专利名称：有源射频识别标签、系统及识别方法
技术领域：
本发明涉及一种有源射频识别标签、系统及实现方法，特别是公开一种长距离通
讯和超低功耗的有源射频识别标签、系统及识别方法。
背景技术：
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID)是一种无接触自动识别技 术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，射频识别系统包括射频识别标签 (RFIDTag，以下简称射频标签)和射频识别读写器(RFID reader,以下简称读写器)，为了 达到长的通讯距离现有的射频识别系统通常工作在超高频UHF(Ultra High Frequency) 频段如902MHz到928MHz，或工作在工业、科学和医疗(ISM :Industrial, Scientific andMedical) 2. 4GHz频段如2400MHz到2483. 5MHz频段，或工作在更高的5. 8GHz微波频段。 当前的射频识别技术通常有三种方案，第一种方案是无源射频识别(passive RFID)，该方 案中射频识别标签是无源的，它本身不含有电池，在读写器的读写范围之外时，射频标签处 于无源状态，在读写器的读写范围之内时，射频标签从读写器发出的射频能量中提取其工 作所需的电源，射频标签到读写器的数据传输需要借助读写器发射的载波，一般采用负载 调制的反射技术将射频标签数据调制到读写器发射的载波上并反射回读写器，其缺点是通 讯距离较短，无源射频识别能达到的最大通讯距离通常小于5米。第二种方案是半无源射 频识别(semi-passive RFID)，该方案中射频标签是半无源的，它含有电池，射频标签不需 要从读写器发出的射频能量中提取其工作所需的电源，但射频标签到读写器的数据传输仍
然需要借助读写器发射的载波，半无源射频标签依然像无源射频标签一样采用负载调制的 反射技术将射频标签数据调制到读写器发射的载波上并反射回读写器，较之第一种方案而 言第二种方案可以工作的最大通讯距离有所提高，通常可以达到IO米到15米，但仍然难以 满足20米到50米或更远通讯距离的要求。第三种方案是有源射频识别(active RFID)，该 方案中射频标签是有源的，它含有电池，射频标签不需要从读写器发出的射频能量中提取 其工作所需的电源，射频标签到读写器的数据传输也不需要借助读写器发射的载波，有源 射频标签能自己产生载波并调制标签数据到该载波上，然后通过发射机发射给读写器，该 方案中发射机是有源发射机，因此发射机可以工作在大的发射功率，通常可以达到20米到 50米或更远的通讯距离，完全可以满足长距离通讯的要求，但其缺点是需要电池供电，功耗 大，使用寿命短。如何降低有源射频识别标签的功耗以达到数年或更长的使用寿命是一个 技术难题。为解决有源射频标签的大功耗问题在现有技术中一种方法是让有源射频标签平 时工作在睡眠状态，有源射频标签接收读写器发射的射频信号并把它转换为直流信号来判 断是否进入读写器覆盖区域并唤醒射频标签进入工作状态开始发射标签ID信息，这在申 请号为200710119625. x的发明专利中有提到，这种唤醒方式的缺点是存在外来射频干扰 信号引起的误唤醒，如果一直存在工业、科学和医疗频段(ISM:Industrial，Scientificand Medical频段)的干扰信号，则射频标签就会判断一直处于读写器的覆盖区域并会一直处 于误发射状态，导致功耗很大，标签电池会很快耗尽，另外射频识别标签必须检测到足够大的直流信号才能被唤醒，这就要求射频识别标签必须接收到足够大的读写器发射的射频信 号，由于读写器最大的发射信号是受国际标准限制的，例如在超高频902MHz到928MHz频 段，读写器最大发射功率为4瓦，这也进一步限制了有源射频标签的最大读写距离实际上 达不到20米。现有技术的另外一种方法是让有源射频标签工作在周期性发射或接收状态， 每隔一定的周期间隔时间有源射频标签从睡眠状态醒来发射或接收一次并检查是否收到 读写器返回的响应信号，射频标签根据是否收到读写器的响应信号来判断是否进入读写器 覆盖区域，射频标签以上述方式周期性检查是否进入读写器覆盖区域，如果射频标签采用 短的工作周期会造成有源射频标签频繁检查是否进入读写器覆盖区域，导致功耗太大，射 频标签不得不使用高容量电池以达到数年或更长的使用时间。如果射频标签采用很长的工 作周期，平均功耗会变低，但当射频标签前一个周期没有收到读写器的响应信号时，射频标 签必须等待一个周期的时间才能进行下一次检查，工作周期越长，射频标签进行下一次检 查所需等待的时间也就越长，造成读写器读写射频标签的速度太慢，如果射频标签在开始 下一次检查前又移出了读写器覆盖区域，就会漏读射频标签。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种能让有源射频识别标签 工作在20米到50米或更远的通讯距离，并且实现超低功耗，达到数年或更长的使用时间而 不用换电池的有源射频识别标签、系统及识别方法，以实现既能长距离通讯又能取得超低 功耗的目的。 本发明是这样实现的一种有源射频识别标签，包括标签天线单元、标签电源单 元、与标签电源单元分别相连的标签微控制器单元和标签射频单元，所述标签射频单元包 括标签发射机、标签接收机，所述标签射频单元中的标签发射机、标签接收机各自分别与标 签微控制器单元、标签天线单元相连，其特征在于所述标签射频单元还包括标签接收信号 强度检测单元，标签接收信号强度检测单元用于检测所述有源射频识别标签所接收的信号 强度，所述标签接收信号强度检测单元与所述标签微控制器单元相连，所述标签接收信号 强度检测单元还与标签接收机或标签天线单元相连。 所述标签射频单元还包括标签接收链路质量指示单元，标签接收链路质量指示单
元用于指示标签接收机接收链路的质量，指示误包率、误码率或误帧率。所述标签接收链路 质量指示单元分别与标签接收机、标签微控制器单元相连。 所述标签微控制器单元根据标签接收信号强度检测单元检测的信号强度及/或 标签接收链路质量指示单元指示的信号质量来判断有源射频识别标签与有源射频识别读 写器之间的位置距离。标签微控制器单元分别与标签接收机、标签接收信号强度检测单元、 标签接收链路质量指示单元和标签电源单元相连。 所述标签发射机为可调信道发射机，由标签微控制器单元控制实现信道间的切 换；所述标签发射机为可调发射功率发射机，由标签微控制器单元控制实现发射功率等级 间的切换。 所述标签微控制器单元控制标签接收机并调节信道实现信道间的切换；所述标签 微控制器单元控制标签接收机并调整标签接收机的工作周期大小。 —种包含上述有源射频识别标签的有源射频识别系统，包括有源射频识别读写
9器，所述有源射频识别读写器包括读写器第一天线单元、读写器电源单元、与读写器电源单 元分别相连的读写器微控制器单元、读写器第一射频单元，所述读写器第一射频单元包括 分别与读写器第一天线单元相连的读写器第一发射机、读写器接收机，其特征在于还包括
与所述有源射频识别读写器通过无线方式进行信息交换的有源射频识别标签； 所述有源射频识别读写器还包括读写器第二天线单元、分别与读写器电源单元、
读写器微控制器单元相连的读写器第二射频单元，所述读写器第二射频单元设有与读写器
第二天线单元相连的读写器第二发射机；所述读写器第一射频单元还包括与所述读写器微
控制器单元相连的读写器接收信号强度检测单元，所述读写器接收信号强度检测单元还与
所述读写器接收机或读写器第一天线单元相连，所述读写器接收信号强度检测单元用于检
测所述有源射频识别读写器所接收的信号强度。 所述读写器第一射频单元还包括分别与读写器微控制器单元、读写器接收机相连 的读写器接收链路质量指示单元； 所述读写器接收链路质量指示单元用于检测读写器接收机接收链路的质量，指示 误码率、误包率或误帧率。 所述读写器第二发射机周期性发射监测信号，所述读写器第二发射机的工作周期 由读写器微控制器单元控制调整，所述监测信号的信号覆盖半径大于或等于有源射频识别
标签与有源射频识别读写器的读写识别距离，所述监测信号包含有源射频识别读写器的识 别号、地址、通知有源射频识别标签切换信道的信息。 所述读写器第一发射机的信道可调并由读写器微控制器单元控制以实现信道间 的切换；所述读写器第一发射机为可调发射功率发射机并由读写器微控制器单元控制以实 现功率等级间的切换。 所述读写器第二发射机的信道可调并由读写器微控制器单元控制以实现信道间 的切换；所述读写器第二发射机为可调发射功率发射机并由读写器微控制器单元控制以实 现功率等级间的切换。 所述有源射频识别标签包括标签天线单元、标签电源单元、与标签电源单元分别 相连的标签微控制器单元和标签射频单元，所述标签射频单元包括标签发射机、标签接收 机，所述标签射频单元中的标签发射机、标签接收机各自分别与标签微控制器单元、标签天 线单元相连，所述标签射频单元还包括标签接收链路质量指示单元，所述标签接收链路质 量指示单元分别与标签接收机、标签微控制器单元相连，所述标签射频单元还包括标签接 收信号强度检测单元，所述标签接收信号强度检测单元与所述标签微控制器单元相连，所 述标签接收信号强度检测单元还与标签接收机或标签天线单元相连。 所述标签接收链路质量指示单元用于检测标签接收机接收链路的质量，指示误包 率、误码率或误帧率；所述标签接收信号强度检测单元用于检测所述有源射频识别标签所 接收的信号强度。 上述有源射频识别标签与有源射频识别读写器的组合构成了本发明的有源射频 识别系统。 所述有源射频识别读写器的读写器第一发射机和读写器接收机工作在读写信道 上，读写信道用于有源射频识别读写器和有源射频识别标签的读写识别信息交换。有源 射频识别读写器的读写器第二发射机工作在监测信道上，监测信道用于周期性发射监测信号，监测信号包含有源射频识别读写器的识别号、地址和通知有源射频识别标签切换信道 的信息。 所述有源射频识别标签的工作状态分为请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡 眠状态、深度睡眠状态，所述浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态都是周期性接 收状态，这三种状态的工作周期关系是浅度睡眠状态的工作周期《半深度睡眠状态的工 作周期《深度睡眠状态的工作周期。 所述有源射频识别标签处于所述深度睡眠状态、半深度睡眠状态或浅度睡眠状态 时，所述有源射频识别标签的标签接收机的信道调谐在监测信道上周期性接收有源射频识 别读写器的读写器第二发射机发射的监测信号，所述有源射频识别标签的标签接收信号强 度检测单元检测有源射频识别标签接收到的监测信号的信号强度，所述有源射频识别标签 的标签接收链路质量指示单元检测标签接收机接收的监测信号的质量，指示误包率、误码 率或误帧率。 所述有源射频识别标签处于所述请求读写状态时，标签接收机和标签发射机的信 道调谐在读写信道上和有源射频识别读写器的读写器第一发射机、读写器接收机相互通讯 完成信息交换。 所述标签微控制器单元根据标签接收信号强度检测单元所检测到的监测信号强 度及/或标签接收链路质量指示单元所检测到的监测信号质量来判断有源射频识别标签 与有源射频识别读写器之间的位置距离。 所述标签微控制器单元通过判断有源射频识别标签与有源射频识别读写器之间 的位置距离来控制有源射频识别标签在请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深 度睡眠状态这四种工作状态间的切换，实现动态功耗管理，从而达到超低功耗，具体方法如 下 —种上述的有源射频识别系统的识别方法，包括如下步骤 1)有源射频识别读写器的读写器第二发射机调谐在监测信道上，向有源射频识别 标签周期性发射监测信号，读写器第二发射机的工作周期由读写器微控制器控制调整。确 定监测信号的最大覆盖半径的具体方法为有源射频识别读写器发射的监测信号从有源射 频识别读写器所在位置向远处传输，当监测信号的强度衰减到有源射频标签的标签接收机
