应答间距，经过该应答间距后，又再次回发标签ID，如此反复，直到阅读器发送终止命令为止。

在标签的识别过程中，若各标签的标签ID回发发生碰撞，则阅读器不可识别发生碰撞的标签，若有标签的标签ID的回发不与其它标签发生碰撞，则该标签可被成功识别。下面结合图1介绍该识别流程中的标签的碰撞以及被识别情况，在阶段1，由于各标签都是根据wake-up命令回发标签ID，所以各个标签回发标签ID的通信时间段完全重合，tag1，tag2和tag3在阶段1发生全碰撞(若两个标签回发标签ID的通信时间段完全重叠，即当两个标签应答的起始时间相等(t_s1＝t_s2)时，则称这两个标签在该次回发过程中发生全碰撞；而如果只有ID中的一部分重叠，即当两个标签应答的起始时间满足条件t_s1-t_ID＜t_s2＜t_s1+t_ID，且t_s2≠t_s1(t_ID为标签ID传输时长)时，则称这两个标签在该次回发过程中发生部分碰撞。)，tag1，tag2和tag3在传送完自身的标签ID后，均随机产生一个应答间距，在图1中，tag3的应答间距最短，tag2的应答时间最长，tag1的应答时间居中，形成阶段2的应答情况：在阶段2中，tag2的回发标签ID的通信时间段与tag1和tag3的回发标签ID通信时间段没有任何重叠，此时tag2可被成功识别，而tag1和tag3的回发标签ID通信时间段有部分重叠，即tag1和tag3在此次回发过程中发生了部分碰撞，tag1和tag3在此次回发过程中，不能被识别。根据上面的描述，结合图1可知，在阶段3，tag1，tag2和tag3两两部分碰撞；在阶段4，tag1分别与tag2和tag3部分碰撞，而tag2和tag3发生全碰撞。

在对现有技术的研究和实践过程中，发明人发现现有技术存在以下问题：

现有技术中，标签每次向阅读器回发标签ID时，都需要触发随机数发生器产生随机数，根据产生的随机数随机产生应答间距，等待应答间距后进行 下一次向阅读器回发标签ID的操作，此时又触发随机数发生器产生随机数，而只有在所有标签被均被识别时，标签才停止向阅读器发送标签ID，所以标签产生随机数的次数比较多，而每次调用随机数发生器模块产生随机数均会消耗一定的标签能源，这对于采用无时隙无终止多标签阅读的ALOHA防碰撞识别方法中的无源标签而言，标签的能耗很高。

发明内容

本发明实施例提供了一种射频信号识别、应答方法及系统，标签和阅读器，以降低应答过程中标签的能耗。

本发明实施例提供了一种射频信号应答方法，包括：

接收激活命令；

根据所述激活命令回发标签标识信息，并随机产生标签标识信息回发的应答间距；

根据所述应答间距进行标签标识信息回发。

本发明实施例还提供了一种射频信号识别方法，包括：

向管辖范围内的标签发送激活命令，所述激活命令用于触发接收到该命令的标签回发标签标识信息，并随机产生标签标识信息回发的应答间距，根据所述应答间距进行标签标识信息回发；

接收管辖范围内的标签回发的标签标识信息，对标签进行识别；

若识别情况满足重置条件，则重新向管辖范围内的标签发送激活命令。

本发明实施例还提供了一种标签，包括：

接收单元，用于接收控制命令；

应答间距产生单元，用于接收单元接收到的激活命令，随机产生应答间距；

发送单元，用于根据所述接收单元接收到的激活命令，回发标签标志信息；根据所述应答间距进行标签标识信息回发。

本发明实施例还提供了一种阅读器，包括：

发送单元，用于发送控制命令；

识别单元，用于接收被激活的标签回发的标签标识信息，并根据接收到的标签标识信息对标签进行识别；所述被激活的标签为接收到所述发送单元发送的激活命令的标签；

控制单元，用于在所述识别单元的识别情况满足重置条件的情况下，控制所述发送单元重新发送激活命令。

本发明实施例还提供了一种射频信号识别系统，包括：

阅读器，用于向管辖范围的标签发送激活命令，根据管辖范围内的标签回复的标签ID对标签进行识别，若在识别情况满足重置条件的情况下，则重新向管辖范围内的标签发送激活命令；

