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    重庆时时彩100期: 一种功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器.pdf

    关 键 词:
    一种 功率 自适应 调节 超高频 无线 射频 识别 发卡
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    摘要
    申请专利号:

    CN201510094931.7

    申请日:

    2015.03.03

    公开号:

    CN104700128A

    公开日:

    2015.06.10

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06K 17/00申请日:20150303|||公开
    IPC分类号: G06K17/00 主分类号: G06K17/00
    申请人: 公安部第一研究所; 北京中盾安全技术开发公司
    发明人: 赵振涛; 亢洋; 黄淼; 李胜广; 谭林; 王月明; 李健凯
    地址: 100048北京市海淀区首体南路1号
    优先权:
    专利代理机构: 北京中海智圣知识产权代理有限公司11282 代理人: 罗建平
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201510094931.7

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.07.06|||2015.07.08|||2015.06.10

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种功率自适应调节的超高频RFID发卡器,所述发卡器包括中央处理器,中央处理器接收红外对射传感器发出的信号经处理后发出控制指令至功率设置???,功率设置??橐谰葜醒氪砥鞣⒊龅闹噶钍涑錾瓒üβ实氖葜辽淦的??,由射频??橥ü尴叽浞绞浇莘⑺椭辽淦当昵?,射频??橥苯邮丈淦当昵┑姆蠢⌒藕?,射频??榻蠢⌒藕磐ü浠蹲侥?楹统逋患觳饽?榇椭林醒氪砥?,中央处理器依据变化捕捉??榇氐氖莸鹘诜⑺椭凉β噬柚媚?榈闹噶?,中央处理器还依据变化捕捉??橛氤逋患觳饽?榇氐闹噶羁刂品涿骷爸甘镜频墓ぷ髯刺?。所述发卡器满足了频繁更换射频标签或者包含多种异形射频标签环境下的使用发卡器现场办公需求。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器,其特征在于,所述 发卡器包括中央处理器、红外对射传感器、功率设置???、射频???、射频标 签、变化捕捉???、冲突检测???、蜂鸣器和指示灯,中央处理器接收红外对 射传感器的信号,中央处理器发出控制信号至功率设置???,功率设置??槭?出控制信号至射频???,射频??榉⒊鑫尴咝藕胖辽淦当昵?,同时接收射频标 签发回的无线信号,射频??槭涑鲂藕胖帘浠蹲侥?楹统逋患觳饽??,变化 捕捉??楹统逋患觳饽?槭涑鲂藕胖林醒氪砥?,中央处理器输出控制信号至 蜂鸣器和指示灯。

    2.  如权利要求1所述的功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器,其 特征在于,所述红外对射传感器包括红外发射器与红外接收器,在所述红外发 射器与接收器之间设有射频标签的插槽,红外发射器安装在插槽的下插口,红 外接收器安装在插槽的上插口,其中红外接收器与中央处理器连接。

    3.  如权利要求1所述的功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器,其 特征在于,所述功率设置??槭涑龉β实娜≈捣段?dBm~-31dBm。

    4.  如权利要求1所述的功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器,其 特征在于,所述中央处理器为发卡器内的中央处理器。

