專利名稱：用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器和標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線信息采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器和標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代信息化管理要求對信息進行自動采集和處理。目前信息的自動(無線)采集技術(shù)主要是利用RFID技術(shù)進行信息的傳送。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識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)可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。
RFID系統(tǒng)通常由以下三部分組成:
標(biāo)簽(Tag):由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；
讀寫器(Reader):讀取(或?qū)懭?標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；
天線(Antenna):在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號。
RFID的工作原理是讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當(dāng)標(biāo)簽進入磁場(射頻場)時產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀寫器讀取并解碼后送至應(yīng)用系統(tǒng)進行有關(guān)處理。
RFID技術(shù)根據(jù)其電子標(biāo)簽的工作原理可以分為:無源RFID系統(tǒng)和有源RFID系統(tǒng)。無源RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽沒有內(nèi)部供電電源，標(biāo)簽內(nèi)部集成電路通過接收到讀寫器發(fā)送的電磁波進行驅(qū)動。當(dāng)標(biāo)簽接收到足夠強度的信號時，可以讀取自身的ID或存儲于內(nèi)部存儲器的數(shù)據(jù)向讀寫器發(fā)送。無源RFID系統(tǒng)成本較低。有源RFID系統(tǒng)與無源RFID系統(tǒng)相比，其標(biāo)簽內(nèi)部具有供電電源，能夠主動發(fā)送某一頻率的信號。有源RFID系統(tǒng)傳輸距離遠。
由于液體對無線電波的吸收作用，傳統(tǒng)的RFID系統(tǒng)特別是高頻RFID系統(tǒng)，很難透過液體進行數(shù)據(jù)讀取。甚至在含水量較高的環(huán)境，包含人體，都會對RFID的讀取產(chǎn)生很大影響。和固體物品相比，RFID在液體環(huán)境下讀取準(zhǔn)確率至少降低20%以上。當(dāng)讀取裝有液體物品的貨盤上貨箱信息時，只能讀取貨盤周圍的貨箱，由于無線電波的反射或被吸收，中間的貨箱無法正確讀取。
傳統(tǒng)的RFID主要采用以下方式進行液體環(huán)境下的讀取:
(I)電子標(biāo)簽貼附于液體包裝物的表面，將具有復(fù)磁導(dǎo)率的材料的RFID絕緣體，或單獨使用或與介電絕緣體材料組合使用，插入到RFID電子標(biāo)簽電路和液體包裝物的表面之間，通過使得電子標(biāo)簽與液體包裝物表面之間具有不同的介電系數(shù)，從而降低液體對無線電波影響。
(2)通過改進電子標(biāo)簽的天線設(shè)計，減少存在比如金屬、液體和人體這樣的材料時由于啟動RFID標(biāo)簽與RFID標(biāo)簽讀寫器之間的通信而造成的失諧影響。
(3)通過采用低頻無源標(biāo)簽，利用低頻無線電波的波長較長，受液體影響小特性，使得讀寫器可以進行標(biāo)簽的識別和讀取。
但是上述三種方式分別存在以下問題:
第一種方式和第二種方式有很大的局限性。具體而言，電子標(biāo)簽只能置于液體包裝物的表面，無法置于液體內(nèi)部。并且只能在某個角度和方向進行讀取，無法做到全方位的讀取。如果電子標(biāo)簽改變位置，則讀取準(zhǔn)確率會大大降低。電子標(biāo)簽需要保持清潔，無法應(yīng)用于惡劣的環(huán)境。如果電子標(biāo)簽表面粘附了水或者油污等，讀取準(zhǔn)確率也會受到影響。
第三種方式的讀取距離有限，通常情況下為10-60厘米，無法應(yīng)用于液體環(huán)境下需要較長作用距離的數(shù)據(jù)讀取。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為此，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽。
