[發(fā)明專利]具自動糾錯的大編碼容量聲表面波射頻標(biāo)簽及其糾錯方法

有效

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• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102663467A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓韜;董浩然;康阿龍;張晨睿
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G06K19/067
• 分類號: G06K19/067;G06K7/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種射頻識別領(lǐng)域的裝置及方法，尤其是涉及一種具自動糾錯的大編碼容量聲表面波射頻標(biāo)簽及其糾錯方法。

背景技術(shù)

射頻標(biāo)簽(RFID，Radio?Frequency?Identification)技術(shù)是一種應(yīng)用非接觸式標(biāo)簽的技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。它是適應(yīng)信息技術(shù)和信息社會發(fā)展的一項重要實用技術(shù)，在高速公路自動收費(fèi)、物流管理、郵政航空的自動包裹分揀、倉儲圖書管理、畜牧業(yè)監(jiān)控管理、車輛防盜等諸多領(lǐng)域的智能管理方面具有重大應(yīng)用前景。為實現(xiàn)全球任意項目有單一標(biāo)簽號碼，標(biāo)簽需要實現(xiàn)64位、96位甚至128位編碼。

采用聲表面波(SAW，Surface?Acoustic?Wave)技術(shù)的射頻標(biāo)簽是一種不使用集成電路芯片的射頻識別方法。基于SAW技術(shù)的RFID系統(tǒng)由讀寫器和SAW標(biāo)簽組成。SAW標(biāo)簽由天線、叉指換能器以及反射柵組成。SAW-RFID系統(tǒng)的工作原理與雷達(dá)系統(tǒng)相似：當(dāng)標(biāo)簽上的叉指換能器(IDT，Interdigital?Transducer)接收到讀寫器發(fā)送的無線脈沖查詢信號后，根據(jù)壓電材料的逆壓電效應(yīng)，在壓電襯底材料上轉(zhuǎn)換為聲表面波，該表面波便在壓電晶向方向傳播。經(jīng)過一段延遲時間后到達(dá)反射柵，一部分能量被反射回IDT，另一部份能量透射繼續(xù)向前傳播。根據(jù)正壓電效應(yīng)，被反射回IDT的聲表面波脈沖再次被轉(zhuǎn)換成電信號而由標(biāo)簽天線發(fā)送回讀寫器。利用反射回波脈沖的時延、幅值、相位或頻率可實現(xiàn)標(biāo)簽編碼。

由于SAW-RFID與IC-RFID在原理上的本質(zhì)區(qū)別，它們具有各自不同的特點。SAW-RFID具有以下優(yōu)點：

1)SAW標(biāo)簽是純無源的，只是被動地反射查詢信號。只要SAW-RFID回波信號能量超過接收機(jī)等效熱噪聲功率即可；IC標(biāo)簽則需要射頻信號供能，只有供能信號的能量超過半導(dǎo)體整流電壓閾值后才能開始工作。因此，SAW-RFID比IC標(biāo)簽讀取范圍大，信號穿透能力強(qiáng)，更適用于貼在金屬或內(nèi)含液體的物體表面上。此外，IC標(biāo)簽必須在背面加貼鐵氧體等導(dǎo)磁物體，因此增加了標(biāo)簽成本。

2)由于聲表面波標(biāo)簽利用的是壓電材料，不牽涉半導(dǎo)體材料中電子的遷移過程，因此可在高、低溫(-200～500℃)等惡劣環(huán)境下使用，可以承受強(qiáng)射線輻照。

3)讀取速度快，能用于識別高速運(yùn)動物體。Siemens公司的SOFIS聲表面波系統(tǒng)已成功用于挪威奧斯陸汽車過橋自動收費(fèi)系統(tǒng)以及德國慕尼黑火車進(jìn)站定位系統(tǒng)，能識別速度達(dá)300千米/小時的高速運(yùn)動物體。

4)SAW標(biāo)簽可與聲表面波傳感技術(shù)結(jié)合，在完成識別任務(wù)的同時，還可對溫度、壓力、加速度、濕度和氣體濃度等參數(shù)進(jìn)行測量并可通過多閱讀器實現(xiàn)物體定位。這對于“智能輪胎”或者食品、醫(yī)藥、血液等物流運(yùn)輸過程中需要同時記錄保管的條件的那些應(yīng)用非常適合。

為保證射頻標(biāo)簽的正確解碼率，可以借鑒無線通訊或者IC-RFID采用校驗碼以檢查無線傳輸過程中噪聲干擾導(dǎo)致的誤碼。經(jīng)過國內(nèi)外文獻(xiàn)對比，專利CN1615490A提出了對聲表面波標(biāo)簽號碼進(jìn)行奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗檢錯的方法。但僅采用上述檢錯編碼并不能明確確定哪一個位置上的回波識別有錯誤，只能在對比收到的結(jié)果不符合校驗標(biāo)準(zhǔn)時重新查詢標(biāo)簽編碼。實際在低信噪比情況下，每次解碼時所有回波均被識別錯誤的概率很低，但1-2個反射柵位置被錯誤確定的概率則較高，反復(fù)重新查詢標(biāo)簽的方法大大降低了標(biāo)簽查詢效率。

更加糟糕的是，無論采用校驗碼和糾錯碼都會極大地占據(jù)標(biāo)簽編碼容量，使得本來編碼容量就不夠的聲表面波射頻標(biāo)簽變得無法實用。因為聲表面波RFID并非像IC那樣存儲編碼，而是利用叉指換能器與數(shù)根到數(shù)十根反射柵之間的不同距離形成不同延遲的反射信號串，從而表示2³²乃至2⁹⁶種信息。常規(guī)的開關(guān)鍵控編碼(OOK，On-Off?Keying)、脈沖位置(PPM，Pulse?Position?Modulation)或相位編碼(PSK，Phase?Shift?Keying)等編碼方式的編碼容量都比較小。尤其在允許使用的無線查詢信號帶寬有限的情況下，即使采用專利CN1615490A提出的大容量編碼方法，也很難利用十幾根反射柵設(shè)計出編碼容量在百萬以上，可糾錯個數(shù)在2個以上的聲表面波射頻標(biāo)簽。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有自動檢測和自動糾錯功能、可靠性高的大編碼容量聲表面波射頻標(biāo)簽及其糾錯方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：