的接收灵敏度对应的信号强度时监测信号所传输的距离就是监测信号的最大覆盖半径。调 整有源射频识别读写器发射的监测信号的发射功率的大小可以调整监测信号的最大覆盖 半径的大小。 2)以有源射频识别读写器所在的位置为中心，根据有源射频识别标签距离有源 射频识别读写器位置的远近划分有源射频识别标签的工作状态区域，由内向外依次为读 写区、浅度睡眠区、半深度睡眠区、深度睡眠区，其中读写区与深度睡眠区为必定存在的区 域； 所述的以有源射频识别读写器所在位置为中心向外划分的读写区、浅度睡眠区、 半深度睡眠区、深度睡眠区这四个工作状态区域的划分方法为 设定有源射频识别标签与有源射频识别读写器的读写识别距离为R。，即读写区半 径为R。；设浅度睡眠区与半深度睡眠区的交界处至有源射频识别读写器所在位置的半径为 Ri，监测信号最大覆盖半径为尺2，其中R。《&《1 2，则:
深度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，以监测信号最大覆盖半 径R2为半径的圆形区域外的区域为深度睡眠区； 半深度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，半径Ri与R2之间的环 状区域为半深度睡眠区； 浅度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，半径I^与R。之间的环状 区域为浅度睡眠区； 读写区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，以Ro为半径所形成的圆形区 域为读写区； 根据上述工作状态区域的划分方法，当R。 < & = R2时不存在半深度睡眠区，只有 读写区，浅度睡眠区和深度睡眠区；当R。 = Rl < R2时不存在浅度睡眠区，只有读写区，半深 度睡眠区和深度睡眠区；当R。 = & = R2时不存在浅度睡眠区和半深度睡眠区，只有读写区 和深度睡眠区。
3)定义有源射频识别标签的工作状态所述有源射频识别标签的工作状态依次
与步骤2中所述区域对应分别为请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡
眠状态；所述有源射频识别标签的浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态为周期
性接收工作状态，其关系为浅度睡眠状态的工作周期1\。《半深度睡眠状态的工作周期
1\2《深度睡眠状态的工作周期12，在上述不同工作状态的每个工作周期中所述有源射频识
别标签收到的有源射频识别读写器发射的监测信号为至少一次； 所述有源射频识别标签在所述四个工作区域的工作状态的定义方法为， 3. 1)深度睡眠状态在深度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处于周
期性接收监测信号状态，深度睡眠状态的工作周期为T2， <formula>formula see original document page 12</formula>
其中R2为监测信号最大覆盖半径；T(R2)为读写过程中有源射频识别标签从深度 睡眠区和半深度睡眠区的交界处位置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为尺2 时所需的时间或是有源射频识别读写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为1 2 时所需的时间，工作周期L的取值小于或等于读写过程中有源射频识别标签从深度睡眠区 和半深度睡眠区的交界处位置相对移动到有源射频识别读写器所在位置所需的时间。
有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间T2时接收由有源射频识别读写器发 出的监测信号，在每个工作周期时间T2内有源射频识别标签接收监测信号时处于工作状 态，其余时间处于低功耗睡眠状态，即有源射频识别标签整个工作周期T2分为接收监测信 号状态和低功耗睡眠状态；在每个工作周期时间L内有源射频识别标签处于接收监测信号 状态的时间要大于有源射频识别读写器发射监测信号的工作周期以保证有源射频识别标 签在每个工作周期时间12内所接收的监测信号为至少一次，通过调整半径1 2的大小可以调 整深度睡眠状态的工作周期T2的大小； 有源射频识别标签在深度睡眠区维持在上述的深度睡眠状态。 3. 2)半深度睡眠状态在半深度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处
于周期性接收监测信号状态，半深度睡眠状态的工作周期为T12，<formula>formula see original document page 12</formula>
其中&为浅度睡眠区与半深度睡眠区的交界处至有源射频识别读写器所在位置的半径；T(R》为读写过程中有源射频识别标签从半深度睡眠区和浅度睡眠区的交界处位 置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为&时所需的时间或是有源射频识别读 写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为&时所需的时间，工作周期T12小于或 等于读写过程中有源射频识别标签从半深度睡眠区和浅度睡眠区的交界处位置相对移动 到有源射频识别读写器所在位置所需的时间。 有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间T12时接收由有源射频识别读写器发 出的监测信号，在每个工作周期时间T12内有源射频识别标签接收监测信号时处于工作状 态，其余时间处于低功耗睡眠状态，即有源射频识别标签整个工作周期T12分为接收监测信 号状态和低功耗睡眠状态；在每个工作周期时间T12内有源射频识别标签处于接收监测信 号状态的时间要大于有源射频识别读写器发射监测信号的工作周期以保证有源射频识别 标签在每个工作周期时间T12内所接收的监测信号为至少一次，通过调整半径I^的大小可 以调整半深度睡眠状态的工作周期T12的大小； 有源射频识别标签在半深度睡眠区维持在上述的半深度睡眠状态。 3. 3)浅度睡眠状态在浅度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处于周
期性接收监测信号状态，浅度睡眠状态的工作周期为T1Q， T10《T (R0) 其中R。为读写区半径；T(R。)为读写过程中有源射频识别标签从浅度睡眠区和读 写区的交界处位置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为Ro时所需的时间或是 有源射频识别读写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为R。时所需的时间，工作 周期T1Q小于或等于读写过程中有源射频识别标签从浅度睡眠区和读写区的交界处位置相 对移动到有源射频识别读写器所在位置所需的时间。 有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间T1Q时接收由有源射频识别读写器发 出的监测信号，在每个工作周期时间T1Q内有源射频识别标签接收监测信号时处于工作状 态，其余时间处于低功耗睡眠状态，即有源射频识别标签整个工作周期T1Q分为接收监测信 号状态和低功耗睡眠状态；在每个工作周期时间T1Q内有源射频识别标签处于接收监测信 号状态的时间要大于有源射频识别读写器发射监测信号的工作周期以保证有源射频识别 标签在每个工作周期时间T1Q内所接收的监测信号为至少一次，通过调整半径R。的大小可 以调整浅度睡眠状态的工作周期T1Q的大小； 有源射频识别标签在浅度睡眠区维持在上述的浅度睡眠状态。 3. 4)请求读写状态在读写区有源射频识别标签从监测信道切换到读写信道上，
有源射频识别标签在读写信道上利用标签接收信号强度检测单元的检测接收信号强度的
功能采用载波侦听冲突避免的方法向有源射频识别读写器发出读写请求，该工作方式的状
态为请求读写状态。 上述请求读写状态采用的载波侦听冲突避免的方法具体为有源射频识别标签在 标签发射机发射前先打开标签接收机和标签接收信号强度检测单元并调谐在读写信道上 去侦听载波，如果标签接收信号强度检测单元在读写信道上没有检测到载波信号或检测到 的载波信号强度低于设定的干扰门限值，则有源射频识别标签打开标签发射机并调谐在读 写信道上向有源射频识别读写器发射出读写请求，称为发射读写请求成功；如果标签接收 信号强度检测单元在读写信道上检测到高于设定的干扰门限值的载波信号强度，即存在载
13波冲突，则有源射频识别标签在等待随机时间后再次进行载波侦听；如果在预定的时间Tn 内有源射频识别标签一直都检测到读写信道上的载波冲突，则有源射频识别标签会放弃这 次的发射请求，称为发射读写请求失败。 4)所述有源射频识别标签接收有源射频识别读写器发射的监测信号，并根据接收 的监测信号的强度及/或接收的监测信号的质量来判断相对于有源射频识别读写器所在 的距离位置以确定有源射频识别标签所在的工作状态区域并切换到相应的工作状态，从而 实现有源射频识别标签的动态功耗管理，达到超低功耗。 当监测信号从有源射频识别读写器传输到有源射频识别标签，有源射频识别标签
接收到的监测信号的强度等于有源射频识别读写器发射的监测信号强度与监测信号从有
源射频识别读写器传输到有源射频识别标签的传输损耗之差。有源射频识别读写器外的每
个工作状态区域都对应着相应的传输损耗的范围，由此可以计算出有源射频识别标签在每
个工作状态区域接收到的监测信号的强度范围，由接收到的监测信号的强度范围同时也能
计算出相对应的每个工作状态区域接收到的监测信号的接收链路质量的范围。由于可能存
在的工业、科学和医疗(ISM :Industrial、 Scientific and Medical)频段的干扰信号的影