标签，用于根据接收到的激活命令，回发标签ID，并根据激活命令随机产生应答间距，根据所述应答间距进行标签ID回发。

以上技术方案可以看出，本发明实施例中的标签根据阅读器的激活命令进行标签标识信息的回发以及应答间距的产生，每一个激活命令对于一个标签来说只随机产生一次应答间距，不用每次回发标签标志信息后都随机产生一个应答间距，节省了随机产生应答间距而带来的能耗。

附图说明

图1是现有技术射频识别过程中的标签应答示意图；

图2是本发明实施例射频信号应答方法的流程图；

图3是本发明实施例标签在进行射频信号应答过程中的碰撞情况示意图；

图4是本发明实施例射频信号识别方法的流程图；

图5是本发明提供的标签的一个实施例示意图；

图6是本发明提供的阅读器的一个实施例的示意图；

图7是本发明提供的射频信号识别系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种射频信号应答方法，能够降低应答过程中标签的 能耗。

本发明实施例的应答过程中，标签根据wake-up命令触发产生随机数，即在收到一次wake-up命令只产生一次随机数，利用此随机数产生应答间距，此后每次回发标签ID后，均等待该应答间距，进行下一次标签ID回发操作，直到接收到终止命令或另一次wake-up命令。

请参阅图2，是本发明实施例射频信号应答方法的流程图，包括步骤：

步骤201、标签接收阅读器的激活命令；步骤202、根据所述激活命令回发标签的标识信息，并根据所述激活命令随机产生应答间距；

参阅图3的阶段1，标签接收阅读器的wake-up命令后，向阅读器回发标签ID，在此阶段，标签接收到wake-up命令后就发送自身的标签ID，可认为接收到wake-up命令的标签同时发送自身的标签ID，当各标签的标签ID传输时长相同时，则如应答情况如图3的阶段1所示。

需要指出的是，本发明实施例并不限定标签ID的传输时长是否相等，通过阅读本文，应当理解，标签ID传输时长是否相等并不影响对本发明提供的实施例要解决的技术问题，即在本发明的实施例中，假定各标签ID的传输时长相等并不失本发明实施例的一般性。

为描述方便，下文以各标签的标签ID传输时长相等为例进行说明。

在阶段1，各标签同时发送标签ID，且回发标签ID的通信时间段完全重叠，在此阶段，tag1，tag2和tag3发生全碰撞。在现有技术中，标签的每一次标签ID的回发都伴随着一次随机数的产生，标签的应答间距根据产生的随机数确定，而在在本发明实施例中，各标签根据接收到的wake-up命令产生随机数，根据随机数产生相应的应答间距，并储存该应答间距以备调用，直到接收到新的wake-up命令重新产生新的应答间距并刷新原有应答间距为止。如图3所示，tag1根据wake-up命令产生的随机数对应的应答间距为T1；tag2根据wake-up命令产生的随机数对应的应答间距为T2；tag3根据wake-up命令产生的随机数对应的应答间距为T3。

步骤203、按所述应答间距进行应答；

各标签在后续的标签ID回发过程中，每次回发完标签ID后，等待该标签根据wake-up命令产生的应答间距，然后重新回发标签ID。如图3所示，tag1，tag2和tag3在接收到wake-up命令回发标签ID后，分别等待随机产生的应答间距T1，T2和T3之后再次进行标签ID回发，此后，tag1在每次回发标签ID之后，均等待T1的应答间距进行下一次标签ID回发。tag2和tag3的情况类似。重复步骤202和203直到接收到终止命令或新的wake-up命令。

