物联网标签及读取系统 |
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| 申请号 | CN202321821582.0 | 申请日 | 2023-07-11 | 公开(公告)号 | CN220543357U | 公开(公告)日 | 2024-02-27 |
| 申请人 | 北京智芯微电子科技有限公司; 北京智芯半导体科技有限公司; | 发明人 | 杜鹃; 陈万尧; 侯秀峰; 林杰; 赵军伟; 刘俊杰; 南岳松; 王璐; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供一种 物联网 标签及读取系统，属于物联网技术领域。所述物联网标签包括：无源RFID模 块 和有源RFID模块；所述无源RFID模块与所述有源RFID模块连接；所述无源RFID模块存放有标签数据。使得该物联网标签同时具有源RFID和无源RFID的优势，从而适用于更多的应用场景。同时，通过将标签数据存放至无源RFID模块，采用无源读写器和有源读写器两种方式 访问 数据均为同一个数据区，使得不管是哪种场景所获取的标签数据的来源都相同，使读取到的标签数据更加可靠，提高了标签数据读取的可靠性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种物联网标签，其特征在于，包括：无源RFID模块和有源RFID模块；所述无源RFID模块与所述有源RFID模块连接；所述无源RFID模块存放有标签数据；通过所述有源RFID模块间接读取所述无源RFID模块中的标签数据。 |
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| 说明书全文 | 物联网标签及读取系统技术领域[0001] 本实用新型涉及物联网技术领域，具体地涉及一种物联网标签和一种物联网标签读取系统。 背景技术[0002] 射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，该技术利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别的目的。 [0003] 现有技术中的物联网标签分为有源RFID和无源RFID，其中，有源RFID由RFID芯片、功放芯片和天线构成，不同于被动射频的激活方式，它通过电池给自身供电，通信距离可在100m～2000m，甚至更远。但是，有源RFID需要频繁更换电池，导致使用成本较高；同时，由于识别距离较远，在物流仓储环节、门禁通道过程中，极容易误读，不能精准识别场区范围内的产品。无源RFID不需要更换电池，并且不容易误读，但是无源RFID及读写器天线存在体积大对空间需求大，增加了体积和重量，增加了现场作业人员携带负担；无源RFID读写器模块为了得到更好的识别距离、需要增加发射功率，对移动作业终端、蓝牙背夹、工业平板取电需求大，会减少原设备的续航时间；同时，标签识读距离在30m以内。无源RFID读写器天线对应用环境较为敏感，调试难度大，稍微改变使用环境，就会影响读取距离。 [0004] 因此，现有的物联网标签不能兼具有源RFID和无源RFID的优势，使得使用场景受限。实用新型内容 [0005] 本实用新型实施例的目的是提供一种物联网标签和一种物联网标签读取系统，该物联网标签能够同时具有源RFID和无源RFID的优势，适用于更多的应用场景。 [0006] 为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种物联网标签，包括：无源RFID模块和有源RFID模块；所述无源RFID模块与所述有源RFID模块连接；所述无源RFID模块存放有标签数据。 [0008] 在本申请实施例中，所述第一通信接口和所述第二通信接口为I2C接口。 [0009] 在本申请实施例中，所述有源RFID模块还包括：第一射频单元、控制单元和安全单元；所述第一射频单元的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接，所述控制单元的输出端与所述安全单元的输入端连接，所述安全单元的输出端与所述第一通信接口连接。 [0010] 在本申请实施例中，所述无源RFID模块还包括处理器单元，所述处理器单元与所述第二通信接口连接，所述处理器单元存放有标签数据。 [0011] 在本申请实施例中，所述有源RFID模块还包括电源单元，所述电源单元用于给所述第一通信接口、第一射频单元、控制单元和安全单元供电。 [0012] 在本申请实施例中，所述电源单元包括太阳能装置、微取能控制芯片和储能装置，所述太阳能装置的输出端与所述微取能控制芯片的输入端连接，所述微取能控制芯片的输出端与所述储能装置的输入端连接，所述第一通信接口、第一射频单元、控制单元和安全单元的输入端分别与所述储能装置的输出端连接。 [0013] 本申请第一方面提供一种物联网标签读取系统，包括：读写器和上述的物联网标签； [0014] 所述物联网标签用于获取由所述读写器发出的数据读取信号，并根据所述数据读取信号读取标签数据，并将所述标签数据发送至所述读写器。 [0015] 在本申请实施例中，所述物联网标签分为无源物联网标签和有源物联网标签，所述无源物联网标签包括无源RFID模块，所述有源物联网标签包括有源RFID模块；所述无源物联网标签和有源物联网标签之间设置有传输中继模块，所述无源物联网标签和有源物联网标签分别与所述传输中继模块连接；所述无源物联网标签和有源物联网标签设置于不同的设备中。 [0016] 在本申请实施例中，所述读写器为终端设备，所述终端设备与所述有源物联网标签所在的设备连接。 [0017] 通过上述技术方案，通过设置无源RFID模块和有源RFID模块；所述无源RFID模块与所述有源RFID模块连接，所述无源RFID模块可以用于实现较近距离的识别，所述有源RFID模块和无源RFID模块一起实现较远距离的识别，实现通过有源RFID读写器访问到无源物联网标签数据，识别距离远大于无源RFID读写器，从而可以应用于多种场景同时，相较于现有技术中至包有有源RFID的物联网标签，对于距离较近的场景容易误读，不能精准识别场区范围内的产品，采用本实施例的物联网标签可以直接采用无源RFID模块工作就可以得到准确的标签数据。使得该物联网标签同时具有源RFID和无源RFID的优势，从而适用于更多的应用场景。同时，通过将标签数据存放至无源RFID模块，采用无源读写器和有源读写器两种方式访问数据均为同一个数据区，使得不管是哪种场景所获取的标签数据的来源都相同，使读取到的标签数据更加可靠，提高了标签数据读取的可靠性。通过有源RFID模块间接读取无源RFID模块中的标签数据，保留了原有无源RFID模块的应用功能，使得原有无源RFID系统不用改变。由于有源RFID模块灵敏度高，天线对应用环境不敏感，从而使该物联网标签的环境改变对读取距离影响较小。 [0020] 图1示意性示出了根据本申请实施例的一种物联网标签结构示意图； [0021] 图2示意性示出了根据本申请实施例的RFID读写器结构示意图； [0022] 图3示意性示出了根据本申请实施例的一种物联网标签读取系统示意图； [0023] 图4示意性示出了根据本申请实施例的场景应用图。 [0024] 附图标记说明 [0025] 310‑读写器；320‑物联网标签。 具体实施方式[0026] 以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。 [0027] 需要说明的是，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。 [0028] 请参看图1，图1示意性示出了根据本申请实施例的一种物联网标签结构示意图。本实施例提供一种物联网标签，包括：无源RFID模块和有源RFID模块；所述无源RFID模块与所述有源RFID模块连接；所述无源RFID模块存放有标签数据。 [0029] 在本实施例中，无源RFID模块对应900MHz超高频RFID当前技术水平，标签识读距离在30m以内，有源RFID模块可以自身供电，通信距离可在100m～2000m，甚至更远。在具体使用时，通过RFID读写器发送数据读取信号，物联网标签根据数据读取信号读取标签数据，并将标签数据发送至RFID读写器。 [0030] 其中，RFID读写器可选择安装有源或者无源RFID读写器模块，当安装无源RFID时，读写器对物联网标签发送数据读取信号时，该物联网标签只有无源RFID模块工作，无源RFID模块在经过安全算法进行安全检验后，读取存储结构中的标签数据，并将标签数据发送至RFID读写器。当安装有源RFID时，读写器对物联网标签发送数据读取信号时，先与有源RFID模块通信，通过有源RFID模块与无源RFID模块交互数据获取得到无源RFID模块中的标签数据，再通过有源RFID模块将标签数据回传到读写器。需要说明的是，由于所述无源RFID模块与所述有源RFID模块连接，在有源RFID模块发送数据至无源RFID模块时，无源RFID模块可通过与有源RFID模块的连接供电，从而开始工作。 [0031] 请参看图2，图2示意性示出了根据本申请实施例的RFID读写器结构示意图。上述RFID读写器可以包括有源或者无源RFID读写器模块和其它外设，其它外设与有源或者无源RFID读写器模块连接，以便于进行数据传输。