專利名稱：基于rfid技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及短程無線識(shí)別領(lǐng)域，具體是一種基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽，是 一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。識(shí)別 工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別 多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便，在很多應(yīng)用領(lǐng)域可以取代條形碼。隨著社會(huì)的發(fā)展，便捷性消費(fèi)在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用，原有的管理方式顯得滯后。例 如停車管理或者高速公路管理，車輛駛?cè)搿⒐芾砣藛T確認(rèn)車型、確定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施收費(fèi)、打 開入口道閘放行等操作所有工作均由保安人工完成，這樣操作復(fù)雜人員成本高昂；再比如 商場(chǎng)收費(fèi)，現(xiàn)有模式是通過銀行卡刷卡消費(fèi)，不僅需要輸入密碼等繁瑣操作，而且存在被盜 竊使用的隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服目前技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的主要目的是提供一種基于RFID技術(shù)的 低功耗的智能標(biāo)簽系統(tǒng)?；赗FID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，包括RFID標(biāo)簽、讀卡器、讀卡器天線、實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺(tái)管理平臺(tái)；所述RFID標(biāo)簽包括由芯片和電池組成，芯片包括編碼 儲(chǔ)存單元和發(fā)射接收單元；所述讀卡器包括天線接口、讀寫器接口、數(shù)據(jù)讀寫單元和無線發(fā) 射芯片；所述后臺(tái)管理平臺(tái)包括控制設(shè)備和PC管理設(shè)備；所述RFID標(biāo)簽與讀卡器之間無 線通信連接，所述讀卡器與后臺(tái)管理平臺(tái)之間通過讀寫器接口連接；讀卡器中各模塊相互 連接，天線接口連接無線發(fā)射芯片，讀寫器接口連接數(shù)據(jù)讀寫單元；所述RFID標(biāo)簽為有源 標(biāo)簽，所述芯片內(nèi)部還包括一用于使RFID標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器 后喚醒RFID標(biāo)簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊及單元相互連接。所述讀卡器中設(shè)置有調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片發(fā)射功率的手動(dòng)播碼開關(guān)。所述讀卡器中設(shè)置有采用TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行多張電子標(biāo)簽讀取的電子標(biāo)簽 防碰撞模塊，所述電子標(biāo)簽防碰撞模塊連接數(shù)據(jù)讀寫單元。所述讀卡器中設(shè)置有定時(shí)自動(dòng)讀卡單元，定時(shí)自動(dòng)讀卡單元周期性檢測(cè)讀卡器天 線感應(yīng)范圍內(nèi)的RFID標(biāo)簽，自動(dòng)讀卡單元連接所述數(shù)據(jù)讀寫單元。所述讀寫器接口包括標(biāo)準(zhǔn)韋根26接口或RS485接口，標(biāo)準(zhǔn)韋根26接口或RS485 接口用于連接不同的后臺(tái)管理平臺(tái)。所述讀卡器天線和所述天線接口之間活動(dòng)連接，讀卡器天線由若干種不同增益的 天線組成，不同增益的天線用于選擇檢測(cè)RFID標(biāo)簽的范圍。所述讀卡器天線以工作頻率是2. 4-2. 5GHz的GFSK發(fā)射方式工作。
3[0012]所述讀卡器和RFID標(biāo)簽中都設(shè)有加密編碼識(shí)別單元；加密編碼識(shí)別單元使標(biāo)簽 與讀寫器產(chǎn)生相互認(rèn)證的機(jī)制，防止非法的讀寫器獲取標(biāo)簽信息或篡改標(biāo)簽數(shù)據(jù)，或者偽 造標(biāo)簽哄騙讀寫器。本發(fā)明的有益效果是有源的RFID標(biāo)簽功耗低，電池壽命長(zhǎng)，具備通信距離長(zhǎng)、傳 輸數(shù)據(jù)量大，可靠性高和兼容性好等特點(diǎn)，與無源RFID標(biāo)簽相比，在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)非常明 顯，但因?yàn)殡姵毓╇?，并且主要的能耗是信?hào)的無線傳輸，故設(shè)計(jì)時(shí)采用電子標(biāo)簽處于休眠 狀態(tài)，利用外部中斷喚醒，同時(shí)利用中斷方式接收讀寫器的有效驗(yàn)證碼后才發(fā)送自己的信 息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗。采用RFID標(biāo)簽與讀寫器相互認(rèn)證的機(jī)制，防止非法的讀寫器獲取 標(biāo)簽信息或篡改標(biāo)簽數(shù)據(jù)，或者偽造標(biāo)簽哄騙讀寫器，同時(shí)通信過程中采用加密編碼傳輸， 防止明文傳輸?shù)陌踩[患。能夠小型化到手機(jī)用SIM卡上集成，使商場(chǎng)消費(fèi)更加方便。

