專利名稱：用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器和標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線信息采集技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器和標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代信息化管理要求對(duì)信息進(jìn)行自動(dòng)采集和處理。目前信息的自動(dòng)(無(wú)線)采集技術(shù)主要是利用RFID技術(shù)進(jìn)行信息的傳送。RFID射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便。
RFID系統(tǒng)通常由以下三部分組成:
標(biāo)簽(Tag):由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；
讀寫器(Reader):讀取(或?qū)懭?標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；
天線(Antenna):在標(biāo)簽和讀寫器間傳遞射頻信號(hào)。
RFID的工作原理是讀寫器通過(guò)天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)(射頻場(chǎng))時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息被讀寫器讀取并解碼后送至應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)處理。
RFID技術(shù)根據(jù)其電子標(biāo)簽的工作原理可以分為:無(wú)源RFID系統(tǒng)和有源RFID系統(tǒng)。無(wú)源RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽沒有內(nèi)部供電電源，標(biāo)簽內(nèi)部集成電路通過(guò)接收到讀寫器發(fā)送的電磁波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)標(biāo)簽接收到足夠強(qiáng)度的信號(hào)時(shí)，可以讀取自身的ID或存儲(chǔ)于內(nèi)部存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)向讀寫器發(fā)送。無(wú)源RFID系統(tǒng)成本較低。有源RFID系統(tǒng)與無(wú)源RFID系統(tǒng)相比，其標(biāo)簽內(nèi)部具有供電電源，能夠主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)。有源RFID系統(tǒng)傳輸距離遠(yuǎn)。
由于液體對(duì)無(wú)線電波的吸收作用，傳統(tǒng)的RFID系統(tǒng)特別是高頻RFID系統(tǒng)，很難透過(guò)液體進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。甚至在含水量較高的環(huán)境，包含人體，都會(huì)對(duì)RFID的讀取產(chǎn)生很大影響。和固體物品相比，RFID在液體環(huán)境下讀取準(zhǔn)確率至少降低20%以上。當(dāng)讀取裝有液體物品的貨盤上貨箱信息時(shí)，只能讀取貨盤周圍的貨箱，由于無(wú)線電波的反射或被吸收，中間的貨箱無(wú)法正確讀取。
傳統(tǒng)的RFID主要采用以下方式進(jìn)行液體環(huán)境下的讀取:
(I)電子標(biāo)簽貼附于液體包裝物的表面，將具有復(fù)磁導(dǎo)率的材料的RFID絕緣體，或單獨(dú)使用或與介電絕緣體材料組合使用，插入到RFID電子標(biāo)簽電路和液體包裝物的表面之間，通過(guò)使得電子標(biāo)簽與液體包裝物表面之間具有不同的介電系數(shù)，從而降低液體對(duì)無(wú)線電波影響。
(2)通過(guò)改進(jìn)電子標(biāo)簽的天線設(shè)計(jì)，減少存在比如金屬、液體和人體這樣的材料時(shí)由于啟動(dòng)RFID標(biāo)簽與RFID標(biāo)簽讀寫器之間的通信而造成的失諧影響。
(3)通過(guò)采用低頻無(wú)源標(biāo)簽，利用低頻無(wú)線電波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，受液體影響小特性，使得讀寫器可以進(jìn)行標(biāo)簽的識(shí)別和讀取。
但是上述三種方式分別存在以下問(wèn)題:
第一種方式和第二種方式有很大的局限性。具體而言，電子標(biāo)簽只能置于液體包裝物的表面，無(wú)法置于液體內(nèi)部。并且只能在某個(gè)角度和方向進(jìn)行讀取，無(wú)法做到全方位的讀取。如果電子標(biāo)簽改變位置，則讀取準(zhǔn)確率會(huì)大大降低。電子標(biāo)簽需要保持清潔，無(wú)法應(yīng)用于惡劣的環(huán)境。如果電子標(biāo)簽表面粘附了水或者油污等，讀取準(zhǔn)確率也會(huì)受到影響。
第三種方式的讀取距離有限，通常情況下為10-60厘米，無(wú)法應(yīng)用于液體環(huán)境下需要較長(zhǎng)作用距離的數(shù)據(jù)讀取。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為此，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提出一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，包括第一主控模塊，用于控制對(duì)所述標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭?；第一編碼模塊，與所述第一主控模塊相連，用于根據(jù)所述第一主控模塊的指令對(duì)請(qǐng)求信息進(jìn)行編碼；混頻模塊，與所述第一編碼模塊相連，用于將所述編碼后的請(qǐng)求信息與第一載波信號(hào)進(jìn)行混頻，生成調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)；至少一個(gè)讀寫器天線，用于采用電感耦合模式將所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送至所述標(biāo)簽，以及采用電感耦合模式接收來(lái)自所述標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)；第一功放模塊，與每個(gè)讀寫器天線相連，用于驅(qū)動(dòng)所述讀寫器天線；第一天線匹配模塊，分別與所述至少一個(gè)讀寫器天線和所述第一主控模塊相連，用于在所述第一主控模塊的控制下對(duì)所述至少一個(gè)讀寫器天線進(jìn)行阻抗匹配。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，采用電感耦合模式傳輸信號(hào)。其中，電感稱合模式是指工作在近場(chǎng)且產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量遠(yuǎn)大于電場(chǎng)能量的電磁波信號(hào)傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)頻率為低于300khz，波長(zhǎng)大于1km，而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其波長(zhǎng)，所以屬于近場(chǎng)通信，信號(hào)傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號(hào)傳輸不受液體阻隔的特性，實(shí)現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明第二方面的實(shí)施例提供一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，包括:供電電源，用于向所述標(biāo)簽供電；至少一個(gè)標(biāo)簽天線，用于采用電感耦合模式接收來(lái)自所述讀寫器天線的調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)，以及電感耦合模式將對(duì)應(yīng)于所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)發(fā)送給所述讀寫器天線；第二天線匹配模塊，與所述至少一個(gè)標(biāo)簽天線相連，用于對(duì)所述至少一個(gè)標(biāo)簽天線進(jìn)行阻抗匹配；解調(diào)模塊，用于將所述標(biāo)簽天線接收的所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)還原為數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)；應(yīng)用碼匹配模塊，與所述解調(diào)模塊相連，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行應(yīng)用碼匹配，生成匹配的碼流；第二主控模塊，與所述應(yīng)用碼匹配模塊相連，用于通過(guò)所述匹配的碼流按照預(yù)設(shè)的采樣頻率采樣串行的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)所述串行的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到對(duì)應(yīng)于所述數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)的應(yīng)答信息；第二編碼模塊，與所述第二主控模塊相連，用于對(duì)所述應(yīng)答信息進(jìn)行編碼；調(diào)制模塊，與所述第二編碼模塊相連，用于將所述編碼后的應(yīng)答信息與第二載波信號(hào)進(jìn)行混頻，生成標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)；第二功放模塊，分別與所述至少一個(gè)標(biāo)簽天線和所述調(diào)制模塊相連，用于驅(qū)動(dòng)所述標(biāo)簽天線。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，采用電感耦合模式傳輸信號(hào)。其中，電感稱合模式是指工作在近場(chǎng)且產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量遠(yuǎn)大于電場(chǎng)能量的電磁波信號(hào)傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)頻率為低于300khz，波長(zhǎng)大于1km，而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其波長(zhǎng)，所以屬于近場(chǎng)通信，信號(hào)傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號(hào)傳輸不受液體阻隔的特性，實(shí)現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器的示意圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器100。
讀寫器100包括通訊控制模塊1、第一主控模塊2、第一編碼模塊3、混頻模塊4、至少一個(gè)讀寫器天線5、第一功放模塊6、第一天線匹配模塊7、第一載波檢測(cè)模塊8和抗沖突解碼模塊9。
下面分別對(duì)讀寫器100的各個(gè)模塊的功能進(jìn)行描述。
通信控制模塊I和第一主控模塊2相連，包括通訊控制器和各種通訊接口。其中，通訊接口包括RS232串行接口 RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。并且，預(yù)留有CAN接口和USB接口等。通信控制模塊I用于向第一主控模塊2傳輸命令，并接收第一主控模塊2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。從而最大限度的滿足各種情況下的需求。
第一主控模塊2是讀寫器100的核心，用于控制對(duì)標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭?，主要?shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的讀、寫功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了天線的自動(dòng)匹配和天線選擇等功能。第一主控模塊2可以與通信控制模塊I進(jìn)行通信，接收命令、發(fā)送信息給通信控制模塊I。