如图3所示，在阶段2，tag1，tag2和tag3两两发生部分碰撞，均不能被识别；在阶段3，tag1分别和tag2和tag3部分碰撞，均不能被识别；在阶段4，tag1和tag3发生部分碰撞，不能被识别，tag2在此阶段的应答(即回发标签ID)过程中，无其它标签与之发生碰撞，可被阅读器识别。可以看到只要随机产生的应答间距不是完全一样(完全碰撞)，经过一段时间之后各个标签即可因为相互之间应答间距差的累积而能够被单独识别。

在本发明的实施例中，由于无源标签内随机数的产生由wake-up命令触发，而不是每次回发标签ID都要伴随一次随机数的产生，所以可在很大程度上减少标签的能耗。

在无时隙无终止的ALOHA防碰撞识别方法中，标签处于被动的应答状态，标签接收阅读器的命令，然后按照阅读器的命令进行响应的动作，标签的动作简单，与阅读器之间的通信也简单，标签的识别有赖于阅读器命令，有鉴于此，为有效控制以本发明实施例提出的射频信号应答方法进行应答的标签，本发明实施例提出了一种射频信号识别的方法，如图4所示，包括

步骤401、阅读器向管辖范围内的标签发出激活命令；

阅读器开始识别时，首先向管辖范围内的标签发出激活命令，管辖范围内的标签根据激活命令，将标签ID回发给阅读器，并且根据激活命令随机产生应答间距，此后，均按该随机产生的应答间距进行应答，直至接收到新的激活命令或终止命令。

步骤402、阅读器接收管辖范围内的标签回发的标签ID，对标签进行识别；

当接收到一个标签回发的标签ID，即某个标签ID的回发过程中未与其他标签ID的回发发生碰撞时，阅读器识别该标签；当接收到多个标签回发的标签ID，即这多个标签在标签ID的回发过程中发生碰撞时，阅读器不能识别这些标签。

步骤403、若阅读器在预定时间或预定的轮询次数内未能正确识别标签，则重新向管辖范围内的标签发送激活命令；

在标签的回发过程中，随机应答时间和标签ID传输时长都是最小时间单位t的整数倍，所述的预定时间可根据标签ID传输时长和应答间距确定，现分析两个标签A，B的应答情况，以作为所述预定时间的选取参考：

考虑标签ID传输时长为k×t(k为自然数)，且两个标签A，B在第一次产生随机应答间距后的第一次标签ID回复中，发生(k-1)×t的时间重叠，假设A的应答间距为N×t(N为自然数)，B的应答间距为(N+1)×t，则从应答次数上考虑，A和B分别再经过k-1次应答则不发生碰撞；从时间上考虑，阅读器在发送激活命令[(k-1)×k+k×N]×t后，可正确识别A，在发送激活命令[(k-1)×k+k×(N+1)]×t后，可正确识别B。

而在A和B在第一次产生随机应答间距后的第一次标签ID回复中，若发生的时间重叠小于(k-1)×t，则只需要更少的标签ID回复次数和更少的时间就可不发生碰撞，被正确识别，所以阅读器可选取在发送激活命令[(k-1)×k+k×N]×t后，若仍未能正确识别标签，则重新向管辖范围内的标签发送激活命令；同理，如果在上一次正确识别标签后的一段预定时间内，未能正确识别标签，阅读器也可重新向管辖范围内的标签发送激活命令，以调整各标签的应答间距，以利于标签的识别。

当然，预定时间的选取可由用户按上述规则自定义，也可由系统预设，该预定时间的设定反映了标签识别中所期望的错误控制等级，即预定时间内 没有正确识别标签，就认为标签根据激活命令产生的应答间距不合适(应答间距产生错误)，重新发送激活命令，使标签重新产生应答间距，从而根据预设时间对应答过程进行调整，控制错误等级。

