CN1637771A - 射频识别装置及识别方法 - Google Patents

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Abstract

一种射频识别装置,包括感应器及复数个标签。其中,感应器用以发射一时间槽周期信号,且时间槽周期信号中的一时间槽周期分割成许多时间槽位置。复数个标签,用以接收该时间槽周期信号,标签分别包括一随机数产生器以产生随机数。在时间槽周期中,于随机数所对应的时间槽位置上,回复信号给感应器。

Description

射频识别装置及识别方法
技术领域
本发明关于一种射频识别装置,特别是关于一种可以识别具有相同识别码的标签的射频识别装置。
背景技术
射频识别标签(Radio Frequency Identification tag,RFID tag)被使用在识别使用者或物品上,已是众所周知的应用。一般而言,当标签(tag)被调制(modulated)过而带有识别码(identifying code)的频率激发(excited)时,会产生磁场(magnetic field),在某些情况下或许是电场(electricfield)。标签可分为本身包括了电源的主动式标签,或者是较为普遍的被动式标签,就被动式标签来说,其在被读取或是置于感应器(reader)的感应范围内时,需要由外部的激发,例如感应门,信道等。一般来说,当被动式标签接近感应门时,接受到发射天线发射的激发频率信号,会产生经过调制的磁场或是电场,然后会被邻连接于发射天线的接收天线接收,用以辨识标签。
此外,标签中更可包括不同的识别码(Identification Code),用以辨别区分出不同种类的物品或使用者。例如将员工身上所佩带的识别标签,与访客所佩带的识别标签,分别植入不同的识别码,如此一来便可以在使用者通过感应门的同时,依据感应器辨识出的识别码来辨识使用者身份。
以上所述的情况皆为当单一标签或是具不同识别码的标签通过感应器的感应范围。然而,感应器无法辨识出同时存在感应范围内具有相同识别码的标签数量。举例来说,仓库中的货物皆附有标签以供识别,不同种类的货物标签具有不同的识别码,仓管人员使用感应器扫描仓库却只能得到货物的种类数目,却无法得知仓库中各别种类的数量。
因此,实有必要改善习知的无线频率识别系统,使其感应器可以在感应范围中侦测出具有相同识别码的标签。并且可以实时侦测出在感应范围中所有标签数量增减的变化。
发明内容
鉴于上述的发明背景中,传统的射频识别装置所产生的诸多缺点。本发明提供一种可识别具相同识别码的标签的射频识别装置,用以克服传统识别器应用中所衍生的问题。
本发明的主要目的在于提出一种可识别具相同识别码的标签的射频识别装置。
本发明所述射频识别装置可以实时侦测在感应范围中所有标签数量增减的变化。
本发明所述射频识别装置可以识别具相同识别码的标签数量。
本发明另一目的在于提供一种在射频识别装置中,感应器识别具有相同识别码标签的方法。
本发明所述一种射频识别装置,包括:
一感应器,用以发射一时间槽周期信号,其中该时间槽周期信号中的一时间槽周期分割成许多时间槽位置;及
复数个标签,用以接收该时间槽周期信号,并各别在该时间槽周期信号中不同的时间槽位置,回复一信号给该感应器。
所述的复数个标签分别包括一随机数产生器,用以产生一随机数,该随机数为该标签在该时间槽周期中,回复信号给该感应器的位置,其中该随机数的范围不超过该时间槽周期所分割的时间槽数。
所述的随机数产生器为一振荡电路。
所述的随机数产生器在不同的时间槽周期产生一新的随机变量。
所述的时间槽周期信号为一频率为13.56MHz的电磁波信号。
所述的时间槽周期中,使用一消音信号,用以间隔时间槽,并且使用四个连续的该消音信号,用以间隔时间槽周期。
本发明所述的一种在射频识别装置中,感应器识别具有相同识别码标签的方法,包括下列步骤:
发出一连续的时间槽周期信号,其中一时间槽周期分割成复数个时间槽;
侦测在一感应器侦测范围内,所有标签的回复信号,其中该标签的回复信号在不同的时间槽位置上;及
计算该所有标签的回复信号次数,并与一预设的门槛值做比较,用以确认该标签的存在。
所述的标签使用随机数产生器决定回复该信号的时间槽位置。
所述的标签在不同的时间槽周期中,在不同的时间槽位置回复信号。
所述的时间槽周期信号可以为一频率为13.56MHz的电磁波信号。
所述的时间槽周期信号,使用一消音信号,用以间隔时间槽,并且使用四个连续的该消音信号,用以间隔时间槽周期。
附图说明
图1为本发明的射频识别系统;
图2用以说明图1中感应器与标签间的通讯动作时序图;
图3用以说明感应器侦测标签的流程方块图;
图4为实施例通讯动作示意图;
图5为实施例随机数产生示意图
图6为时间槽示意图。
附图编号说明:
210时间槽周期
211时间槽周期
212时间槽周期间隔
214消音信号
220动作期间
222静止期间
300感应器侦测标签流程方块步骤
302感应器侦测标签流程方块步骤
304感应器侦测标签流程方块步骤
