一种无源光电标签系统，包含至少一个光电读写器和至少一个无源光电标签，类似于现有电子标签系统，光电读写器以无线供能的方式为无源光电标签供能，无源光电标签则将来自天线或线圈的射频经过整流稳压，而得到其工作所需直流电，光电标签通过其内置的发光管将应答信息以调制光信号的形式发射到空间，又通过其内置光电接收管接受空间中调制光信号形式的指令信息，与此相应，光电读写器通过其内置光电接收管接受空间中调制光信号形式的应答信息，又通过其内置的发光管将指令信息以调制光信号的形式发射到空间，本发明专利技术给出了多种模式的光电标签系统。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种无源光电标签系统，包含至少一个光电读写器和至少一个无源光电标签，类似于现有电子标签系统，光电读写器以无线供能的方式为无源光电标签供能，无源光电标签则将来自天线或线圈的射频经过整流稳压，而得到其工作所需直流电，光电标签通过其内置的发光管将应答信息以调制光信号的形式发射到空间，又通过其内置光电接收管接受空间中调制光信号形式的指令信息，与此相应，光电读写器通过其内置光电接收管接受空间中调制光信号形式的应答信息，又通过其内置的发光管将指令信息以调制光信号的形式发射到空间，本专利技术给出了多种模式的光电标签系统。【专利说明】
本专利技术涉及电子标签系统的领域，更具体地讲，涉及一种光电式电子标签系统，简称光电标签系统，包括光电标签及对应的光电标签读写器，简称光电读写器。
技术介绍
传统RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)电子标签系统由两部分组成:其一为电子标签，也称应答器，其二为读写器以及与读写器相连的上位机。电子标签又可分为有源和无源两大类。无源电子标签由标签芯片和感应天线(或感应线圈)组成，利用电感耦合或电磁反向散射耦合原理实现与读写器之间的通讯。每个电子标签中存储一个唯一码，当电子标签进入读写器的有效区域时，根据电感耦合原理(近场作用范围内)或电磁反向散射耦合原理(远场作用范围内)利用在标签天线两端产生感应电势差，产生电能，当电能强度超过一个阈值时，就将启动电子标签芯片电路进入工作状态，即对标签芯片中的存储器进行读写操作，以及对唯一码做诸如加密等复杂操作。电子标签芯片主要包括射频前端、模拟前端、处理器和可擦写非易失存储器(如EEPR0M)等部分。读写器主要包括射频模块和数字信号处理单元两部分。射频模块包含发送器和接收器，发送器的一个功能是通过射频功率发射，输出一定强度的电磁场，为电子标签提供电感耦合的发射源，为启动电子标签和使电子标签正常工作提供电能，另一个功能是对发射信号进行调制，并将此调试后数据传送给电子标签，接收器则用来接收并解调来自应答器的射频信号，亦即建立读写器与电子标签的空中连接，以便进行射频信息交换。数字信号处理单元的功能包括控制与电子标签的通信过程，信号的编码与解码，防冲突算法的执行，对物理读写器与电子标签之间传送的数据进行加密和解密，进行物理读写器与电子标签之间的身份认证等。随着电子标签技术的不断提高，上述电子标签系统已经有非常广泛的应用，但是由于电磁波的固有特性，电子标签系统仍有一些不可忽视的缺点:1、信息泄露问题，比如在读写器甲附近暗藏另一个读写器乙，则电子标签与读写器甲进行信息交换时，所有信息都可能被读写器乙截获，甚至破坏电子标签里的数据。2、个体确定问题，比如一个读写器周围有六个电子标签组成一个六边形，虽然读写器利用防冲突机制可以获取这六个电子标签的编码，但无法判断各个电子标签在六边形的那个边上。类似的问题可以有很多，其根本原因在于电磁辐射的方向无法精确控制，也难以隔离。另外在有强大电磁场干扰的场合，上述电子标签系统也会出现不能正常交换信息的状况。
技术实现思路
为解决现有电子标签系统方向性问题、隔离性问题和抗干扰问题的问题，本专利技术提供一种基于光电信息交换的电子标签系统，即光电标签系统。本专利技术的技术方案是:与现有电子标签系统类似，本专利技术之光电标签系统可分为光电标签和光电读写器两部分。其中光电标签内置有光电器件、标签芯片和感应天线(或感应线圈)等。其一之光电器件是有别于现有电子标签的关键部件，它包括两类器件，一类器件是发光器件，可以是可见光发光二极管、红外发光二级管、激光二极管等低功耗发光器件，另一类是光敏器件，如光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻等，这些光电器件用来发射和接收调制光信号，以实现光电标签与光电读写器之间进行信息交换。