另外，也可根据预定的轮询次数来控制wake-up命令的重发。轮询次数为阅读器定义的轮询的次数，每一个轮询的时间长度是动态变化的，可以随着标签数的增加或减少改变大小，而且足够剩余标签传输其标签ID。如图3所示，每个阶段分别对应一次轮询，在这四个阶段中，阅读器连续地收到标签回发的标签ID。阅读器可以知道每一个轮询的长度，因而可以统计轮询的次数。若在一定的轮询次数内都没有标签被正确识别，则可重发激活命令，对应答过程进行调整。故，可设定一个预定的轮询次数来控制wake-up命令的重发，对应答过程进行调整，以利于标签的识别。

同样，该预定的轮询次数也可由用户根据需要自定义或由系统预先设定。

本发明实施例提出的射频信号识别方法，利用激活命令触发管辖范围内的标签随机产生标签ID回复的间隔时间，通过激活命令对标签的识别进行调整，由于被动标签在产生随机应答间距时需要调用随机数发生器，这将耗费一定的能量，而在本实施例所提出的方法中，阅读器管辖范围内的标签不必每次进行标签ID回复之后都随机产生应答间距，节省了标签能耗。

本发明实施例还提供了一种标签，如图5所示，该标签包括：

接收单元501，用于接收控制命令；

接收单元501接收阅读器的控制命令，控制命令包括激活命令，终止命令等。

应答间距产生单元502，用于根据接收单元501接收到的激活命令，随机产生应答间距；

标签的接收单元每接收到一次激活命令，应答间距产生单元502就随机产生一次应答间距。

发送单元503，用于根据所述接收单元接收到的激活命令，回发标签ID； 根据所述应答间距进行标签标识信息回发。

发送单元503根据接收单元501接收到的阅读器发送的激活命令，回发标签ID，即标签的发送单元503是由阅读器的激活命令启动回发标签ID的，且在每次标签ID回发结束后，等待所述应答间距产生单元502根据激活命令随机产生的应答间距，进行下一次的标签ID回发。

进一步地，上述的发送单元503可包括：

执行单元，用于回发标签ID；

触发单元，用于根据所述接收单元501接收到的激活命令触发所述执行单元回发标签ID，并且在所述执行单元回发标签ID结束后，等待所述应答间距产生单元502产生的应答间距，触发所述执行单元再次进行标签ID回发。

更进一步，上述的触发单元可包括：

使能单元，用于在所述接收单元501接收到激活命令后，使使能信号有效，在所述接收单元接收到终止命令后，使所述使能信号无效；

计时单元，用于在所述使能信号有效的情况下，开启计时功能，在所述使能信号无效的情况下，关闭计时功能，所述计时功能为：在所述执行单元回发标签ID结束后，开始重新计时；

指令单元，用于根据所述接收单元501接收到的激活命令，指令所述执行单元进行标签ID回发或在所述计时单元计时到所述应答间距产生单元502产生的应答间距时，指令所述执行单元进行标签ID回发。

在本发明的实施例中，标签由wake-up命令触发产生随机数，而不是每次回发标签ID都要伴随一次随机数的产生，所以可在很大程度上减少标签的能耗。

本发明实施例还提供了一种阅读器，如图6所示，该阅读器包括：

发送单元601，用于发送控制命令；

在标签识别过程中，发送单元601向管辖范围内的标签发送wake-up命令，以激活接收到wake-up命令的标签进行前述的本发明实施例的标签ID回发过程；向管辖范围内的标签发送终止命令，以终止识别。

识别单元602，用于接收被激活的标签回发的标签ID，并根据接收到的标签ID对标签进行识别；所述被激活的标签为接收到所述发送单元601发送的wake-up命令的标签；

