專利名稱：一種基于跳頻機制的防竊聽有源rfid系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及射頻識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于跳頻機制的防竊聽有源 RFID系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
RFID (Radio Frequency IDentification，無線射頻識別)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號及其空間耦合、傳輸?shù)奶匦?，實現(xiàn)對靜止或移動物體的自動識別。RFID系統(tǒng)應(yīng)用于資產(chǎn)管理，能夠快速、準確、可靠地識別目標對象，實現(xiàn)遠程自動化的實時資產(chǎn)管理。有源RFID標簽一般使用2. 4Ghz開放頻段，由內(nèi)置紐扣電池或者方形軟包鋰電池供電。有源RFID標簽主動向閱讀器發(fā)送射頻信號，其通信距離遠，閱讀器能夠以遠距離的方式讀取有源電子標簽信息，適用于遠距離內(nèi)多標簽同時存在的自動識別領(lǐng)域。目前，有源RFID標簽一般采用定時喚醒機制偵聽載波，確認閱讀器存在后，等待閱讀器的查詢，然后再向閱讀器發(fā)送信息。這種方法能夠避免標簽的無效發(fā)送，從而實現(xiàn)低功耗。但是，對于標簽眾多且標簽移動頻繁的場合，會存在閱讀器還沒有獲取到標簽信息， 而標簽早已移出閱讀器的信號覆蓋范圍的問題，會導(dǎo)致漏讀標簽。而且標簽和閱讀器間采用固定的頻率通信，容易被竊聽，也容易被同頻干擾。另外，目前有源RFID標簽都采用簡單的異步機制，增加了標簽偵聽閱讀器的時間，也導(dǎo)致標簽發(fā)送信息到閱讀器時增加了載波沖突。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于跳頻機制的防竊聽有源RFID 系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)標簽的低功耗，防止竊聽，同時避免漏讀標簽。為解決以上技術(shù)問題，本實用新型實施例提供一種基于跳頻機制的防竊聽有源 RFID系統(tǒng)，包括閱讀器和標簽；所述閱讀器包括第一微處理器、射頻收發(fā)器RF1、射頻收發(fā)器RF2、第一射頻天線、 第二射頻天線和存儲器；所述射頻收發(fā)器RFl分別與所述第一微處理器、第一射頻天線連接；所述射頻收發(fā)器RFl用于接收標簽信息，以及向標簽發(fā)送響應(yīng)信息；所述射頻收發(fā)器RF2分別與所述第一微處理器、第二射頻天線連接；所述射頻收發(fā)器RF2持續(xù)發(fā)送含有同步時鐘、頻率分配表和系統(tǒng)識別碼的廣播信息；且每1/N秒改變一次廣播頻率；其中，所述標簽包括第二微處理器、第二射頻收發(fā)器、PCB全向天線和電源模塊；所述第二射頻收發(fā)器分別與所述第二微處理器、PCB全向天線連接；所述第二射頻收發(fā)器連續(xù)偵測N個廣播頻率，每個頻率分別持續(xù)偵測1秒；所述第二射頻收發(fā)器偵測到廣播頻率后，接收閱讀器的廣播信息，通過所述廣播信息中記載的當(dāng)前可用的交互頻率和閱讀器進行信息交互。本實用新型實施例提供的基于跳頻機制的防竊聽有源RFID系統(tǒng)，閱讀器按照每 1/N秒改變一次廣播頻率的方式，發(fā)送含有同步時鐘、頻率分配表和系統(tǒng)識別碼的廣播信息；標簽連續(xù)偵測N個廣播頻率，每個頻率分別持續(xù)偵測1秒，當(dāng)偵測到廣播頻率后，接收閱讀器的廣播信息，通過所述廣播信息中記載的當(dāng)前可用的交互頻率和閱讀器進行信息交互。標簽采用間歇偵聽方式，功耗低。標簽依據(jù)偵聽到的廣播信息決定上送閱讀器的頻率， 避免了標簽總是采用同一頻率發(fā)送或接受信息，既減少了數(shù)據(jù)發(fā)生沖突碰撞的幾率，也避免了同頻率的竊聽。此外，標簽無需等待閱讀器查詢，而是在偵測到可用頻率后立即向閱讀器發(fā)送信息，能夠確保閱讀器在盡可能短的時間內(nèi)收到標簽信息，從而避免漏讀標簽。