响，有源射频识别标签也会检测到大的同频干扰信号的强度，单凭接收的信号强度的大小
不能判断有源射频识别标签接收的信号是有用的监测信号还是干扰信号，并可能误判断有
源射频识别标签所处的工作状态区域，因此，本发明提出的方法检测接收信号的强度大小
及/或接收链路的质量大小，这样极大的减少了由于干扰信号的影响造成有源射频识别标
签所处工作状态区域的误判断。 有源射频识别标签切换工作状态的方法为， 4. 1)设定有源射频识别标签在请求读写状态和浅度睡眠状态之间切换的监测信 号强度门限标准A。，设定有源射频识别标签在浅度睡眠状态和半深度睡眠状态之间切换的 监测信号强度门限标准A15设定有源射频识别标签在半深度睡眠状态和深度睡眠状态之间 切换的监测信号强度门限标准~，设定有源射频识别标签在接收监测信号强度值为门限标 准A2时对应的接收链路质量指示标准B，其中， A。=有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器 传输到读写区与浅度睡眠区交界位置处的传输损耗， & =有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器 传输到浅度睡眠区与半深度睡眠区交界位置处的传输损耗， A2 =有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器 传输到半深度睡眠区与深度睡眠区交界位置处的传输损耗=有源射频识别标签接收机的 接收灵敏度对应的信号强度， B =有源射频识别标签的接收机接收的监测信号强度等于4时对应的接收链路质 量指示标准，指示误码率，误包率或误帧率， 接收链路质量指示用来指示误包率、误帧率或误码率，当有源射频识别标签接收
链路质量指示小于或等于门限标准B时，表明接收的信号是有效的监测信号。 上述信号强度门限A。 > & > 4，有源射频识别标签切换工作状态的方法有如下步
骤 4. 2)有源射频识别标签的初始化状态为深度睡眠状态，有源射频识别标签接收监测信号时先检查接收的监测信号强度是否大于或等于门限标准~，当接收的监测信号强度 小于门限标准4时有源射频识别标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路质量指 示；只有当接收的监测信号强度大于或等于门限标准4时有源射频识别标签才接下来继续 检查接收链路质量指示。当有源射频识别标签接收监测信号时，若接收到的监测信号强度 小于门限标准A2，则表示有源射频识别标签处于深度睡眠区，继续维持深度睡眠状态；若接 收到的监测信号强度大于或等于门限标准A2小于门限标准A，且接收链路质量指示小于或 等于标准B，则表示有源射频识别标签进入半深度睡眠区，进入步骤4. 3，转为半深度睡眠 状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A工小于门限标准A。，且接收链路质量 指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入浅度睡眠区，进入步骤4. 4，转为浅 度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A。，且接收链路质量指示小于 或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入步骤4. 5，转为请求读写状态；
4. 3)有源射频识别标签处于半深度睡眠区和半深度睡眠状态，有源射频识别标签 接收监测信号时先检查接收的监测信号强度是否大于或等于门限标准~，当接收的监测信 号强度小于门限标准4时有源射频识别标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路 质量指示；只有当接收的监测信号强度大于或等于门限标准4时有源射频识别标签才接下 来继续检查接收链路质量指示。当有源射频识别标签接收监测信号时，若接收到的监测信 号强度小于门限标准4，则表示有源射频识别标签进入深度睡眠区，返回步骤4.2，转为深 度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A2小于门限标准A"且接收链 路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签处于半深度睡眠区，维持半深度睡 眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准^小于门限标准A。，且接收链路质 量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入浅度睡眠区，进入步骤4.4，转为 浅度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A。，且接收链路质量指示小 于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入步骤4. 5，转为请求读写状态；
4. 4)有源射频识别标签处于浅度睡眠区和浅度睡眠状态，有源射频识别标签接收 监测信号时先检查接收的监测信号强度是否大于或等于门限标准~，当接收的监测信号强 度小于门限标准4时有源射频识别标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路质量 指示；只有当接收的监测信号强度大于或等于门限标准4时有源射频识别标签才接下来继 续检查接收链路质量指示。当有源射频识别标签接收监测信号时，若接收到的监测信号强 度小于门限标准A2，则表示有源射频识别标签进入深度睡眠区，返回步骤4. 2，转为深度睡 眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A2小于门限标准A"且接收链路质 量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入半深度睡眠区，返回步骤4. 3，转 为半深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准^小于门限标准A。，且 接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签处于浅度睡眠区，维持浅度 睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A。，且接收链路质量指示小于或 等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入步骤4. 5，转为请求读写状态；
4. 5)有源射频识别标签处于读写区和请求读写状态，有源射频识别标签根据接收 到的监测信号中包含的控制信息从监测信道切换到读写信道上，如果在请求读写状态有源 射频识别标签向有源射频识别读写器发射读写请求成功后收到有源射频识别读写器的响 应并成功完成和有源射频识别读写器的读写识别信息交换，则有源射频识别标签切换回监测信道上，返回步骤4. 2，转为深度睡眠状态；如果在请求读写状态有源射频识别标签向有 源射频识别读写器发射读写请求成功后没有收到有源射频识别读写器的响应及完成与有 源射频识别读写器的读写识别信息交换或由于载波冲突导致有源射频识别标签发射读写 请求失败，有源射频识别标签会重复1 10次上述请求读写状态，如果仍然不能成功完成 和有源射频识别读写器的读写识别信息交换则有源射频识别标签切换回监测信道上，返回 步骤4.4，转为浅度睡眠状态。 上述有源射频识别标签切换工作状态的方法中有源射频识别标签初始化状态为
深度睡眠状态，当有源射频识别标签接收到监测信号并且其接收链路质量指示小于或等于
接收链路质量指示标准B时，表明有源射频识别标签此时已离开深度睡眠区，由此可以判
断有源射频识别标签的工作状态应从深度睡眠状态转换为其他工作状态。 有源射频识别标签周期性接收有源射频识别读写器发射的监测信号，不论有源射
频识别标签处于深度睡眠区、半深度睡眠区、浅度睡眠区或是读写区，当有源射频识别读写
器的第二发射机停止发射监测信号时有源射频识别标签由于接收不到有源射频识别读写
器发射的监测信号，即接收信号强度小于门限标准4，有源射频识别标签都会进入到深度
睡眠状态。 本发明的有益效果是1 :本发明提出的方法中有源射频识别标签周期性主动去 接收有源射频识别读写器发射的监测信号，并且有源射频识别标签会检查接收到的监测信 号的信号强度及/或接收到的监测信号的质量以判断是否进入有源射频识别读写器的读 写区，是主动检测技术，极大减少了干扰信号引起的误判断和干扰信号引起的有源射频识 别标签误发射功耗损耗。 2 :本发明提出的方法中有源射频识别标签的接收机灵敏度可以达到很高，如可 达-87dBm，有源射频识别标签的通讯距离取决于射频调制技术，射频天线增益和可允许 的发射机最大发射功率，可以实现长距离通讯。如采用MSK调制的有源射频识别标签在 传输数据速率为250kbps、工作于工业、科学和医疗(ISM-Industrial, Scientific and Medical) 2. 4GHz频段、发射功率是ldBm时可以传输50米以上。 3:本发明提出的方法中有源射频识别读写器和有源射频识别标签的发射功率只 有几个毫瓦，就可以达到20米到50米的通讯距离，功耗低。 4 :本发明提出了深度睡眠区和深度睡眠状态的方法，在深度睡眠状态有源射频识 别标签的工作周期为T2，T2《T(R2)，通过加大读写器发射的监测信号的覆盖半径1 2可以加 大有源射频识别标签在深度睡眠状态时的工作周期T2，由于绝大部分时间有源射频识别标 签都在有源射频识别读写器读写区之外的深度睡眠区，所以很大的工作周期T2可以使有源 射频识别标签的平均功耗达到几个微安级的超低功耗。 5:本发明提出的方法中有源射频识别标签接收监测信号时先检查接收的监测信 号强度是否大于或等于门限标准4，当接收的监测信号强度小于门限标准A2时有源射频识 别标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路质量指示，只有当接收的监测信号强 度大于或等于门限标准A2时有源射频识别标签才接下来继续检查接收链路质量指示，采用 这种方法极大减少了有源射频识别标签的接收机的工作时间可以进一步大大降低有源射 频识别标签的功耗。 5 :本发明还提出了半深度睡眠区和半深度睡眠状态的方法，浅度睡眠区和浅度睡眠状态的方法，有源射频识别标签从深度睡眠区到半深度睡眠区再到浅度睡眠区，越接近 读写区，有源射频识别标签的工作周期就越小，有源射频识别标签检查是否进入有源射频
识别读写器读写区的速度就越快，这样保证了有源射频识别标签在进入读写区时会及时切
换到请求读写状态，不会漏读有源射频识别标签，并解决了读写速度慢的问题。
6 :本发明提出了有源射频识别标签在深度睡眠状态，半深度睡眠状态，浅度睡眠
