智能电子标签系统技术方案

本发明专利技术所述的智能电子标签系统，利用高度集成和低成本的无线微功率单芯片收发机，分别制成智能标签和读写器。智能标签长期处于睡眠，周期性苏醒后工作一瞬间，读写器通过不同的方式，抓住智能标签苏醒后的这一瞬间与智能标签建立起通信联系，从而以非常低的平均功耗，实现系统对智能标签，以及与智能标签相联接的其它终端设备的控制管理。本发明专利技术还通过对智能标签的睡眠周期，工作频道以及工作方式等的灵活调整，使得一般纽扣电池可以几年不换，同时也大大加快了智能标签的反应速度。本发明专利技术结构简单，读写距离远，成本低，使用非常灵活方便，因而，可作为无线电子车牌，身份卡等，用于对车辆，人员，物资和其它远距离终端设备的控制管理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线微功率通信技术，以及使用电池驱动的无线微功 率通信设备的节电技术。
技术介绍
现有的电子标签主要用于对管理对象的身份识别，而现有的有源 电子标签，主要用于对人，物和车辆等目标的远距离身份识别和管理。 它的基本工作方法是，通过射频通信的方式，读取被识别目标身上的 电子标签编码号，与预先储存在计算机数据库中有关资料的编号进行 对比，来对目标进行识别管理的，因而，这种技术的应用，必须要和计算机中相关数据库相连接；而远距离电子标签，又分主动式和被动式两种其中，远距离被动式电子标签(标签不能主动发送信号)不仅读 写器系统复杂，造价昂贵，而且读写器一般都要有一个固定的安装位 置，这往往需要通过架设一个固定的门形框架，将大功率的天线设备 安装在上面，同时，还必须要限制天线和电子标签安装的相对髙度和 左右位置，限制被识别目标通过门型框架的速度等，因而，对那些不 能简单通过固定门架，来进行读写识别的被识别目标的管理，就无法 发挥作用，例如，对高速移动车辆的识别管理，对船舱中，码头货场 中的货柜的管理等。主动式电子标签，尽管在对目标的识别距离上，大大优于被动式 电子标签，然而，由于主动式电子标签需要使用电池驱动，因而，必 然要面对如何延长标签中电池使用寿命的问题。现有主动式电子标 签， 一般采用如下两种解决办法来延长电池使用寿命一.使用检波电路检测到唤醒信号后，启动通信收发机中的晶 振，频综以及低噪声放大器等，使收发机进入可收发信号的状态。尽 管在检波电路检测到唤醒信号前，系统并不耗电，然而，由于检波电路所能检测到的信号的强弱，取决于检波电路的检测灵敏度，而这个 灵敏度往往非常低，因而，要通过这种方法来唤醒收发机，使其进入 工作状态，唤醒装置离开唤醒对象(这里就是有源电子标签)的距离 就很近，为了增加唤醒距离，往往只能加大唤醒装置的信号发射功率， 尽可能增大唤醒装置的天线增益(这就意味着增加唤醒天线的方向 性)。然而，天线增益的增加又有一定的限制，而通过提高功率来增 加唤醒距离代价太大。要想通过增加发射功率的方法，来将唤醒距离提高10倍，例如，将唤醒距离从0.2米，提高到2米，在理想情况 下，唤醒信号发射机的发射功率就需要增大100倍，实际上，由于传 输环境的影响，实际所需的发射功率，将远远超过这个倍数，达到几 百倍甚至上千倍。显然、使用增大发射功率的办法来增加唤醒距离非 常困难。因而，采用检波电路唤醒工作方式的有源电子标签，不仅读 写距离有限，设备的体积很大，使用缺乏灵活性，而且系统成本也高， 应用范围自然也就受到限制。二，电子标签采用周期性主动发射白己身份码信息的工作的方 式，来达到延长电池使用寿命的方法。即预先通过时钟设置，每隔一 定的时间间隔(例如1秒，5秒或10分钟)启动电子标签中的晶振 和频综，使电子标签工作一个短时间，例如，发射一定长度的数据包 信息，然后再进入睡眠状态，这就减小了系统工作的占空比，从而达 到延长电池使用寿命的目的。使用这种方法存在的问题是无论主机 是否需要读取电子标签的信息，或向电子标签写入信息，电子标签都 将按照预先设定的工作方式，和工作时间进行工作，主机没法主动要 求电子标签改变工作方式，例如，要求电子标签改变苏醒频率，縮短 苏醒后的工作时间，只在需要它传输数据时，才临时延长工作时间， 或要求电子标签在一段时间内，完全不发送信息等。其结果，功耗自 然就消耗的多，电子标签电池的使用寿命也就短；此外，由于现有电 子标签所采用的一般低频窄带通信方式，通信速率较低，抗干扰能力 差，因而误码率相对较高， 一个数据包重传多次的情况并不少见，这 就要求苏醒后的工作时间要长，这也就增加了电池的消耗。另外，采用窄带一般无线通信方式的主动式电子标签系统，很容 易受到外界的干扰，而且，由于温度变化，晶振自身老化造成的晶振工作频率的偏差，以及可能存在的多径效应，多普勒效应等，都将使系统工作的可靠性和稳定性受到很大的影响，特别是在那些干扰较大 的工业现场，以及被识别目标处于快速移动状态的应用场合。