306感应器侦测标签流程方块步骤
具体实施方式
本发明的较佳实施例详细描述如下。然而,除了详细描述外,本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中,且本发明的范围不受实施例限定。
本发明提供一种射频识别装置,包括感应器及复数个标签。其中,感应器用以发射一时间槽周期信号,且时间槽周期信号中的一时间槽周期分割成许多时间槽位置。复数个标签,用以接收该时间槽周期信号,且标签各别包括一随机数产生器以产生随机数。标签在该时间槽周期中,在随机数所对应的时间槽位置上,回复信号给感应器。
本发明另外揭露一种在射频识别装置中,感应器识别具有相同识别码标签的方法,包括下列步骤:发出一连续的时间槽周期信号,其中一时间槽周期分割成复数个时间槽。侦测在感应器侦测范围内,所有标签的回复信号,且标签的回复信号在不同的时间槽位置上。计算所有标签的回复信号次数,并与门槛值做比较,用以确认标签的存在。
图1为本发明之射频率识别系统的较佳实施例,其中感应器(reader)产生一频率为13.56MHz的电磁波信号,在信号的传达范围内形成一感应区,或是侦测区。当标签(tag)进入感应器的侦测范围时,标签接收信号而产生谐振,并回复信号至感应器。此回复信号中带有标签所持有的识别码(identification code)。当感应器感应到标签的回复信号后,依不同的识别码以识别不同的标签。
此外,标签的随机数产生器产生一随机数(random number),标签会根据此随机数,决定在哪一个时间槽(time slot)回复信号给感应器。因此即使具有相同识别码的标签同时存在在感应器的侦测范围内,感应器可以根据在不同的时间槽接收到标签的回复信号,进而识别出具相同识别码的标签。
图2为一时序图,用以说明图1中感应器与标签A,B,C间的通讯动作。时间槽周期210(time slot cycle)为上述感应器所产生的一频率为13.56MHz的电磁波,或称之为扫描信号(scan signal)。时间槽周期210被切割成32个时间槽(time slot),时间槽与时间槽之间以消音信号214(mute)间隔不同的时间槽,时间槽周期210与时间槽周期211之间,则以四个连续的消音信号作为时间槽周期间隔212。其中上述的消音信号214为感应器短暂停止发射此13.56MHz的电磁波,产生所述的消音信号214。
当标签进入感应器的感应范围,其天线接收到感应器发射的13.56MHz的电磁波后,达到谐振后经过整流电路成为标签所需的工作电源。然而,在其它实施例中,标签亦可使用外部电源,例如使用电池以供应标签所需的工作电源。
本发明的特征之一为标签中包括了随机数产生器(random generator)。在本实施例中,此随机数产生器为一振荡电路,此振荡电路利用振荡器的不确定性,用以持续产生随机数,并且随机数的范围不超过一时间槽周期所分割的时间槽数量。再者,当标签接收到时间槽周期间隔212时,便开始计数以确定时间槽的位置。
因此如图2所示,标签A所产生的随机数为“1”,因此当标签A经过时间槽周期间隔212后,会在第一个时间槽,将信号回复给感应器。同样的,标签B所产生的随机数为“3”,因此当标签B经过时间槽周期间隔212后,会在第3个时间槽,将信号回复给感应器。动作期间(activate time)220为标签发生动作的时间,时间长度等在一个时间槽的长度,除了在动作期间220外,其余的时间为静止期间(sleep time)222,在静止期间222,除了计数外标签将停止一切动作,直到等到对应的时间槽位置出现。
标签C在时间槽周期210中才进入感应器的感应范围,因此标签C必须等待下一个时间槽周期211,才开始进行计数并回复信号给感应器。
根据以上所述,由在标签只被允许在动作期间220进行动作,因此当标签回复信号给感应器,会同时产生一组新的随机数作为下一个时间槽周期中的时间槽位置。因此只要标签持续存在于感应器的感应范围内,将会在每个时间槽周期中产生不同的随机数,这也表示标签在每个时间槽周期中是在不同的时间槽位置回复信号给感应器。
然而,由在随机数的产生范围被限制不能超过时间槽数,例如在本实施例中,时间槽周期210被分割成为32个时间槽(time slot),所以随机数的范围为1至32之间。当感应范围内的标签数量较多时,可能出现具相同随机数的标签,产生多标签在同一个时间槽回复信号给感应器的碰撞现象(collision)。因此,在其它的实施例中,时间槽周期被分割成多少数量的时间槽,可视实际的应用状况,可藉由将时间槽周期分割成较多的时间槽,以降低碰撞的发生。
又,当碰撞发生时,由于同时多个标签回复信号给感应器,造成信号的重叠混乱,因此感应器无法在发生碰撞时,识别回复信号为哪一个标签所回复。
如图2所示,标签回复给感应器的信号中,包括了下列信息,例如:preamble(前言),header(表头),ID(识别码),checksum(检查码),tail(表尾),其中,由随机数产生器所产生的随机数亦包括在ID(识别码)字段中。然而,信号格式是可以依不同的应用有所改变,并不局限在上述的信号格式。
