125KHz低频触发433MHz报警追踪卡的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种125KHz低频触发433MHz报警追踪卡，尺寸为86×54×5mm，卡片材料为ABS，其特征在于，所述报警追踪卡包括45×31mm的PCB基板，所述PCB基板上设有MCU控制电路，所述MCU控制电路分别连接有433MHz射频收发电路、125KHz低频触发电路、增强型供电电路、电压检测电路、报警/屏蔽按键和状态指示LED，所述电压检测电路与所述增强型供电电路连接，本实用新型主要应用于人员精确定位管理。
【专利说明】125KHz低频触发433MHz报警追踪卡
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及无线射频识别【技术领域】，尤其涉及一种便携式125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡。
技术背景
[0002]RFID技术即射频识别技术(Rad1 Frequency Identificat1n)是一项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目的的技术。而射频识别系统通常由电子标签和阅读器组成。
[0003]电子标签内存有一定格式的电子数据，常以此作为待识别物品的标识性信息。阅读器包括读取器和天线，天线用于在电子标签和读取器间传递射频信号。
[0004]RFID对于计算机自动识别技术而言是一场革命，极大地提高了信息处理效率和准确度。RFID较其它技术明显的优点是电子标签和阅读器无需接触便可完成识别。射频识别技术改变了条形码依靠"有形"的一维或二维几何图案来提供信息的方式，通过芯片来提供存储在其中的数量巨大的"无形"信息。
[0005]读取器是读取和写入电子标签信息的设备。阅读器同时还应具备与GPRS无线通信终端通信的功能，能把电子标签的信号传输给GPRS无线通信发射终端，与系统软件配合，可准确定位电子标签的位置。应用中将电子标签附着在待识别物品上，作为待识别物品的电子标记，阅读器与电子标签可按约定的通信协议互传信息，通常的情况是由阅读器向电子标签发送命令，电子标签根据收到的阅读器的命令，将内存的标识性数据回传给阅读器。
[0006]物联网概念的提出，对RFID产业的发展产生了巨大的推动作用。基于RFID标签对物体的唯一标识特性，引发了人们对实物互联网(物联网)研究的热潮。物联网是通过给所有物品贴上RFID标签，在现有互联网基础之上构建所有参与流通的物品彳目息网络。物联网的建立将对生产制造、销售、运输、使用、回收等物品流通的各个环节以及政府、企业和个人行为带来深刻影响。通过物联网，世界上任何物品都可以随时随地按需被标识、追踪和监控。物联网被视为继Internet后IT业的又一次革命。
[0007]类似地在养老院、监狱、医院等环境中，实时掌握人员的位置有重大意义。准确的知道人员的位置或区域可大大提高管理的效率，另外紧急事件的处理也需要对人员分布情况有实时的了解。跟其他领域的实时定位系统相比，养老院、监狱、医院等环境有其特殊的要求，例如当老人遇到危险时，现有的人员定位系统中，老人无法主动发起报警，由此可能耽误危险事故的处理时间，导致意外事件的发生。
实用新型内容
[0008]本实用新型是基于上述应用特点，运用RFID相关技术，通过巧妙的构思和精心设计，研制出一种能够实现主动报警和主动屏蔽追踪的低功耗精确定位识别卡，由此实现人员远距离识别、定位和紧急情况报警功能。
[0009]本实用新型的实施例提供一种125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡，其尺寸为86 X 54 X 5mm，材料为ABS，其主要包括45 X 31mm的印刷电路板(PCB)基板，以及基板上的MCU控制电路，与MCU电路相连接的包括433MHz射频收发电路、125KHz低触发电路及天线、增强型供电电路、电压检测电路、报警/屏蔽按键和状态指示LED。卡片各项功能通过软硬件之间的紧密、精确的配合实现。
