一種基于fpga的rfid前導(dǎo)碼檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于FPGA的RFID前導(dǎo)碼檢測方法的設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻識別(RFID)是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學(xué)接觸。
[0003]在射頻識別技術(shù)中，前導(dǎo)碼是作為標簽到閱讀器通信鏈路中的同步標志，前導(dǎo)碼的檢測是否準確影響后面的數(shù)據(jù)解碼。在讀寫器和標簽數(shù)據(jù)通信時，信號易遭到電磁干擾和噪聲的破壞，故在低信噪比下如何能準確的檢測前導(dǎo)碼是影響超高頻閱讀器穩(wěn)定性與可靠性的關(guān)鍵。在現(xiàn)有的技術(shù)方案中，通過過零比較方式恢復(fù)出的前導(dǎo)碼波形，與標準的前導(dǎo)碼進行特征匹配的檢測方式，由于受噪聲的影響碼元波形中容易產(chǎn)生毛刺、畸變，隨著信噪比的降低，毛刺對前導(dǎo)碼的檢測干擾越大，致使閱讀器與標簽的通信效率降低。
[0004]FPGA(Field —Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中前導(dǎo)碼檢測方法在低信噪比條件下通信效率較低的問題，提出了一種基于FPGA的RFID前導(dǎo)碼檢測方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于FPGA的RFID前導(dǎo)碼檢測方法，包括以下步驟:
[0007]S1、獲取標簽信號數(shù)據(jù)；
[0008]S2、對標簽信號數(shù)據(jù)進行前導(dǎo)碼匹配濾波處理；
[0009]S3、求取前導(dǎo)碼匹配濾波處理結(jié)果的局部極大值；
[0010]S4、判斷S3中的局部極大值是否大于設(shè)定的動態(tài)閾值，若是則進入S5，否則返回SI；
[0011]S5、判斷S3中的局部極大值是否大于設(shè)定的時隙Tl，若是則進入S6，否則返回SI;
[0012]S6、判斷S3中的局部極大值是否大于設(shè)定的時隙T2，若是則進入S7，否則返回SI;
[0013]S7、將S3中的局部極大值作為全局最大值反映標簽信號中前導(dǎo)碼的結(jié)束位置，從而成功檢測出前導(dǎo)碼。
[0014]進一步地，SI具體為:將超高頻閱讀器中接收到的AD量化后經(jīng)CIC抽取濾波的采樣數(shù)據(jù)作為標簽信號數(shù)據(jù)。
[0015]進一步地，S2具體為:將前導(dǎo)碼數(shù)據(jù)碼元的基帶波形中高電平的匹配濾波系數(shù)置I，低電平的匹配濾波系數(shù)置-1，濾波器對應(yīng)階數(shù)256，匹配濾波的計算是按照實時標簽信號數(shù)據(jù)與對應(yīng)的濾波器系數(shù)進行乘累加。
[0016]進一步地，S3具體為:對S2中前導(dǎo)碼匹配濾波處理結(jié)果取絕對值，然后求該絕對值的局部極大值并予以標識。
[0017]進一步地，S4中動態(tài)閾值的設(shè)定方法包括以下步驟:
[0018]Al、前導(dǎo)碼類型選擇:TRext = I,前導(dǎo)碼數(shù)據(jù)含有12個數(shù)據(jù)O作為前導(dǎo)音；
[0019]A2、數(shù)據(jù)O匹配濾波:將數(shù)據(jù)O基帶波形中高電平的匹配濾波系數(shù)置I，低電平的匹配濾波系數(shù)置O，濾波器對應(yīng)階數(shù)32，匹配濾波的計算是按照實時標簽信號數(shù)據(jù)與對應(yīng)的濾波器系數(shù)進行乘累加；
[0020]A3、極值探測:標簽返回信號與標準的數(shù)據(jù)O進行實時匹配濾波后將其結(jié)果取絕對值，然后求該絕對值的局部極大值并予以標識；
[0021]A4、探測數(shù)據(jù)O的數(shù)目:以TC/2為基準上下各偏移20%的時間范圍作為檢測到半個數(shù)據(jù)O碼元的依據(jù)，TC為標簽返回數(shù)據(jù)周期；
