专利名称：具自动纠错的大编码容量声表面波射频标签及其纠错方法
技术领域：
本发明涉及一种射频识别领域的装置及方法，尤其是涉及ー种具自动纠错的大编码容量声表面波射频标签及其纠错方法。
背景技术：
射频标签(RFID, Radio Frequency Identification)技术是一种应用非接触式标签的技木，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。它是适应信息技术和信息社会发展的ー项重要实用技术，在高速公路自动收费、物流管理、邮政航空的自动包裹分拣、仓储图书管理、畜牧业监控管理、车辆防盗等诸多领域的智能管理方面具有重大应用前景。为实现全球任意项目有单ー标签号码，标签需要实现64位、96位甚至128位编码。
采用声表面波(SAW, Surface Acoustic Wave)技术的射频标签是ー种不使用集成电路芯片的射频识别方法。基于SAW技术的RFID系统由读写器和SAW标签组成。SAW标签由天线、叉指换能器以及反射栅组成。SAW-RFID系统的工作原理与雷达系统相似当标签上的叉指换能器(IDT, Interdigital Transducer)接收到读写器发送的无线脉冲查询信号后，根据压电材料的逆压电效应，在压电衬底材料上转换为声表面波，该表面波便在压电晶向方向传播。经过一段延迟时间后到达反射栅，一部分能量被反射回IDT，另一部份能量透射继续向前传播。根据正压电效应，被反射回IDT的声表面波脉冲再次被转换成电信号而由标签天线发送回读写器。利用反射回波脉冲的时延、幅值、相位或频率可实现标签编码。由于SAW-RFID与IC-RFID在原理上的本质区别，它们具有各自不同的特点。SAff-RFID具有以下优点I) SAff标签是纯无源的，只是被动地反射查询信号。只要SAW-RFID回波信号能量超过接收机等效热噪声功率即可；IC标签则需要射频信号供能，只有供能信号的能量超过半导体整流电压阈值后才能开始工作。因此，SAW-RFID比IC标签读取范围大，信号穿透能力強，更适用于贴在金属或内含液体的物体表面上。此外，IC标签必须在背面加贴铁氧体等导磁物体，因此增加了标签成本。2)由于声表面波标签利用的是压电材料，不牵涉半导体材料中电子的迁移过程，因此可在高、低温(-200 500°C )等恶劣环境下使用，可以承受强射线辐照。3)读取速度快，能用于识别高速运动物体。Siemens公司的SOFIS声表面波系统已成功用于挪威奥斯陆汽车过桥自动收费系统以及德国慕尼黑火车进站定位系统，能识别速度达300千米/小时的高速运动物体。4) SAff标签可与声表面波传感技术结合，在完成识别任务的同吋，还可对温度、压力、加速度、湿度和气体浓度等參数进行测量并可通过多阅读器实现物体定位。这对于“智能轮胎”或者食品、医药、血液等物流运输过程中需要同时记录保管的条件的那些应用非常适合。为保证射频标签的正确解码率，可以借鉴无线通讯或者IC-RFID采用校验码以检查无线传输过程中噪声干扰导致的误码。经过国内外文献对比，专利CN1615490A提出了对声表面波标签号码进行奇偶校验、循环冗余校验检错的方法。但仅采用上述检错编码并不能明确确定哪ー个位置上的回波识别有错误，只能在对比收到的结果不符合校验标准时重新查询标签编码。实际在低信噪比情况下，毎次解码时所有回波均被识别错误的概率很低，但1-2个反射栅位置被错误确定的概率则较高，反复重新查询标签的方法大大降低了标签查询效率。更加糟糕的是，无论采用校验码和纠错码都会极大地占据标签编码容量，使得本来编码容量就不够的声表面波射频标签变得无法实用。因为声表面波RFID并非像IC那样存储编码，而是利用叉指换能器与数根到数十根反射栅之间的不同距离形成不同延迟的反射信号串，从而表示232乃至296种信息。常规的开关键控编码(00K，On-Off Keying)、脉冲位置(PPM, Pulse Position Modulation)或相位编码(PSK, Phase Shift Keying)等编码方式的编码容量都比较小。尤其在允许使用的无线查询信号带宽有限的情况下，即使采用专利CN1615490A提出的大容量编码方法，也很难利用十几根反射栅设计出编码容量在百万以上，可纠错个数在2个以上的声表面波射频标签。