状态和请求读写状态之间动态转换的方法，动态调整有源射频识别标签的工作周期，实现
了动态功耗管理，使有源射频识别标签可以达到超低功耗。
图1是本发明有源射频 图2是本发明有源射频 图3是本发明有源射频 图4是本发明有源射频 图5是本发明有源射频 图6是本发明有源射频 图7是本发明有源射频
别杨 识别书
识别标签的实施例1的结构框图
际签的实施例2的结构框图； 际签的实施例3的结构框别读写器的结构框图； 识别读写器的实施例的结构框图； 别标签的工作状态区域示意图； 识别标签工作状态转换实例流程图
具体实施例方式
根据图1、图2，本发明有源射频识别标签，包括标签天线单元、标签电源单元、与 标签电源单元分别相连的标签微控制器单元和标签射频单元，所述标签射频单元包括标签 发射机、标签接收机，所述标签射频单元中的标签发射机、标签接收机各自分别与标签微控 制器单元、标签天线单元相连，所述标签射频单元还包括标签接收信号强度检测单元，用于 检测有源射频标签接收的信号强度，标签接收信号强度检测单元与所述标签微控制器单元 相连，所述标签接收信号检测单元还与标签接收机或标签天线单元相连。所述标签射频单 元还包括标签接收链路质量指示单元，标签接收链路质量指示单元分别与标签接收机、标 签微控制器单元相连。所述标签接收链路质量指示单元用于指示标签接收机接收链路的质 量，指示误包率、误码率或误帧率。所述标签发射机为可调信道发射机，由标签微控制器单 元控制实现信道间的切换；所述标签发射机为可调发射功率发射机，由标签微控制器单元 控制实现发射功率等级间的切换。所述标签微控制器单元控制标签接收机并调节信道实 现信道间的切换；所述标签微控制器单元控制标签接收机并调整标签接收机的工作周期大 小。 有源射频识别标签实施例1 :根据图l，所述标签接收信号强度检测单元与标签接 收机相连，其余结构如上述。这时标签接收信号强度检测单元通过标签接收机检测接收的 信号强度。 有源射频识别标签实施例2 :根据图2，所述标签接收信号强度检测单元不与标签 接收机相连而直接与标签天线单元相连，其余结构如上述。这时标签接收信号强度检测单 元通过标签天线单元去检测接收的信号强度。 所述有源射频识别标签的工作状态分为请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡 眠状态、深度睡眠状态，所述浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态都是周期性接
17收状态，这三种状态的工作周期关系是浅度睡眠状态的工作周期《半深度睡眠状态的工 作周期《深度睡眠状态的工作周期。 所述有源射频识别标签的标签接收机在深度睡眠状态、半深度睡眠状态和浅度睡 眠状态调谐在监测信道上周期性接收有源射频识别读写器的读写器第二发射机发射的监 测信号，所述有源射频识别标签的标签接收信号强度检测单元检测有源射频识别标签接收 的监测信号的信号强度，所述有源射频识别标签的标签接收链路质量指示单元检测标签接 收机接收的监测信号的质量，指示误包率、误码率或误帧率。 所述有源射频识别标签的标签接收机和标签发射机在请求读写状态调谐在读写 信道上和有源射频识别读写器的读写器第一发射机和读写器接收机相互通讯完成信息交 换。 所述标签微控制器单元根据标签接收信号强度检测单元检测到的监测信号强度 及/或标签接收链路质量指示单元检测到的监测信号质量来判断有源射频识别标签与有 源射频识别读写器之间的位置距离。 所述标签微控制器单元通过判断有源射频识别标签与有源射频识别读写器之间 的位置距离来控制所述请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态这四 种工作状态间的切换，实现动态功耗管理，从而达到超低功耗，
有源射频识别标签的实施例3 : 根据图3，本实施例采用TI公司生产的单片机MSP430作为标签微控制器单元， 标签射频单元是TI公司生产的2. 4GHz频段的射频芯片CC2500，标签天线单元是基于印 制电路板的微带天线，标签电源单元由锂电池供电。CC2500把标签发射机，标签接收机、标 签接收信号强度检测单元和标签接收链路质量指示单元都集成在一起，数据传输速率可编 程选择为250kbps，标签发射机和标签接收机的信道是可编程调整的，标签微控制器单元 MSP430通过编程设置起始信道和信道间隔大小以及信道号可以调谐发射机和接收机到相 应的信道号对应的频率，工作频段是2400MHz到2483. 5MHz，属于2. 4GHz工业、科学和医疗 频段。标签发射机最大的发射功率是ldBm，可以通过标签微控制器单元MSP430编程调整标 签发射机的输出功率，有18个功率等级可调。标签微控制器单元MSP430可以控制有源射 频识别标签的工作状态，分别为请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡眠状态和深度睡 眠状态，所述浅度睡眠状态、半深度睡眠状态和深度睡眠状态都是周期性接收状态，这三种 状态的工作周期关系是浅度睡眠状态的工作周期《半深度睡眠状态的工作周期《深度睡 眠状态的工作周期，标签微控制器单元MSP430通过其内部的定时器可以控制调整标签接 收机的工作周期的大小。本实施例中标签接收信号强度检测单元与标签接收机相连，当标 签接收机接收监测信号时标签接收信号强度检测单元会输出接收的监测信号的强度大小， 标签接收链路质量指示单元会输出接收链路的质量指示值的大小，CC2500的接收链路指示 单元输出的质量指示值不是直接对应于接收的误码率，误帧率或误包率，可以通过软件把 CC2500输出的接收链路质量指示值转换为和接收的误码率，误帧率或误包率相对应的值。 该实施例中标签微控制器单元MSP430根据标签接收信号强度检测单元输出的监测信号的 强度大小及/或标签接收链路质量指示单元输出的接收链路的质量指示值的大小判断有 源射频识别标签与有源射频识别读写器之间的位置距离来控制所述请求读写状态、浅度睡 眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态这四种工作状态间的切换，其中接收链路的质量指示值的大小指软件转换后的指示对应的接收误码率，误帧率或误包率的值。 根据图4，本发明有源射频识别读写器包括读写器第一天线单元、读写器电源单
元、读写器微控制器单元、读写器第一射频单元、读写器第二射频单元和读写器第二天线单
元。所述读写器第一射频单元包括分别与读写器第一天线单元和读写器电源单元相连的读
写器第一发射机、读写器接收机，还包括分别与读写器微控制器单元、读写器接收机相连的
读写器接收链路质量指示单元，所述读写器接收链路质量指示单元用于指示读写器接收机
接收链路的质量，指示误码率、误包率或误帧率。所述读写器第一射频单元还包括与读写器
微控制器单元相连的读写器接收信号强度检测单元，所述读写器接收信号强度检测单元还
与读写器接收机或读写器第一天线单元相连，图4中读写器接收信号强度检测单元与所述
读写器接收机相连，所述读写器接收信号强度检测单元用于检测有源射频识别读写器所接
收的信号强度。当所述读写器接收信号强度检测单元与读写器接收机相连时，读写器接收 信号强度检测单元通过读写器接收机检测所接收的信号强度；当读写器接收信号强度检测 单元直接与所述读写器第一天线单元相连而不与读写器接收机相连时，读写器接收信号强 度检测单元通过读写器第一天线单元去检测所接收的信号强度。读写器第二射频单元设有 与读写器第二天线单元相连的读写器第二发射机，分别与读写器电源单元、读写器微控制
器单元相连。 所述读写器第二发射机周期性发射监测信号，所述监测信号的最大信号覆盖半径 大于或等于有源射频识别标签与有源射频识别读写器的读写识别距离，读写器第二发射机 发射的监测信号包含有源射频识别读写器的识别号、地址和通知有源射频识别标签切换信 道的信息。 所述读写器第一发射机的信道可调并由读写器微控制器单元控制以实现信道间 的切换；所述读写器第一发射机为可调发射功率发射机并由读写器微控制器单元控制以实 现功率等级间的切换。 所述读写器第二发射机的信道可调并由读写器微控制器单元控制以实现信道间 的切换；所述读写器第二发射机为可调发射功率发射机并由读写器微控制器单元控制以实 现功率等级间的切换。 所述有源射频识别读写器的读写器第一发射机和读写器接收机工作在读写信道 上，读写信道用于有源射频识别读写器和有源射频识别标签的读写识别信息交换。有源 射频识别读写器的读写器第二发射机工作在监测信道上，监测信道用于周期性发射监测信 号，监测信号包含有源射频识别读写器的识别号、地址和通知有源射频识别标签切换信道 的信息。 所述有源射频识别标签与所述有源射频识别读写器的组合构成了本发明的有源 射频识别系统。 有源射频识别读写器实施例 根据图5，本实施例采用TI公司生产的单片机MSP430作为读写器微控制器单元， 读写器第一射频单元是TI公司生产的2. 4GHz频段的射频芯片CC2500，读写器第一天线单 元是基于印制电路板的微带天线，读写器电源单元由直流稳压电源供电，读写器第二射频 单元是TI公司生产的2. 4GHz频段的射频芯片CC2550，读写器第二天线单元是基于印制电 路板的微带天线。读写器第一射频单元CC2500把读写器第一发射机，读写器接收机、读写器接收信号强度检测单元和读写器接收链路质量指示单元都集成在一起，数据传输速率可
编程选择为250kbps，读写器第一发射机和读写器接收机的信道是可编程调整的，标签微控
制器单元MSP430通过编程设置起始信道和信道间隔大小以及信道号可以调谐读写器第一
发射机和读写器接收机到相应的信道号对应的频率，工作频段是2400MHz到2483. 5MHz，属
于2. 4GHz工业、科学和医疗频段。读写器第一发射机最大的发射功率是ldBm，可以通过标
签微控制器单元MSP430编程调整读写器第一发射机的输出功率，有18个功率等级可调。本
实施例中读写器接收信号强度检测单元与读写器接收机相连，读写器接收信号强度检测单
元会输出接收的监测信号的强度大小，读写器接收链路质量指示单元会输出接收链路的质
量指示值的大小，CC2500的接收链路指示单元输出的质量指示值不是直接对应于接收的误
码率，误帧率或误包率，可以通过软件把CC2500输出的接收链路质量指示值转换为和接收
的误码率，误帧率或误包率相对应的值。读写器第二射频单元CC2550集成了读写器第二发
射机，读写器第二发射机的信道是可编程调整的，标签微控制器单元MSP430通过编程设置
起始信道和信道间隔大小以及信道号可以调谐读写器第二发射机到相应的信道号对应的
频率，工作频段是2400MHz到2483. 5MHz，属于2. 4GHz工业、科学和医疗频段。读写器第二
发射机最大的发射功率是ldBm，可以通过标签微控制器单元MSP430编程调整标签发射机
的输出功率，有18个功率等级可调。读写器微控制器单元MSP430通过其内部的定时器可
以控制调整读写器第二发射机的工作周期的大小，有源射频识别读写器的读写器第二发射
