专利名称：Rfid多读写单元同步系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及RFID定位技术，特别涉及一种多个RFID读写器同时读写而不产生互 相干扰的方法。
背景技术：
RFID是一种利用射频信号进行无线传输的非接触式识别技术，现有的RFID定位 识别系统基本的组成是有RFID读写器、天线和标签三部分组成。天线作为发射和接收信号 之用，RFID读写器与标签通过天线利用射频信号进行空间耦合，实现无接触的数据传递，从 而读取和写入标签信息。RFID可以连接一台电脑，由电脑中安装的软件完成各种统计信息 或者控制信息等。RFID技术广泛的应用于物流、供应链管理、生产管理、货架管理等各行各业。为了 加快速度，通常会采用多个读写器同时工作。例如，在一个RFID图书馆管理系统中，有100个书架，每个书架有正反两面，每一 面有上下10层。对这样的图书馆进行管理，如果只使用一个读写器，速度将非常慢。所以 考虑用200个读写器，每个读写器负责一个书架面上的上下10层的读写管理。再例如，在一个RFID停车库管理系统中，有50个区域，每个区域有10个车位。可 以使用50个读写器，每个读写器读写10个车位的标签信息。当多个读写器同时工作时，每个读写器读写某个区域的所有标签。但是，各个读写 器之间会发生冲突，或者称为相互干扰，某个区域的读写器激发其他区域的标签，会被其他 区域的读写器读到，或者因为相邻区域的读写器发出的读写射频信号互相干扰，因为读写 射频信号比较强，容易与相邻区域的也在工作中的不同读写器的接收，造成误读或不能读 写，造成整个RFID系统的识别效率下降。图1示出了读写器冲突的原理。Rl为读写器A的读写范围，R2为读写器B的读写 范围，Rl和R2有重叠部分。a和b为处于重叠范围中的标签。Al为读写器A发给标签a的 读写信号，A2为标签a发给读写器A的应答信号；Bl为读写器B发给标签b的读写信号， B2为标签b发给读写器B的应答信号。当标签a应答读写器A，发出A2信号时，若读写器 B此时正在发出读写信号Bi，此时读写器A收到的信号为A2和Bl的重叠信号，造成不能读 写。同样，当标签b应答读写器B，发出B2信号时，若读写器A此时正在发出读写信号Al， 此时读写器B收到的信号为B2和Al的重叠信号，造成不能读写。这仅为2个读写器时出 现的冲突问题，如果有100个读写器同时工作，读写器冲突问题将非常突出。国内外RFID领域为了解决读写器冲突问题进行了一些研究。解决的途径主要通 过分时工作或者为不同读写器分配不同的信道。例如DCS、colowave, csma等算法实现时 分多址；LLCR、WLLC等算法实现空分多址；Hi-Q、图染色算法实现时分、频分结合的方法。这 些方法均具有很多缺陷，例如基于时分多址的方法，在同一时间只有一个读写器处于工作 状态；基于频分多址的，不能完全解决冲突问题；基于时分、频分结合的，算法较复杂，系统 整体的运行效率受到影响。
发明内容
本发明要解决如上现有技术的缺陷，提供一种RFID多读写单元同步系统，使多个 RFID读写器同时工作时，不产生相互干扰。本发明通过下述技术方案来解决上述技术问题一种RFID多读写单元同步系统， 其特征在于，包括多个读写单元；同步控制装置，产生同步信号，发送给该多个读写单元；计算机软件，连接该多个读写单元，接收该读写单元读取的信息，进行后续处理；每个该读写单元具有相同的组成部分，包含读写器、主控制器、一至多个控制单 元、一至多个天线阵列、多个标签；该同步控制装置定义及控制该多个读写器的该一至多个的控制单元的读写起点、 时长及顺序，该读写时长等于当区域内标签数量满额时读写该区域所有标签的最长时间再 加相应冗余，所有的控制单元的读写时长、读写起点和读写顺序均相同；该读写器发射读写 指令；主控制器与该读写器相连接，接收该读写指令，根据该读写器所规定的顺序，分配 给该一至多个控制单元；一至多个天线阵列与该一至多个控制单元中的每一个相连接；每个天线阵列由一至多根天线组成，该控制单元为一至多根天线分配发射功率， 协调该一至多根天线，该控制单元发射本区域内的读写指令信号，激活本区域内的标签，传 送本区域内的标签编码信息至该读写器。在本发明的其中一个实施例中，该同步控制装置为安装在该计算机中的软件，每 一个读写器有一个软件同步线程，每个线程控制一个读写单元，多个线程是同步的。在本发明的其中一个实施例中，该同步控制装置为外部时钟。本发明与现有技术相比具有如下优点多读写器可同时工作，无相互干扰；RFID读写器工作速度快、效率高。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明图1为读写器冲突的示意图；图2为本发明的组成结构示意图；图3为本发明读写单元的详细组成示意图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的技术方案。