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，包括RFID標(biāo)簽、讀卡器、讀卡 器天線、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺(tái)管理平臺(tái)；所述RFID標(biāo)簽為有源標(biāo)簽，包括由芯片 和電池組成，芯片包括編碼儲(chǔ)存單元和發(fā)射接收單元，還包括一用于使RFID標(biāo)簽處于休眠 狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器后喚醒RFID標(biāo)簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊 及單元相互連接；所述后臺(tái)管理平臺(tái)包括控制設(shè)備和PC管理設(shè)備；所述RFID標(biāo)簽與讀卡器之間無 線通信連接，所述讀卡器與后臺(tái)管理平臺(tái)之間通過讀寫器接口連接；所述讀寫器接口包括 標(biāo)準(zhǔn)韋根26接口或RS485接口，本實(shí)施例中采用標(biāo)準(zhǔn)485通信的+RS485和標(biāo)準(zhǔn)485通信 的-RS485雙接口，均使用RS485接口通信協(xié)議；RS485通用協(xié)議輸出數(shù)據(jù)的格式如表2 1、數(shù)據(jù)開始標(biāo)志STX = 02H，數(shù)據(jù)結(jié)束標(biāo)志ETX = 03H ；2、DATA為讀取的電子標(biāo)簽編號(hào)，長(zhǎng)度為6個(gè)字節(jié)ASCII碼。把編號(hào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 ASCII表示的方法是把數(shù)據(jù)按從高到低的順序每4位一組進(jìn)行分割，再把4位二進(jìn)制數(shù)的 取值用ASCII碼表示。由于4位二進(jìn)制數(shù)的取值范圍是OH 冊(cè)，因此轉(zhuǎn)換后的ASCII碼為 30H 39H，41H 46H。例如32位編號(hào)號(hào)數(shù)據(jù)為6A90F1H，轉(zhuǎn)化為8個(gè)字節(jié)的ASCII碼后 為 36H 41H 39H 30H 46H31H ；3、BCC為校驗(yàn)碼，是從STX到ETX每一個(gè)字節(jié)“異或”后的結(jié)果。除了在標(biāo)簽編號(hào) 前加上讀寫器地址用戶編碼(UIA)外，其余和RS-485公共協(xié)議一致，UIA和DATA均用ASCII碼表示，UIA地址范圍在0x00 OxFF，其中UIAH是讀寫器地址用戶編碼的十六進(jìn)制格式的 高四位，UIAL是讀寫器地址用戶編碼的十六進(jìn)制格式的低四位，例如UIA為0x18，則UIAH =0x31，UIAL = 0x38。所述讀卡器包括天線接口、讀寫器接口、數(shù)據(jù)讀寫單元和無線發(fā)射芯片，數(shù)據(jù)讀寫 單元用于讀取數(shù)據(jù)，無線發(fā)射芯片用于通過讀寫器天線對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行信息傳輸；所述讀 卡器中還設(shè)置有調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片發(fā)射功率的手動(dòng)播碼開關(guān)、采用TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn) 行多張電子標(biāo)簽讀取的電子標(biāo)簽防碰撞模塊和定時(shí)自動(dòng)讀卡單元；天線接口連接無線發(fā)射 芯片，讀寫器接口連接數(shù)據(jù)讀寫單元；所述電子標(biāo)簽防碰撞模塊連接數(shù)據(jù)讀寫單元；自動(dòng) 讀卡單元連接所述數(shù)據(jù)讀寫單元；在本實(shí)施例中讀卡器參數(shù)為(1)工作頻率2. 4-2. 5GHz ；(2)工作方式以GFSK發(fā)射方式工作；(3)輸出功率10 士 2dBm (可調(diào))；(4)讀寫距離；讀卡距離彡IOm0 (與天線增益有關(guān))；(5)安全機(jī)制具有電子標(biāo)簽防碰撞模塊，能夠?qū)﹄娮訕?biāo)簽進(jìn)行合法性檢驗(yàn)和加 密功能；(6)讀卡方式定時(shí)自動(dòng)讀卡；(7)供電配有220V交流輸入+12V/4A直流電輸出的電源變換器；(8)功耗平均功率< IOnW ；(9)外形尺寸13. 9cmX7. 9cmX 3cm ；(10)重量整機(jī)重量約280g ；(11)工作溫度-40°C +85°C。手動(dòng)播碼開關(guān)調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片的發(fā)射功率，撥碼位置與功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 所示 所述讀卡器天線和所述天線接口之間活動(dòng)連接，讀卡器天線由若干種不同增益的 天線組成；所述讀卡器天線以工作頻率是2. 4-2. 5GHz的GFSK發(fā)射方式工作；所述讀卡器和RFID標(biāo)簽中都設(shè)有加密編碼識(shí)別單元。讀卡器的電源適配器輸入端交流電源的電壓及工作頻率符合要求 100V 220VAC/50HZ，輸出端插入讀寫器電源插孔，給讀寫器供電，系統(tǒng)即完成初始化過程，