第一編碼模塊3與第一主控模塊2相連,用于根據(jù)第一主控模塊2的指令對(duì)請(qǐng)求信息進(jìn)行編碼。其中，第一編碼模塊3可以為基帶編碼器。第一編碼模塊3將請(qǐng)求信息按照預(yù)設(shè)的通信編碼格式進(jìn)行編碼，包括向請(qǐng)求信息添加幀頭、長(zhǎng)度和校驗(yàn)碼等。然后將編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送到混頻模塊4。
混頻模塊4與第一編碼模塊3相連，用于將編碼后的請(qǐng)求信息與第一載波信號(hào)進(jìn)行混頻，生成調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)，其中，調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)低于350KHZ。具體而言，混頻模塊4將基帶信號(hào)與第一載波信號(hào)進(jìn)行混頻，將基帶信號(hào)調(diào)制到載波上，讀寫器100采用AM調(diào)制方式對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。其中調(diào)制深度為100%。
讀寫器天線5用于采用電感耦合模式將調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送至標(biāo)簽，以及采用電感耦合模式接收來(lái)自標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)。第一功放模塊6與每個(gè)讀寫器天線5相連，用于驅(qū)動(dòng)讀寫器天線5。從而將調(diào)制信號(hào)以較大的功率輸出，提高讀寫器100的識(shí)別標(biāo)簽的范圍。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一功放模塊6米用功率MOS管,從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)功率的輸出。
第一天線匹配模塊7分別與至少一個(gè)讀寫器天線5和第一主控模塊2相連，用于在第一主控模塊2的控制下對(duì)至少一個(gè)讀寫器天線5進(jìn)行阻抗匹配。具體而言，第一天線匹配模塊7包括匹配單元71和匹配控制單元72，其中匹配單元71和讀寫器天線5相連，用于對(duì)至少一個(gè)讀寫器天線5進(jìn)行阻抗匹配以選擇目標(biāo)匹配天線。為了使讀寫器天線5上輸出的信號(hào)最強(qiáng)，對(duì)讀寫器天線5進(jìn)行阻抗匹配。通過(guò)選擇不同的阻抗模塊，從而使讀寫器天線5達(dá)到最佳匹配，使得讀寫器天線5上的信號(hào)最強(qiáng)，識(shí)別范圍最大。
匹配控制單元72分別與匹配單元71和第一主控模塊2相連，用于通過(guò)控制開關(guān)控制讀寫器天線5的阻抗匹配。具體而言，匹配控制單元72通過(guò)控制開關(guān)選擇不同的阻抗模塊與讀寫器天線5進(jìn)行匹配。第一主控模塊2通過(guò)信號(hào)采樣，檢測(cè)最佳的阻抗模塊，從而實(shí)現(xiàn)讀寫器天線5的自動(dòng)匹配。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，讀寫器100還包括第一載波檢測(cè)模塊8和抗沖突解碼模塊9。其中，第一載波檢測(cè)模塊8與讀寫器天線5相連，用于對(duì)讀寫器天線5接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾。首先，第一載波檢測(cè)模塊8首先通過(guò)選頻電流濾除多余的雜波，然后通過(guò)檢測(cè)電流檢測(cè)載波是否存在。通過(guò)第一載波檢測(cè)模塊8可以在檢測(cè)到載波到來(lái)時(shí)，通知抗沖突解碼模塊9進(jìn)入解碼狀態(tài)。
抗沖突解碼模塊9分別與第一主控模塊2和第一載波檢測(cè)模塊8相連,用于在第一載波檢測(cè)模塊8的激活下對(duì)來(lái)自標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和譯碼以得到標(biāo)簽數(shù)據(jù)?？箾_突解碼模塊9通過(guò)放大、積分、比較等電路對(duì)接收到的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解碼，從而能夠在有大量標(biāo)簽時(shí)，有效讀取標(biāo)簽。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，采用電感耦合模式傳輸信號(hào)。其中，電感稱合模式是指工作在近場(chǎng)且產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量遠(yuǎn)大于電場(chǎng)能量的電磁波信號(hào)傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)頻率為低于300khz，波長(zhǎng)大于1km，而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其波長(zhǎng)，所以屬于近場(chǎng)通信，信號(hào)傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號(hào)傳輸不受液體阻隔的特性，實(shí)現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明采用長(zhǎng)波磁信號(hào)進(jìn)行通信，磁信號(hào)不會(huì)像電信號(hào)那樣被液體吸收，從而適用于液體環(huán)境下的傳輸通信。同時(shí)近場(chǎng)磁信號(hào)具有信號(hào)衰減快得特點(diǎn)，具有高保密性，不容易被竊聽，適合于安全性要求較高場(chǎng)合的數(shù)據(jù)傳輸。
下面參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的標(biāo)簽200。