机工作在监测信道上，周期性发射监测信号，监测信号包含的控制信息为有源射频识别读
写器的识别号、地址、和通知有源射频识别标签进行信道切换的信息等。 本发明有源射频识别系统实现远距离通讯和超低功耗的方法，包括如下步骤 1)有源射频识别读写器的读写器第二发射机调谐在监测信道上，向有源射频识别
标签周期性发射监测信号，读写器第二发射机的工作周期由读写器微控制器控制调整，确
定监测信号最大覆盖半径的具体方法为有源射频识别读写器发射的监测信号从有源射频
识别读写器所在位置向远处传输，当监测信号的强度衰减到有源射频识别标签接收机的接
收灵敏度对应的信号强度时监测信号所传输的距离就是监测信号的最大覆盖半径。调整有
源射频识别读写器发射的监测信号的发射功率的大小可以调整监测信号的最大覆盖半径
的大小。 在上述有源射频识别标签实施例3中有源射频识别标签在数据速率为250Kbps、 调制格式为MSK、误包率(PER:Packet Error Rate)为1 %时的接收灵敏度为_87dBm， 调整有源射频识别读写器发射的监测信号的发射功率的大小使得监测信号的强度衰减 到-87dBm时监测信号所传输的距离即为监测信号的最大覆盖半径。 2)以有源射频识别读写器所在的位置为中心，根据有源射频识别标签距离有源射 频识别读写器位置的远近划分有源射频识别标签的工作状态区域，由内向外依次为读写
区、浅度睡眠区、半深度睡眠区、深度睡眠区，其中读写区与深度睡眠区为必定存在的区域， 如图6所示； 所述的以有源射频识别读写器所在位置为中心向外划分的读写区、浅度睡眠区、 半深度睡眠区、深度睡眠区这四个工作状态区域的划分方法为 设定有源射频识别标签与有源射频识别读写器的读写识别距离为R。，即读写区半 径为R。；设浅度睡眠区与半深度睡眠区的交界处至有源射频识别读写器所在位置的半径为Rp监测信号最大覆盖半径为尺2，其中R。《&《1 2，则: 深度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，以监测信号最大覆盖半 径R2为半径的圆形区域外的区域为深度睡眠区； 半深度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，半径Ri与R2之间的环 状区域为半深度睡眠区； 浅度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，半径I^与R。之间的环状 区域为浅度睡眠区； 读写区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，以Ro为半径所形成的圆形区 域为读写区； 根据上述工作状态区域的划分方法，当R。 < & = R2时不存在半深度睡眠区，只有 读写区，浅度睡眠区和深度睡眠区；当R。 = Rl < R2时不存在浅度睡眠区，只有读写区，半深 度睡眠区和深度睡眠区；当R。 = & = R2时不存在浅度睡眠区和半深度睡眠区，只有读写区 和深度睡眠区。 3)定义有源射频识别标签的工作状态所述有源射频识别标签的工作状态依次 与步骤2中所述区域对应分别为读写区对应为请求读写状态、浅度睡眠区对应为浅度睡 眠状态、半深度睡眠区对应为半深度睡眠状态、深度睡眠区对应为深度睡眠状态；所述有源 射频识别标签的浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态为周期性接收工作状态，其 关系为浅度睡眠状态的工作周期T1Q《半深度睡眠状态的工作周期T12《深度睡眠状态的 工作周期L，在上述不同工作状态的每个工作周期中所述有源射频识别标签收到的有源射 频识别读写器发射的监测信号为至少一次； 所述有源射频识别标签在所述四个工作区域的工作状态的定义方法为， 3. 1)深度睡眠状态在深度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处于周
期性接收监测信号状态，深度睡眠状态的工作周期为T2， T2《T(R2) 其中R2为监测信号最大覆盖半径；T(R2)为读写过程中有源射频识别标签从深度 睡眠区和半深度睡眠区的交界处位置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为尺2 时所需的时间或是有源射频识别读写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为1 2 时所需的时间，工作周期L的取值小于或等于读写过程中有源射频识别标签从深度睡眠区 和半深度睡眠区的交界处位置相对移动到有源射频识别读写器所在位置所需的时间。
有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间T2时接收由有源射频识别读写器发 出的监测信号，在每个工作周期时间T2内有源射频识别标签接收监测信号时处于工作状 态，其余时间处于低功耗睡眠状态，即有源射频识别标签整个工作周期T2分为接收监测信 号状态和低功耗睡眠状态；在每个工作周期时间L内有源射频识别标签处于接收监测信号 状态的时间要大于有源射频识别读写器发射监测信号的工作周期以保证有源射频识别标 签在每个工作周期时间12内所接收的监测信号为至少一次，通过调整半径1 2的大小可以调 整深度睡眠状态的工作周期T2的大小； 有源射频识别标签在深度睡眠区维持在上述的深度睡眠状态。 3. 2)半深度睡眠状态在半深度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处
于周期性接收监测信号状态，半深度睡眠状态的工作周期为T12，
T"T(R》 其中&为浅度睡眠区与半深度睡眠区的交界处至有源射频识别读写器所在位置 的半径；T(R》为读写过程中有源射频识别标签从半深度睡眠区和浅度睡眠区的交界处位 置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为&时所需的时间或是有源射频识别读 写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为&时所需的时间，工作周期T12小于或 等于读写过程中有源射频识别标签从半深度睡眠区和浅度睡眠区的交界处位置相对移动 到有源射频识别读写器所在位置所需的时间。 有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间T12时接收由有源射频识别读写器发 出的监测信号，在每个工作周期时间T12内有源射频识别标签接收监测信号时处于工作状 态，其余时间处于低功耗睡眠状态，即有源射频识别标签整个工作周期T12分为接收监测信 号状态和低功耗睡眠状态；在每个工作周期时间T12内有源射频识别标签处于接收监测信 号状态的时间要大于有源射频识别读写器发射监测信号的工作周期以保证有源射频识别 标签在每个工作周期时间T12内所接收的监测信号为至少一次，通过调整半径I^的大小可 以调整半深度睡眠状态的工作周期T12的大小； 有源射频识别标签在半深度睡眠区维持在上述的半深度睡眠状态。 3. 3)浅度睡眠状态在浅度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处于周
期性接收监测信号状态，浅度睡眠状态的工作周期为T1Q， T10《T(R0) 其中R。为读写区半径；T(R。)为读写过程中有源射频识别标签从浅度睡眠区和读 写区的交界处位置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为Ro时所需的时间或是 有源射频识别读写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为R。时所需的时间，工作 周期T1Q小于或等于读写过程中有源射频识别标签从浅度睡眠区和读写区的交界处位置相 对移动到有源射频识别读写器所在位置所需的时间。 有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间T1Q时接收由有源射频识别读写器发 出的监测信号，在每个工作周期时间T1Q内有源射频识别标签接收监测信号时处于工作状 态，其余时间处于低功耗睡眠状态，即有源射频识别标签整个工作周期T1Q分为接收监测信 号状态和低功耗睡眠状态；在每个工作周期时间T1Q内有源射频识别标签处于接收监测信 号状态的时间要大于有源射频识别读写器发射监测信号的工作周期以保证有源射频识别 标签在每个工作周期时间T1Q内所接收的监测信号为至少一次，通过调整半径R。的大小可 以调整浅度睡眠状态的工作周期T1Q的大小； 有源射频识别标签在浅度睡眠区维持在上述的浅度睡眠状态。 3. 4)请求读写状态在读写区有源射频识别标签从监测信道切换到读写信道上，
有源射频识别标签在读写信道上利用标签接收信号强度检测单元的检测接收信号强度的
功能采用载波侦听冲突避免的方法向有源射频识别读写器发出读写请求，该工作方式的状
态为请求读写状态。 上述请求读写状态采用的载波侦听冲突避免的方法具体为有源射频识别标签在 标签发射机发射前先打开标签接收机和标签接收信号强度检测单元并调谐在读写信道上 去侦听载波，如果标签接收信号强度检测单元在读写信道上没有检测到载波信号或检测到 的载波信号强度低于设定的干扰门限值，则有源射频识别标签打开标签发射机并调谐在读
22写信道上向有源射频识别读写器发射出读写请求，称为发射读写请求成功；如果标签接收 信号强度检测单元在读写信道上检测到高于设定的干扰门限值的载波信号强度，即存在载 波冲突，则有源射频识别标签在等待随机时间后再次进行载波侦听；如果在预定的时间Tn 内有源射频识别标签一直都检测到读写信道上的载波冲突，则有源射频识别标签会放弃这 次的发射请求，称为发射读写请求失败。 4)所述有源射频识别标签接收有源射频识别读写器发射的监测信号，并根据接收 的监测信号的强度及/或监测信号的质量判断相对于有源射频识别读写器所在的距离位 置以确定有源射频识别标签所在的工作状态区域并切换到相应的工作状态，从而实现有源 射频识别标签的动态功耗管理，达到超低功耗。 当监测信号从有源射频识别读写器传输到有源射频识别标签，有源射频识别标签 接收到的监测信号的强度等于有源射频识别读写器发射的监测信号强度与监测信号从有 源射频识别读写器传输到有源射频识别标签的传输损耗之差。有源射频识别读写器外的每 个工作状态区域都对应着相应的传输损耗的范围，由此可以计算出有源射频识别标签在每 个工作状态区域接收到的监测信号的强度范围，由接收到的监测信号的强度范围同时也能 计算出相对应的每个工作状态区域接收到的监测信号的接收链路质量的范围。由于可能存 在的工业、科学和医疗(ISM :Industrial、 Scientific and Medical)频段的干扰信号的影 响，有源射频识别标签也会检测到大的同频干扰信号的强度，单凭接收的信号强度的大小 不能判断有源射频识别标签接收的信号是有用的监测信号还是干扰信号，并可能误判断有 源射频识别标签所处的工作状态区域，因此，本发明提出的方法检测接收信号的强度大小 及/或接收链路质量大小，这样极大的减少了由于干扰信号的影响造成有源射频识别标签 所处工作状态区域的误判断。 有源射频识别标签切换工作状态的方法为， 4. 1)设定有源射频识别标签在请求读写状态和浅度睡眠状态之间切换的监测信 号强度门限标准A。，设定有源射频识别标签在浅度睡眠状态和半深度睡眠状态之间切换的 监测信号强度门限标准A15设定有源射频识别标签在半深度睡眠状态和深度睡眠状态之间 切换的监测信号强度门限标准~，设定有源射频识别标签在接收监测信号强度值为门限标 准A2时对应的接收链路质量指示标准B，其中， =有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器 传输到读写区与浅度睡眠区交界位置处的传输损耗， &=有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器 传输到浅度睡眠区与半深度睡眠区交界位置处的传输损耗， 4=有源射频识别读写器发射的监测信号强度_监测信号从有源射频识别读写器 传输到半深度睡眠区与深度睡眠区交界位置处的传输损耗=有源射频识别标签接收机的 接收灵敏度对应的信号强度， B =有源射频识别标签的接收机接收的监测信号强度等于4时对应的接收链路质 量指示标准，指示误码率，误包率或误帧率， 接收链路质量指示用来指示误包率、误帧率或误码率，当有源射频识别标签接收