综上所述，现有的远距离电子标签系统，基本上都限于读写器对 远距离目标的身份编码的识别，再对照计算机数据库中的对应数据， 来实现对被识别目标的管理，它们的工作方式单一，不涉及读写器和 电子标签之间，根据实际不同应用需要所进行的互动，这包括电子标 签标签根据读写器所发出的不同指令，采取不同的工作方式，例如， 改变自身的工作状态，调整自己的发射功率和接收灵敏度，改变自己 的通信频道或信道，改变自身睡眠时间和苏醒周期等等，因而，它们 很难实现对被识别目标的灵活管理，从而也就限制了它们的应用范 围，而且，在远距离目标的身份识别管理方面，还受到标签电池使用 寿命的很大制约，以及采用窄带一般通信方式所带来的环境干扰，以 及工作稳定性和可靠性等问题的困扰。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是针对现有远距离电子标签技术 所存在的缺陷，提供了一种低成本智能电子标签管理系统(以后简称 本系统)，它由智能电子标签(以后简智能标签)，智能标签读写器(以后简称读写器)和控制计算机组成；本系统不仅具有更大的可调整的 读写识别范围(从O.l米到200米)；更重要的是，本系统中的智能 标签和读写器，尺寸和功耗都非常小，它们各自都可由自身所带的单 片机控制，它们之间，具有灵活互动的功能。智能标签平常处于一种 长时间睡眠，周期性苏醒后工作一瞬间的工作方式，来达到省电的目 的；而读写器通连续地重复发送同一个短信息指令的方式，抓住智能 标签苏醒的瞬间，与之建立起通信联系，并通过无线指令，根据实际 应用的需要，灵活地更改智能标签的工作方式，进行互动。通过这种 互动，不仅大大提高了系统工作的灵活性和适应性，扩展了系统的应 用空间，同时，还降低了电池的消耗，延长了电池的使用寿命；本系 统还通过采用直序扩频的通信方式，大大改善了现有远距离电子标签 所面临的环境干扰问题，工作可靠性和稳定性问题，并通过直序扩频的信噪比增益，大大地降低了系统的功耗，达到提高电池使用寿命的目的。木专利技术釆用的技术方案本专利技术采用的技术方案是，利用当今最新的高度集成的射频技术， 使用低成本，低功耗的微功率单芯片无线收发机，以及低功耗单片机， 分别制成智能标签和读写器，利用两个独立的微功率收发机之间的通 信，低成本地实现读写器对被识别目标的远距离识别和管理，并利用 智能标签长期处于睡眠状态，周期性苏醒后工作一瞬间的工作方式(而在这一瞬间，智能标签将先启动低功耗低噪声放大器，然后使用 检波电路检测唤醒信号，在接收到唤醒信号后，再启动晶振和频综，使智能标签进入可与读写器进行通信的工作状态；或直接启动包括晶 振和频综在内的整个收发机工作系统，从而直接进入可与读写器进行 通信的工作状态)，以及读写器与智能标签之间，根据实际应用需要 进行的互动，调整它们各自的工作状态和工作方式，来满足实际应用 所需的，围绕身份识别的其它多种管理功能的要求，以及智能标签作 为被识别目标标签应有的，长的电池使用寿命的要求。系统结构本专利技术系统主要包括三个部分智能标签，读写器和与读写器相 连的控制计算机。这里所指的计算机，是指可以对来自电子标签数 据信息进行处理和储存的一般PC机,也可以是具有相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能电子标签系统，是由智能标签，读写器，以及与读写器相联接的计算机组成；这里的计算机，是指可以对来自智能标签的数据信息进行处理和储存的一般ＰＣ机，也可以是具有相同功能的单片机；智能标签和读写器，都是由单芯片无线微功率收发机，和一个用于控制这个单芯片无线微功率收发机工作的单片机制成，这里的单芯片无线微功率收发机，和控制这个无线微功率收发机的单片机，可以是同时具有这两种功能的一个单一芯片；用于控制这个单芯片无线微功率收发机工作的单片机，和与读写器相联结的，用于对来自智能标签的数据信息进行处理和储存的计算机，也可以是同时具有这两种功能的同一个单片机；智能标签和读写器之间可以实现无线通信，它们都同时具有接收和发射两种功能；智能标签由电池驱动，它采用长时间睡眠，周期性苏醒后工作一瞬间的工作方式；这里的睡眠状态，是指智能标签中高耗电的射频部分的低噪声放大器，晶振和频综等都处于关闭的状态；系统通过读写器在一段时间内，连续重复地向智能标签发送短信号的方式，抓住智能标签苏醒的瞬间，与之建立起通信联系；系统将利用这种通信联系，向智能标签传递信息，下达指令，并可对与智能标签相联结的其它远端设备进行指挥控制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：廖应成，
申请(专利权)人：成都西谷曙光数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]