参见图2和图3，为本发明的组成示意图，本发明包含同步控制装置106、计算机 107、多个读写单元108。每个读写单元具有完全相同的组成部分，包含读写器101、主控制 器102、1-n个控制单元103、1-n个天线阵列104、多个标签105。读写器101定义了 1-n个控制单元103中的每一个的读写起点、时长及顺序。该读写时长等于当区域内标签数量满额时读写该区域所有标签的最长时间再加相应冗余。所 有的控制单元103的读写时长、读写起点和读写顺序均相同。读写器101连接主控制器102，发送交互控制信息，该控制信息是一种地址控制指 令，其形式是ID地址分配交互控制开关。主控制器102连接1-n个控制单元103，接收该读写指令，根据读写器101所规定 的顺序，分配给1-n个控制单元103，以便激活对应区域内的标签，同时接收该区域内的标 签编码信息，传输至读写器101进行解调处理。每个读写器101均通过各种接口连接计算机107，将解调后的信息传输至计算机 107，完成相应的控制、管理或统计等工作。1-n个控制单元103中的每一个均与一个天线阵列104相连接，1-n个控制单元 103组合成矩阵，控制单元103发射本区域内的读写指令信号，以激活本区域内的标签。1-n个天线阵列104中的每一个由l_m根天线构成，每个天线阵列104对应读写某 个特定区域内的所有标签；控制单元103为1-m根天线分配发射功率，协调1-m根天线，天 线阵列104自适应，控制单元103发射本区域内的读写指令信号，以激活本区域内的标签。天线阵列104可由1-m根天线按各种不同的形式排列，例如可以互相平行或者任 意角度，天线阵列组合后每个天线与它周围的天线发射的信号在本区域内磁场叠加而加 强，射频信号通过组合的天线同时发射和接受标签返回的射频信息。当1-m根天线中的某根天线遇到大块金属类材质时，与控制单元103连接的这根 天线自适应变化天线的阻抗，减小这根天线的发射功率以降低损耗，同时另外的天线发射 功率增加，保持天线阵列104的总发射功率不变，达到区域内分布的磁场基本平衡，发射信 号的强度基本不变。同步控制装置106与每一个读写单元相连接，向读写单元发出同步信号，使读写 单元中的控制单元103按照读写器101规定的顺序和读取时长，从同一起点开始，指令各控 制单元103工作。从而依次激活各区域的标签。因此，在某一时刻，各控制单元读写均为同 步，即某读写单元108的第某个控制单元103 (例如位于第3个)处于读写器的收发信号阶 段时，其他各个读写单元108的同一位次的控制单元103 (位于第3个的控制单元)也处于 读写器的收发信号阶段。同样，在某一时刻，某读写单元108的第某个控制单元103 (例如位 于第3个)处于标签的应答阶段时，其他各个读写单元108的同一位次的控制单元103 (位 于第3个的控制单元)也处于标签的应答阶段。因此，避免了读写器冲突。在本发明的其中一个实施例中，1-n个控制单元103中的每一个的读写起点、时长 及顺序也可以由外部时钟触发主控制器进行控制。在本发明的其中一个实施例中，同步控制装置106为安装在计算机107中的软件。 每一个读写器有一个软件同步线程，线程可以是多个的，多个线程是同步的。每个线程控制 一个读写单元。该软件发出一个触发信号，控制各个读写器从起始点开始，按照规定的读写 时长和顺序开始工作。在本发明的另外一个实施例中，同步控制装置106为外部时钟。该外部时钟连接 每个读写器101的中断接口。该外部时钟每发出一个触发，各个读写器即从起始点开始，按 照规定的读写时长和顺序开始工作。同样该外部时钟也可控制主控制器从起始点开始，按 照规定的读写时长和顺序开始工作。如果是外部时钟同步，就不需要软件控制。
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在本发明的另外一个实施例中，该外部时钟发出的中断信号触发各个读写器101 从任意相同的起始点开始，按照规定的读写时长，触发一次步进一步。本领域普通技术人员应该可以理解，任何可以发出某种信号的装置均可以用来作 为同步控制装置106，例如外部时钟复位触发、通过AD信号实现时钟中断等。本发明的多个读写单元中，某个读写单元内是同步的，另外的读写单元既可以是 同步的，也可以是异步的。例如一个读写单元在1楼工作，另一个读写单元在2楼工作，相 互不产生干扰，在1楼的读写单元同步时，2楼的读写单元可以异步。为了更清楚地理解本发明，举一个例子具体说明本发明的实施例如，在一个RFID图书馆管理系统中，并排平行放置100个书架，每个书架有正反 两面，每一面有上下10层。本发明有100个读写单元同时工作，每一个读写单元内具有20 个控制单元。每一个读写器101负责一个书架的正反面上的所有层的所有标签105的读写 工作。其中，第一层由第一个控制单元负责，第二层由第二个控制单元负责，以此类推。每 个读写器101均连接计算机107和同步控制装置106。