链路质量指示小于或等于门限标准B时，表明接收的信号是有效的监测信号。 如基于上述有源射频识别标签的实施例3和有源射频识别读写器的实施例组成
23的有源射频识别系统，有源射频识别标签在数据速率为250Kbps、调制格式为MSK、误包率 (PFR :PacketError Rate)为1%时的接收灵敏度为_87dBm，有源射频识别标签在半深度睡 眠状态和深度睡眠状态之间切换的监测信号强度门限标准A2 = _87(18111，有源射频识别标签 在接收监测信号强度值为A2 = _87(18111对应的接收链路质量指示标准8 = 1%误包率(即 1 % PER :Packet Error Rate)，当有源射频识别标签接收链路质量指示小于或等于1 %误包 率时，表明接收的信号是有效的监测信号。此时调整有源射频识别读写器的读写器第二发 射机的发射功率可以调整监测信号最大覆盖半径1 2的大小。A。等于有源射频识别读写器 发射的监测信号从有源射频识别读写器所在位置传输到读写区与浅度睡眠区交界位置处， 即传输距离为R。时对应的信号强度值等于有源射频识别读写器发射的监测信号从有源 射频识别读写器所在位置传输到浅度睡眠区与半深度睡眠区交界位置处，即传输距离为& 时对应的信号强度值。 上述信号强度门限A。 > & > 4，有源射频识别标签切换工作状态的方法如图7所 示，有如下步骤 4. 2)有源射频识别标签的初始化状态为深度睡眠状态，有源射频识别标签接收监 测信号时先检查接收的监测信号强度是否大于或等于门限标准~，当接收的监测信号强度 小于门限标准4时有源射频识别标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路质量指 示；只有当接收的监测信号强度大于或等于门限标准4时有源射频识别标签才接下来继续 检查接收链路质量指示。当有源射频识别标签接收监测信号时，若接收到的监测信号强度 小于门限标准A2，则表示有源射频识别标签处于深度睡眠区，继续维持深度睡眠状态；若接 收到的监测信号强度大于或等于门限标准A2小于门限标准A，且接收链路质量指示小于或 等于标准B，则表示有源射频识别标签进入半深度睡眠区，进入步骤4. 3，转为半深度睡眠 状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A工小于门限标准A。，且接收链路质量 指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入浅度睡眠区，进入步骤4. 4，转为浅 度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A。，且接收链路质量指示小于 或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入步骤4. 5，转为请求读写状态；
4. 3)有源射频识别标签处于半深度睡眠区和半深度睡眠状态，有源射频识别标签 接收监测信号时先检查接收的监测信号强度是否大于或等于门限标准~，当接收的监测信 号强度小于门限标准4时有源射频识别标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路 质量指示；只有当接收的监测信号强度大于或等于门限标准4时有源射频识别标签才接下 来继续检查接收链路质量指示。当有源射频识别标签接收监测信号时，若接收到的监测信 号强度小于门限标准A2，则表示有源射频识别标签进入深度睡眠区，返回步骤4. 2，转为深 度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A2小于门限标准A"且接收链 路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签处于半深度睡眠区，维持半深度睡 眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准^小于门限标准A。，且接收链路质 量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入浅度睡眠区，进入步骤4.4，转为 浅度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A。，且接收链路质量指示小 于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入步骤4. 5，转为请求读写状态；
4. 4)有源射频识别标签处于浅度睡眠区和浅度睡眠状态，有源射频识别标签接收 监测信号时先检查接收的监测信号强度是否大于或等于门限标准~，当接收的监测信号强度小于门限标准4时有源射频识别标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路质量 指示；只有当接收的监测信号强度大于或等于门限标准4时有源射频识别标签才接下来继 续检查接收链路质量指示。当有源射频识别标签接收监测信号时，若接收到的监测信号强 度小于门限标准A2，则表示有源射频识别标签进入深度睡眠区，返回步骤4. 2，转为深度睡 眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准^小于门限标准A"且接收链路质 量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入半深度睡眠区，返回步骤4. 3，转 为半深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准^小于门限标准A。，且 接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签处于浅度睡眠区，维持浅度 睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准A。，且接收链路质量指示小于或 等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入步骤4. 5，转为请求读写状态；
4. 5)有源射频识别标签处于读写区和请求读写状态，有源射频识别标签根据接收 到的监测信号中包含的控制信息从监测信道切换到读写信道上，如果在请求读写状态有源 射频识别标签向有源射频识别读写器发射读写请求成功后收到有源射频识别读写器的响 应并成功完成和有源射频识别读写器的读写识别信息交换，则有源射频识别标签切换回监 测信道上，返回步骤4. 2，转为深度睡眠状态；如果在请求读写状态有源射频识别标签向有 源射频识别读写器发射读写请求成功后没有收到有源射频识别读写器的响应及完成与有 源射频识别读写器的读写识别信息交换或由于载波冲突导致有源射频识别标签发射读写 请求失败，有源射频识别标签会重复1 10次上述请求读写状态，图7中为重复3次，如果 仍然不能成功完成和有源射频识别读写器的读写识别信息交换则有源射频识别标签切换 回监测信道上，返回步骤4.4，转为浅度睡眠状态。 上述有源射频识别标签切换工作状态的方法中有源射频识别标签初始化状态为
深度睡眠状态，当有源射频识别标签接收到监测信号并且其接收链路质量指示小于或等于
接收链路质量指示标准B时，表明有源射频识别标签此时已离开深度睡眠区，由此可以判
断有源射频识别标签的工作状态应从深度睡眠状态转换为其他工作状态。 有源射频识别标签周期性接收有源射频识别读写器发射的监测信号，不论有源射
频识别标签处于深度睡眠区、半深度睡眠区、浅度睡眠区或是读写区，当有源射频识别读写
器的第二发射机停止发射监测信号时有源射频识别标签由于接收不到有源射频识别读写
器发射的监测信号，即接收信号强度小于门限标准4，有源射频识别标签都会进入到深度
睡眠状态。 本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过程序 指令或程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可以读取的存储介质 中，该程序在执行时，执行包括上述方法的步骤，而前述的存储介质包括R0M， RAM，硬盘，磁 碟和光盘等各种可以存储程序代码的介质。 最后要说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员可以理解其依然可对 前述实施例的技术方案进行修改，或者对其中的部分技术特征进行等同替换，而这些修改 或者替换并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
一种有源射频识别标签，包括标签天线单元、标签电源单元、与标签电源单元分别相连的标签微控制器单元和标签射频单元，所述标签射频单元包括标签发射机、标签接收机，所述标签射频单元中的标签发射机、标签接收机各自分别与标签微控制器单元、标签天线单元相连，其特征在于所述标签射频单元还包括标签接收信号强度检测单元，所述标签接收信号强度检测单元与所述标签微控制器单元相连，所述标签接收信号强度检测单元还与所述标签接收机或标签天线单元相连。
2. 根据权利要求1所述的有源射频识别标签，其特征在于所述标签接收信号强度检 测单元用于检测所述有源射频识别标签所接收的信号强度。
3. 根据权利要求1所述的有源射频识别标签，其特征在于所述标签射频单元还包括 标签接收链路质量指示单元，所述标签接收链路质量指示单元分别与标签接收机、标签微 控制器单元相连。