為達到上述目的，本發(fā)明第一方面的實施例提出一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，包括第一主控模塊，用于控制對所述標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭?；第一編碼模塊，與所述第一主控模塊相連，用于根據(jù)所述第一主控模塊的指令對請求信息進行編碼；混頻模塊，與所述第一編碼模塊相連，用于將所述編碼后的請求信息與第一載波信號進行混頻，生成調(diào)制請求信號；至少一個讀寫器天線，用于采用電感耦合模式將所述調(diào)制請求信號發(fā)送至所述標(biāo)簽，以及采用電感耦合模式接收來自所述標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號；第一功放模塊，與每個讀寫器天線相連，用于驅(qū)動所述讀寫器天線；第一天線匹配模塊，分別與所述至少一個讀寫器天線和所述第一主控模塊相連，用于在所述第一主控模塊的控制下對所述至少一個讀寫器天線進行阻抗匹配。
根據(jù)本發(fā)明實施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，采用電感耦合模式傳輸信號。其中，電感稱合模式是指工作在近場且產(chǎn)生的磁場能量遠大于電場能量的電磁波信號傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栴l率為低于300khz，波長大于1km，而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠遠小于其波長，所以屬于近場通信，信號傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號傳輸不受液體阻隔的特性，實現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明第二方面的實施例提供一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，包括:供電電源，用于向所述標(biāo)簽供電；至少一個標(biāo)簽天線，用于采用電感耦合模式接收來自所述讀寫器天線的調(diào)制請求信號，以及電感耦合模式將對應(yīng)于所述調(diào)制請求信號的標(biāo)簽調(diào)制信號發(fā)送給所述讀寫器天線；第二天線匹配模塊，與所述至少一個標(biāo)簽天線相連，用于對所述至少一個標(biāo)簽天線進行阻抗匹配；解調(diào)模塊，用于將所述標(biāo)簽天線接收的所述調(diào)制請求信號還原為數(shù)字請求信號；應(yīng)用碼匹配模塊，與所述解調(diào)模塊相連，用于對所述數(shù)字信號進行應(yīng)用碼匹配，生成匹配的碼流；第二主控模塊，與所述應(yīng)用碼匹配模塊相連，用于通過所述匹配的碼流按照預(yù)設(shè)的采樣頻率采樣串行的數(shù)字信號，并對所述串行的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)處理以得到對應(yīng)于所述數(shù)字請求信號的應(yīng)答信息；第二編碼模塊，與所述第二主控模塊相連，用于對所述應(yīng)答信息進行編碼；調(diào)制模塊，與所述第二編碼模塊相連，用于將所述編碼后的應(yīng)答信息與第二載波信號進行混頻，生成標(biāo)簽調(diào)制信號；第二功放模塊，分別與所述至少一個標(biāo)簽天線和所述調(diào)制模塊相連，用于驅(qū)動所述標(biāo)簽天線。
根據(jù)本發(fā)明實施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，采用電感耦合模式傳輸信號。其中，電感稱合模式是指工作在近場且產(chǎn)生的磁場能量遠大于電場能量的電磁波信號傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栴l率為低于300khz，波長大于1km，而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠遠小于其波長，所以屬于近場通信，信號傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號傳輸不受液體阻隔的特性，實現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器的示意圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽的示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器100。
讀寫器100包括通訊控制模塊1、第一主控模塊2、第一編碼模塊3、混頻模塊4、至少一個讀寫器天線5、第一功放模塊6、第一天線匹配模塊7、第一載波檢測模塊8和抗沖突解碼模塊9。
下面分別對讀寫器100的各個模塊的功能進行描述。