对于光学单工模式和光射复合双工模式的光电标签，上述的光敏器件不是必要的组成部分。其二之标签芯片内置有全球唯一码，主要包括光电调制和光电解调、射频能量收集、射频调制和解调等射频处理、数字处理单元和可擦写非易失存储器(如EEPR0M)等部分，其中的光电调制和光电解调电路是有别于现有标签芯片的主要部分，它们与所用发光器件和光敏器件相适应，构成光学发送和接收电路，能量收集则是将来自天线的电能，进行整流和稳压，产生芯片中能量收集之外的各个电路所需电压，包括用于对标签芯片中的存储器进行读写操作，以及对唯一码做诸如加密等复杂操作。对于完全由光学通讯来完成信息交换的光电标签，上述的射频调制和解调等射频处理单元可以省去，否则射频调制和解调等射频处理单元将被用来完成光电读写器与光电标签之信息交换中的射频信息交换部分。其三之感应天线，是利用电感耦合原理(近场作用范围内)或电磁反向散射耦合原理(远场作用范围内)在标签天线两端产生感应电势差，产生电能，当电能强度超过一个阈值时，经整流稳压而产生的直流电就将使标签芯片电路进入工作状态。与光电标签相对应，光电读写器主要包括光电器件、射频模块和数字信号处理单元三部分。其一之光电器件是有别于现有读写器的关键部件，它包括两类器件及相应的光电调制和光电解调电路，一类器件是发光器件，可以是可见光发光二极管、红外发光二级管、激光二极管等低功耗发光元件，相应的，有与这些器件相适应的调制电路，另一类是光敏器件，如光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻等，相应的，有与这些器件相适应的放大和解调解码电路，这些光电器件主要用来实现光电读写器与光电标签进行信息交换中的光信息交换。如果系统所用光电标签为光学单工模式和光射复合双工模式，上述的发光器件及相应的调制电路不是光电读写器必要的组成部分。其二之射频模块包括射频天线、射频功率放大、射频调制和解调等射频处理单元、振荡器等，一方面，由射频功放和射频天线输出一定强度的电磁场，作为光电标签提供电感耦合的源端；另一方面，光电标签返回的微弱射频信号通过天线进入光电读写器的射频模块，经解调解码得到数字信号，完成对光电标签信息交换中的射频信息接收；再一方面，把对电子标签的指令和数据调制后从其天线输出，从而实现光电读写器与光电标签的空中射频连接。就现有技术而言，相对于射频接收电路来说，光电接收电路功耗较大，所以在功耗有严格要求的场合，可以采用光学射频复合双工通讯模式进行光电读写器和光电标签之间的信息交换，即光电标签不设光电接收电路，而以射频解调接收电路代之，相应的光电读写器不设光电发射电路，而以射频调制发射电路代之，此时光电读写器通过射频调制发射电路发出指令，通过光电放大解调电路接收信息,而光电标签则通过射频解调电路接收指令，通过光电调制电路发送信息。对于光电读写器和光电标签所用表面材料，以能最大程度吸收对方所发射光脉冲信号的吸光材料为佳，以避免光脉冲信号在光电读写器和光电标签之间多次反射。对于光电读写器和光电标签的光学结构，应与具体使用环境相适应。增加凸透镜以增强光信号接收能力，增加光电接收管的数量以扩展接收表面积，而若要可提高方向性，则减小发射管和接收管视角的锥角。本专利技术的有益效果是显然的，当把光电标签盖在光电读写器上时，如果是纯光学通讯模式，则不会有任何信息泄漏，如果是光学射频复合双工通讯模式，光电标签输出的信息也不会泄漏，另外也不会有多张标签的冲突现象本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无源光电标签装置，用作光电标签系统中的应答装置，其特征在于：所述无源光电标签装置包含有天线和整流稳压电路和光信号编码调制单元，以及包含至少一路调制后光信号发射通道，所述天线也可以是感应线圈，所述整流稳压电路用于把来自天线的射频能量转换为无源光电标签装置的直流工作电源，所述调制后光信号发射通道包含发光管，所述发光管是红外发光二极管、或激光二极管、或可见光发光二极管，或其它发光器件之一，所述调制后光信号发射通道用于将已调制电压脉冲应答信号以调制光信号的形式发射到空间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈新阳，
申请(专利权)人：沈新阳，
类型：发明
国别省市：北京;11
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