同时，RFID读写器中还设置有电源单元和电池或外部电源，以便于给有源或者无源RFID读写器模块供电，所述有源或者无源RFID读写器模块通过天线发送和接收信号。上述RFID读写器采用现有的RFID读写器就可以实现，在此就不再赘述。 [0032] 上述实现过程中，通过设置无源RFID模块和有源RFID模块；所述无源RFID模块与所述有源RFID模块连接，所述无源RFID模块可以用于实现较近距离的识别，所述有源RFID模块和无源RFID模块一起实现较远距离的识别，实现通过有源RFID读写器访问到无源物联网标签数据，识别距离远大于无源RFID读写器，从而可以应用于多种场景同时，相较于现有技术中至包有有源RFID的物联网标签，对于距离较近的场景容易误读，不能精准识别场区范围内的产品，采用本实施例的物联网标签可以直接采用无源RFID模块工作就可以得到准确的标签数据。使得该物联网标签同时具有源RFID和无源RFID的优势，从而适用于更多的应用场景。同时，通过将标签数据存放至无源RFID模块，采用无源读写器和有源读写器两种方式访问数据均为同一个数据区，使得不管是哪种场景所获取的标签数据的来源都相同，使读取到的标签数据更加可靠，提高了标签数据读取的可靠性。通过有源RFID模块间接读取无源RFID模块中的标签数据，保留了原有无源RFID模块的应用功能，使得原有无源RFID系统不用改变。由于有源RFID模块灵敏度高，天线对应用环境不敏感，从而使该物联网标签的环境改变对读取距离影响较小。 [0033] 现有技术中无源RFID标签灵敏度约为‑17dBm～‑23dBm，对读写器激活功率要求高，识别距离近；有源RFID灵敏度约‑90dBm～‑110dBm；采用本实施例中的物联网标签可以将原有无源RFID标签识读距离在30m以内扩大到100m，甚至1km，解决了原有RFID读取距离不够，应用环境受限等问题。有源RFID读写器模块和天线的相比无源RFID体积小、重量低，方便集成到外设终端内，减少了作业人员携带负担。 [0034] 在一些实施例中，所述有源RFID模块包括第一通信接口，所述无源RFID模块包括第二通信接口，所述第一通信接口和所述第二通信接口连接。 [0035] 在本实施例中，通过分别设置第一通信接口和第二通信接口，使得有源RFID模块和无源RFID模块分别具有物理接口，通过所述第一通信接口和所述第二通信接口连接，可以实现有源RFID模块和无源RFID模块的物理连接，从而使有源RFID模块和无源RFID模块之间的通信更加稳定可靠。其中，通过第一通信接口与第二通信接口中电源引脚连接，可以实现在有源RFID模块向无源RFID模块发送数据时，同时给无源RFID模块供电，使无源RFID模块可以开启工作。 [0036] 在一些实施例中，所述第一通信接口和所述第二通信接口为I2C接口。 [0037] 在本实施例中，I2C接口(串行通信总线接口)的数据传输仅需2条I/O口线(SDA线和SCL线)，极大地简化了有源RFID模块和无源RFID模块间的连接，提高了数据传输的可靠性。 [0038] 在一些实施例中，所述有源RFID模块还包括：第一射频单元、控制单元和安全单元；所述第一射频单元的信号输出端与所述控制单元的信号输入端连接，所述控制单元的输出端与所述安全单元的输入端连接，所述安全单元的输出端与所述第一通信接口连接。 [0039] 在本实施例中，所述第一射频单元用于接收读写器发送的信号，第一射频单元在接收到读写器发送的信号后，将信号发送至控制单元，控制单元根据信号生成读取数据的指令，并将指令发送至安全单元进行加密，安全单元再将加密后的指令通过第一通信接口发送至无源RFID模块，以便于有源RFID模块根据指令读取标签数据。需要说明的是，上述安全单元还用于对读写器发送的信号进行安全校验，安全单元中设置有高安全算法的空口协议标准，从而可以保证读取数据的安全性。 [0040] 上述实现过程中，控制单元根据第一射频单元接收的信号生成指令以便于从无源RFID模块中读取标签数据，通过安全单元对指令进行加密可以保证指令发送的安全性，进一步提高了标签数据读取的可靠性。 [0041] 在一些实施例中，所述无源RFID模块还包括处理器单元，所述处理器单元与所述第二通信接口连接，所述处理器单元存放有标签数据。 [0042] 在本实施例中，所述处理器单元中设置有安全算法以及存储结构，存储结构中存放有标签数据。处理器单元在接收到读取数据的指令后，读取标签数据，并通过第二通信接口发送至有源RFID模块。相应地，在接收到读取数据的指令是经过加密的情况下，还可以对读取数据的指令进行解密，解密成功后，再读取标签数据，并通过第二通信接口发送至有源RFID模块。通过设置处理器单元，便于无源RFID模块根据指令读取标签数据。 [0043] 需要说明的是，无源RFID模块中还设置有天线单元，用于接收读写器发送的信号，所述天线单元与处理器单元连接，以便于读取处理器单元中的标签数据。