[0010]所述的MCU控制部分为125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡的中央处理和集成控制单元，其功能特征有以下几部分:(1)负责协调卡片各部分电路的正常工作，包括接收和分析外部指令，根据不同的外部触发指令，控制外围电路做出相应反应。(2)实现卡片的各项功能，包括自动跳频与唯一设备地址相结合技术、按键报警、定位屏蔽和低电压报警等；
(3)存储卡片完整的软件系统和卡片的唯一标识信息。
[0011]进一步地，所述的433MHz射频电路，包括信号处理电路和与之连接的板载全向3D螺旋天线。所述信号处理电路，能够实现基带信号处理、数字/模拟信号转换、信号放大。所述3D螺旋天线为全向433MHz收发天线，能够将信号处理电路处理过的信号进行可靠的发射。
[0012]进一步地，所述的125KHZ低频触发电路，包括低频唤醒电路和与之连接的两路125KHz定向感应天线。所述低频唤醒电路，其能够保持卡片以极低功耗待机，随时准备接收125KHz唤醒信号，以唤醒电路进行相应处理。所述两路125KHz定向感应天线，内嵌于PCB基板，并且相互垂直排列，以便能够保证卡片在任何状态下，都能对读卡器发送的125KHZ唤醒信号有良好的接收灵敏度。
[0013]进一步地，所述的增强型供电电路，采用两路相并联的电源供电电路，每一路为150mAh纽扣式锂锰电池供电，这种供电模式不仅能够使卡片电源的使用寿命增大一倍，同时也能够增强卡片的稳定性，能够保证在一路供电损坏的情况下仍能正常工作。
[0014]进一步地，所述的电压检测电路，能够实时监测电源供电电压，并将检测到的电压值传给MCU，通过MCU处理判断，将处理结果传给433MHz射频电路，通过射频电路发送给读卡器，再经过读卡器解析处理，然后通过485总线传到上位机，从而使卡片的电量能够被实时监测，一旦发现卡片电池电量低于预设值，及时更换电池，以保证卡片各项功能的正常使用。
[0015]进一步地，所述的报警/屏蔽按键，能够触发报警指令，将报警信息传给MCU ;报警按键能够触发屏蔽追踪指令，将按键屏蔽信号传给MCU。
[0016]进一步地，所述的状态指示LED，能够根据卡片所处的不同状态，做出具有不同特征的显示。
[0017]本实用新型具有以下几项技术创新:
[0018]1.125KHZ低频触发与433MHz高频通信相结合
[0019]采用125KHZ低频触发技术结合433MHz高频通信技术实现了对卡片的精确定位。传统的用于对卡片的定位管理要么是采用单纯的433M或2.4G，要么是采用125K低频触发与2.4G相结合。采用单纯的433M或2.4G实现不了卡片的精确定位；由于2.4G本身的电磁波特性，它的波长比较短，不具有绕射特性且在空气中的衰减很快，如果采用125K与2.4G相结合，当卡片处于人体背部或把卡片置于口袋中，虽然卡片能被125K触发，但是不能建立2.4G通信；并且如果采用2.4G实现无线组网，由于它的电磁波特性，它的覆盖范围有限，不能实现在一层楼仅布放I个或几个无线组网设备来管理所有的卡片，只能通过密集的布放2.4G读卡器来实现无线组网，这种组网方式成本较高且现场施工非常复杂。采用125K与433M相结合就能克服上述两种方法的缺点，因为433M的波长较长，频率适中，具有很好的绕射特性且在空气中传输衰减较慢，即使卡片处于人体背部或把卡片置于口袋中，也能有效的建立433M高频通信；并且由于433M的绕射特性好和发射功率高，通过433M来无线组网，仅需要I个或几个无线组网设备就能覆盖这一层楼的所有卡片，大大的节省了成本以及极大地减少了现场施工的工作量。所以采用125K触发技术与433M高频通信相结合要优于采用单纯的433M或2.4G，以及采用125K触发与2.4G相结合。
[0020]2.触发器通过433M转发技术
[0021]通过把125K触发与433M读卡功能结合在一个设备中，这个设备能不断能完成发送125K触发命令，接收433M卡号而且能把获取到的433M卡片数据再转发给433M无线组网设备。因为125K本身的触发距离最大能达到5米左右，那么卡片与这个一体机间的433M通信距离也只需要达到与触发距离相同的距离就可以了，那么卡片上的433M芯片的输出功率就可以设的很小，从而卡片的整个功耗可以有效地减小，这样卡片的使用寿命可以在很大程度上得到提高。
[0022]3.抗干扰算法