4. 根据权利要求3所述的有源射频识别标签，其特征在于所述标签接收链路质量指 示单元用于检测标签接收机接收链路的质量，指示误包率、误码率或误帧率。
5. 根据权利要求1所述的有源射频识别标签，其特征在于所述标签发射机为可调信 道发射机，由标签微控制器单元控制实现信道间的切换；所述标签发射机为可调发射功率 发射机，由标签微控制器单元控制实现发射功率等级间的切换。
6. 根据权利要求1所述的有源射频识别标签，其特征在于所述标签微控制器单元控 制标签接收机并调节信道实现信道间的切换；所述标签微控制器单元控制标签接收机并调 整标签接收机的工作周期大小。
7. —种包含权利要求1所述有源射频识别标签的有源射频识别系统，包括有源射频识 别读写器，所述有源射频识别读写器包括读写器第一天线单元、读写器电源单元、与读写器电源单元分别相连的读写器微控制器单元、读写器第一射频单元，所述读写器第一射频单 元包括分别与读写器第一天线单元相连的读写器第一发射机、读写器接收机，其特征在于 还包括与所述有源射频识别读写器通过无线方式进行信息交换的有源射频识别标签；所述有源射频识别读写器还包括读写器第二天线单元、分别与读写器电源单元、读写 器微控制器单元相连的读写器第二射频单元，所述读写器第二射频单元设有与读写器第二 天线单元相连的读写器第二发射机；所述读写器第一射频单元还包括与所述读写器微控制 器单元相连的读写器接收信号强度检测单元，所述读写器接收信号强度检测单元还与所述 读写器接收机或读写器第一天线单元相连。
8. 根据权利要求7所述的有源射频识别系统，其特征在于所述读写器接收信号强度 检测单元用于检测所述有源射频识别读写器所接收的信号强度。
9. 根据权利要求7所述的有源射频识别系统，其特征在于所述读写器第一射频单元 还包括分别与读写器微控制器单元、读写器接收机相连的读写器接收链路质量指示单元； 所述读写器接收链路质量指示单元用于检测读写器接收机接收链路的质量，指示误码率、 误包率或误帧率。
10. 根据权利要求7所述的有源射频识别系统，其特征在于所述读写器第二发射机周 期性发射监测信号，所述读写器第二发射机的工作周期由读写器微控制器单元控制调整， 所述监测信号的信号覆盖半径大于或等于有源射频识别标签与有源射频识别读写器的读 写识别距离，所述监测信号包含有源射频识别读写器的识别号、地址、通知有源射频识别标签切换信道的信息。
11. 根据权利要求7所述的有源射频识别系统，其特征在于所述读写器第一发射机的 信道可调并由读写器微控制器单元控制以实现信道间的切换；所述读写器第一发射机为可 调发射功率发射机并由读写器微控制器单元控制以实现功率等级间的切换。
12. 根据权利要求7或10所述的有源射频识别系统，其特征在于所述读写器第二发 射机的信道可调并由读写器微控制器单元控制以实现信道间的切换；所述读写器第二发射 机为可调发射功率发射机并由读写器微控制器单元控制以实现功率等级间的切换。
13. 根据权利要求7所述的有源射频识别系统，其特征在于所述有源射频识别标签包 括标签天线单元、标签电源单元、与标签电源单元分别相连的标签微控制器单元和标签射 频单元，所述标签射频单元包括标签发射机、标签接收机，所述标签射频单元中的标签发射 机、标签接收机各自分别与标签微控制器单元、标签天线单元相连，所述标签射频单元还包 括标签接收链路质量指示单元，所述标签接收链路质量指示单元分别与标签接收机、标签 微控制器单元相连，所述标签射频单元还包括标签接收信号强度检测单元，所述标签接收 信号强度检测单元与所述标签微控制器单元相连，所述标签接收信号强度检测单元还与标 签接收机或标签天线单元相连。
14. 根据权利要求13所述的有源射频识别系统，其特征在于所述标签接收链路质量 指示单元用于检测标签接收机接收链路的质量，指示误包率、误码率或误帧率；所述标签接 收信号强度检测单元用于检测所述有源射频识别标签所接收的信号强度。
15. 根据权利要求7或13所述的有源射频识别系统，其特征在于所述有源射频识别 标签的工作状态分为请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态，所述 浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态都是周期性接收状态，这三种状态的工作周 期关系是浅度睡眠状态的工作周期《半深度睡眠状态的工作周期《深度睡眠状态的工作 周期。
16. 根据权利要求15所述的有源射频识别系统，其特征在于所述有源射频识别标签 处于所述深度睡眠状态、半深度睡眠状态或浅度睡眠状态时，所述有源射频识别标签的标 签接收机的信道调谐在监测信道上接收监测信号。
17. 根据权利要求13所述的有源射频识别系统，其特征在于所述标签微控制器单元 根据标签接收信号强度检测单元所检测到的监测信号强度及/或标签接收链路质量指示 单元所检测到的监测信号质量来判断有源射频识别标签与有源射频识别读写器之间的位 置距离。
18. 根据权利要求17所述的有源射频识别系统，其特征在于所述标签微控制器单元 通过判断有源射频识别标签与有源射频识别读写器之间的位置距离来控制有源射频识别 标签在请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态这四种工作状态间的 切换。
19. 根据权利要求15所述的有源射频识别系统，其特征在于所述有源射频识别标签 处于请求读写状态时，所述有源射频识别标签的标签接收机和标签发射机的信道调谐在读 写信道上。
20. —种权利要求7所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于包括如下步骤1) 有源射频识别读写器向有源射频识别标签周期性发射监测信号，监测信号最大覆盖 半径大于或等于有源射频识别读写器和有源射频识别标签的读写识别距离；2) 以有源射频识别读写器所在的位置为中心，根据有源射频识别标签距离有源射频识 别读写器位置的远近来划分有源射频识别标签的工作状态区域，由内向外依次为读写区、浅度睡眠区、半深度睡眠区、深度睡眠区，其中读写区与深度睡眠区为必定存在的区域；3) 定义有源射频识别标签的工作状态所述有源射频识别标签的工作状态依次与步 骤2中所述区域对应分别为请求读写状态、浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状 态；所述有源射频识别标签的浅度睡眠状态、半深度睡眠状态、深度睡眠状态为周期性工作 状态，其关系为浅度睡眠状态的工作周期T1Q《半深度睡眠状态的工作周期T12《深度睡 眠状态的工作周期L，在各个工作状态的工作周期中所述有源射频识别标签收到的有源射 频识别读写器发射的监测信号为至少一次；4) 所述有源射频识别标签接收有源射频识别读写器发射的监测信号，并根据接收到的 监测信号的强度及/或接收到的监测信号的质量来判断相对于有源射频识别读写器的所 在距离位置以确定有源射频识别标签所在的工作状态区域并切换到相应的工作状态。
21. 根据权利要求20所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于步骤1中所 述有源射频识别读写器的读写器第二发射机向有源射频识别标签周期性发射监测信号，读 写器第二发射机的工作周期由读写器微控制器单元控制调整，确定监测信号最大覆盖半径 的具体方法为有源射频识别读写器的读写器第二发射机发射的监测信号从有源射频识别 读写器所在位置向远处传输，当监测信号的强度衰减到有源射频识别标签的标签接收机的接收灵敏度对应的信号强度时监测信号所传输的距离就是监测信号的最大覆盖半径。
22. 根据权利要求21所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于通过调整所 述有源射频识别读写器第二发射机发射的监测信号的发射功率的大小来调整监测信号的 最大覆盖半径的大小。
23. 根据权利要求20所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于步骤2中所述的以所述有源射频识别读写器所在位置为中心向外划分的读写区、浅度睡眠区、半深度睡眠区、深度睡眠区这四个工作状态区域的划分方法为设定有源射频识别标签与有源射频识别读写器的读写识别距离为Ro，即读写区半径为 R。；设浅度睡眠区与半深度睡眠区的交界处至有源射频识别读写器的半径为R"监测信号 最大覆盖半径为&，其中R。《&《R2则深度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，以监测信号最大覆盖半径尺2 为半径的圆形区域外的区域为深度睡眠区；半深度睡眠区以有源射频识别读写器所在位置为中心，半径&与R2之间的环状区域 为半深度睡眠区；浅度睡眠区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，半径Ri与R。之间的环状区域 为浅度睡眠区；读写区为以有源射频识别读写器所在位置为中心，以R。为半径所形成的圆形区域为 读写区。
24. 根据权利要求23所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于以有源射频 识别读写器所在位置为中心向外划分的读写区、浅度睡眠区、半深度睡眠区、深度睡眠区这四个工作状态区域的划分方法，当r。 < & = r2时，只有读写区、浅度睡眠区和深度睡眠区； 当R。 = ri < r2时，只有读写区、半深度睡眠区和深度睡眠区；当r。 = & = r2时，只有读写区和深度睡眠区。
