专利名称：采用信号收发分立式读卡装置的射频识别系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对射频标识卡进行数据读取的射频识别系统，尤其是涉及一 种能够完全避免多个射频标识卡之间的信号冲突，并且能够有效节省有源射频标识卡电源 电能的射频识别系统。
背景技术：
目前公知的射频识别系统主要是由射频读卡装置(也称为射频读卡器)和射频标 识卡(也称为射频标签)组成的，射频读卡装置通过收发射频信号读取射频标识卡上的数 据。这种系统中，射频标识卡自身不带电源的又称为无源射频识别技术；射频标识卡自身带 电源的又称为有源射频识别技术。无源射频识别技术中的无源射频标识卡是由一个带处理器的集成电路芯片及与 其相连的天线组成。射频标识卡上的天线接收由射频读卡装置的天线发射的射频信号及所 携带的能量，其集成电路芯片被激活并产生响应信号，通过射频标识卡上的天线发射出去， 射频读卡卡装置接收该响应信号以获取到射频标识卡中的数据。无源射频识别技术的特点 是射频标识卡的成本较低，没有电源使用寿命的问题；但信号较弱，容易被干挠，可读卡距 离较近。有源射频识别技术中的有源射频标识卡使用自身的电源向射频读卡装置发送信 号，其信号较强，不容易被干挠，可读卡距离较远；但成本较高，有电源使用寿命的问题。目前这两种射频识别技术采用的射频读卡装置都是信号收发一体式的，即采用同 一套电路及天线进行信号的收发，它们存在的一个共同的问题是，当多个射频标识卡同时 处于射频读卡装置的有效读卡范围内时，多个射频标识卡向射频读卡装置发送的信号容易 出现冲突。目前射频读卡装置和射频标识卡之间的信息主要以两种方式进行传送的广 播方式和点对点方式。射频读卡装置采用广播方式收集在有效读卡范围内的射频标识卡卡 号，采用点对点方式对指定的射频标识卡进行操作。射频读卡装置采用广播方式收集射频 标识卡卡号时，不断发出针对所有的射频标识卡的读卡指令，如果多个射频标识卡同时处 于有效读卡范围内，其响应信号之间经常会出现冲突，即相互干扰。虽然已经有一些防冲 突算法和技术试图解决这个问题，但是都不能完全避免射频标识卡响应信号的冲突，并对 可同时读取射频标识卡的数量也有限制，而且往往还会影响系统的性能。另外还有少数射 频识别系统的射频读卡装置只是单向接收射频标识卡的信号，而射频标识卡不接收任何指 令，只是单向不断发送信号，这样的系统虽然能够节省射频标识卡电源的电能，但是多个射 频标识卡发送的信号更加容易出现冲突。
发明内容为了克服现有的在有效读卡范围内，对多个射频标识卡读取数据的射频识别系统 的不足，本实用新型提供了一种采用信号收发分立式的读卡装置点名读卡的射频识别系 统，该系统不仅能够完全避免多个射频标识卡之间的信号冲突，并且能够有效节省有源射频标识卡电源的电能。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种采用射频识别技术，对在 有效读卡范围内同时存在的多个射频标识卡进行读卡的射频识别系统，该系统采用有源射 频识别技术，包括信号收发分立式的射频读卡装置、有源射频标识卡、计算机和通信线路， 射频读卡装置采用通信线路与计算机相连。系统中与计算机相连的一个或多个射频读卡装 置，其读卡有效范围覆盖整个目标场所(可以是工作、学习、会议、仓储或各种活动等的场 所)；每一个射频读卡装置都是信号收发分立式的，即是由相互独立的读卡呼叫子装置和 响应监听子装置组成的，每个子装置分别有各自的射频信号处理电路和天线，其中射频信 号处理电路可采用射频集成芯片，例如riRF9E5，天线与射频集成芯片的天线接口连接；这 两个子装置分别使用不同频道以单向方式同时工作，读卡呼叫子装置在呼叫频道单向发送 射频信号，响应监听子装置在响应频道单向接收射频信号；每个射频标识卡属于一个特定 目标，在射频读卡装置或计算机中储存所有目标的卡号清单；系统通过射频读卡装置的读 卡呼叫子装置，根据卡号清单在呼叫频道对目标场所内的射频标识卡点名式地逐一反复呼 叫；射频标识卡按一定的时间间隔，周期性地在呼叫频道监听射频读卡装置的点名呼叫信 号，并切换到响应频道发送对自己的呼叫的响应信号；系统通过射频读卡装置的响应监听 子装置，在响应频道监听射频标识卡对点名呼叫的响应信号，并将响应情况存储在计算机 中。