通信控制模塊I和第一主控模塊2相連，包括通訊控制器和各種通訊接口。其中，通訊接口包括RS232串行接口 RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。并且，預(yù)留有CAN接口和USB接口等。通信控制模塊I用于向第一主控模塊2傳輸命令，并接收第一主控模塊2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。從而最大限度的滿足各種情況下的需求。
第一主控模塊2是讀寫器100的核心，用于控制對標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭?，主要實現(xiàn)對標(biāo)簽的讀、寫功能，同時實現(xiàn)了天線的自動匹配和天線選擇等功能。第一主控模塊2可以與通信控制模塊I進行通信，接收命令、發(fā)送信息給通信控制模塊I。
第一編碼模塊3與第一主控模塊2相連,用于根據(jù)第一主控模塊2的指令對請求信息進行編碼。其中，第一編碼模塊3可以為基帶編碼器。第一編碼模塊3將請求信息按照預(yù)設(shè)的通信編碼格式進行編碼，包括向請求信息添加幀頭、長度和校驗碼等。然后將編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送到混頻模塊4。
混頻模塊4與第一編碼模塊3相連，用于將編碼后的請求信息與第一載波信號進行混頻，生成調(diào)制請求信號，其中，調(diào)制請求信號低于350KHZ。具體而言，混頻模塊4將基帶信號與第一載波信號進行混頻，將基帶信號調(diào)制到載波上，讀寫器100采用AM調(diào)制方式對基帶信號進行調(diào)制。其中調(diào)制深度為100%。
讀寫器天線5用于采用電感耦合模式將調(diào)制請求信號發(fā)送至標(biāo)簽，以及采用電感耦合模式接收來自標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號。第一功放模塊6與每個讀寫器天線5相連，用于驅(qū)動讀寫器天線5。從而將調(diào)制信號以較大的功率輸出，提高讀寫器100的識別標(biāo)簽的范圍。在本發(fā)明的一個實施例中，第一功放模塊6米用功率MOS管,從而實現(xiàn)信號功率的輸出。
第一天線匹配模塊7分別與至少一個讀寫器天線5和第一主控模塊2相連，用于在第一主控模塊2的控制下對至少一個讀寫器天線5進行阻抗匹配。具體而言，第一天線匹配模塊7包括匹配單元71和匹配控制單元72，其中匹配單元71和讀寫器天線5相連，用于對至少一個讀寫器天線5進行阻抗匹配以選擇目標(biāo)匹配天線。為了使讀寫器天線5上輸出的信號最強，對讀寫器天線5進行阻抗匹配。通過選擇不同的阻抗模塊，從而使讀寫器天線5達到最佳匹配，使得讀寫器天線5上的信號最強，識別范圍最大。
匹配控制單元72分別與匹配單元71和第一主控模塊2相連，用于通過控制開關(guān)控制讀寫器天線5的阻抗匹配。具體而言，匹配控制單元72通過控制開關(guān)選擇不同的阻抗模塊與讀寫器天線5進行匹配。第一主控模塊2通過信號采樣，檢測最佳的阻抗模塊，從而實現(xiàn)讀寫器天線5的自動匹配。
在本發(fā)明的一個實施例中，讀寫器100還包括第一載波檢測模塊8和抗沖突解碼模塊9。其中，第一載波檢測模塊8與讀寫器天線5相連，用于對讀寫器天線5接收到的電磁波信號進行過濾。首先，第一載波檢測模塊8首先通過選頻電流濾除多余的雜波，然后通過檢測電流檢測載波是否存在。通過第一載波檢測模塊8可以在檢測到載波到來時，通知抗沖突解碼模塊9進入解碼狀態(tài)。
抗沖突解碼模塊9分別與第一主控模塊2和第一載波檢測模塊8相連,用于在第一載波檢測模塊8的激活下對來自標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號進行解調(diào)和譯碼以得到標(biāo)簽數(shù)據(jù)?？箾_突解碼模塊9通過放大、積分、比較等電路對接收到的標(biāo)簽調(diào)制信號進行解碼，從而能夠在有大量標(biāo)簽時，有效讀取標(biāo)簽。
根據(jù)本發(fā)明實施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，采用電感耦合模式傳輸信號。其中，電感稱合模式是指工作在近場且產(chǎn)生的磁場能量遠大于電場能量的電磁波信號傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栴l率為低于300khz，波長大于1km，而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠遠小于其波長，所以屬于近場通信，信號傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號傳輸不受液體阻隔的特性，實現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明采用長波磁信號進行通信，磁信號不會像電信號那樣被液體吸收，從而適用于液體環(huán)境下的傳輸通信。同時近場磁信號具有信號衰減快得特點，具有高保密性，不容易被竊聽，適合于安全性要求較高場合的數(shù)據(jù)傳輸。