圖1是本實用新型實施例一提供的有源RFID系統(tǒng)的閱讀器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例二提供的有源RFID系統(tǒng)的標簽的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。本實用新型實施例提供的基于跳頻機制的防竊聽有源RFID系統(tǒng)(以下簡稱有源 RFID系統(tǒng))，包括閱讀器和標簽，能夠?qū)崿F(xiàn)標簽低功耗，同時避免同頻率竊聽，可應(yīng)用于人和物的自動遠距離識別管理。參見圖1，是本實用新型實施例一提供的有源RFID系統(tǒng)的閱讀器的結(jié)構(gòu)示意圖。 本實施例提供的閱讀器包括第一微處理器10、射頻收發(fā)器RF1、射頻收發(fā)器RF2、第一射頻天線11、第二射頻天線12和存儲器13 ；具體如下射頻收發(fā)器RFl分別與第一微處理器10、第一射頻天線連接11 ；射頻收發(fā)器RFl 用于接收標簽信息，以及向標簽發(fā)送響應(yīng)信息。射頻收發(fā)器RF2分別與第一微處理器10、第二射頻天線12連接；射頻收發(fā)器RF2持續(xù)發(fā)送含有同步時鐘、頻率分配表和系統(tǒng)識別碼的廣播信息；且每1/N秒改變一次廣播頻率；其中，N ^ 2。優(yōu)選的，閱讀器的存儲器13為低功耗靜態(tài)存儲器，用于保存標簽信息、頻率分配表等數(shù)據(jù)。進一步，如圖1所示，本實施例提供的閱讀器還包括用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口 14， 該數(shù)據(jù)接口 14與第一微處理器10連接；優(yōu)選的，數(shù)據(jù)接口 14為USB接口或RS232/485接口。具體實施時，閱讀器通過數(shù)據(jù)接口 14與外部的計算機連接后，能夠和計算機傳輸數(shù)據(jù)。此外，如圖1所示，本實施例提供的閱讀器還包括直流電源接口 15，用于輸入電源。參見圖2，是本實用新型實施例二提供的有源RFID系統(tǒng)的標簽的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例提供的標簽包括第二微處理器20、第二射頻收發(fā)器21、PCB全向天線22和電源模塊 23 ；標簽的電源模塊23可以采用紐扣電池或軟包電池供電。第二射頻收發(fā)器21分別與第二微處理器21、PCB全向天線22連接；第二射頻收發(fā)器21連續(xù)偵測N個廣播頻率，每個頻率分別持續(xù)偵測1秒；第二射頻收發(fā)器21偵測到廣播頻率后，接收閱讀器的廣播信息，通過廣播信息中記載的當(dāng)前可用的交互頻率和閱讀器進行信息交互。所述標簽上電后通過偵聽閱讀器的廣播信息獲得同步時鐘，使得標簽和閱讀器保持時鐘同步；所述標簽只要偵聽到來自閱讀器的廣播信息，就更新同步時鐘。在一個優(yōu)選的實施例方式中，本實施例將2. Γ2. 483Ghz頻段劃分為132個頻率， 每個頻率間隔5001ΛΖ。選取其中的8個頻率作為廣播頻率；余下頻率平均分為8組，每16 個頻率為一組，作為閱讀器和標簽通信的交互頻率；且每一個廣播頻率對應(yīng)1組交互頻率。 其中，N可以2、中任一個數(shù)值。頻率分配表中記錄了與廣播頻率對應(yīng)的交互頻率的狀態(tài)信息，該狀態(tài)信息為“可用”(例如，置“1”表示可用)或“不可用”(例如，“0”表示不可用)。 