专利名称：基于人员定位管理的射频识别系统的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及射频识别技术领域，尤其涉及一种基于人员定位管理的射频 识别系统。
背景技术：
RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。电子标签是射频识别系统的数据载 体，电子标签由标签天线和标签专用芯片组成。依据电子标签供电方式的不同，电子标签可 以分为有源电子标签、无源电子标签和半无源电子标签。有源电子标签内装有电池，无源射 频标签没有内装电池，半无源电子标签部分依靠电池工作。电子标签依据频率的不同可分为低频电子标签、高频电子标签、超高频电子标签 和微波电子标签。目前市场上80%为无源电子标签，不到20%为有源电子标签。无源电 子标签在接收到阅读器发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一 般可做到免维护，成本很低使用寿命长，比有源标签更小也更轻，读写距离近(约在Imm 30mm)。相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面有限制。有源标签因 自身带有电池供电，读/写距离远(约在100米 1500米)，体积较大，与被动标签相比成 本更高，具有阅读距离远，频率高，稳定性和通讯速率高，同时识别目标数量多的特点。而 基于人员定位管理的射频识别系统要做到全覆盖定位达到良好的效果，侧必须使用有源系 统。而市场上的有源标签大多是单向工作的，即读卡器被动接收标签的信号，本产品要求标 签和读卡器具有双向通讯功能，人员可通过标签主动发送呼叫信号，控制中心也可通过读 卡器呼叫标签，使标签的使用更加灵活。
实用新型内容本实用新型的目的是为了弥补已有技术的不足，提供了一种基于人员定位管理的 射频识别系统，可解决如下问题a，通讯距离和稳定性通讯距离在有源系统中是一个重要指标，在不同应用场合通讯距离有所不同，选 用设计合适的芯片和天线对距离和读卡的稳定性有很大的影响。b，标签的低功耗设计有源标签的电池容量有限，这要求标签的功耗应尽可能的低，而受限于标签尺寸 电池也不宜过大，因此要求标签的低功耗设计满足标签2-3年甚至更长时间的电池使用时 间。C，标签的定位基于人员定位的全覆盖网路要求定位精度相对较高，要求读卡器设计有自动定位 功能。把获得的人员定位信息发送给中控室，在屏幕上显示人员定位信息。d，和读卡器的双向通讯目前市场上的有源标签大多是单向工作的，即读卡器被动接收标签的信号，本产
3品要求标签和读卡器具有双向通讯功能，人员可主动发送信号，读卡器也可主动呼叫标签。e，多卡识读多目标卡的识读是高频有源标签的一大特点，如何运用防冲突算法保证上百张甚 至更多标签的同时有效获取，也是识别系统需要解决的技术问题。本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种基于人员定位管理的射频识别系统，包括有电子标签和读卡器，所述电子标 签由标签处理器、射频收发芯片、标签天线组成，所述标签处理器的芯片通过外围电子元件 与射频收发芯片相连接，所述射频收发芯片的信号端与标签天线相连；所述读卡器由CAN 收发器、读卡器处理器、电平转换、射频收发器、衰减器、读卡器天线组成，所述读卡器处理 器的总线端连接有CAN收发器，所述读卡器处理器的输入端通过电平转换连接到射频收发 器，所述射频收发器的输出端通过衰减器接入有读卡器天线，所述读卡器处理器的输出端 连接到衰减器控制端。其工作原理为电子标签按照一定的周期不断发送射频信号，读卡器则接收标签 信号，射频芯片确认发送的地址正确后接收标签数据ID，接收完成发出中断信号等待处理 器接收，处理器收到标签ID后通过CAN总线向控制中心上传数据，在屏幕上显示人员定位 信息。在此过程中处理器不断衰减信号，通过比对来确定发出信号的标签距离读卡器的具 体位置；标签加入随机延时错开冲突，加上读卡器的防冲突算法实现标签的多卡稳定读取； 标签在发送完数据后会自动转入接收状态，以响应读卡器发出的呼叫信号，在接收到读卡 器发出的呼叫信号后，标签会以声光等形式提示标签持有者中心站的呼叫。本实用新型的优点是本实用新型的电子标签体积小，定位距离多级连续可调，定位精度较高，且具有主 动发送和响应呼叫的功能，应用灵活性更高，标签寿命长，电池可更换，重复利用率高，能够 广泛应用于如矿井井下人员定位考勤，学校监狱等人员管理，高速上的车辆不停车收费系 统，集装箱物流管理等。
