有源电子标签及其应用系统和方法技术方案

为了减少有源电子标签空中通信的时间，以缓解信号拥堵的状况，本发明专利技术提供了一种具有多个固定模式动作的有源电子标签及其应用系统和方法，系统包括：控制处理器；协调器；有源电子标签，用于在监听状态的时间段内（即，周期性睡眠苏醒后监听信号的瞬间）接收指令信号；以及读写器。本发明专利技术通过将固定模式操作的程序预存到有源电子标签中，再通过向有源电子标签发射长度大大缩短的唤醒指令号调用该程序并执行，从而减少了有源电子标签空中通信的时间，提高了无线通信系统的通信效率，减轻了信号拥堵的压力，有效减少信号碰撞及相互干扰的几率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息传输技术，具体涉及执行一个或多个固定模式动作的有源电子标 签及其应用系统和方法。
技术介绍
现有的物联网信息传输，主要涉及以互联网为代表的远距离公共信息传输网络、 以Zigbee网络为代表的近距离传感器信息的采集和无线传输、以及以有源电子标签为代 表的近距离身份识别和定位信息的采集和无线传输。现有的各种公共信息传输网络，技术相对比较成熟。而公网以下从几米到一千米 范围内的低成本，低功耗的无线近距离传输，则成为当今物联网信息传输的关键，仍存在许 多需要解决的问题。Zigbee网络利用自身动态组网，动态路由和网状网信息传输的特征，将来自网络 中各个节点的信息自由地在网络中传输，以一种多路径的方式，来提高信息传输的可靠性。 然而，正是由于Zigbee网络的这些特点，使得其在每个节点的耗电上，成本上，以及信息传 输的速率上做出重大牺牲。然而，在绝大多数实际应用中，信息传输的线路是已知的和相对固定的，因而动态 组网和动态路由等功能没有真正的实际意义。一个具有2000米传输距离和双向通信能力 的远距离有源电子标签，通过一个星状网络，将轻而易举地解决Zigbee网络信息传输中的 许多问题，特别是能满足物联网需求中的很大一部分。对于仅涉及身份识别和定位的大多 数应用需求，使用一个Zigbee模块来承担这个工作，就远不如使用一般的有源电子标签来 得更有效、更实惠。这也是Zigbee技术问世多年来，一直未能在实际应用领域打开局面的 原因。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(ID 号)，再调用预先储存在控制处理器，如计算机，的数据库中对应于该编码的相关资料，来实 现对目标的识别和管理。因而，这种技术的应用，必须要和控制处理器中相关数据库相连接。现有有源电子标签，一般都采用周期性主动发射自己ID号的工作的方式。即预先 通过内部时钟设置，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，发射一定长度的数据包信息。为了省电的原因，往往仅只发射短的ID信息，然后 再进入睡眠状态，这虽然减小了系统的工作时间，在一定程度上起到了延长电池使用寿命 的作用。然而，使用这种方法存在的问题非常多，包括造成环境的电磁污染，信号拥堵和相 互干扰，缺乏工作的灵活性和适应性等。为了增加电子标签的功能，以及使用灵活性，有的有源电子标签，还采用了高低频 两套通信系统同时工作的方法。例如，采用了低频125KHz和高频2. 4GHz两套收发系统，还 有的则采用超宽带UWB和2. 4GHz两套收发系统。这不仅大大增加了标签的复杂性，增大了成本，而且所能发挥的作用也非常有限。综上所述，现有的有源电子标，正如在IEEE有源电子标签国际标准制定工作组， 新近(2009年3月，7月和9月)提供的文件中所陈述的一样“为了减少能耗，当今大多数 有源标签使用的都是单向发射ID的方式。其唯一的目的就是识别和定位，而没有考虑拥 堵和信号碰撞问题。有源电子标签需要具有双向和远距离通信的能力，需要具有处理海量 标签的能力，但同时消耗的功率要非常低。但目前还没有一个建议的方案能够满足这个需 要。”随着物联网概念的提出，人们希望利用有源电子标签结构简单体积小，成本低，功 耗低等优点，来解决物联网信息传输中，如何在人或物与公共通信网络几米到上千米的距 离之间，建立起一种简单可靠的，低成本和低功耗的无线通信联系这个关键问题。通过这种 通信联系，有关人或物的身份识别信息和状态信息(标签和传感器信息)，可以快速地传到 相关控制中心。对现有有源电子标签来讲，这无疑是一个极大的挑战。除了低功耗，低成本 和工作灵活性等要求外，如何解决信号拥堵问题，也是一个非常关键的问题。