如圖2所示，標(biāo)簽200包括供電模塊、至少一個(gè)標(biāo)簽天線12、第二天線匹配模塊13、解調(diào)模塊14、應(yīng)用碼匹配模塊15、第二主控模塊16、第二編碼模塊17、調(diào)制模塊18、第二功放模塊19和第二載波檢測(cè)模塊20。其中，標(biāo)簽20可以置于液體內(nèi)部或者液體包裝物的表面。
下面分別對(duì)標(biāo)簽200的各個(gè)模塊的功能進(jìn)行描述。
供電模塊用于向標(biāo)簽200供電，從而使得標(biāo)簽可以主動(dòng)發(fā)送一定頻率的信號(hào)。
每個(gè)標(biāo)簽天線12用于采用電感耦合模式接收來(lái)自讀寫器天線5的調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)，以及電感耦合模式將對(duì)應(yīng)于調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)發(fā)送給讀寫器天線5。第二天線匹配模塊13與至少一個(gè)標(biāo)簽天線12相連，用于對(duì)至少一個(gè)標(biāo)簽天線12進(jìn)行阻抗匹配，從而完成天線收發(fā)轉(zhuǎn)換及天線的匹配調(diào)節(jié)。解調(diào)模塊14用于將標(biāo)簽天線12接收的調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)還原為數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)，即還原成可供解碼基帶信號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第二載波檢測(cè)模塊20分別與第二天線匹配模塊13和解調(diào)模塊14相連，用于通知解調(diào)模塊14對(duì)標(biāo)簽天線12接收的調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以將調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)還原為數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)。具體而言，第二載波檢測(cè)模塊20主要由帶自動(dòng)增益的通道放大、選頻放大和頻率判別組成，首先通過(guò)選頻電路濾除多余雜波，再通過(guò)檢測(cè)電流檢測(cè)載波是否存在。通過(guò)第二載波檢測(cè)模塊20可以在檢測(cè)到載波到來(lái)時(shí)，通知解調(diào)模塊14進(jìn)入解碼狀態(tài)。
第二功放模塊19分別與至少一個(gè)標(biāo)簽天線12和調(diào)制模塊18相連，用于驅(qū)動(dòng)標(biāo)簽天線12。
應(yīng)用匹配模塊15與解調(diào)模塊14相連，用于對(duì)還原得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行應(yīng)用碼匹配以生成匹配的碼流。具體而言，應(yīng)用碼匹配模塊15設(shè)置定時(shí)器的第一中斷周期，在每一個(gè)定時(shí)中斷周期中采集串行的數(shù)字信號(hào)，將串行的數(shù)字信號(hào)依次移位存儲(chǔ)到緩沖區(qū)，當(dāng)采集到串行的數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)度達(dá)到第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器。
第二主控模塊I6與應(yīng)用碼匹配模塊15相連，用于通過(guò)匹配的碼流按照預(yù)設(shè)的采樣頻率采樣串行的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)串行的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到對(duì)應(yīng)于數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)的應(yīng)答信息。具體而言，第二主控模塊16判斷串行的數(shù)字信號(hào)的報(bào)頭是否正確，如果串行的數(shù)字信號(hào)的報(bào)頭正確，則判斷串行的數(shù)字信號(hào)的校驗(yàn)和是否正確，否則清除發(fā)送標(biāo)志。如果串行的數(shù)字信號(hào)的校驗(yàn)和正確，則繼續(xù)判斷串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息是否正確，否則清除所述發(fā)送標(biāo)志。如果串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息正確，則對(duì)串行的數(shù)字信號(hào)的命令字段進(jìn)行解析，否則清除發(fā)送標(biāo)志。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息和當(dāng)前標(biāo)簽中的身份信息一致且串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息為預(yù)設(shè)身份信息值時(shí)，則第二主控模塊16判斷串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息正確。
第二主控模塊I6對(duì)串行的數(shù)字信號(hào)的命令字段進(jìn)行解析。其中，命令字段包括搜索命令、Ping命令、滅活命令和更改身份信息命令。下面分別對(duì)各個(gè)命令的功能進(jìn)行說(shuō)明。
搜索命令:搜索命令是一個(gè)廣播命令。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到搜索命令時(shí)，如果標(biāo)簽處于滅活狀態(tài)，則不應(yīng)答搜索命令并清除發(fā)送標(biāo)志；如果標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，則將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