射频标识卡在监听呼叫信号的间隔期间为完全睡眠状态(极低的功耗)，不能被 射频读卡装置的任何信号唤醒，即射频标识卡不存在由睡眠状态被读卡器唤醒信号唤醒的 过程。多个射频读卡装置同时工作时，会采用相互不同的频道收发信号，射频标识卡通过切 换频道来监听并响应读卡呼叫。上述技术方案的实质是一个或多个射频读卡装置，每一个射频读卡装置包括相互 独立的读卡呼叫子装置和响应监听子装置，分别用不同频道对射频标识卡逐一点名呼叫和 监听射频标识卡对点名呼叫的响应，射频标识卡周期性地监听并响应点名呼叫。本实用新型的有益效果是，系统内任何频道在任何时间最多只会有一个信号，从 而可以完全避免信号冲突，射频标识卡周期性地完全睡眠可以有效节省电源的电能。
下文结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明具体实施例的采用一个信号收发分立式的射频读卡装置的用点名 方式读卡的射频识别考勤及物品监管系统示意图。图2是本发明具体实施例的采用多个信号收发分立式的射频读卡装置的用点名 方式读卡的射频识别考勤及物品监管系统示意图。标记说明1、监管目标有源射频标识卡，2、考勤目标有源射频标识卡，3、通信线路，4、信号收 发分立式的射频读卡装置，5、目标场所，6、计算机。
具体实施方式
本实施例是以一个工作场所的考勤系统为例进行说明。本发明具体实施方式
中，有源射频标识卡1和2采用射频收发芯片I1RF9E5制作，使用环形平面天线，每个有源射频 标识卡1和2有唯一的卡号；信号收发分立式的射频读卡装置4包括相互独立的读卡呼叫 子装置和响应监听子装置，也分别采用射频收发芯片HRF9E5制作，并分别使用各自的柱状 单端天线；上述射频收发芯片riRF9E5内置有与标准8051兼容的微处理器；有源射频标识 卡1和2与射频读卡装置4之间通信的信号基本频率为433MHz，每个射频读卡装置的读卡 呼叫子装置和响应监听子装置使用不同的频道收发信号，例如呼叫频道为433MHz，响应频 道为433MHz+100KHz ；射频读卡装置4与计算机6之间的通信线路3，在图1所示系统中为 RS232串口通信，即当目标场所范围小，射频读卡装置(4)数量为1个时，通信线路C3)采用 RS232或USB，在图2所示系统中则为局域网络，即当目标场所范围大，射频读卡装置(4)数 量为多个时，通信线路C3)采用局域网络通过TCP/IP协议通信，或采用RS485接口通信。在图1所示的采用一个射频读卡装置的系统示意图中，用一个信号收发分立式的 射频读卡装置4覆盖整个目标场所5。每个被考勤的员工均应携带考勤目标有源射频标识 卡2，在特定物品(如手提电脑)上安置监管目标有源射频标识卡1，计算机6中记录有全 部考勤和监管目标对应的有源射频标识卡1和2的卡号。系统通过射频读卡装置4的读卡呼叫子装置，对卡号清单上的有源射频标识卡1 和2，在呼叫频道点名式地逐一进行反复呼叫，即发射出读卡指令，在读卡指令中包含指定 的射频标识卡卡号；射频标识卡1和2按一定的时间间隔，周期性地在呼叫频道监听射频读 卡装置的点名呼叫信号，当监听到包含自己卡号的读卡指令后，立即切换到响应频道发送 出响应信号；系统通过射频读卡装置4的读卡呼叫子装置，在响应频道监听射频标识卡1和 2对点名呼叫的响应信号，能够被监听到的有源射频标识卡视为在目标场所5，否则视为不 在目标场所5 ；射频读卡装置4将监听结果通过通信线路3，传输给计算机6 ；计算机6可以 根据这些记录确定员工的出勤情况，包括中途出入的情况。为了节省有源射频标识卡1和2的电源，射频标识卡1和2周期性地完全睡眠，功 耗极低，电流仅为2. 5 μ A(微安)，不能被读卡装置的任何信号唤醒，而是完全自主地按一 定的时间间隔苏醒，然后监听并响应读卡呼叫信号。当特定的有源射频标识卡1到达或离开目标场所5时，根据系统设置，系统可以发