图1为读卡器的工作原理示意图。图2为电子标签的工作原理示意图。
具体实施方式
一种基于人员定位管理的射频识别系统，包括有电子标签和读卡器，电子标签由 标签处理器、射频收发芯片、标签天线组成，标签处理器的芯片通过外围电子元件与射频收 发芯片相连接，射频收发芯片的信号端与电子天线相连；读卡器由CAN收发器、读卡器处理 器、电平转换、射频收发器、衰减器、读卡器天线组成，读卡器处理器的总线端连接有CAN收 发器，读卡器处理器的输入端通过电平转换连接到射频收发器，射频收发器的输出端通过 衰减器接入有读卡器天线，读卡器处理器的输出端连接到衰减器控制端。其工作过程为电子标签按照一定的周期不断发送射频信号，读卡器则接收标签 信号，射频芯片确认发送的地址正确后接收标签数据ID，接收完成发出中断信号等待处理 器接收，处理器收到标签ID后通过CAN总线向控制中心上传数据，在屏幕上显示人员定位
4信息。在此过程中处理器不断衰减信号，通过比对来确定发出信号的标签距离读卡器的具 体位置；标签加入随机延时错开冲突，加上读卡器的防冲突算法实现标签的多卡稳定读取； 标签在发送完数据后会自动转入接收状态，以响应读卡器发出的呼叫信号，在接收到读卡 器发出的呼叫信号后，标签会以声光等形式提示标签持有者中心站的呼叫。过程中产品设计时考虑标签的便携性体积不能过大，芯片选择低功耗绿色芯片， 封装要求小型化，候选方案有PIC和ATMEL的低功耗芯片，在比较了功耗性能价格等指标后 选择了微芯的控制器作为标签处理器，选用低功耗小体积的nordic公司的双向收发射频芯片。总线设计考虑到可靠性和速度问题，中控室采用查询方式读取数据，因此巡检速 度有一定要求，而通常使用的RS422工业现场总线速度和稳定性上不能满足挂接多个读卡 器后的射频识别定位系统，可扩展性差，因此选用CAN总线，最高速度可以达到1MBPS。读卡器天线的选择，使用圆极化天线，相比全向天线定向天线的方向性强，增益更 高，通讯距离更远。而相比普通线极化天线，同增益的圆极化天线虽然对标签卡的信号接收 强度有所降低，但对标签的摆放位置无要求，受外界干扰小，可在作用范围内更加稳定的读 取数据。
权利要求1. 一种基于人员定位管理的射频识别系统，包括有电子标签和读卡器，其特征在于 所述电子标签由标签处理器、射频收发芯片、标签天线组成，所述标签处理器的芯片通过外 围电子元件与射频收发芯片相连接，所述射频收发芯片的信号端与标签天线相连；所述读 卡器由CAN收发器、读卡器处理器、电平转换、射频收发器、衰减器、读卡器天线组成，所述 读卡器处理器的总线端连接有CAN收发器，所述读卡器处理器的输入端通过电平转换连接 到射频收发器，所述射频收发器的输出端通过衰减器接入有读卡器天线，所述读卡器处理 器的输出端连接到衰减器控制端。
专利摘要本实用新型公开了一种基于人员定位管理的射频识别系统，包括有电子标签和读卡器，电子标签由标签处理器、射频收发芯片、标签天线组成，标签处理器的芯片通过外围电子元件与射频收发芯片相连接，射频收发芯片的信号端与电子天线相连；读卡器由CAN收发器、读卡器处理器、电平转换、射频收发器、衰减器、读卡器天线组成，读卡器处理器的总线端连接有CAN收发器，读卡器处理器的输入端通过电平转换连接到射频收发器，射频收发器的输出端通过衰减器接入有读卡器天线，读卡器处理器的输出端连接到衰减器控制端。本实用新型的电子标签体积小，定位距离多级连续可调，定位精度较高，且具有主动发送和响应呼叫的功能，标签寿命长，电池可更换。
文档编号G06K7/00GK201886487SQ20102065912
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者褚铭, 贾旱雷, 阮宏义 申请人:合肥三物信息技术有限公司