Ping命令:Ping命令是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的查詢命令,要應(yīng)答當(dāng)前標(biāo)簽的ID。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到Ping命令時(shí)，清除發(fā)送標(biāo)志以使當(dāng)前標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
滅活命令:滅活命令是將當(dāng)前標(biāo)簽設(shè)置為滅活狀態(tài)。通常讀寫器100發(fā)送搜索命令并接收到標(biāo)簽的應(yīng)答后，對(duì)該標(biāo)簽發(fā)送滅活命令，從而搜索其他標(biāo)簽。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到滅活命令時(shí)，設(shè)置當(dāng)前標(biāo)簽為滅活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
更改身份信息命令:更改身份信息命令用于設(shè)置標(biāo)簽的ID。當(dāng)?shù)诙骺啬K16接收到更改身份信息命令時(shí)，更改當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息，將更改后的當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息發(fā)送至緩沖區(qū)，置位發(fā)送標(biāo)志，完成本次數(shù)據(jù)處理。
第二編碼模塊17與第二主控模塊16相連，用于對(duì)應(yīng)答信息進(jìn)行編碼。具體而言，檢測(cè)發(fā)送標(biāo)志是否有效，如果發(fā)送標(biāo)志有效，則對(duì)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的報(bào)文進(jìn)行編碼，按照預(yù)設(shè)速率，將編碼后的報(bào)文依次串行的發(fā)送到對(duì)應(yīng)端口。
調(diào)制模塊18與第二編碼模塊17相連，用于編碼后的應(yīng)答信息與載波信號(hào)發(fā)生器21生成的第二載波信號(hào)進(jìn)行混頻，生成標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)。標(biāo)簽200設(shè)置定時(shí)器的第二中斷周期，在每一個(gè)定時(shí)中斷周期中向讀寫器100串行發(fā)送編碼后的報(bào)文，當(dāng)發(fā)送的編碼后的報(bào)文的長(zhǎng)度達(dá)到第二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉定時(shí)器。
讀寫器100采用電感耦合模式接收來(lái)自上述標(biāo)簽200的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)，其中，標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)為編碼后的報(bào)文。標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)低于350KHZ。讀寫器100對(duì)標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和譯碼以得到標(biāo)簽數(shù)據(jù)，并采用網(wǎng)絡(luò)方式將標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)來(lái)自讀寫器100的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)進(jìn)行后處理。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，標(biāo)簽可以置于液體內(nèi)部或者液體包裝物的表面，從而可以進(jìn)行全方位的數(shù)據(jù)讀取，即使標(biāo)簽位置改變也不受影響。同時(shí)，標(biāo)簽的作用距離可以從10厘米到10米得范圍。并且，數(shù)據(jù)通信采用低頻信號(hào)。并且采用電感耦合模式傳輸信號(hào)。其中，電感耦合模式是指工作在近場(chǎng)且產(chǎn)生的磁場(chǎng)能量遠(yuǎn)大于電場(chǎng)能量的電磁波信號(hào)傳輸模式。由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)頻率為低于300khz,波長(zhǎng)大于Ikm,而數(shù)據(jù)通信的距離為10厘米-30米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其波長(zhǎng)，所以屬于近場(chǎng)通信，信號(hào)傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號(hào)傳輸不受液體阻隔的特性，實(shí)現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。本發(fā)明采用長(zhǎng)波磁信號(hào)進(jìn)行通信，磁信號(hào)不會(huì)像電信號(hào)那樣被液體吸收，從而適用于液體環(huán)境下的傳輸通信。同時(shí)近場(chǎng)磁信號(hào)具有信號(hào)衰減快得特點(diǎn)，具有高保密性，不容易被竊聽，適合于安全性要求較高場(chǎng)合的數(shù)據(jù)傳輸。
在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，包括: 第一主控模塊，用于控制對(duì)所述標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭耄? 第一編碼模塊，與所述第一主控模塊相連，用于根據(jù)所述第一主控模塊的指令對(duì)請(qǐng)求信息進(jìn)行編碼； 混頻模塊，與所述第一編碼模塊相連，用于將所述編碼后的請(qǐng)求信息與第一載波信號(hào)進(jìn)行混頻，生成調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)，其中，所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)低于350KHZ ； 至少一個(gè)讀寫器天線，用于采用電感耦合模式將所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送至所述標(biāo)簽，以及采用電感耦合模式接收來(lái)自所述標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)，其中，所述標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)低于350KHz ； 第一功放模塊，與每個(gè)讀寫器天線相連，用于驅(qū)動(dòng)所述讀寫器天線； 第一天線匹配模塊，分別與所述至少一個(gè)讀寫器天線和所述第一主控模塊相連，用于在所述第一主控模塊的控制下對(duì)所述至少一個(gè)讀寫器天線進(jìn)行阻抗匹配。