25.根据权利要求20所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于步骤3中所 述有源射频识别标签在所述四个工作区域的工作状态的定义方法为，’3. 1)深度睡眠状态在深度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处于周期性接收监测信号状态，深度睡眠状态的工作周期为t2， t2《t (r2)其中r2为监测信号最大覆盖半径；t(r2)为读写过程中有源射频识别标签从深度睡眠 区和半深度睡眠区的交界处位置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为r2时所 需的时间，或是有源射频识别读写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为r2时所 需的时间，工作周期t2的取值小于或等于读写过程中有源射频识别标签从深度睡眠区和 半深度睡眠区的交界处位置相对移动到有源射频识别读写器所在位置所需的时间，有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间t2时接收由有源射频识别读写器发出的 监测信号，每个工作周期时间t2内所接收的监测信号为至少一次，其余时间处于睡眠状态； 通过调整半径r2的大小可以调整深度睡眠状态的工作周期t2的大小；有源射频识别标签在深度睡眠区维持在所述的深度睡眠状态；‘3. 2)半深度睡眠状态在半深度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处于周 期性接收监测信号状态，半深度睡眠状态的工作周期为t12， t"竭其中&为浅度睡眠区与半深度睡眠区的交界处至有源射频识别读写器所在位置的半 径；t(r》为读写过程中有源射频识别标签从半深度睡眠区和浅度睡眠区的交界处位置移 动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为&时所需的时间或是有源射频识别读写器 移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为&时所需的时间，工作周期t12小于或等于 读写过程中有源射频识别标签从半深度睡眠区和浅度睡眠区的交界处位置相对移动到有 源射频识别读写器所在位置所需的时间，有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间t12时接收由有源射频识别读写器发出 的监测信号，每个工作周期时间t12内所接收的监测信号为至少一次，其余时间处于睡眠状 态；通过调整半径^的大小可以调整半深度睡眠状态的工作周期1\2的大小；有源射频识别标签在半深度睡眠区维持在所述的半深度睡眠状态；’3. 3)浅度睡眠状态在浅度睡眠区有源射频识别标签工作在监测信道上，处于周期性 接收监测信号状态，浅度睡眠状态的工作周期为t1q，t10《t(r0)其中r。为读写区半径；t(r。)为读写过程中有源射频识别标签从浅度睡眠区和读写区 的交界处位置移动到有源射频识别读写器所在位置移动距离为r。时所需的时间或是有源 射频识别读写器移动到有源射频识别标签所在位置移动距离为r。时所需的时间，工作周期 L。小于或等于读写过程中有源射频识别标签从浅度睡眠区和读写区的交界处位置相对移 动到有源射频识别读写器所在位置所需的时间，有源射频识别标签在每逢一个工作周期时间t1q时接收由有源射频识别读写器发出的监测信号，每个工作周期时间T1Q内所接收的监测信号为至少一次，其余时间处于睡眠状 态；通过调整半径R。的大小可以调整浅度睡眠状态的工作周期T10的大小； 有源射频识别标签在浅度睡眠区维持在所述的浅度睡眠状态；3. 4)请求读写状态在读写区有源射频识别标签从监测信道切换到读写信道上，有源射频识别标签调谐在读写信道上向有源射频识别读写器发出读写请求，该工作方式的状态 为请求读写状态。
26. 根据权利要求25所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于步骤3. 4中 所述有源射频识别标签调谐在读写信道上向有源射频识别读写器发出读写请求的方法为 有源射频识别标签利用标签接收信号强度检测单元的检测接收信号强度的功能采用载波 侦听冲突避免的方法发出读写请求。
27. 根据权利要求20所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于所述步骤4 中有源射频识别标签切换工作状态的方法为，4. 1)设定有源射频识别标签在请求读写状态和浅度睡眠状态之间切换的监测信号强 度门限标准A。，设定有源射频识别标签在浅度睡眠状态和半深度睡眠状态之间切换的监测 信号强度门限标准A"设定有源射频识别标签在半深度睡眠状态和深度睡眠状态之间切换 的监测信号强度门限标准A2，设定有源射频识别标签在接收监测信号强度值为门限标准A2 时对应的接收链路质量指示标准B，其中，A。=有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器传输 到读写区与浅度睡眠区交界位置处的传输损耗，&=有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器传输 到浅度睡眠区与半深度睡眠区交界位置处的传输损耗，A2 =有源射频识别读写器发射的监测信号强度-监测信号从有源射频识别读写器传输 到半深度睡眠区与深度睡眠区交界位置处的传输损耗=有源射频识别标签的标签接收机 的接收灵敏度对应的信号强度，B =有源射频识别标签的接收机接收的监测信号强度等于~时对应的接收链路质量指 示标准，所述信号强度门限A。 > & > 4，有源射频识别标签切换工作状态的方法有如下步骤4. 2)有源射频识别标签的初始化状态为深度睡眠状态，当有源射频识别标签接收监测 信号时，若接收到的监测信号强度小于门限标准4，则表示有源射频识别标签处于深度睡 眠区，继续维持深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准^小于门限 标准A，且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表示有源射频识别标签进入半深度睡眠 区，进入步骤4. 3，转为半深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准^ 小于门限标准A。，且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入浅 度睡眠区，进入步骤4.4，转为浅度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标 准A。，且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入 步骤4.5，转为请求读写状态；4. 3)有源射频识别标签处于半深度睡眠区和半深度睡眠状态，当有源射频识别标签接 收监测信号时，若接收到的监测信号强度小于门限标准4，则表示有源射频识别标签进入 深度睡眠区，返回步骤4.2，转为深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准4小于门限标准A"且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签 处于半深度睡眠区，维持半深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准 A小于门限标准A。，且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入 浅度睡眠区，进入步骤4.4，转为浅度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限 标准A。，且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进 入步骤4.5，转为请求读写状态；[4. 4)有源射频识别标签处于浅度睡眠区和浅度睡眠状态，当有源射频识别标签接收监 测信号时，若接收到的监测信号强度小于门限标准4，则表示有源射频识别标签进入深度 睡眠区，返回步骤4.2，转为深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准 A2小于门限标准A"且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入 半深度睡眠区，返回步骤4.3，转为半深度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于 门限标准^小于门限标准A。，且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别 标签处于浅度睡眠区，维持浅度睡眠状态；若接收到的监测信号强度大于或等于门限标准 A。，且接收链路质量指示小于或等于标准B，则表明有源射频识别标签进入读写区，进入步 骤4.5，转为请求读写状态；[4. 5)有源射频识别标签处于读写区和请求读写状态，有源射频识别标签根据接收到的 监测信号中包含的控制信息从监测信道切换到读写信道上，如果在请求读写状态有源射频 识别标签向有源射频识别读写器发射读写请求成功后收到有源射频识别读写器的响应并 成功完成和有源射频识别读写器的读写识别信息交换，则有源射频识别标签切换回监测信 道上，返回步骤4.2，转为深度睡眠状态；如果在请求读写状态有源射频识别标签向有源射 频识别读写器发射读写请求成功后没有收到有源射频识别读写器的响应及完成与有源射 频识别读写器的读写识别信息交换或由于载波冲突导致有源射频识别标签发射读写请求 失败，有源射频识别标签会重复1 10次上述请求读写状态，如果仍然不能成功完成和有 源射频识别读写器的读写识别信息交换则有源射频识别标签切换回监测信道上，返回步骤 4.4，转为浅度睡眠状态。
28. 根据权利要求27所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于有源射频识 别标签在深度睡眠状态、半深度睡眠状态或浅度睡眠状态先检查接收的监测信号强度是否 大于或等于信号强度门限标准A2，当接收的监测信号强度小于门限标准A2时有源射频识别 标签立即进入深度睡眠状态，而不用检查接收链路质量指示；只有当接收的监测信号强度 大于或等于门限标准4时有源射频识别标签才接下来继续检查接收链路质量指示。
29. 根据权利要求27所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于有源射频识 别标签初始化状态为深度睡眠状态，当有源射频识别标签接收到监测信号并且其接收链路 质量指示小于或等于接收链路质量指示标准B时，表明有源射频识别标签此时已离开深度 睡眠区，由此可以判断有源射频识别标签的工作状态应从深度睡眠状态转换为其他工作状 态。
30. 根据权利要求27所述的有源射频识别系统的识别方法，其特征在于有源射频识 别标签周期性接收有源射频识别读写器发射的监测信号，不论有源射频识别标签处于深度 睡眠区、半深度睡眠区、浅度睡眠区或是读写区，当有源射频识别标签在监测信道上接收到 的信号强度小于门限标准4，有源射频识别标签都会进入到深度睡眠状态。
全文摘要
本发明为一种有源射频识别标签、系统及识别方法。本发明提出的方法中有源射频识别标签周期性主动去接收有源射频识别读写器发射的监测信号，有源射频识别标签会检测所接收到的监测信号强度及/或监测信号质量来判断有源射频识别标签与有源射频识别读写器之间的位置距离，本发明将有源射频识别标签分成四种工作状态，根据有源射频识别标签与有源射频识别读写器之间的位置距离来控制有源射频识别标签在各个工作状态间的转换，实现了动态功耗管理，具有远距离通讯和超低功耗的优点。
文档编号G06K7/00GK101770598SQ20081020824
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者刘俊勇 申请人:刘俊勇