    说明书

    说明书一种功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器
    技术领域
    本发明涉及非接触式的自动识别技术领域,具体涉及一种功率自适应调节 的超高频无线射频识别发卡器。
    背景技术
    在超高频自动识别系统中,无线射频识别(RFID)中的天线是射频识别系 统的主要组成部分,直接影响着其性能和稳定性,应用场合的物理环境(如金 属物品、水等)甚至是周围物品的摆放方式的改变都极易引起天线的参数变化, 此变化会产生两个不利的后果:首先,会降低功放??榈姆⑸淠芰?,造成???严重发热而损坏;其次,会产生反射功率,由此将会降低接收电路的信噪比。
    由于射频识别的非接触性,在对射频标签进行数据写入时,容易识别到多 个标签,或者识别到的标签不是要写入的标签。尤其是在发卡过程中,如果将 信息写入到非对应的射频标签中,将会给后续的资产管理带来混乱。
    现有准确识读的主要方法是从管理上入手,每次读写默认都是同一类的射 频标签,每次靠近发卡器只有一个射频标签,远离其他未写入或已经写入的射 频标签,从而限定功率,保证每次只识别到一个射频标签。这样就要求每次写 入都需要配置参数以适应环境的变化,而超高频(UHF)识别系统的配置参数 有很多,对操作员的要求很高,同时,不能保证每个批次的射频标签都一致, 而且,同一批次的射频标签也不能保证其特性的完全一致性。从而不利于流水 化作业,中断率高,效率低。这种方法不能满足工业化生产的需求。
    中国专利ZL:201110142730.1公开了一种RFID发卡设备及其处理方法, 该方法包括以下步骤:RFID发卡设备根据后台信息平台的指令或收集到的操作 人员的语音命令确定对RFID标签的当前操作,其中,该操作包括以下至少之一: 寻卡、读卡、写卡;RFID发卡设备利用语音提示指导和确认对RFID标签的当 前操作。所述发明增加了系统性能和处理能力,提高了用户体验,但仍然没有 解决中断率高,效率低的问题。
    发明内容
    本发明目的在于,克服现有技术中的缺陷,提供一种功率自适应调节的超 高频无线射频识别发卡器。
    本发明的技术方案是:提供一种功率自适应调节的超高频无线射频识别发 卡器,所述发卡器包括中央处理器、红外对射传感器、功率设置???、射频模 块、射频标签、变化捕捉???、冲突检测???、蜂鸣器和指示灯,中央处理器 接收红外对射传感器的信号,中央处理器发出控制信号至功率设置???,功率 设置??槭涑隹刂菩藕胖辽淦的??,射频??榉⒊鑫尴咝藕胖辽淦当昵?,同时 接收射频标签发回的无线信号,射频??槭涑鲂藕胖帘浠蹲侥?楹统逋患觳????,变化捕捉??楹统逋患觳饽?槭涑鲂藕胖林醒氪砥?,中央处理器输出 控制信号至蜂鸣器和指示灯。
    其中优选的技术方案是,所述红外对射传感器包括红外发射器与红外接收 器,在所述红外发射器与接收器之间设有射频标签的插槽,红外发射器安装在 插槽的下插口,红外接收器安装在插槽的上插口,其中红外接收器与中央处理 器连接。
    进一步优选的技术方案还有,所述功率设置??槭涑龉β实娜≈捣段? dBm~31dBm,0dBm对应的输出功率为1mW,所述功率设置??槭涑龉β什捎?线性公式Power_0+m×STEP=Suited_Power均匀步进,式中Power_0为初始功 率,m为自然数,Suited_Power为求出合理的功率值。m递增,一直到发卡器识 别到一个且仅识别到一个射频标签为止。同理,当识别到多于一个射频标签时, 则采用步进递减的方式Power_0-m×STEP=Suited_Power,一直到发卡器识别到 一个且仅识别到一个射频标签为止。
    将识别到第一个射频标签时对应的功率记为Lower_1_Tag,将识别到第二个 射频标签时功率记为Higher_2_Tag,合理的功率值Suited_Power范围为: Lower_1_Tag≤Suited_Power≤Higher_2_Tag。当功率增强时,单位时间内识别到 的标签次数会增加,将当前的单位时间内识别次数记为Win_Count,将调整功率 后的识别次数记为new_Win_Count,将功率设为最大值31dBm时对应的识别次 数记为All_Count。设定Suited_Power对应的Win_Count值,以保证稳定识别 到一个且仅一个射频标签。当功率为31dBm时All_Count=0,说明发卡器无法 识别到标签,标签为非正常标签,蜂鸣器报警。
    进一步优选的技术方案还有,所述功率设置??榈氖涑龉β什捎梅窍咝跃?匀的步进方式,采用比例积分算法将输出功率进行自适应调节,Power_0+ m×STEP×(m-1)=Suited_Power,所述功率设置??榈氖涑龉β蚀?dBm开始增 加,当识别到第一个射频标签时,功率记为Lower_1_Tag,功率继续增加,当识 别到第二个射频标签时功率记为Higher_2_Tag,合理的功率值Suited_Power范 围为:Lower_1_Tag≤Suited_Power≤Higher_2_Tag。