下面參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明實施例的標(biāo)簽200。
如圖2所示，標(biāo)簽200包括供電模塊、至少一個標(biāo)簽天線12、第二天線匹配模塊13、解調(diào)模塊14、應(yīng)用碼匹配模塊15、第二主控模塊16、第二編碼模塊17、調(diào)制模塊18、第二功放模塊19和第二載波檢測模塊20。其中，標(biāo)簽20可以置于液體內(nèi)部或者液體包裝物的表面。
下面分別對標(biāo)簽200的各個模塊的功能進行描述。
供電模塊用于向標(biāo)簽200供電，從而使得標(biāo)簽可以主動發(fā)送一定頻率的信號。
每個標(biāo)簽天線12用于采用電感耦合模式接收來自讀寫器天線5的調(diào)制請求信號，以及電感耦合模式將對應(yīng)于調(diào)制請求信號的標(biāo)簽調(diào)制信號發(fā)送給讀寫器天線5。第二天線匹配模塊13與至少一個標(biāo)簽天線12相連，用于對至少一個標(biāo)簽天線12進行阻抗匹配，從而完成天線收發(fā)轉(zhuǎn)換及天線的匹配調(diào)節(jié)。解調(diào)模塊14用于將標(biāo)簽天線12接收的調(diào)制請求信號還原為數(shù)字請求信號，即還原成可供解碼基帶信號。
在本發(fā)明的一個實施例中，第二載波檢測模塊20分別與第二天線匹配模塊13和解調(diào)模塊14相連，用于通知解調(diào)模塊14對標(biāo)簽天線12接收的調(diào)制請求信號進行解調(diào)以將調(diào)制請求信號還原為數(shù)字請求信號。具體而言，第二載波檢測模塊20主要由帶自動增益的通道放大、選頻放大和頻率判別組成，首先通過選頻電路濾除多余雜波，再通過檢測電流檢測載波是否存在。通過第二載波檢測模塊20可以在檢測到載波到來時，通知解調(diào)模塊14進入解碼狀態(tài)。
第二功放模塊19分別與至少一個標(biāo)簽天線12和調(diào)制模塊18相連，用于驅(qū)動標(biāo)簽天線12。
應(yīng)用匹配模塊15與解調(diào)模塊14相連，用于對還原得到的數(shù)字信號進行應(yīng)用碼匹配以生成匹配的碼流。具體而言，應(yīng)用碼匹配模塊15設(shè)置定時器的第一中斷周期，在每一個定時中斷周期中采集串行的數(shù)字信號，將串行的數(shù)字信號依次移位存儲到緩沖區(qū)，當(dāng)采集到串行的數(shù)字信號的長度達到第一預(yù)設(shè)長度時，關(guān)閉定時器。
第二主控模塊I6與應(yīng)用碼匹配模塊15相連，用于通過匹配的碼流按照預(yù)設(shè)的采樣頻率采樣串行的數(shù)字信號，并對串行的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)處理以得到對應(yīng)于數(shù)字請求信號的應(yīng)答信息。具體而言，第二主控模塊16判斷串行的數(shù)字信號的報頭是否正確，如果串行的數(shù)字信號的報頭正確，則判斷串行的數(shù)字信號的校驗和是否正確，否則清除發(fā)送標(biāo)志。如果串行的數(shù)字信號的校驗和正確，則繼續(xù)判斷串行的數(shù)字信號的身份信息是否正確，否則清除所述發(fā)送標(biāo)志。如果串行的數(shù)字信號的身份信息正確，則對串行的數(shù)字信號的命令字段進行解析，否則清除發(fā)送標(biāo)志。在本發(fā)明的一個實施例中，當(dāng)串行的數(shù)字信號的身份信息和當(dāng)前標(biāo)簽中的身份信息一致且串行的數(shù)字信號的身份信息為預(yù)設(shè)身份信息值時，則第二主控模塊16判斷串行的數(shù)字信號的身份信息正確。
第二主控模塊I6對串行的數(shù)字信號的命令字段進行解析。其中，命令字段包括搜索命令、Ping命令、滅活命令和更改身份信息命令。下面分別對各個命令的功能進行說明。
搜索命令:搜索命令是一個廣播命令。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到搜索命令時，如果標(biāo)簽處于滅活狀態(tài)，則不應(yīng)答搜索命令并清除發(fā)送標(biāo)志；如果標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，則將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
Ping命令:Ping命令是一個點對點的查詢命令,要應(yīng)答當(dāng)前標(biāo)簽的ID。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到Ping命令時，清除發(fā)送標(biāo)志以使當(dāng)前標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
