本发明涉及射频识别(RFID,Radio Frequency Identification)技术领域,特别是涉及一种能够实现标签三维全向读取、级联使用的高频级联图书防盗门。
背景技术:
RFID系统一般主要包括控制射频信号发射、接收以及信息处理的读写器,与读写器相匹配的射频天线,需要被检测识别的射频标签。在正常工作时,读写器负责发送按照一定协议编码的数据命令,经过读写器内部的调制和功放电路后,会产生一定功率的带有命令的射频信号,通过射频天线辐射到天线周围的一定区域,符合条件的标签进入磁场区域,磁场携带的能量会激活标签,标签可以解析出读写器发送的命令信息,射频标签会根据命令把自身携带的相关信息调制到磁场上通过天线反馈至读写器接收电路,读写器对接收到的信息进行解析后,进行相应的记录或者声光指示,即完成了标签的检测和读取。在高频RFID图书防盗门系统中,射频读写器产生的射频信号之间会相互影响,在同一个位置使用多片防盗门,必须限制两个同时发射磁场的射频读写器天线之间的距离或者不能让距离较近的两个射频读写器同时产生射频信号。
基于射频信号之间的相互影响,现有三维通道装置工作模式大部分是不支持级联使用的单通道,部分可以级联使用的防盗门是每片防盗门都包含射频读写器,多片防盗门分时工作。远距离射频天线的检测距离一般在1M以下,它限制了防盗门的安装位置和应用场合。
技术实现要素:
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本发明针对现有技术存在的缺点和不足,提出一种采用A+B工作模式的高频级联图书防盗门。
本发明通过以下措施达到:
一种高频级联图书防盗门,其特征在于设有相互配合工作的A片防盗门和B片防盗门,A片防盗门和B片防盗门上均设有天线切换控制器、信道切换模块、天线匹配模块、天线阵列,其中每片防盗门上天线阵列中包含三个矩形天线线圈,三个矩形天线线圈彼此部分重叠组成矩形线框式的天线阵列,天线阵列与天线匹配模块相连接,天线匹配模块的输入端与天线切换控制器相连接,A片防盗门还设有用于控制整个系统工作状态的射频读写器,B片防盗门设 有用于辅助射频读写器工作的辅助控制器,A片防盗门上的天线切换控制器和信道切换模块分别与射频读写器相连接,B片防盗门上的天线切换控制器和信道切换模块与辅助控制器相连接。
本发明还设有电源电路,电源电路分别与A片防盗门、B片防盗门相连接,用于为装置提供电力。
本发明中可以设有两组以上相配合的A片防盗门、B片防盗门,并统一由电源进行供电,完成多个通道的级联。
本发明与现有技术相比,具有以下有点:增大标签的检测区域:采用多片防盗门级联放置,每两片防盗门之间均可以无盲区检测,在天线框一定的情况下,标签的检测范围有较大的提升;提高标签检测效率:每片防盗门实时存在磁场,不存在轮流工作时的空闲状态,各天线之间快速切换,提高标签的检测效率;B片防盗门不存在射频读写器,降低生产成本:采用A+B工作模式,B片防盗门内部不需放置射频读写器,可以一定程度上降低生产成本,提高产品的利润。
附图说明
附图1是本发明的结构框图。
附图标记:射频读写器1、辅助控制器2、天线切换控制器3、信道切换模块4、天线匹配模块5、天线阵列6、电源模块7。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示,本发明提出的一种高频级联图书防盗门装置,所述装置包括:射频读写器1、辅助控制器2、天线切换控制器3、信道切换模块4、天线匹配模块5、天线阵列6、电源模块7。所述天线阵列采用三个个具有一定间距的矩形线框同向放置的形式,级联工作的天线阵列在防盗门范围内形成一个磁场相对均匀的通道,能够实现标签的三维读取、有效降低漏读率、提升防盗门的检测范围。
所述射频读写器1,输入端接电源模块输出电源,其工作后产生携带有标签读取和操作的射频信号,作为整个系统的控制中心发出控制信号,控制信号主要包括辅助控制器工作信号、射频信道切换模块工作信号、天线切换控制器工作信号,以及检测标签信息解码、数据上报、权限判断等功能。
所述辅助控制器2,输入信号端与射频读写器相连,用于接收射频读写器发来的天线切换信号、射频信道切换信号辅助读写器控制系统工作。
所述天线切换控制器3,A片中其输入端与射频读写器输出射频信号连接,B片中其输入端 与信道切换模块连接,把来自射频读写器或者信道切换模块的射频信号按照控制信号分时传送至天线阵列。
所述信道切换模块4,在A片中其输入端与射频读写器输出射频信号相连,把该射频信号按照控制信号分为两路;在B片中其输入端为来自左右两侧A片输出的射频信号,把两个不同的读写器按照控制信号分时传送至天线切换控制器。
所述天线匹配模块5,由三路独立的匹配电路组成,分别匹配天线阵列的三个线圈,把天线切换控制器输送的射频信号,最大程度通过天线发送至空间范围。
所述天线阵列6,有三个独立的线圈按照一定的尺寸比例组成,三个线圈发射磁场相互弥补,使整个通道范围内标签无盲区检测。