2.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，還包括: 通訊控制模塊，所述通訊控制模塊和所述第一主控模塊相連，所述通訊控制模塊包括通訊控制器和通訊接口，用于向所述第一主控模塊傳輸命令，接收所述第一主控模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息。
3.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，所述第一天線匹配模塊包括: 匹配單元，所述匹配單元和所述讀寫器天線相連，用于對(duì)至少一個(gè)的所述讀寫器天線進(jìn)行阻抗匹配以選擇目標(biāo)匹配天線； 匹配控制單元，所述匹配控制單元分別與所述匹配單元和所述第一主控模塊相連，用于通過(guò)控制開關(guān)控制所述讀寫器天線的阻抗匹配。
4.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，還包括: 第一載波檢測(cè)模塊，與所述讀寫器天線相連，用于對(duì)所述讀寫器天線接收到的電磁波信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾； 抗沖突解碼模塊，分 別與所述第一主控模塊和所述第一載波檢測(cè)模塊相連，用于在所述第一載波檢測(cè)模塊的激活下對(duì)來(lái)自所述標(biāo)簽的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和譯碼以得到標(biāo)簽數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，其特征在于，所述第一編碼模塊將所述請(qǐng)求信息按照預(yù)設(shè)通信編碼格式進(jìn)行編碼，包括向所述請(qǐng)求信息添加幀頭、長(zhǎng)度以及校驗(yàn)碼。
6.一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，包括: 供電電源，用于向所述標(biāo)簽供電； 至少一個(gè)標(biāo)簽天線，用于采用電感耦合模式接收來(lái)自所述讀寫器天線的調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)，以及電感耦合模式將對(duì)應(yīng)于所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)的標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)發(fā)送給所述讀寫器天線，其中，所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)低于350KHZ ； 第二天線匹配模塊，與所述至少一個(gè)標(biāo)簽天線相連，用于對(duì)所述至少一個(gè)標(biāo)簽天線進(jìn)行阻抗匹配； 解調(diào)模塊，用于將所述標(biāo)簽天線接收的所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)還原為數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)；應(yīng)用碼匹配模塊，與所述解調(diào)模塊相連，用于對(duì)所述數(shù)字信號(hào)進(jìn)行應(yīng)用碼匹配，生成匹配的碼流； 第二主控模塊，與所述應(yīng)用碼匹配模塊相連，用于通過(guò)所述匹配的碼流按照預(yù)設(shè)的采樣頻率采樣串行的數(shù)字信號(hào)，并對(duì)所述串行的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以得到對(duì)應(yīng)于所述數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)的應(yīng)答信息； 第二編碼模塊，與所述第二主控模塊相連，用于對(duì)所述應(yīng)答信息進(jìn)行編碼； 調(diào)制模塊，與所述第二編碼模塊相連，用于將所述編碼后的應(yīng)答信息與第二載波信號(hào)進(jìn)行混頻，生成標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)，其中，所述標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)低于350KHZ ； 第二功放模塊，分別與所述至少一個(gè)標(biāo)簽天線和所述調(diào)制模塊相連，用于驅(qū)動(dòng)所述標(biāo)簽天線。
7.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，還包括: 第二載波檢測(cè)模塊，所述第二載波檢測(cè)模塊分別與所述第二天線匹配模塊和所述解調(diào)模塊相連，用于通知所述解調(diào)模塊對(duì)所述標(biāo)簽天線接收的所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行解調(diào)以將所述調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)還原為數(shù)字請(qǐng)求信號(hào)。
8.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述應(yīng)用碼匹配模塊設(shè)置定時(shí)器的第一中斷周期，在每一個(gè)定時(shí)中斷周期中采集串行的所述串行的數(shù)字信號(hào)，將所述串行的數(shù)字信號(hào)依次移位存儲(chǔ)到緩沖區(qū)，當(dāng)采集到所述串行的數(shù)字信號(hào)的長(zhǎng)度達(dá)到第一預(yù)設(shè)長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉所述定時(shí)器。