滅活命令:滅活命令是將當(dāng)前標(biāo)簽設(shè)置為滅活狀態(tài)。通常讀寫器100發(fā)送搜索命令并接收到標(biāo)簽的應(yīng)答后，對該標(biāo)簽發(fā)送滅活命令，從而搜索其他標(biāo)簽。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到滅活命令時，設(shè)置當(dāng)前標(biāo)簽為滅活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
更改身份信息命令:更改身份信息命令用于設(shè)置標(biāo)簽的ID。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到更改身份信息命令時，更改當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息，將更改后的當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
第二編碼模塊17與第二主控模塊16相連，用于對應(yīng)答信息進行編碼。具體而言，檢測發(fā)送標(biāo)志是否有效，如果發(fā)送標(biāo)志有效，則對緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的規(guī)則進行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的報文進行編碼，按照預(yù)設(shè)速率，將編碼后的報文依次串行的發(fā)送到對應(yīng)端口。
調(diào)制模塊18與第二編碼模塊17相連，用于編碼后的應(yīng)答信息與載波信號發(fā)生器21生成的第二載波信號進行混頻，生成標(biāo)簽調(diào)制信號。標(biāo)簽200設(shè)置定時器的第二中斷周期，在每一個定時中斷周期中向讀寫器100串行發(fā)送編碼后的報文，當(dāng)發(fā)送的編碼后的報文的長度達到第二預(yù)設(shè)長度時，關(guān)閉定時器。
讀寫器100采用電感耦合模式接收來自上述標(biāo)簽200的標(biāo)簽調(diào)制信號，其中，標(biāo)簽調(diào)制信號為編碼后的報文。標(biāo)簽調(diào)制信號低于350KHZ。讀寫器100對標(biāo)簽調(diào)制信號進行解調(diào)和譯碼以得到標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并采用網(wǎng)絡(luò)方式將標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對來自讀寫器100的標(biāo)簽調(diào)制信號進行后處理。
根據(jù)本發(fā)明實施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，標(biāo)簽可以置于液體內(nèi)部或者液體包裝物的表面，從而可以進行全方位的數(shù)據(jù)讀取，即使標(biāo)簽位置改變也不受影響。同時，標(biāo)簽的作用距離可以從10厘米到10米得范圍。并且，數(shù)據(jù)通信采用低頻信號。并且采用電感耦合模式傳輸信號。其中，電感耦合模式是指工作在近場且產(chǎn)生的磁場能量遠大于電場能量的電磁波信號傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栴l率為低于300khz,波長大于Ikm,而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠遠小于其波長，所以屬于近場通信，信號傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號傳輸不受液體阻隔的特性，實現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明采用長波磁信號進行通信，磁信號不會像電信號那樣被液體吸收，從而適用于液體環(huán)境下的傳輸通信。同時近場磁信號具有信號衰減快得特點，具有高保密性，不容易被竊聽，適合于安全性要求較高場合的數(shù)據(jù)傳輸。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，包括: 第一主控模塊，用于控制對所述標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭耄? 