[發(fā)明專利]有源電子標(biāo)簽及其應(yīng)用系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910252920.1
• 申請日: 2009-11-30
• 公開（公告）號: CN102081743A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖應(yīng)成;孫長征
• 申請（專利權(quán)）人: 西安西谷微功率數(shù)據(jù)技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06K17/00
• 分類號: G06K17/00;G06K19/07
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息傳輸技術(shù)，具體涉及執(zhí)行一個或多個固定模式動作的有源電子標(biāo)簽及其應(yīng)用系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸，主要涉及以互聯(lián)網(wǎng)為代表的遠(yuǎn)距離公共信息傳輸網(wǎng)絡(luò)、以Zigbee網(wǎng)絡(luò)為代表的近距離傳感器信息的采集和無線傳輸、以及以有源電子標(biāo)簽為代表的近距離身份識別和定位信息的采集和無線傳輸。

現(xiàn)有的各種公共信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)相對比較成熟。而公網(wǎng)以下從幾米到一千米范圍內(nèi)的低成本，低功耗的無線近距離傳輸，則成為當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)年P(guān)鍵，仍存在許多需要解決的問題。

Zigbee網(wǎng)絡(luò)利用自身動態(tài)組網(wǎng)，動態(tài)路由和網(wǎng)狀網(wǎng)信息傳輸?shù)奶卣鳎瑢碜跃W(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點(diǎn)的信息自由地在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，以一種多路徑的方式，來提高信息傳輸?shù)目煽啃浴Ｈ欢怯捎赯igbee網(wǎng)絡(luò)的這些特點(diǎn)，使得其在每個節(jié)點(diǎn)的耗電上，成本上，以及信息傳輸?shù)乃俾噬献龀鲋卮鬆奚?/p>

然而，在絕大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，信息傳輸?shù)木€路是已知的和相對固定的，因而動態(tài)組網(wǎng)和動態(tài)路由等功能沒有真正的實(shí)際意義。一個具有2000米傳輸距離和雙向通信能力的遠(yuǎn)距離有源電子標(biāo)簽，通過一個星狀網(wǎng)絡(luò)，將輕而易舉地解決Zigbee網(wǎng)絡(luò)信息傳輸中的許多問題，特別是能滿足物聯(lián)網(wǎng)需求中的很大一部分。對于僅涉及身份識別和定位的大多數(shù)應(yīng)用需求，使用一個Zigbee模塊來承擔(dān)這個工作，就遠(yuǎn)不如使用一般的有源電子標(biāo)簽來得更有效、更實(shí)惠。這也是Zigbee技術(shù)問世多年來，一直未能在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域打開局面的原因。

而現(xiàn)有的有源電子標(biāo)簽，主要用于對人，物和車輛等目標(biāo)的遠(yuǎn)距離身份識別和管理。它的基本工作方法是，通過射頻通信的方式，讀取被識別目標(biāo)身上的電子標(biāo)簽編碼(ID號)，再調(diào)用預(yù)先儲存在控制處理器，如計(jì)算機(jī)，的數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)于該編碼的相關(guān)資料，來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的識別和管理。因而，這種技術(shù)的應(yīng)用，必須要和控制處理器中相關(guān)數(shù)據(jù)庫相連接。

現(xiàn)有有源電子標(biāo)簽，一般都采用周期性主動發(fā)射自己ID號的工作的方式。即預(yù)先通過內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置，每隔一定的時(shí)間間隔(例如1秒，5秒或10分鐘)啟動電子標(biāo)簽中的晶振和頻綜，發(fā)射一定長度的數(shù)據(jù)包信息。為了省電的原因，往往僅只發(fā)射短的ID信息，然后再進(jìn)入睡眠狀態(tài)，這雖然減小了系統(tǒng)的工作時(shí)間，在一定程度上起到了延長電池使用壽命的作用。然而，使用這種方法存在的問題非常多，包括造成環(huán)境的電磁污染，信號擁堵和相互干擾，缺乏工作的靈活性和適應(yīng)性等。

為了增加電子標(biāo)簽的功能，以及使用靈活性，有的有源電子標(biāo)簽，還采用了高低頻兩套通信系統(tǒng)同時(shí)工作的方法。例如，采用了低頻125KHz和高頻2.4GHz兩套收發(fā)系統(tǒng)，還有的則采用超寬帶UWB和2.4GHz兩套收發(fā)系統(tǒng)。這不僅大大增加了標(biāo)簽的復(fù)雜性，增大了成本，而且所能發(fā)揮的作用也非常有限。

綜上所述，現(xiàn)有的有源電子標(biāo)，正如在IEEE有源電子標(biāo)簽國際標(biāo)準(zhǔn)制定工作組，新近(2009年3月，7月和9月)提供的文件中所陳述的一樣：“為了減少能耗，當(dāng)今大多數(shù)有源標(biāo)簽使用的都是單向發(fā)射ID的方式。其唯一的目的就是識別和定位，而沒有考慮擁堵和信號碰撞問題。有源電子標(biāo)簽需要具有雙向和遠(yuǎn)距離通信的能力，需要具有處理海量標(biāo)簽的能力，但同時(shí)消耗的功率要非常低。但目前還沒有一個建議的方案能夠滿足這個需要。”

隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，人們希望利用有源電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)簡單體積小，成本低，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，來解決物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸中，如何在人或物與公共通信網(wǎng)絡(luò)幾米到上千米的距離之間，建立起一種簡單可靠的，低成本和低功耗的無線通信聯(lián)系這個關(guān)鍵問題。通過這種通信聯(lián)系，有關(guān)人或物的身份識別信息和狀態(tài)信息(標(biāo)簽和傳感器信息)，可以快速地傳到相關(guān)控制中心。對現(xiàn)有有源電子標(biāo)簽來講，這無疑是一個極大的挑戰(zhàn)。除了低功耗，低成本和工作靈活性等要求外，如何解決信號擁堵問題，也是一個非常關(guān)鍵的問題。盡管我們可以通過雙向通信的方式，使電子標(biāo)簽可以按需工作，然而，在處理海量標(biāo)簽信息的時(shí)候，如何盡量減少空中通信時(shí)間，提高空中通信效率顯然至關(guān)重要。特別是物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸，比起一般身份識別應(yīng)用時(shí)僅僅傳輸一個ID號要復(fù)雜得多。在物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸中，可能通信雙方需要往返若干次才能完成一件簡單的工作；而且，每次傳輸?shù)男畔⒘吭蕉啵鲥e重傳的幾率也就越高。這不僅多耗電，而且，還在關(guān)鍵的時(shí)候，關(guān)鍵的地方占用了空中通道更多的時(shí)間，從而增加了空中的擁堵，并導(dǎo)致可能的相互干擾。因此，縮短空中通信時(shí)間顯得至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容