具体在读取时，先通过安全算法校验成功后，再读取标签数据并发送给读写器。 [0044] 在一些实施例中，所述有源RFID模块还包括电源单元，所述电源单元用于给所述第一通信接口、第一射频单元、控制单元和安全单元供电。 [0045] 在本实施例中，所述电源单元可以是各种电池，以便于给有源RFID模块中的各个单元进行供电，保证物联网标签正常工作。 [0046] 在一些实施例中，为了节约成本，所述电源单元包括太阳能装置、微取能控制芯片和储能装置，所述太阳能装置的输出端与所述微取能控制芯片的输入端连接，所述微取能控制芯片的输出端与所述储能装置的输入端连接，所述第一通信接口、第一射频单元、控制单元和安全单元的输入端分别与所述储能装置的输出端连接。 [0048] 上述实现过程中，通过设置太阳能装置、微取能控制芯片和储能装置，使得电源单元可以实现太阳能供电，就不需要专门设置电池，避免重复更换电池，从而节约了成本。 [0049] 请参看图3，图3示意性示出了根据本申请实施例的一种物联网标签读取系统示意图。本实施例提供一种物联网标签读取系统，包括：读写器310和上述的物联网标签320；所述物联网标签320用于获取由所述读写器310发出的数据读取信号，并根据所述数据读取信号读取标签数据，并将所述标签数据发送至所述读写器310。 [0050] 在本实施例中，读写器310中可以是安装有源RFID读写器模块或者无源RFID读写器模块。当安装无源RFID时，读写器310对物联网标签320发送数据读取信号时，该物联网标签320只有无源RFID模块工作，无源RFID模块在经过安全算法进行安全检验后，读取存储结构中的标签数据，并将标签数据发送至RFID读写器。当安装有源RFID时，读写器310对物联网标签320发送数据读取信号时，先与有源RFID模块通信，通过有源RFID模块与无源RFID模块交互数据获取得到无源RFID模块中的标签数据，再通过有源RFID模块将标签数据回传到读写器310。 [0051] 上述实现过程中，通过采用包括无源RFID模块和有源RFID模块的物联网标签320；所述无源RFID模块可以用于实现较近距离的识别，所述有源RFID模块和无源RFID模块一起实现较远距离的识别，从而可以应用于多种场景，同时，通过将标签数据存放至无源RFID模块，使得不管是哪种场景所获取的标签数据的来源都相同，使读取到的标签数据更加可靠，提高了标签数据读取的可靠性。 [0052] 在一些实施例中，所述物联网标签320分为无源物联网标签和有源物联网标签，所述无源物联网标签包括无源RFID模块，所述有源物联网标签包括有源RFID模块；所述无源物联网标签和有源物联网标签之间设置有传输中继模块，所述无源物联网标签和有源物联网标签分别与所述传输中继模块连接；所述无源物联网标签和有源物联网标签设置于不同的设备中。 [0053] 在本实施例中，对于标签数据比较难获取的应用场景，通过将所述无源物联网标签和有源物联网标签设置于不同的设备中，使有源物联网标签可以作为读写器310向无源物联网标签发送数据读取请求，以便于获取标签数据。 [0054] 其中，所述读写器310为终端设备，所述终端设备与所述有源物联网标签所在的设备连接。在本实施例中，所述终端设备可以是手机、平板等。 [0055] 请参看图4，图4示意性示出了根据本申请实施例的场景应用图。为了便于对方案进行说明，下面以输电线路标识牌盘点的应用场景进行详细说明： [0056] 针对输电线路，高压铁塔高度一般40m～60m，设备安装较高，爬杆作业困难，有高压危险、禁止人员靠近，常规无源RFID标签识别距离近，针对输电线路标识牌的盘点应用，现场需要携带移动作业终端、蓝牙背夹、或工业平板等设备本身就比较笨拙的外形，又增加了体积和重量，对现场作业人员增加了携带负担，通过将无源物联网标签嵌入输电线路标识牌中，有源物联网标签嵌入到智能腕表中，智能腕表通过蓝牙与手机连接，通过在手机上操作发出指令到控制腕表，控制腕表作为读写器310进一步发送信号到输电线路标识牌电子标签，从而读取到标签数据，这样现场作业人员就不用爬杆、也不用携带重的设备就可以很快获取到标签数据，提高了现场作业人员的工作效率。 [0057] 上述实现过程中，通过将所述物联网标签320分为无源物联网标签和有源物联网标签，并且所述无源物联网标签和有源物联网标签设置于不同的设备中，从而可以满足在标签数据比较难获取的应用场景，有助于快速获取到标签数据。 [0058] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。 |
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