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供ー种具有自动检测和自动纠错功能、可靠性高的大编码容量声表面波射频标签及其纠错方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现ー种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签，所述的标签与标签阅读器组成声表面波射频标签系统，所述的标签包括压电基片、叉指换能器和若干反射栅，所述的叉指换能器及參考反射栅设在压电基片一端，所述的压电基片的长度被虚拟地划分为多个等距槽位，所述的反射栅放置在槽位中，根据用途分别属于数据区和纠错校验区，所述的參考反射栅和若干反射栅依次排列，所述数据区的标签携带的每位信息与两个相邻反射栅之间的相对距离信息一一对应，所述纠错校验区的标签根据数据区标签的位置及一定规则放置。所述的数据区的反射栅的个数为k，所述的纠错校验区的反射栅的个数为η-k，可纠错数t= (n-k)/2，所述的反射栅的总数η满足关系η彡2m-l，其中，m为正整数且m彡3，标签根据数据区和纠错校验区的反射栅放置位置和设定规则自动检测错误、判断错误数量是否超过纠错上限以及纠正错误。所述声表面波射频标签无组间死区，反射栅以最小间距和最大间距为原则放置，即ー个反射栅与參考反射栅间的间距大于等于Nmin且小于等于(2m-l) △，其余相邻反射栅的最大间距Nmax = Nmin+(2m-l) Λ，其中Λ为相邻槽位间的间距，Nmin为相邻反射栅的最小间距。所述的标签的信息序列为c = Cl(V"Ck，所述的数据区和纠错检验区的反射栅的位置确定步骤如下11)接收信息序列c = C1C2…ck,其中cl满足C1彡2m_l,其余的Ci彡2m, i = 2,3, ···, k ；12)数据区中反射栅的相对距离信息どどi = Ci+Nmin，即数据区中的反射栅的间距为どi个槽位；
13)根据相对距离信息c'得到反射栅的绝对距离信息
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权利要求
1.一种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签，所述的标签与标签阅读器组成声表面波射频标签系统，所述的标签包括压电基片、叉指换能器和若干反射栅，所述的叉指换能器及参考反射栅设在压电基片一端，所述的压电基片的长度被虚拟地划分为多个等距槽位，所述的反射栅放置在槽位中，根据用途分别属于数据区和纠错校验区，所述的参考反射栅和若干反射栅依次排列，所述数据区的标签携带的每位信息与两个相邻反射栅之间的相对距离信息一一对应，所述纠错校验区的标签根据数据区标签的位置及一定规则放置。
2.根据权利要求I所述的一种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签，其特征在于，所述的数据区的反射栅的个数为k，所述的纠错校验区的反射栅的个数为n-k，可纠错数t = (n-k)/2，所述的反射栅的总数n满足关系n ( 2m_l，其中，m为正整数且m ^ 3，标签根据数据区和纠错校验区的反射栅放置位置和设定规则自动检测错误、判断错误数量是否超过纠错上限以及纠正错误。
3.根据权利要求2所述的一种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签，其特征在于，所述声表面波射频标签无组间死区，反射栅以最小间距和最大间距为原则放置，即一个反射栅与参考反射栅间的间距大于等于Nmin且小于等于(2m-l) △，其余相邻反射栅的最大间距Nmax = Nmin+(2m_l) A，其中A为相邻槽位间的间距成^为相邻反射栅的最小间距。