5進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。接通讀寫器后，讀寫器即進(jìn)入定時(shí)讀卡狀態(tài)，考慮到用戶需要，讀寫器在出 廠時(shí)已經(jīng)配置了基本參數(shù)，以滿足基本的操作要求。 在平時(shí)RFID標(biāo)簽由于休眠模塊得控制處于休眠狀態(tài)，當(dāng)讀卡器發(fā)送喚醒信號(hào)(即 有效驗(yàn)證碼)后被所述發(fā)射接收單元接收并傳遞至中斷喚醒模塊；中斷喚醒模塊命令休眠 模塊停止休眠控制，使編碼儲(chǔ)存單元通過發(fā)射接收單元傳送信息編碼給讀卡器；讀卡器天 線接收信息編碼并傳遞給數(shù)據(jù)讀寫單元；數(shù)據(jù)讀寫單元處理信息編碼后通過讀寫器接口傳 遞給后臺(tái)管理平臺(tái)。
權(quán)利要求基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，包括RFID標(biāo)簽、讀卡器、讀卡器天線、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺(tái)管理平臺(tái)；所述RFID標(biāo)簽包括由芯片和電池組成，芯片包括編碼儲(chǔ)存單元和發(fā)射接收單元；所述讀卡器包括天線接口、讀寫器接口、數(shù)據(jù)讀寫單元和無線發(fā)射芯片；所述后臺(tái)管理平臺(tái)包括控制設(shè)備和PC管理設(shè)備；所述RFID標(biāo)簽與讀卡器之間無線通信連接，所述讀卡器與后臺(tái)管理平臺(tái)之間通過讀寫器接口連接；讀卡器中各模塊相互連接，天線接口連接無線發(fā)射芯片，讀寫器接口連接數(shù)據(jù)讀寫單元；其特征是所述RFID標(biāo)簽為有源標(biāo)簽，所述芯片內(nèi)部還包括一用于使RFID標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器后喚醒RFID標(biāo)簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊及單元相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器中設(shè)置有調(diào)節(jié)無線發(fā)射芯片發(fā)射功率的手動(dòng)播碼開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征是所述 讀卡器中設(shè)置有采用TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行多張電子標(biāo)簽讀取的電子標(biāo)簽防碰撞模塊； 所述電子標(biāo)簽防碰撞模塊連接數(shù)據(jù)讀寫單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器中設(shè)置有定時(shí)自動(dòng)讀卡單元；自動(dòng)讀卡單元連接所述數(shù)據(jù)讀寫單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征是所述讀寫 器接口包括標(biāo)準(zhǔn)韋根26接口或RS485接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征是所述讀 卡器天線和所述天線接口之間活動(dòng)連接，讀卡器天線由若干種不同增益的天線組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器天線以工作頻率是2. 4-2. 5GHz的GFSK發(fā)射方式工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，其特征是所述讀卡 器和RFID標(biāo)簽中都設(shè)有加密編碼識(shí)別單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于RFID技術(shù)的低功耗智能標(biāo)簽系統(tǒng)，解決目前的有源的電子標(biāo)簽功耗高，無源標(biāo)簽信號(hào)較弱，應(yīng)用均受到限制，而隨著社會(huì)發(fā)展利用RFID標(biāo)簽技術(shù)進(jìn)行計(jì)費(fèi)和消費(fèi)的領(lǐng)域越來越廣泛的矛盾。它包括RFID標(biāo)簽、讀卡器、讀卡器天線、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和主控制的后臺(tái)管理平臺(tái)；所述RFID標(biāo)簽包括由芯片和電池組成，所述芯片內(nèi)部還包括一用于使RFID標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)的休眠模塊和一接收讀卡器后喚醒RFID標(biāo)簽工作的中斷喚醒模塊；芯片內(nèi)部各模塊及單元相互連接。采用電子標(biāo)簽處于休眠狀態(tài)，利用外部中斷喚醒，同時(shí)利用中斷方式接收讀寫器的有效驗(yàn)證碼后才發(fā)送自己的信息，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗。適用于路橋收費(fèi)、停車場(chǎng)管理、集成手機(jī)SIM卡消費(fèi)模塊等眾多領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G06K17/00GK201662817SQ20102011022
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者史慧, 史珍, 史繼國, 張淑瑋, 張瑞華, 張金, 戶青穎, 楊海燕 申請(qǐng)人:濟(jì)南艾雅信息系統(tǒng)有限公司