所述电源模块7,其主要功能为把交流市电转换成整个系统工作的低压直流电平。
所述切换控制电路主要完成把主控芯片产生的驱动能力较差的信号转换成具有较大驱动能力的大电流信号,且两个两路之间的切换互不影响,可以单独工作。
所述高频开关,所有的高频开关共用一个输入端,读写器的输出射频直接连接至高频开关的输入端,每个开关对应一个输出端,在切换控制电路的驱动下射频开关可以自由开关,在对应的天线工作时将射频信号传送至其对应的天线,在对应的天线不工作时将射频信号与其对应的天线隔开,从而避免射频信号进入不处于工作状态的天线而影响正在工作的天线。
所述天线阵列,两个天线阵列分时接收来自时分复用模块的射频信号,两天线阵列分时工作,两个天线分别产生不同方向的磁场,在两天线阵列中间形成一个磁场相对均匀的通道。
实施例2:
本发明中的射频读写器采用双核架构,其中内核主要产生射频信号、标签返回信号的解析、权限判断等,内核功能为:与内核通信,把检测到的标签信息上报至后台数据、根据相关协议发出天线切换控制信号、B片辅助控制器工作信号、信道切换模块控制信号等。原有读写器采用单核架构,其射频信号的产生和标签 数据处理、与上位机的通信、声光报警、控制信号的产生均由一个内核处理,其处理速度较慢,无法实现射频信号的快速切换功能。采用双核架构后,射频信号处理和数字信号处理分别同时进行,能够保证标签的快速读取、天线和信道的快速切换控制。射频读写器内部包含相位切换电路,把射频信号分为两路,一路输出至自身天线切换控制器,另一路输出至信道切换模块。输出至自身射频信号通过天线切换控制器发送至自身天线,输出至信道切换模块的射频信号再通过B片的信道切换模块传送至天线切换控制器,传送至B片的天线,在天线切换控制器的作用下,同一个射频读写器的两路射频信号会通过A片和B片对应的上、中、下天线辐射至空间,共同形成一个无盲区的三维标签检测磁场。通过信道切换模块传送能够传送至B片射频信号,使B片在无读写器的情况下也能发射和A片有相位差异的射频信号。
所述相位切换电路是指射频读写器通过数字电路控制一路射频信号分成两路相位相同或者相差180°的两路射频信号,由于输出的两路射频信号存在相位差在空间形成的磁场范围有所不同,能够保证不同方向的标签检测。
所述信道切换模块,分为A型和B型。A型信道切换模块通过高频开关把射频读写器产生的其中一路射频信号一分为二,这两路射频信号通过射频线传送至不同的两个B型通道机,实现读写器射频信号可以传送至两个B型通道机;B型信道切换模块通过高频开关把来自不同A型读写器的两路射频信号传送至B片内部天线切换。
所述天线切换控制器通过切换控制信号控制高频开关,把直流信号和射频信号通过同轴线传送至天线匹配版,实现天线的分时工作。
天线阵列采用三个矩形天线分时工作的形式,使得各天线之间相互弥补磁场盲区,每两个通道之间无盲区检测。阵列中B片天线轮询与左右两个A型天线搭配工作,A片天线轮询与左右两侧B片天线搭配工作,A+B级联连接工作方式大大增加了标签的可读区域,从而能够实现标签的三维读取、有效降低漏读率。
实施例3:
步骤1:按照A+B+A+B的摆放方式连接通道机,系统上电,射频读写器完成相关参数的初始化,建立相关的通讯连接,控制对应的声光报警进行通道工作状态提示每个A片射频读写器按照顺序一次设置编号。
步骤2:射频读写器的参数设置完毕,基本数据正常加载完成后,输出辅助控制器工作信号、信道切换控制信号、天线切换控制信号、射频信号,其中辅助控制器在收到工作信号后和读写器发送同步工作信号,同时控制对应的信道工作,使A片输出的射频信号可以传输至B片;
步骤3:在某段时间每个A片的射频信号会传输至右侧的B片,此时A片和右侧的B片组成检测通道,此时A片和B片的天线切换板会同时打开对应上天线,射频信号均传输至上天线,通过匹配模块匹配后的上天线后形成一定范围内的磁场,磁场进行一次相位切换后转换至中天线进行相同的动作,再转至下天线工作。
步骤4:在进行完毕右侧三个天线的检测以后,A片的射频信号会传输至左侧的射频信号,此时所有的A片和左侧B片组成检测通道,此时A片和B片的天线切换板会同时打开对应上天线,射频信号均传输至上天线,通过匹配模块匹配后的上天线后形成一定范围内的磁场,磁场进行一次相位切换后转换至中天线进行相同的动作,再转至下天线工作。
步骤5:在进行完毕左侧三个天线的轮询工作以后,读写器控制信号发送控制命令再次切换回 右侧B片,重复按照上述步骤进行标签检测。
本发明与现有技术相比,具有以下有点:增大标签的检测区域:采用多片防盗门级联放置,每两片防盗门之间均可以无盲区检测,在天线框一定的情况下,标签的检测范围有较大的提升;提高标签检测效率:每片防盗门实时存在磁场,不存在轮流工作时的空闲状态,各天线之间快速切换,提高标签的检测效率;B片防盗门不存在射频读写器,降低生产成本:采用A+B工作模式,B片防盗门内部不需放置射频读写器,可以一定程度上降低生产成本,提高产品的利润。