第一編碼模塊，與所述第一主控模塊相連，用于根據(jù)所述第一主控模塊的指令對請求信息進行編碼； 混頻模塊，與所述第一編碼模塊相連，用于將所述編碼后的請求信息與第一載波信號進行混頻，生成調(diào)制請求信號，其中，所述調(diào)制請求信號低于350KHZ ； 至少一個讀寫器天線，用于采用電感耦合模式將所述調(diào)制請求信號發(fā)送至所述標(biāo)簽，以及采用電感耦合模式接收來自所述標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號，其中，所述標(biāo)簽調(diào)制信號低于350KHz ； 第一功放模塊，與每個讀寫器天線相連，用于驅(qū)動所述讀寫器天線； 第一天線匹配模塊，分別與所述至少一個讀寫器天線和所述第一主控模塊相連，用于在所述第一主控模塊的控制下對所述至少一個讀寫器天線進行阻抗匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，還包括: 通訊控制模塊，所述通訊控制模塊和所述第一主控模塊相連，所述通訊控制模塊包括通訊控制器和通訊接口，用于向所述第一主控模塊傳輸命令，接收所述第一主控模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，所述第一天線匹配模塊包括: 匹配單元，所述匹配單元和所述讀寫器天線相連，用于對至少一個的所述讀寫器天線進行阻抗匹配以選擇目標(biāo)匹配天線； 匹配控制單元，所述匹配控制單元分別與所述匹配單元和所述第一主控模塊相連，用于通過控制開關(guān)控制所述讀寫器天線的阻抗匹配。
4.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，還包括: 第一載波檢測模塊，與所述讀寫器天線相連，用于對所述讀寫器天線接收到的電磁波信號進行過濾； 抗沖突解碼模塊，分 別與所述第一主控模塊和所述第一載波檢測模塊相連，用于在所述第一載波檢測模塊的激活下對來自所述標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號進行解調(diào)和譯碼以得到標(biāo)簽數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，所述第一編碼模塊將所述請求信息按照預(yù)設(shè)通信編碼格式進行編碼，包括向所述請求信息添加幀頭、長度以及校驗碼。
6.一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，包括: 供電電源，用于向所述標(biāo)簽供電； 至少一個標(biāo)簽天線，用于采用電感耦合模式接收來自所述讀寫器天線的調(diào)制請求信號，以及電感耦合模式將對應(yīng)于所述調(diào)制請求信號的標(biāo)簽調(diào)制信號發(fā)送給所述讀寫器天線，其中，所述調(diào)制請求信號低于350KHZ ； 第二天線匹配模塊，與所述至少一個標(biāo)簽天線相連，用于對所述至少一個標(biāo)簽天線進行阻抗匹配； 解調(diào)模塊，用于將所述標(biāo)簽天線接收的所述調(diào)制請求信號還原為數(shù)字請求信號；應(yīng)用碼匹配模塊，與所述解調(diào)模塊相連，用于對所述數(shù)字信號進行應(yīng)用碼匹配，生成匹配的碼流； 第二主控模塊，與所述應(yīng)用碼匹配模塊相連，用于通過所述匹配的碼流按照預(yù)設(shè)的采樣頻率采樣串行的數(shù)字信號，并對所述串行的數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)處理以得到對應(yīng)于所述數(shù)字請求信號的應(yīng)答信息； 第二編碼模塊，與所述第二主控模塊相連，用于對所述應(yīng)答信息進行編碼； 調(diào)制模塊，與所述第二編碼模塊相連，用于將所述編碼后的應(yīng)答信息與第二載波信號進行混頻，生成標(biāo)簽調(diào)制信號，其中，所述標(biāo)簽調(diào)制信號低于350KHZ ； 第二功放模塊，分別與所述至少一個標(biāo)簽天線和所述調(diào)制模塊相連，用于驅(qū)動所述標(biāo)簽天線。
7.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，還包括: 第二載波檢測模塊，所述第二載波檢測模塊分別與所述第二天線匹配模塊和所述解調(diào)模塊相連，用于通知所述解調(diào)模塊對所述標(biāo)簽天線接收的所述調(diào)制請求信號進行解調(diào)以將所述調(diào)制請求信號還原為數(shù)字請求信號。
8.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述應(yīng)用碼匹配模塊設(shè)置定時器的第一中斷周期，在每一個定時中斷周期中采集串行的所述串行的數(shù)字信號，將所述串行的數(shù)字信號依次移位存儲到緩沖區(qū)，當(dāng)采集到所述串行的數(shù)字信號的長度達到第一預(yù)設(shè)長度時，關(guān)閉所述定時器。