    进一步优选的技术方案还有,所述功率设置??榈氖涑龉β什捎梅窍咝跃?匀的递减方式,采用比例积分算法将输出功率进行自适应调节, Power_0-m×STEP×(m-1)=Suited_Power,所述功率设置??榈氖涑龉β蚀?31dBm开始递减,当识别到第二个射频标签时,功率记为Higher_2_Tag,功率 继续递减,当识别到第一个射频标签时功率记为Lower_1_Tag,合理的功率值 Suited_Power范围为:Lower_1_Tag≤Suited_Power≤Higher_2_Tag。
    进一步优选的技术方案还有,所述插槽内设有射频标签插入感应传感器, 当射频标签插入感应传感器检测到有射频标签放入插槽内,才启动射频??榈?功率输出以及相应的功率设置??樽允视κ涑鲂藕?;同时,所述发卡器关机时, 在中央处理器内存储射频??槭涑鲋辽淦当昵┖侠淼墓β手礢uited_Power的平 均值,用于作为下一次RFID发卡器启动时的Power_0。
    优选的技术方案还有,所述中央处理器为发卡器内的中央处理器。
    本发明的优点及有益效果是,本发明功率自适应调节的超高频RFID发卡 器,满足了频繁更换射频标签或者包含多种异形射频标签的环境下,使用RFID 发卡器现场办公的需求,例如屏蔽无线信号差的开放式办公场所,或移动办公 时周边环境变化大等场合。
    操作人员连接RFID发卡器与控制主机,将射频标签放入指定卡槽内正常读 写即可,不需要进行参数设置。RFID发卡器具有自主的射频标签探测和功率自 适应调节功能,最大限度的解决了射频标签发卡时错误识别或者识别不到的问 题。
    附图说明
    图1为本发明功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器的结构框图;
    图2为本发明功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器的功率的快速 收敛自适应算法示意图。
    图中:1-中央处理器,2-红外对射传感器,21-红外发射器,22-红外接收器, 23-插槽,3-功率设置???,4-射频???,5-射频标签,6-变化捕捉???,7-冲突 检测???,8-蜂鸣器,9-指示灯。
    具体实施方式
    如图1所示,本发明是一种功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器, 所述发卡器包括中央处理器1,中央处理器1接收红外对射传感器2发出的信号 经处理后发出控制指令至功率设置???,功率设置???依据中央处理器1发 出的指令输出设定功率的数据至射频???,由射频???通过无线传输方式将 数据发送至射频标签5,射频???同时接收射频标签5的反馈信号,射频???4将反馈信号通过变化捕捉???和冲突检测???传送至中央处理器1,中央 处理器1依据变化捕捉???传回的数据调节发送至功率设置???的指令, 使得读写操作时只识读到一个射频标签5,中央处理器1还依据变化捕捉??? 与冲突检测???传回的指令控制蜂鸣器8和指示灯9的工作状态。
    本发明优选的实施方案是,所述红外对射传感器2包括放置在射频标签5 上的插槽23,插槽23的下插口上安装有红外发射器21,插槽23的上插口上安 装有红外接收器22,用于检测是否放置射频标签5,其中红外接收器22与中央 处理器1连接。
    本发明进一步优选的实施方案还有,所述功率设置???输出功率的取值 范围为0dBm~31dBm,0dBm对应的输出功率为1mW,所述功率设置??? 输出功率采用线性公式Power_0+m×STEP=Suited_Power均匀步进,式中 Power_0为初始功率,m为自然数,Suited_Power为求出合理的功率值。m递增, 一直到发卡器识别到一个且仅识别到一个射频标签为止。同理,当识别到多于 一个射频标签时,则采用步进递减的方式Power_0-m×STEP=Suited_Power, 一直到发卡器识别到一个且仅识别到一个射频标签为止。
    如图2所示,将识别到第一个射频标签时对应的功率记为Lower_1_Tag,将 识别到第二个射频标签时功率记为Higher_2_Tag,合理的功率值Suited_Power 范围为:Lower_1_Tag≤Suited_Power≤Higher_2_Tag。当功率增强时,单位时 间内识别到的标签次数会增加,将当前的单位时间内识别次数记为Win_Count, 将调整功率后的识别次数记为new_Win_Count,将功率设为最大值31dBm时对 应的识别次数记为All_Count。设定Suited_Power对应的Win_Count值,以保 证稳定识别到一个且仅一个射频标签。当功率为31dBm时All_Count=0,说明 发卡器无法识别到标签,标签为非正常标签,蜂鸣器报警。
    本发明进一步优选的实施方案还有,所述功率设置???的输出功率采用 非线性均匀的步进方式,采用比例积分算法将输出功率进行自适应调节, Power_0+m×STEP×(m-1)=Suited_Power,所述功率设置???的输出功率从 0dBm开始增加,当识别到第一个射频标签5时,功率记为Lower_1_Tag,功率 继续增加,当识别到第二个射频标签5时功率记为Higher_2_Tag,合理的功率 值Suited_Power范围为:Lower_1_Tag≤Suited_Power≤Higher_2_Tag。