尽管我们可以 通过双向通信的方式，使电子标签可以按需工作，然而，在处理海量标签信息的时候，如何 尽量减少空中通信时间，提高空中通信效率显然至关重要。特别是物联网的信息传输，比起 一般身份识别应用时仅仅传输一个ID号要复杂得多。在物联网信息传输中，可能通信双方 需要往返若干次才能完成一件简单的工作；而且，每次传输的信息量越多，出错重传的几率 也就越高。这不仅多耗电，而且，还在关键的时候，关键的地方占用了空中通道更多的时间， 从而增加了空中的拥堵，并导致可能的相互干扰。因此，缩短空中通信时间显得至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种具有一个或多个固定模式动作的有源电子标签及 其应用系统和方法，尽量减少有源电子标签空中通信的时间，以缓解信号拥堵的状况，有效 减少信号碰撞及相互干扰的几率。为实现上述目的，本专利技术提供了一种应用有源电子标签的系统，包括控制处理 器；协调器，用于在第一频道上连续不间断地重复发送唤醒指令；有源电子标签，用于在监 听状态的时间段内接收唤醒指令；读写器，与控制处理器相连接，用于在有源电子标签接收 到唤醒指令之后，与有源电子标签在第二频道上建立通信，并向有源电子标签发送动作指 令索引，其中，有源电子标签包括指令接收模块，用于接收来自读写器的动作指令索引； 存储模块，用于存储预先设置的索引-动作映射关系；以及动作执行模块，用于在索引-动 作映射关系中找出与动作指令索引相对应的动作指令并执行。其中，动作指令索引包括动作代码和相应的参数，动作指令包括控制函数。其中，相应的参数包括如下组中的至少一个信号发送频道、信号发送间隔时间、 发送功率、信号发送次数、被有源电子标签读取参数的部件的编号以及接收有源电子标签 发送的信号的读写器的编号。其中，协调器是受控制处理器的控制而进行工作的，或者，协调器是根据预先设置 的进程独立工作的。其中，协调器与读写器集成在一个模块中。此外，本专利技术还提供了另一种应用有源电子标签的系统，包括控制处理器；协调器，用于在第一频道上连续不间断地重复发送指令信号，指令信号包括唤醒指令和动作指 令索引；有源电子标签，用于在监听状态的时间段内接收唤醒指令而被唤醒，并根据动作指 令索引进行操作；其中，有源电子标签包括指令接收模块，用于接收来自协调器的动作指 令索引；存储模块，用于存储预先设置的索引-动作映射关系；以及动作执行模块，用于在 索引-动作映射关系中找出与动作指令索引相对应的动作指令并执行。此外，本专利技术还提供了一种应用有源电子标签的方法，包括步骤S402 协调器在 第一频道上连续不间断地重复发送唤醒信号；步骤S404 有源电子标签在监听状态的时间 段内接收唤醒信号；步骤S406 读写器与有源电子标签在第二频道上建立通信，并向有源 电子标签发送动作指令索引；以及步骤S408 有源电子标签接收来自读写器的动作指令索 引，在预先设置的索引-动作映射关系中找出与动作指令索引相对应的动作指令并执行。其中，动作指令索引包括动作代码和相应的参数，动作指令包括控制函数。其中，相应的参数包括如下组中的至少一个信号发送频道、信号发送间隔时间、 发送功率、信号发送次数、被有源电子标签读取参数的部件的编号以及接收有源电子标签 发送的信号的读写器的编号。此外，本专利技术还提出了一种有源电子标签，包括指令接收模块，用于接收来自外 部的动作指令索引；存储模块，用于存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用有源电子标签的系统，其特征在于，包括：控制处理器；协调器，用于在第一频道上连续不间断地重复发送唤醒指令；有源电子标签，用于在监听状态的时间段内接收所述唤醒指令；读写器，与所述控制处理器相连接，用于在所述有源电子标签接收到所述唤醒指令之后，与所述有源电子标签在第二频道上建立通信，并向所述有源电子标签发送动作指令索引，其中，所述有源电子标签包括：指令接收模块，用于接收来自所述读写器的所述动作指令索引；存储模块，用于存储预先设置的索引－动作映射关系；以及动作执行模块，用于在所述索引－动作映射关系中找出与所述动作指令索引相对应的动作指令并执行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖应成，孙长征，
申请(专利权)人：西安西谷微功率数据技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87[]