9.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述第二主控模塊判斷所述串行的數(shù)字信號(hào)的報(bào)頭是否正確，如果所述串行的數(shù)字信號(hào)的報(bào)頭正確，則判斷所述串行的數(shù)字信號(hào)的校驗(yàn)和是否正確，否則清除發(fā)送標(biāo)志； 如果所述串行的數(shù)字信號(hào)的校驗(yàn)和正確，則判斷所述串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息是否正確，否則清除所述發(fā)送標(biāo)志； 如果所述串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息正確，則對(duì)所述串行的數(shù)字信號(hào)的命令字段進(jìn)行解析，否則清除所述發(fā)送標(biāo)志。
10.如權(quán)利要求9所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，當(dāng)所述串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息和當(dāng)前標(biāo)簽中的身份信息一致且所述串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息為預(yù)設(shè)身份信息值時(shí)，則所述第二主控模塊判斷所述串行的數(shù)字信號(hào)的身份信息正確。
11.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述命令字段包括:搜索命令、Ping命令、滅活命令和更改身份信息命令,其中， 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所`述搜索命令時(shí)，如果所述標(biāo)簽處于滅活狀態(tài)，則不應(yīng)答所述搜索命令并清除發(fā)送標(biāo)志；如果所述標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，則將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志； 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所述Ping命令時(shí)，清除所述發(fā)送標(biāo)志以使當(dāng)前標(biāo)簽處于激活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志； 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所述滅活命令時(shí)，設(shè)置當(dāng)前標(biāo)簽為滅活狀態(tài)，將當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息設(shè)置為應(yīng)答信息并發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志； 當(dāng)所述第二主控模塊接收到所述更改身份信息命令時(shí)，更改所述當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息，將更改后的當(dāng)前標(biāo)簽的身份信息發(fā)送至緩沖區(qū)，置位所述發(fā)送標(biāo)志。
12.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述第二編碼模塊檢測(cè)所述發(fā)送標(biāo)志是否有效，如果所述發(fā)送標(biāo)志有效，則對(duì)所述緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)處理后的報(bào)文進(jìn)行編碼，按照預(yù)設(shè)速率，將編碼后的報(bào)文依次串行的發(fā) 送到對(duì)應(yīng)端口。
13.如權(quán)利要求6所述的用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽，其特征在于，所述標(biāo)簽設(shè)置定時(shí)器的第二中斷周期，在每一個(gè)定時(shí)中斷周期中串行發(fā)送編碼后的報(bào)文，當(dāng)發(fā)送的所述編碼后的報(bào)文的長(zhǎng)度達(dá)到第二預(yù)設(shè)長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉所述定時(shí)器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于液體的低頻磁傳輸通信的讀寫器，包括第一主控模塊，用于控制對(duì)標(biāo)簽的信息的讀取或?qū)懭?；第一編碼模塊，用于對(duì)請(qǐng)求信息進(jìn)行編碼；混頻模塊，用于生成調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)；至少一個(gè)讀寫器天線，用于采用電感耦合模式將調(diào)制請(qǐng)求信號(hào)發(fā)送至標(biāo)簽以及采用電感耦合模式接收標(biāo)簽調(diào)制信號(hào)；第一功放模塊用于驅(qū)動(dòng)讀寫器天線；第一天線匹配模塊，用于在第一主控模塊的控制下對(duì)至少一個(gè)讀寫器天線進(jìn)行阻抗匹配。本發(fā)明還提出了一種用于液體的低頻磁傳輸通信的標(biāo)簽。本發(fā)明采用電感耦合模式傳輸信號(hào)，信號(hào)傳輸方式主要是磁傳輸方式。利用磁信號(hào)傳輸不受液體阻隔的特性，實(shí)現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的數(shù)據(jù)通信。
文檔編號(hào)G06K17/00GK103106416SQ20111035749
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者趙穎淑, 楊曉峰, 傅培成 申請(qǐng)人:哈爾濱沅辰科技有限公司