控制单元603，用于在所述识别单元602的识别情况满足重置条件的情况下，控制所述发送单元601重新发送激活命令。

所述阅读器还可包括：

设定单元604，用于根据标签标识信息传输时长及标签的应答间距确定预定时间，或预先设定所述预定时间；

对应地，所述控制单元603包括：

判断单元，用于判断在所述预定时间内是否有标签被正确识别；

重置单元，用于在所述判断单元判断在所述预定时间内无标签被正确识别的情况下，指令所述发送单元重新发送激活命令。

或者，所述阅读器还可包括：

设定单元604，用于设定预定的轮询次数；

对应地，所述控制单元603包括：

判断单元，用于判断在所述预定的轮询次数内是否有标签被正确识别；

重置单元，用于在所述判断单元判断在所述预定的轮询次数内无标签被正确识别的情况下，指令所述发送单元重新发送激活命令。

本发明实施例提供的阅读器，利用激活命令触发管辖范围内的标签随机产生标签ID回复的间隔时间，通过激活命令对标签的识别进行调整，由于被动标签在产生随机应答间距时需要耗费一定的能量，而在本实施例所提出的方法中，阅读器管辖范围内的标签不必每次进行标签ID回复之后都随机产生应答间距，节省了标签能耗。

本发明实施例还提供了一种射频信号的识别系统，如图7所示，该系统包括：

阅读器70，用于向管辖范围的标签发送激活命令，根据管辖范围内的标 签回复的标签ID对标签进行识别，若在识别情况满足重置条件的情况下，则重新向管辖范围内的标签发送激活命令；

标签71，用于根据接收到的激活命令，回发标签ID，并根据激活命令随机产生应答间距，根据所述应答间距进行标签ID回发。

本发明实施例提供的射频信号识别系统中，标签71根据阅读器70的激活命令产生标签ID回发的应答间距，以后每次标签ID回发都等待该应答间距进行下一次回发，而不是每次标签ID回发后都随机产生应答间距，避免了在一次激活命令触发应答过程中，标签71多次产生随机数的问题，从而降低了标签71的能耗。

以上对本发明实施例所提供的一种射频信号识别、应答方法及系统、标签和阅读器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种射频信号应答方法，其特征在于，所述方法包括：

接收激活命令；

根据所述激活命令回发标签标识信息，并产生随机数，根据所述随机数产生标签标识信息回发的应答间距，并储存该应答间距以备调用；

根据所述应答间距进行标签识别信息的回发，回发完所述标签识别信息后，等待所述应答间距，然后重新回发所述标签识别信息，直到接收到终止命令或另一次激活命令。

2.一种标签，其特征在于，所述标签包括：

接收单元，用于接收控制命令；

应答间距产生单元，用于在接收单元接收到的激活命令时，随机产生应答间距，并储存该应答间距以备调用；

发送单元，用于根据所述激活命令启动回发标签标识，且在每次标签标识回发结束后，等待所述应答间距，进行下一次的标签ID回发。

3.如权利要求2所述的标签，其特征在于，所述发送单元包括：

执行单元，用于回发标签标识信息；

触发单元，用于根据所述接收单元接收到的激活命令触发所述执行单元回发标签标志信息；并且在所述执行单元回发标签标识信息结束后，等待所述应答间距产生单元产生的应答间距，触发所述执行单元再次进行标签标识信息回发。

4.如权利要求3所述的标签，其特征在于，所述触发单元包括：

使能单元，用于在所述接收单元接收到激活命令后，使使能信号有效，在所述接收单元接收到终止命令后，使所述使能信号无效；

计时单元，用于在所述使能信号有效的情况下，开启计时功能，在所述使能信号无效的情况下，关闭所述计时功能，所述计时功能为：在所述执行单元回发标签标识信息结束后，开始重新计时；

指令单元，用于根据所述接收单元接收到的激活命令，指令所述执行单元进行标签标识信息回发，或者，在所述计时单元计时到所述应答间距产生单元产生的应答间距时，指令所述执行单元进行标签标志信息回发。

5.一种射频信号识别系统，其特征在于，所述系统包括：

阅读器，用于向管辖范围的标签发送激活命令，根据管辖范围内的标签回复的标签ID对标签进行识别，若在识别情况满足重置条件的情况下，则重新向管辖范围内的标签发送激活命令；

标签，根据激活命令产生随机数，即在收到一次激活命令只产生一次随机数，利用此随机数产生应答间距，，并储存该应答间距以备调用，在每次回发标签标识信息后，均等待该应答间距，才进行下一次标签标识信息的回发操作，直到接收到终止命令或另一次激活命令。