4.根据权利要求3所述的一种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签，其特征在于，所述的标签的信息序列为C = C1CfCk,所述的数据区和纠错检验区的反射栅的位置确定步骤如下 11)接收信息序列C= C1C2…Ck,其中C1满足C1 ( 2m-l,其余的Ci彡2m, i = 2,3,…，k ； 12)数据区中反射栅的相对距离信息c':c' i = Ci+Nmin，即数据区中的反射栅的间距为c' i个槽位； 13)根据相对距离信息c'得到反射栅的绝对距离信息Insg1 = C' !msg2 = msgj+c' 2msgk = msgH+c, k 14)对绝对距离信息逐位取余,得到需编码的信息msg'i = msgi (mod (2m))； 15)根据Reed-Solomon码编码规则，由msg'生成信息多项式M(X)M(x) =Iiisg' lxk_1+msg/ 2xk_2+*** +msg/ k_1x+msg/ k,其中 x 为多项式变量， Reed-Solomon码的生成多项式G0)=f]=_1(;c-A+i)，其中Ktl为偏移量，a为 伽罗华域的本原元，通过公式R(x) = M (X) Xlrt (mod (G(x))) = !T1Xn+1+…得到纠错码信息r = Aivivk ；(这个不能删除，删除了就公开不充分了) 16)将纠错码信息转化为纠错检验区中反射栅的相对距离信息
5.一种根据上述权利要求4所述的具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签的纠错方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 1)将反射栅间的相对距离信息rmsg转化为绝对距离信息rms； 2)由接收到的绝对距离信息rms= rmsirmsfrmsj^rmsn逐位对2m取余得到可解码信息 ms mSi = rmsj (mod(2m)), i = 1,2,，n,得到接收矢量多项式MS(x) = Ins1X1^kms2Xlri+...+mSj^x+mSn，分另Ij手巴 X = a, x = a2, ...，x = a2t = an-k 代人接收矢量，得到校正子Si = MS(Bi)^l ^ i ( 2t，然后得到伴随多项式S(X) = SJS2X+… +S2tx ； 3)定义错位多项式
6.根据权利要求5所述的一种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签的纠错方法，其特征在于，所述的纠错步骤均在伽罗华域中进行，所述的绝对距离信息为反射栅与参考反射栅间的间距，所述的相对距离信息为两个相邻反射栅间的间距。
7.根据权利要求5所述的一种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签的纠错方法，其特征在于，所述的步骤I)的转化公式为Tms1 = c, 1rms2 = rmsj+c' 2rmsk = rmsH+c' k。
8.根据权利要求5所述的一种具有自动纠错功能的大编码容量声表面波射频标签的纠错方法，其特征在于，所述的步骤4)的迭代方法如下 41)初始值A H) (X) = I, L1 = 0, (L1 = I, A (°) (X) =1,1。= 0, d。= S1,其中 A ⑴为满足系数为i的牛顿恒等式的错位多项式，Ii为用来判断迭代完成的过程变量，Cli为判断迭代过程中错位多项式是否更新的过程变量； 42)根据公式《=SW+SA丨0+...+ SK.+1<)计算 Cli a)若Cli = 0，则 A(i+1)w = A(i)(x), li+1 = Ii,并计算 di+1 进行下一次迭代； b)若d1≠0,则寻找i之前的某u次迭代,使得U-Iu最大且li+1= max (Ii, lu+i_u)，
全文摘要
本发明涉及一种具自动纠错的大编码容量声表面波射频标签及其纠错方法，所述的标签与标签阅读器组成声表面波射频标签系统，所述的标签包括压电基片、叉指换能器和若干反射栅，所述的叉指换能器及参考反射栅设在压电基片一端，所述的压电基片的长度被虚拟地划分为多个等距槽位，所述的反射栅放置在槽位中，根据用途分别属于数据区和纠错校验区，所述的参考反射栅和若干反射栅依次排列，所述数据区的标签携带的每位信息与两个相邻反射栅之间的相对距离信息一一对应，所述纠错校验区的标签根据数据区标签的位置及一定规则放置。与现有技术相比，本发明在拥有自动检错自动纠错功能的基础上仍然具有极大的编码容量，可靠性高。
文档编号G06K7/00GK102663467SQ20121010368
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者康阿龙, 张晨睿, 董浩然, 韩韬 申请人:上海交通大学