[0022]A5、動態(tài)閾值及有效性標記:當連續(xù)的檢測到4個如A4所述的碼元時，求取其在A3中對應(yīng)的4個局部極大值的平均值，該平均值乘以8作為動態(tài)閾值，置動態(tài)閾值的標記為有效。
[0023]進一步地，S5中時隙Tl設(shè)定為4倍標簽返回數(shù)據(jù)周期。
[0024]進一步地，S6中時隙T2設(shè)定為I倍標簽返回數(shù)據(jù)周期。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過標簽返回信號與標準前導(dǎo)碼進行匹配濾波，通過設(shè)定合理的動態(tài)閾值尋找其全局最大值，該值能標識出前導(dǎo)碼，且受噪聲干擾的影響小，若以此為基礎(chǔ)進行后續(xù)的數(shù)據(jù)解碼，閱讀器抗干擾能力會得到顯著的改善，提高了超高頻閱讀器與標簽之間通信的穩(wěn)定性、可靠性。本發(fā)明能在低信噪比中準確的檢測出標簽返回信號中的前導(dǎo)碼數(shù)據(jù)并予以標識，為后續(xù)的標簽數(shù)據(jù)解碼奠定了良好的基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明提供的一種基于FPGA的RFID前導(dǎo)碼檢測方法流程圖。
[0027]圖2為本發(fā)明實施例的動態(tài)閾值設(shè)定方法流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的說明。
[0029]在IS0/IEC 18000-6協(xié)議及國軍標(GJB 7377.1-2011)協(xié)議中前導(dǎo)碼有兩種數(shù)據(jù)格式:
[0030](I)當TRext = 0時無12個數(shù)據(jù)O作為前導(dǎo)音；
[0031](2)當TRext = I時有12個數(shù)據(jù)O作為前導(dǎo)音。
[0032]本發(fā)明實施例中我們選擇第二種前導(dǎo)碼數(shù)據(jù)格式來說明前導(dǎo)碼檢測的方法，第一種數(shù)據(jù)格式與之類似不再詳細闡述。
[0033]本發(fā)明的基本思路是:將超高頻閱讀器接收到的標簽信號數(shù)據(jù)(AD采樣后)進行前導(dǎo)碼的匹配濾波處理，由于前導(dǎo)碼的波形長度較長，對其相關(guān)匹配時具有同步精度高、抗噪性能佳的優(yōu)點。匹配濾波后的結(jié)果將有極大值，該值能精確的標識前導(dǎo)碼的結(jié)束位置。超高頻閱讀器與標簽的通信需進行實時的應(yīng)答，這為尋找標識前導(dǎo)碼結(jié)束位置的極大值帶來了困難。由于前導(dǎo)碼中含有豐富的數(shù)據(jù)0、數(shù)據(jù)I信息，為此，將標簽信號數(shù)據(jù)實時與數(shù)據(jù)O作匹配濾波，匹配濾波后的局部極大值能標識數(shù)據(jù)O的結(jié)束位置及相關(guān)程度，為了更合理準確的設(shè)定動態(tài)閾值，將連續(xù)檢測到4個數(shù)據(jù)O的局部極大值求其平均值作為動態(tài)閾值設(shè)定的基本依據(jù)。前導(dǎo)碼匹配濾波后的局部極大值若大于所設(shè)定的動態(tài)閾值，則初步滿足檢測到前導(dǎo)碼信號的條件，仍需時隙Tl及時隙T2兩個條件來限定，最終當以上條件都滿足時的前導(dǎo)碼匹配濾波后的局部極大值將作為全局極大值標識出前導(dǎo)碼的結(jié)束位置。
[0034]本發(fā)明提供了一種基于FPGA的RFID前導(dǎo)碼檢測方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0035]S1、獲取標簽信號數(shù)據(jù):將超高頻閱讀器中接收到的AD量化后經(jīng)CIC(積分梳狀濾波器)抽取濾波的2.5MHz采樣數(shù)據(jù)作為標簽信號數(shù)據(jù)。標簽信號數(shù)據(jù)周期為12.5ys，這樣標簽返回信號的單個數(shù)據(jù)碼元為32個采樣點，前導(dǎo)碼采用國軍標(GJB 7377.1-2011)協(xié)議中的數(shù)據(jù)格式00000