当同步控制装置106发出同步信号 时，各控制单元按照读写器规定的起点、读写时长和顺序开始读写工作。因此保证了在任何 时间，各个读写单元工作的同步，避免了读写器冲突。例如读写单元1处于正面第5层的工 作时，读写单元2也处于正面第5层的工作阶段。而读写单元1处于反面第6层的工作阶 段时，读写单元2也处于反面第6层的工作阶段。因为书架读写单元1和书架读写单元2 是并排平行放置，它们2个单元工作面始终不会发生在对立面工作，而且2个单元的工作面 之间始终有一面没有在读写工作的层，这样相当是2个单元工作面之间的屏蔽层，因此标 签信息即不会被误读，也不会造成不能读取的问题。主控制器102可以采用多层电子控制。主控制器102可以为多级电子开关。主控制器102可以为单片机程序控制器。主控制器102可以为逻辑电路控制器。从如上说明可见，使用本发明，多个读写器可以同时工作而不产生冲突。提高了使 用率和速度。本发明还有一个优点可以随时中断阅读器的读写过程，有针对性的读取特定区 域。本发明RFID多读写单元同步系统具有以下特点(1)速度快。(2)使用率高。(3)可随时暂停。(4)可随时针对性地读写某个指定区域。(5)本发明广泛适用于零售、物流、仓储、医药、图书馆等的智能化管理。(6)无读写器冲突。以上所述只是为了方便说明和理解本发明，在不脱离本发明创作的精神范畴内， 熟悉此技术的本领域的技术人员所做的各种简单的变换与修饰仍属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种RFID多读写单元同步系统，其特征在于，包括多个读写单元；同步控制装置，产生同步信号，发送给该多个读写单元；计算机软件，连接该多个读写单元，接收该读写单元读取的信息，进行后续处理；每个该读写单元具有相同的组成部分，包含读写器、主控制器、一至多个控制单元、一 至多个天线阵列、多个标签；该同步控制装置定义及控制该多个读写器的该一至多个的控制单元的读写起点、时长 及顺序，该读写时长等于当区域内标签数量满额时读写该区域所有标签的最长时间再加相 应冗余，所有的控制单元的读写时长、读写起点和读写顺序均相同；该读写器发射读写指 令；主控制器与该读写器相连接，接收该读写指令，根据该读写器所规定的顺序，分配给该 一至多个控制单元；一至多个天线阵列与该一至多个控制单元中的每一个相连接；每个天线阵列由一至多根天线组成，该控制单元为一至多根天线分配发射功率，协调 该一至多根天线，使该天线阵列自适应；该控制单元发射本区域内的读写指令信号，激活本 区域内的标签，传送本区域内的标签编码信息至该读写器。
2.根据权利要求1所述的RFID多读写单元同步系统，其特征在于，该同步控制装置为 安装在该计算机中的软件，每一个读写器有一个软件同步线程，每个线程控制一个读写单 元，多个线程是同步的。
3.根据权利要求2所述的RFID多读写单元同步系统，其特征在于，该同步信号为触发 信号，该触发信号控制各个该读写器从起始点开始，按照规定的读写时长和顺序开始工作。
4.根据权利要求1所述的RFID多读写单元同步系统，其特征在于，该同步控制装置为 外部时钟。
5.根据权利要求4所述的RFID多读写单元同步系统，其特征在于，该外部时钟连接每 个该读写器的中断接口。
6.根据权利要求5所述的RFID多读写单元同步系统，其特征在于，该同步信号为外部 时钟发出的中断信号，该中断信号触发各个该读写器从任意相同的起始点开始，按照规定 的读写时长和顺序开始工作。
7.根据权利要求5所述的RFID多读写单元同步系统，其特征在于，该同步信号为外部 时钟发出的中断信号，该中断信号触发各个该读写器从任意相同的起始点开始，按照规定 的读写时长，触发一次步进一步。
8.根据权利要求1所述的多单元组合天线阵列RFID定位识别系统，其特征在于，该主 控制器采用多层电子控制。
9.根据权利要求1所述的多单元组合天线阵列RFID定位识别系统，其特征在于，该主 控制器为单片机程序控制器。
10.根据权利要求9所述的多单元组合天线阵列RFID定位识别系统，其特征在于，该主 控制器为逻辑电路控制器。
全文摘要
本发明公开了一种RFID多读写单元同步系统，包括多个读写单元；同步控制装置，产生同步信号，发送给多个读写单元；计算机，连接多个读写单元，接收读写单元的信息，进行后续处理；每个读写单元具有相同的组成部分，均包含读写器、主控制器、一至多个控制单元、一至多个天线阵列、多个标签；读写器定义该一至多个控制单元的读写起点、时长及顺序；主控制器接收读写指令并分配给一至多个控制单元；每个天线阵列由一至多根天线组成，控制单元发射本区域内的读写指令信号，激活本区域内的标签，传送编码信息至读写器。本发明属于RFID技术领域，可广泛用于多读写器同时工作的场合。
文档编号G06K17/00GK102004932SQ201010546238
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者刘守兵 申请人:刘守兵