9.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述第二主控模塊判斷所述串行的數(shù)字信號的報頭是否正確，如果所述串行的數(shù)字信號的報頭正確，則判斷所述串行的數(shù)字信號的校驗和是否正確，否則清除發(fā)送標(biāo)志； 如果所述串行的數(shù)字信號的校驗和正確，則判斷所述串行的數(shù)字信號的身份信息是否正確，否則清除所述發(fā)送標(biāo)志； 如果所述串行的數(shù)字信號的身份信息正確，則對所述串行的數(shù)字信號的命令字段進行解析，否則清除所述發(fā)送標(biāo)志。
10.如權(quán)利要求9所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，當(dāng)所述串行的數(shù)字信號的身份信息和當(dāng)前標(biāo)簽中的身份信息一致且所述串行的數(shù)字信號的身份信息為預(yù)設(shè)身份信息值時，則所述第二主控模塊判斷所述串行的數(shù)字信號的身份信息正確。
11.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述命令字段包括:搜索命令、Ping命令、滅活命令和更改身份信息命令,其中， 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所`述搜索命令時，如果所述標(biāo)簽處于滅活狀態(tài)，則不應(yīng)答所述搜索命令并清除發(fā)送標(biāo)志；如果所述標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，則將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志； 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所述Ping命令時，清除所述發(fā)送標(biāo)志以使當(dāng)前標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志； 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所述滅活命令時，設(shè)置當(dāng)前標(biāo)簽為滅活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志； 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所述更改身份信息命令時，更改所述當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息，將更改后的當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志。
12.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述第二編碼模塊檢測所述發(fā)送標(biāo)志是否有效，如果所述發(fā)送標(biāo)志有效，則對所述緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的規(guī)則進行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的報文進行編碼，按照預(yù)設(shè)速率，將編碼后的報文依次串行的發(fā) 送到對應(yīng)端口。
13.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述標(biāo)簽設(shè)置定時器的第二中斷周期，在每一個定時中斷周期中串行發(fā)送編碼后的報文，當(dāng)發(fā)送的所述編碼后的報文的長度達到第二預(yù)設(shè)長度時，關(guān)閉所述定時器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，包括第一主控模塊，用于控制對標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭?；第一編碼模塊，用于對請求信息進行編碼；混頻模塊，用于生成調(diào)制請求信號；至少一個讀寫器天線，用于采用電感耦合模式將調(diào)制請求信號發(fā)送至標(biāo)簽以及采用電感耦合模式接收標(biāo)簽調(diào)制信號；第一功放模塊用于驅(qū)動讀寫器天線；第一天線匹配模塊，用于在第一主控模塊的控制下對至少一個讀寫器天線進行阻抗匹配。本發(fā)明還提出了一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽。本發(fā)明采用電感耦合模式傳輸信號，信號傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號傳輸不受液體阻隔的特性，實現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。
文檔編號G06K17/00GK103106416SQ20111035749
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者趙穎淑, 楊曉峰, 傅培成 申請人:哈爾濱沅辰科技有限公司