一种网络化ＲＦＩＤ读写器及其防冲突方法技术

一种网络化ＲＦＩＤ读写器及其防冲突方法，该网络化ＲＦＩＤ读写器包括一个中心模块和至少１个天线模块，中心模块与各天线模块通过局域网相连；中心模块以广播方式向所有天线模块发送信息，以轮询方式接收各天线模块上传的标签识别信息，中心模块负责控制与管理全部天线模块的标签识别过程、收集各天线模块识别的标签信息；每个天线模块接受中心模块的指令并通过无线接口识别其作用范围内的部分或全部电子标签并将识别标签的信息报告给中心模块；防冲突方法采用基于时隙Ａｌｏｈａ算法的防冲突方法或基于树型分叉算法的防冲突方法。使用本发明专利技术，能以较低成本实现近距离数据设备间快速通信，识别率可达１００％，识别速率高，实现成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线射频识别
和局域网
，尤其是涉及一种网络化 RFID(射频识别)读写器及其防冲突方法。
技术介绍
无线射频识别系统是由读写器和标签通过无线通信方式构成的一种通信系统，有 极其广泛的应用前景。工作在超高频段的第二代无线射频识别技术由于其标签体积小、识 别距离可达Im以上、信息传输速率快而将全面取代其第一代产品。然而，由于无线电波在 实际环境中传播过程的复杂性、电子标签电能供应受限(如无源标签)、冲突等原因，使得 第二代无线射频识别系统的产品的标签识别率、识别速度等指标尚不够理想，限制了无线 射频识别技术的大面积推广使用。国内外已有的研究成果表明，采用单一天线模块的读写 器所构成的无线射频识别系统，面临如下两个主要问题一、在不能调整读写器天线的方位角或标签(天线)朝向的情况下，即使距离较 近，也总会存在少量特定朝向的标签不能被识别的情况，也就是说，若不能调整读写器或标 签的天线朝向，识别率无法达到100%，换句话说，若读写器只用一个天线模块，即使采用相 对静止或简单移动物品标签的朝向的方法，也存在少量正常标签不能被正确识别的可能。二、受信息传输速率限制和不同标签同时应答读写器时会导致冲突的影响，读写 器识别标签的速率不够高，满足不了一些需要快速识别场合的需要。虽然采用多个读写器 系统同时工作，可以进一步提高识别速率，但增加设备所需的经济成本较大。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供一种标签识别率可达100%，识别 速率高，实现成本较低的网络化RFID读写器及其防冲突方法。本专利技术的技术方案是本专利技术之网络化RFID读写器包括一个中心模块和至少1个天线模块，中心模块与 各天线模块通过局域网相连。中心模块以广播方式向所有天线模块发送信息，以轮询方式接收各天线模块上传 的标签识别信息，中心模块负责控制与管理全部天线模块的标签识别过程、收集各天线模 块识别的标签信息；每个天线模块接受中心模块的指令并通过无线接口识别其作用范围内 的部分或全部电子标签并将识别标签的信息报告给中心模块。处于相邻近空间的天线模块使用互不相同的无线电波工作频段，而在空间上距离 较远、具有几乎不重叠的作用范围的天线模块可以使用相同的工作频段。不同天线模块可 以同时与各自作用范围内的标签通信以获取标签的信息。中心模块是一个集数据运算与处理，能与多个天线模块双向通信的开放式数字系 统，中心模块可连接到后台计算机网络，实现与后台计算机的通信。中心模块本身可以是一 台配备适当接口的普通台式计算机，或以高档DSP系统、高档ARM核为基础的嵌入式系统，具有相应的操作系统和标准的局域网络通信协议及RFID系统应用程序和天线模块访问应 用程序接口。网络化RFID读写器中心模块的硬件结构包括中央处理器，中央处理器与局域网 接口 I双向连接，中央处理器与存储器I双向连接，中央处理器与通用串行总线接口双向连 接，中央处理器与其它高速数据接口双向连接。所述其它高速数据接口主要包括PCI (外设组件互联)接口及其升级版 本PCI-Express和SCSI (小型计算机系统接口)新一代接口 SCSI_3Ultral60、 SCSI-3Ultra320 等。