[發明專利]無源光電標簽、光電讀寫器、光電標簽系統及信息交換方法

在審

• 申請號: 201310565672.2
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103714369A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 沈新陽
• 申請（專利權）人: 沈新陽
• 主分類號: G06K19/07
• 分類號: G06K19/07;G06K17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子標簽系統的領域，更具體地講，涉及一種光電式電子標簽系統，簡稱光電標簽系統，包括光電標簽及對應的光電標簽讀寫器，簡稱光電讀寫器。?

背景技術

傳統RFID(Radio?Frequency?Identification,射頻識別)電子標簽系統由兩部分組成：其一為電子標簽，也稱應答器，其二為讀寫器以及與讀寫器相連的上位機。電子標簽又可分為有源和無源兩大類。無源電子標簽由標簽芯片和感應天線（或感應線圈）組成，利用電感耦合或電磁反向散射耦合原理實現與讀寫器之間的通訊。每個電子標簽中存儲一個唯一碼，當電子標簽進入讀寫器的有效區域時，根據電感耦合原理（近場作用范圍內）或電磁反向散射耦合原理（遠場作用范圍內）利用在標簽天線兩端產生感應電勢差，產生電能，當電能強度超過一個閾值時，就將啟動電子標簽芯片電路進入工作狀態，即對標簽芯片中的存儲器進行讀寫操作，以及對唯一碼做諸如加密等復雜操作。電子標簽芯片主要包括射頻前端、模擬前端、處理器和可擦寫非易失存儲器（如EEPROM）等部分。讀寫器主要包括射頻模塊和數字信號處理單元兩部分。射頻模塊包含發送器和接收器，發送器的一個功能是通過射頻功率發射，輸出一定強度的電磁場，為電子標簽提供電感耦合的發射源，為啟動電子標簽和使電子標簽正常工作提供電能，另一個功能是對發射信號進行調制，并將此調試后數據傳送給電子標簽，接收器則用來接收并解調來自應答器的射頻信號，亦即建立讀寫器與電子標簽的空中連接，以便進行射頻信息交換。數字信號處理單元的功能包括控制與電子標簽的通信過程，信號的編碼與解碼，防沖突算法的執行，對物理讀寫器與電子標簽之間傳送的數據進行加密和解密，?進行物理讀寫器與電子標簽之間的身份認證等。隨著電子標簽技術的不斷提高，上述電子標簽系統已經有非常廣泛的應用，但是由于電磁波的固有特性，電子標簽系統仍有一些不可忽視的缺點：1、信息泄露問題，比如在讀寫器甲附近暗藏另一個讀寫器乙，則電子標簽與讀寫器甲進行信息交換時，所有信息都可能被讀寫器乙截獲，甚至破壞電子標簽里的數據。2、個體確定問題，比如一個讀寫器周圍有六個電子標簽組成一個六邊形，雖然讀寫器利用防沖突機制可以獲取這六個電子標簽的編碼，但無法判斷各個電子標簽在六邊形的那個邊上。類似的問題可以有很多，其根本原因在于電磁輻射的方向無法精確控制，也難以隔離。另外在有強大電磁場干擾的場合，上述電子標簽系統也會出現不能正常交換信息的狀況。?

發明內容

為解決現有電子標簽系統方向性問題、隔離性問題和抗干擾問題的問題，本發明提供一種基于光電信息交換的電子標簽系統，即光電標簽系統。?

本發明的技術方案是：?

與現有電子標簽系統類似，本發明之光電標簽系統可分為光電標簽和光電讀寫器兩部分。

其中光電標簽內置有光電器件、標簽芯片和感應天線（或感應線圈）等。其一之光電器件是有別于現有電子標簽的關鍵部件，它包括兩類器件，一類器件是發光器件，可以是可見光發光二極管、紅外發光二級管、激光二極管等低功耗發光器件，另一類是光敏器件，如光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻等，這些光電器件用來發射和接收調制光信號，以實現光電標簽與光電讀寫器之間進行信息交換。對于光學單工模式和光射復合雙工模式的光電標簽，上述的光敏器件不是必要的組成部分。其二之標簽芯片內置有全球唯一碼，主要包括光電調制和光電解調、射頻能量收集、射頻調制和解調等射頻處理、數字處理單元和可擦寫非易失存儲器（如EEPROM）等部分，其中的光電調制和光電解調電路是有別于現有標簽芯片的主要部分，它們與所用發光器件和光敏器件相適應，構成光學發送和接收電路，能量收集則是將來自天線的電能，進行整流和穩壓，產生芯片中能量收集之外的各個電路所需電壓，包括用于對標簽芯片中的存儲器進行讀寫操作，以及對唯一碼做諸如加密等復雜操作。對于完全由光學通訊來完成信息交換的光電標簽，上述的射頻調制和解調等射頻處理單元可以省去，否則射頻調制和解調等射頻處理單元將被用來完成光電讀寫器與光電標簽之信息交換中的射頻信息交換部分。其三之感應天線，是利用電感耦合原理（近場作用范圍內）或電磁反向散射耦合原理（遠場作用范圍內）在標簽天線兩端產生感應電勢差，產生電能，當電能強度超過一個閾值時，經整流穩壓而產生的直流電就將使標簽芯片電路進入工作狀態。?