[0023]四通道触发读卡一体机与卡片之间的433MHz高频通信有40个信道可用，且每个信道的间隔为1MHz。采用自动跳频与唯一设备地址相结合的技术实现了每台四通道触发读卡一体机与卡片之间的高频通信都处在一个独立的频道，完全不受其它频道的干扰；该技术大大地减少了冗余的数据，有效的保证了整个系统的数据传输的实时性和可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。在附图中:
[0025]图1是本实用新型的构成原理框图；
[0026]图2是本实用新型触发定位实现原示意理图；
[0027]图3是本实用新型实现卡片进出判断的原理示意图；
[0028]图4是本实用新型实现追踪屏蔽功能的原理不意图。
【具体实施方式】
[0029]以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
[0030]图1所示为本实用新型125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡的结构框图，结合结构框图，对本实用新型各部分电路主要功能和关键技术做以详尽的介绍。
[0031]125KHz低频触发433MHz报警追踪卡主要包括45 X 31mm的PCB基板，以及基板上的MCU控制电路，与MCU电路相连接的包括433MHz射频电路、125KHz低频触发电路及天线、增强型供电电路、电压检测电路、报警/屏蔽按键和状态指示LED。卡片各项功能通过软硬件之间的紧密、精确的配合得以实现。
[0032]所述的MCU控制部分为125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡的中央处理和集成控制单元，其功能特征有以下几部分:(I)存储卡片的软件部分，保存卡片的唯一标识信息；
(2)负责连接和协调卡片各部分电路的正常工作，包括接收和分析外部指令，根据不同的外部触发指令，控制外围电路发送相应信号。如接收到125KHZ的外部触发信号时，MCU将读卡器发送的读卡器标识信息解析，并与卡片的唯一标识信息整合，通过433MHz射频电路发送给读卡器；(3)实现卡片的各项功能，包括自动跳频与唯一设备地址相结合技术、按键报警、屏蔽追踪和低电压报警等。
[0033]所述的433MHz射频电路，包括信号处理电路和与之连接的板载全向3D螺旋天线。所述信号处理电路，能够实现基带信号处理、数字/模拟信号转换、信号放大。所述3D螺旋天线为全向433MHz收发天线，能够将信号处理电路处理过的信号进行可靠的发射。
[0034]所述的125KHZ低频触发电路，包括低频唤醒电路和与之连接的两路125KHz定向感应天线。所述低频唤醒电路，其能够保持卡片以极低功耗待机，随时准备对接收125KHz唤醒信号，以唤醒电路进行相应处理。所述两路125KHZ定向感应天线，内嵌于PCB基板，并且相互垂直排列，以便能够保证卡片在任何状态下，都能对读卡器发送的125KHZ唤醒信号有良好的接收灵敏度。
[0035]所述的增强型供电电路，如图1中电源I和电源2所示，采用两路相并联的电源供电电路，每一路均采用150mAh纽扣式锂锰电池供电。相较于单路供电模式，这种两路并联供电模式不仅能够使卡片电源的使用寿命增大一倍，同时也能够增强卡片的稳定性，能够保证在一路供电损坏的情况下仍能正常工作。
[0036]所述的电压检测电路，能够实时监测电源供电电压，并将检测到的电压值传给MCU,通过MCU处理判断，将处理结果传给433MHz射频电路，通过射频电路发送给读卡器，再经过读卡器解析处理，然后通过485总线传到上位机，从而使卡片的电量也能够被实时监测，一旦发现卡片电池电量低于预设值，及时更换电池，以保证卡片各项功能的正常使用。
[0037]所述的报警/屏蔽按键，能够触发报警指令，将报警信息传给MCU，经过MCU解析处理后，通过射频电路发送给读卡器，读卡器经过分析处理上报给上位机，从而在上位机上显示报警卡片的报警提示，以及标识信息和位置信息；报警/屏蔽按键能够触发屏蔽追踪指令，将屏蔽追踪信号传给MCU，经过MCU解析处理后，通过射频电路发送给读卡器，读卡器经过分析处理上报给上位机，上位机收到卡片的屏蔽追踪信息后，不再继续显示卡片的位置信息，但仍能够接收卡片的报警信息。
[0038]所述的状态指示LED，能够根据卡片所处的不同状态，做出具有不同特征的显示。如按下报警时，LED指示灯将不停闪烁。