中央处理器是中心模块的运算和控制中心，能够执行程序，对存储器I、局域网接 口 I、通用串行总线接口进行访问和控制；局域网接口 I用于与天线模块通信，即向天线模 块发送指令及附加信息或接收天线模块上报给中心模块的信息；存储器I用于存放程序或 支持程序运行所需的数据和运行结果；通用串行总线接口供中心模块与后台计算机进行高 速通信，即接受后台计算机的指令等信息或向后台计算机提供所识别的标签信息；其它高 速数据接口是备用的、采用其他技术标准的数据接口，如100M局域网接口，用于取代通用 串行总线接口实现中心模块和后台计算机间的高速双向数据传输。天线模块硬件包括基带处理系统，基带处理系统包括运算器、控制器及无线电频 道控制字，基带处理系统与局域网接口 II双向连接，基带处理系统与存储器II双向连接， 基带处理系统与数/模变换单元相连，数/模变换单元与变频部件相连，变频部件与模/数 变换单元相连，模/数变换单元与基带处理系统相连，变频部件与射频前端双向连接，射频 前端与收发天线双向连接。由运算器、控制器及无线电频道控制字组成的基带处理系统是天线模块的控制与 运算中心，具有普通单片机级别以上的运算功能，并负责对局域网接口 II、存储器II、模/ 数变换单元、数/模变换单元、变频部件的控制。局域网接口 II用于天线模块和中心模块 间的通信，即供天线模块接受中心模块的指令信息或向中心模块上报本模块的标签识别信 息；存储器II用于存储天线模块的工作程序及支持程序运行所需的数据和执行结果；数/ 模变换单元用于将数字基带信号变换为相应的模拟信号；模/数变换单元用于将模拟信号 转换为数字信号，供基带处理系统处理；变频部件的功能包括调制与解调、中频信号与射频 信号的频率转换，该频率转换的变频间隔可由基带处理系统中设定的无线电频道控制字确 定，即通过更改该控制字可以修改变频前后的频率差；射频前端负责对接收到的或待发送 的高频信号进行滤波、低噪声放大；收发天线实现电子信号与电磁波的相互转换，使天线模 块能通过无线电波与标签进行通信。无线电频道控制字在网络化读写器初始化时由中心模 块按频率规划方案写入，在以后调整频率规划时可以对其进行修改。基带处理系统可采用较低档DSP或新型功能较强的单片机作为核心部件，或者基 带处理系统是以普通档次ARM核为基础的嵌入式系统，基带处理系统装有标准的局域网通 信协议和应用程序。中心模块对各天线模块的轮询周期是指中心模块按约定顺序对每个天线模块完 成一轮询问、使有信息帧就绪的天线模块在被询问时可以立即通过局域网总线向中心模块 发送其信息帧所经历的总时间。天线模块向中心模块发送的信息按帧组织；一帧对应一个天线模块按中心模块的指示对其作用范围内的某一组标签进行一次或较少的有限次数试图识别的过程，当中心模 块询问到一个天线模块时，若该模块的识别尝试尚未完成因而暂时不能构造信息帧，则该 天线模块无需发送信息，若其识别尝试过程已完成，则天线模块将该过程识别的标签信息 及碰撞细节信息组织成一帧信息发送给中心模块。本专利技术之网络化RFID读写器的防冲突方法概括为中心模块根据各天线模块发 送的最近一帧信息中所包含的识别标签情况，估算出每一天线模块作用范围内的剩余待识 别标签数或剩余待识别标签集合的标识码特征，并进行子集划分，将相应的待识别标签数 或标签标识码的子集特征码作为帧控制参数发给对应天线模块。天线模块根据中心模块设 定的帧控制参数对选定标签子集执行识别过程，随后将执行结果组织成帧的格式，待轮询 机会到来时发送给中心模块。中心模块根据各天线模块发送的信息帧，重复上述分析与决 策过程，发送新的帧控制信息，天线模块执行指定范围的标签子集识别过程。如此循环，直 到各天线模块作用范围内标签识别完毕为止。本专利技术之网络化RFID读写器的防冲突方法可采用基于时隙Aloha算法的防冲突 方法或基于树型分叉算法的防冲突方法。采用基于不同算法的防冲突方法，天线模块向中心模块发送的信息帧结构不同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络化ＲＦＩＤ读写器，其特征在于，包括一个中心模块和至少１个天线模块，中心模块与各天线模块通过局域网相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄生叶，何怡刚，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43