具體實施時，假設(shè)閱讀器當(dāng)前正在以頻率Fl與標簽Al通信，以頻率F2與標簽A2通信，以頻率F3與標簽A3通信，那么在頻率分配表中標志頻率Fl、頻率F2和頻率F3的狀態(tài)為不可用，其他頻率的狀態(tài)的可用。本實施例的讀卡設(shè)置多個信道，對于標簽眾多且標簽移動頻繁的場合，多個標簽可以平均分配在不同的信道上，數(shù)據(jù)不會發(fā)生沖突碰撞，從而避免漏讀標簽。下面僅N取4為例，對有源RFID系統(tǒng)的工作原理作詳細描述。閱讀器包括射頻收發(fā)器RFl和射頻收發(fā)器RF2，其中，射頻收發(fā)器中一路RFl用于接收來自標簽的信息，并向標簽發(fā)送響應(yīng)信息；射頻收發(fā)器RF2用于發(fā)送廣播信息，表示閱讀器的存在，用于激活標簽。所述廣播信息包含了系統(tǒng)的同步時鐘信息、頻率分配表和系統(tǒng)識別碼等加密信息。其中，同步時鐘信息為2個字節(jié)表示的閱讀器相對時鐘，以50us為單位；頻率分配表為 2字節(jié)，共16bit，從高位到低位分別對應(yīng)了交互頻率組里的16個頻率，若某一頻率對應(yīng)的標志位被置位(置1)，則表示該頻率可用，標志位復(fù)位(置0)表示對應(yīng)頻率不可用。系統(tǒng)標識碼為4個字節(jié)，用于區(qū)別其他的同頻率應(yīng)用系統(tǒng)。閱讀器上電后，通過射頻收發(fā)器RF2持續(xù)發(fā)送廣播信息，且每1/4秒改變1次頻率。閱讀器的射頻收發(fā)器RFl持續(xù)保持接收狀態(tài)，所使用的頻率每1/64秒改變1次。標簽上電初始化后，連續(xù)偵測4個廣播頻率，每個頻率分別持續(xù)偵測1秒，根據(jù)采樣定理可確保任意時刻都能充分的偵測到廣播頻率。若標簽偵測到其中任意一個頻率，則表示附近存在閱讀器；標簽接收閱讀器發(fā)送的完整的廣播幀，從所述廣播幀中提取閱讀器的同步時鐘信息和交互頻率分配表。若標簽偵測不到廣播頻率，則表明附近不存在讀頭，標簽立即進入休眠狀態(tài)。經(jīng)過1個或多個休眠周期，標簽被喚醒，再次偵聽廣播頻率。標簽根據(jù)所獲取的同步時鐘信息和頻率分配表，使用當(dāng)前可用的交互頻率，先檢測載波是否空閑；若空閑，則標簽以該交互頻率向閱讀發(fā)送標簽信息(例如標簽序列號、標簽狀態(tài)信息等)，并使用當(dāng)前頻率接受閱讀器返回的確認信息；標簽接收到確認信息后，立即進入休眠狀態(tài)。若標簽不能立即收到閱讀器返回的確認信息，則表示沖突出現(xiàn)；該沖突是標簽發(fā)送的沖突，或者是閱讀器發(fā)送確認信息時發(fā)生了沖突。此時，采用退避算法，標簽進入休眠狀態(tài)，Tl秒后被喚醒，再次偵測閱讀器的確認信息。若標簽偵測到閱讀器返回的確認信息，則標簽不再發(fā)送標簽信息，繼續(xù)休眠。只有當(dāng)標簽檢測到閱讀器消失后，又再次偵測到閱讀器存在，或者上一次沒有收到閱讀器返回的確認信息，才會再次向閱讀器發(fā)送標
息 ο標簽的退避算法在兩種情況下使用第一種情況，標簽發(fā)送信息前檢測到的沖突；第二種情況，標簽發(fā)送信息后等待閱讀器返回確認超時所發(fā)生的沖突。退避時間為連續(xù)采用當(dāng)前使用的頻率的RSSI數(shù)值表示的毫秒數(shù)，退避時關(guān)閉射頻收發(fā)器。本實施例實現(xiàn)了標簽在閱讀器作用范圍外只是間歇偵聽，無需接收完整的廣播幀，實現(xiàn)了更低的功耗，在閱讀器作用范圍內(nèi)，標簽?zāi)軌驘o需等待閱讀器查詢而立即向閱讀器發(fā)送標簽信息，并且能夠確保閱讀器在盡可能短的時間內(nèi)收到標簽信息，從而避免漏讀標簽。