[0039]本实用新型配合特定类型的读卡器能够实现以下功能，下面将对每一项功能做详细描述。
[0040]1.触发定位功能
[0041]如图2所示，假设某种型号读卡器触发天线信号(125KHZ)覆盖范围为半径为5m(距离可调节)的圆形区域(俯视)。那么，当持卡者携带卡片进入到触发信号覆盖范围内时，卡片内的125KHZ天线将接收到触发信号，同时接收到读卡器的机器码，此时，唤醒电路将MCU唤醒，并将读卡器的机器码与卡片的唯一标识信息整合发送给读卡器，读卡器将卡片识别并通过485总线上传至上位机，从而获得卡片标识信息和持卡人的位置信息。
[0042]2.主动定位功能
[0043]主动定位即卡片以固定时间间隔，主动地发送携带卡片信息的433MHz信号，此信号用于在较大范围内确定持卡人的位置，也用于判断卡片是否在线。当卡片与读卡器的距离小于读卡器可读取距离时，即可确定卡片信息。主动定位的定位范围较触发定位大，但是精度较触发定位稍低。
[0044]3.进出判断功能
[0045]当持卡人携带卡片从不同的天线覆盖区域间穿越时，可以通过卡片被不同天线识别到的顺序，判断出持卡人的运动方向和运动轨迹，或者进入某个区域或者离开某个区域。如图3所示，持卡人从A天线覆盖区域进入到B天线覆盖区域时，卡片先被A天线识别到，然后又被B天线识别到，那么可以判断出，持卡人运动路线是从A天线覆盖区域移动到B天线覆盖区域，即持卡者按照移动路线I从房间A进入到走廊。同理，当持卡者继续按照移动路线2移动，那么卡片将首先被B天线检测到，又被C天线检测到，最后卡片被D天线检测至IJ，那么可以判断出持卡者进入到了房间B。
[0046]4.追踪屏蔽功能
[0047]当持卡人进入某一特定区域时，或某一特定时间段内，持卡人不想被追踪到，那么追踪屏蔽功能便能够满足这种要求。如图4所示，通过按键触发屏蔽，MCU收到停止追踪的触发信号，MCU将产生停止追踪的屏蔽信号，并通过433MHz射频电路发送给读卡器，读卡器收到屏蔽信号后，将此携带屏蔽信息的信号连同卡片的标识信息和位置信息通过485总线上传至上位机，上位机经过对屏蔽信息的识别，不在显示此卡片的位置信息，即停止对卡片的追踪。
[0048]5.按键报警功能
[0049]当出现突发情况时按下报警/屏蔽按钮，标签以最大功率发送不同于平时信号的报警信号，并伴有红色LED指示灯闪烁，并一直发送，直到工作人员到现场解除报警信号。报警信号能够在较大范围内被读卡器接收到，从而能够在监视器上确定卡片标识信息和位置信息。
【权利要求】
1.一种125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡，其特征在于，所述报警追踪卡包括PCB基板，所述PCB基板上设有MCU控制电路，所述MCU控制电路分别连接有433MHz射频收发电路、125KHZ低频触发电路、增强型供电电路、电压检测电路、报警/屏蔽按键和状态指示LED,所述电压检测电路与所述增强型供电电路连接。
2.根据权利要求1所述的125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡，其特征在于，所述报警追踪卡尺寸为86 X 54 X 5mm，卡片材料为ABS。
3.根据权利要求1所述的125KHz低频触发433MHz报警追踪卡，其特征在于，所述PCB基板尺寸为45 X 31mm。
4.根据权利要求1所述的125KHz低频触发433MHz报警追踪卡，其特征在于，所述433MHz射频收发电路包括信号处理电路和与之连接的板载3D螺旋天线。
5.根据权利要求1所述的125KHz低频触发433MHz报警追踪卡，其特征在于，所述125KHz低频触发电路包括低频唤醒电路和与之连接的两路125KHz定向感应天线。
6.根据权利要求1所述的125KHZ低频触发433MHz报警追踪卡，其特征在于，所述增强型供电电路采用两路并联电源供电电路，每一路电池为150mAh纽扣式锂锰电池，保证对整体电路持久可靠的电能供应。
【文档编号】G06K19/077GK204117181SQ201420582067
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】南敬昌, 郭映言, 梁立明, 彭海龙, 吴壁群 申请人:北京瑞德艾迪科技有限公司, 辽宁工程技术大学