出警示信号。图2为采用多个信号收发分立式的射频读卡装置的系统示意图，当用一个射频读 卡装置4不能覆盖整个目标场所5时，或者在监管特定目标时，需要对目标场所5内目标的 有源射频标识卡1进行更准确的定位，可以在系统中采用多个射频读卡装置4。其运行方式 与图1类似，主要不同是射频标识卡1和2需要监听多个频道的读卡呼叫信号。本发明并不局限于上述实施例，在不脱离本发明实质精神范围内，本领域技术人 员能够进行各种改进，而这些改进均落入本发明的保护范围内。例如，虽然射频读卡装置4包括一个读卡呼叫子装置和一个响应监听子装置，但 是也可以根据需要，将读卡呼叫子装置和响应监听子装置完全分开制作和安装，或者采用 一个读卡呼叫子装置和多个对应的响应监听子装置；再例如虽然有源射频标识卡1和2和 射频读卡装置4之间通信的基本信号频率为433MHz，但是也可以根据需要，采用其它频率； 再例如读卡呼叫子装置和响应监听子装置可以安置在系统中的同一个位置，也可以分开安 置在系统中的不同位置。
权利要求1.一种对射频标识卡进行数据读取的射频识别系统，包括信号收发分立式的射频读卡 装置G)、有源射频标识卡(1，2)、计算机(6)和通信线路(3)，射频读卡装置(4)采用通信 线路C3)与计算机(6)相连，其特征是射频读卡装置(4)为信号收发分立式的，即是由相 互独立的读卡呼叫子装置和响应监听子装置组成的，每个子装置分别有各自的射频信号处 理电路和天线。
2.根据权利要求1所述的对射频标识卡进行数据读取的射频识别系统，其特征是所 述射频读卡装置的读卡呼叫子装置的数量为一个，对应的响应监听子装置的数量为一 个或多个。
3.根据权利要求1或2所述的对射频标识卡进行数据读取的射频识别系统，其特征是 所述射频读卡装置的读卡呼叫子装置和响应监听子装置可以安置在系统中的同一个 位置，也可以分开安置在系统中的不同位置。
4.根据权利要求1所述的对射频标识卡进行数据读取的射频识别系统，其特征是所 述射频读卡装置的数量为一个或多个，其读卡有效范围覆盖整个目标场所(5)。
5.根据权利要求4所述的对射频标识卡进行数据读取的射频识别系统，其特征是所 述目标场所( 可以是工作、学习、会议、仓储、停车场或各种活动的场所。
专利摘要一种采用信号收发分立式射频读卡装置的射频识别系统。系统包括信号收发分立式的射频读卡装置、射频标识卡、计算机和通信线路，特征是射频读卡装置由相互独立的呼叫子装置和监听子装置组成，它们分别有各自的射频信号处理电路和天线，并使用不同频道以单向方式工作；一个或多个信号收发分立式的射频读卡装置，其读卡有效范围覆盖整个目标场所；呼叫子装置只在呼叫频道进行射频信号发送，监听子装置只在监听频道进行射频信号接收；射频标识卡周期性地在呼叫频道监听呼叫信号，并在监听频道发送呼叫响应信号。系统内任何频道在任何时间最多只会有一个信号，从而可以完全避免信号冲突；射频标识卡周期性地完全睡眠，可以有效节省电源的电能。
文档编号G06K7/00GK201897798SQ201020537980
公开日2011年7月13日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者张红, 时晓明 申请人:张红, 时晓明