本實用新型實施例提供的有源RFID系統(tǒng)，閱讀器按照每1/N秒改變一次廣播頻率的方式，發(fā)送含有同步時鐘、頻率分配表和系統(tǒng)識別碼的廣播信息；標簽連續(xù)偵測N個廣播頻率，每個頻率分別持續(xù)偵測1秒，當(dāng)偵測到廣播頻率后，接收閱讀器的廣播信息，通過所述廣播信息中記載的當(dāng)前可用的交互頻率和閱讀器進行信息交互。標簽采用間歇偵聽方式，功耗低，而對于標簽眾多且標簽移動頻繁的場合，多個標簽分別使用不同的頻率發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)發(fā)生沖突碰撞的幾率，也避免了同頻率的偵聽。此外，標簽無需等待閱讀器查詢，而是在偵測到可用頻率后立即向閱讀器發(fā)送信息，能夠確保閱讀器在盡可能短的時間內(nèi)收到標簽信息，從而避免漏讀標簽。以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種基于跳頻機制的防竊聽有源RFID系統(tǒng)，其特征在于，包括閱讀器和標簽；所述閱讀器包括第一微處理器、射頻收發(fā)器RF1、射頻收發(fā)器RF2、第一射頻天線、第二射頻天線和存儲器；所述射頻收發(fā)器RFl分別與所述第一微處理器、第一射頻天線連接；所述射頻收發(fā)器 RFl用于接收標簽信息，以及向標簽發(fā)送響應(yīng)信息；所述射頻收發(fā)器RF2分別與所述第一微處理器、第二射頻天線連接；所述射頻收發(fā)器 RF2持續(xù)發(fā)送含有同步時鐘、頻率分配表和系統(tǒng)識別碼的廣播信息；且每1/N秒改變一次廣播頻率；其中，2;所述標簽包括第二微處理器、第二射頻收發(fā)器、PCB全向天線和電源模塊；所述第二射頻收發(fā)器分別與所述第二微處理器、PCB全向天線連接；所述第二射頻收發(fā)器連續(xù)偵測N個廣播頻率，每個頻率分別持續(xù)偵測1秒；所述第二射頻收發(fā)器偵測到廣播頻率后，接收閱讀器的廣播信息，通過所述廣播信息中記載的當(dāng)前可用的交互頻率和閱讀器進行信息交互。
2.如權(quán)利要求1所述的基于跳頻機制的防竊聽有源RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述閱讀器的存儲器為低功耗靜態(tài)存儲器。
3.如權(quán)利要求2所述的基于跳頻機制的防竊聽有源RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述閱讀器還包括用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口 ；所述數(shù)據(jù)接口與所述第一微處理器連接；所述數(shù)據(jù)接口為 USB 接口或 RS232/485 接口。
4.如權(quán)利要求3所述的基于跳頻機制的防竊聽有源RFID系統(tǒng)，其特征在于，所述閱讀器還包括直流電源接口。
專利摘要本實用新型公開了一種基于跳頻機制的防竊聽有源RFID系統(tǒng)，包括閱讀器和標簽；所述閱讀器包括第一微處理器、射頻收發(fā)器RF1、射頻收發(fā)器RF2、第一射頻天線、第二射頻天線和存儲器；所述射頻收發(fā)器RF2持續(xù)發(fā)送含有同步時鐘、頻率分配表和系統(tǒng)識別碼的廣播信息；且每1/N秒改變一次廣播頻率；所述標簽的射頻收發(fā)器連續(xù)偵測N個廣播頻率，每個頻率分別持續(xù)偵測1秒，當(dāng)偵測到廣播頻率后，接收閱讀器的廣播信息，獲取閱讀器的同步時鐘，通過所述廣播信息中記載的當(dāng)前可用的交互頻率和閱讀器進行信息交互。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)標簽的低功耗，有效防止竊聽，提高同頻干擾能力，同時避免漏讀標簽。
文檔編號H04B1/40GK202231713SQ20112034579
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者魏中海 申請人:魏中海