    本发明进一步优选的实施方案还有,所述功率设置???输出功率采用非 线性均匀的递减方式,采用比例积分算法将输出功率进行自适应调节, Power_0-m×STEP×(m-1)=Suited_Power,所述功率设置???的输出功率从 31dBm开始递减,当识别到第二个射频标签5时,功率记为Higher_2_Tag,功 率继续递减,当识别到第一个射频标签5时功率记为Lower_1_Tag,合理的功率 值Suited_Power范围为:Lower_1_Tag≤Suited_Power≤Higher_2_Tag。
    本发明进一步优选的实施方案还有,所述插槽23内设有射频标签5插入感 应传感器,当射频标签5插入感应传感器检测到有射频标签5放入插槽23内, 才启动射频???的功率输出以及相应的功率设置???自适应输出信号;同 时,所述RFID发卡器关机时,在中央处理器1内存储射频???输出至射频标 签5合理的功率值Suited_Power的平均值,用于作为下一次RFID发卡器启动时 的Power_0。
    本发明优选的技术方案还有,所述中央处理器1为发卡器内的中央处理器。
    实施例
    本发明功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器,通过无线通信识别 射频标签5,管理信息由上位计算机控制。功率自适应调节的超高频RFID发卡器, 借鉴经典的移动数据库系统两层复制模型,限制无线接入的高安全场所,以及 因自然灾害或人为破坏导致无线网络瘫痪的情况,而且还能够用于无线同步技 术的备选有线同步方案等。
    本发明的特点是采用射频功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器; RFID发卡器有个插槽23,限定射频标签5的放置位置。插槽23内有射频标签 5插入感应传感器,以感知射频标签5放置在插槽23内,如果将RFID卡放置 其中,则RFID发卡器开始发射射频能量;如果识别到多于一个射频标签5,则 降低射频能量;如果发射功率设置为最小,依然识别到多于1个标签,则蜂鸣 器8报警;如果将发射功率设置为最大依然不能识别到标签,则蜂鸣器8也报 警。
    本发明功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器,采用的快速自适应 收敛过程为:射频???的功率设置单位是按照毫分贝,取值范围0~31dBm, 0dBm对应于1mW。采用线性公式Power_0+m×STEP=Suited_Power均匀步进, 其中Power_0为初始功率,m为自然数,求出合理的功率值Suited_Power。
    如果初始值为0dBm,步进值为1dBm,则收敛速度很慢,加上随着射频标签 5与发卡器天线距离的改变,各种射频参数都在改变,有可能增加到某个值时可 识别到一个射频标签5,但是当操作手射频标签5撤离时,却可以识别2个以上的 射频标签5。此时又要降低功率,降低到设定程度,又不能识别射频标签5,如 此反复,难以有稳定的工作状态。
    因此为了加快速收敛,应该采用非均匀的步进方式,比如:Power_0+ m×STEP×(m-1)=Suited_Power,如图2所示。如果功率是从0dBm开始增 加,当识别到第一个射频标签5时,功率记为Lower_1_Tag(第一个低功率值), 功率继续增加,当识别到第二个射频标签5时功率记为Higher_2_Tag(第二个 高功率值),合理的功率值Suited_Power范围应该是:Lower_1_Tag≤ Suited_Power≤Higher_2_Tag。
    同理,为了避免降低功率时快速收敛,同样要求采用非均匀的进步方式: Power_0-m×STEP×(m-1)=Suited_Power。
    为了收敛的有效性,令输出功率趋于稳定,当功率增加或减小互相调节时, 步进倍数由m=1开始变化。
    本发明基于上述算法,借鉴自动控制原理中的比例积分算法,将功率输出 进行自适应收敛调节,同时,为了适应实用的实时性,改进了步进方案。
    为了进一步提高RFID发卡器的效率和实用性,插槽23内设置射频标签5插入 感应传感器,当感知有射频标签5放入插槽内23,才启动射频???的功率输出 以及相应的功率自适应调节算法。同时,关机时,中央处理器1的存储器内多次 识别标签收敛的中心值Suited_Power的平均值,作为下一次RFID发卡器启动时的 Power_0,进一步提高发卡器的效率。
    通过该种发卡器,能够以借助历史数据对规则做出科学的预测,是多种算 法在RFID识别领域的综合应用。
    本发明功率自适应调节的超高频无线射频识别发卡器,提供了一个开放式 框架和高度自动化的射频标签5发卡环境,能够以结合应用领域基于本发明提 供的开放式框架和组件进行专业化定制开发。能够广泛应用于无线环境灵活多 变下现场办公,能够适用于陶瓷标签、悬挂式标签等多种异形标签的读写操作 场合。
    本发明不限于上述实施方式,本领域技术人员所做出的对上述实施方式任 何显而易见的改进或变更,都不会超出本发明的构思和所附权利要求的?;し?围。

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