图3用以说明感应器在感应范围内,侦测标签的流程方块图。首先,步骤300:感应器发出一时间槽周期信号,在本实施例中一时间槽周期具有32个时间槽。在感应器范围内的标签,产生一随机数以决定在哪一个时间槽的位置,回复信号给感应器。因此,步骤302:感应器分别在时间槽周期中不同的时间槽位置感应到不同标签的回复信号。一般状况下,每个标签的随机数不同,因此并不会有碰撞发生。感应器根据标签在不同的时间槽位置回复信号,以识别出具相同识别码的标签。
又,为了解决发生碰撞所导致的无法辨识,步骤304:感应器会计数标签回复信号的次数。举例来说,如图2所示的标签A与标签B分别具有识别码“001”与识别码“002”,而标签C同样具有的识别码“002”。当标签A,标签B及标签C的回复信号出现在时间槽周期中不同的时间槽位置时。感应器得知识别码“001”的标签数量为1,而识别码“002”的标签数量为2,并使用计数器纪录次数。下一个时间槽周期,如果未发生碰撞,则感应器会再次感应到标签A,B,C的存在,并在标签的出现计数上各加一次。
当标签的计数次数累加超过预设门槛值(threshold)时,感应器才确定此标签的存在,例如本实施例中,门槛值设定为五次,也就是说,当标签A,B,C在连续的五个时间槽周期中皆未发生碰撞,所以都达到五次的计数,此时感应器才会确认标签A,B,C皆确实存在于感应范围内。并且计数的上限在本实施例中为10次,当计数达到10次后就不会再继续累加。
但是当感应器因为碰撞现象,或是因为噪声而导致无法识别标签时,则会开始递减计数次数,同样地当计数被递减至低在门槛值时。感应器便视低在计数门槛值的标签已经不存在于感应器的范围内。此外,由在感应器所发出的连续时间槽周期的频率极高,因此感应器只需要短暂的时间就能确认在感应范围内具不同识别码的标签数量。
然而,在本实施例中使用单一门槛值,作为确认标签是否存在的方式,并不是唯一的实施方式。亦可以使用其它的计数方式,以达到确认标签存在的目的。再者,门槛值的设计,亦可视为对感应器的反应时间及可靠度的平衡。
因此,回到图3所示的感应器侦测标签流程方块图。在步骤304之后,步骤306:感应器根据标签的计数次数,以确认目前感应范围里具不同识别码的标签数量,并且根据这种方式亦可实时侦测在感应范围内,具不同识别码标签及其数量的异动状况。
如图4、图5、图6所示做进一步说明,如图4所示为整个动作的示意图。标签Tag本身没有电源battery,当标签Tag进入感应器Reader磁场范围内就产生能量的累积。
如图5所示为整个随机数产生动作的示意图。此时的电源处于不稳的状态,由两组不同的振荡电路在此时产生一组随机数源供电路使用。如图4所示,Random区块产生一组随机数,此随机数也提供此标签Tag所处槽位置SlotAddress。此时的Tag进入稳定电源的状态,读取Reader送出的时间槽的间隔信号,正如图4所示的第3阶段,等待自己所处的时间槽的到来之后,激活并回复“Wake-up report”信号,Tag会把自己的识别码资料(ID)回传给Reader。即使在同一磁场(同一时间同一Reader),也会因在不同的时间槽而被感应器Reader辨识出来。
感应器Reader发送的时间槽如图(3)所示。虽然Tag进入的时间不同,但是都要经由时间槽的同步。如此就可辨识多张Tag,不论是否是相同ID,一样可清楚辨识。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用以限定本发明的保护范围,凡其它未脱离本发明所揭示之精神下所完成的等效改变或修饰,均应包括在本发明的保护范围内,本发明的保护范围以权利要求书限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种射频识别装置,其特征在于,包括:
一感应器,用以发射一时间槽周期信号,其中该时间槽周期信号中的一时间槽周期分割成许多时间槽位置;及
复数个标签,用以接收该时间槽周期信号,并各别在该时间槽周期信号中不同的时间槽位置,回复一信号给该感应器。
2.如权利要求1所述的射频识别装置,其特征在于,所述的复数个标签分别包括一随机数产生器,用以产生一随机数,该随机数为该标签在该时间槽周期中,回复信号给该感应器的位置,其中该随机数的范围不超过该时间槽周期所分割的时间槽数。
3.如权利要求2所述的射频识别装置,其特征在于,所述的随机数产生器为一振荡电路。
4.如权利要求2所述的射频识别装置,其特征在于,所述的随机数产生器在不同的时间槽周期产生一新的随机变量。
5.如权利要求1所述的射频识别装置,其特征在于,所述的时间槽周期信号为一频率为13.56MHz的电磁波信号。
6.如权利要求1所述的射频识别装置,其特征在于,所述的时间槽周期中,使用一消音信号,用以间隔时间槽,并且使用四个连续的该消音信号,用以间隔时间槽周期。
7.一种射频识别装置,其特征在于,包括:
一感应器,用以发射一时间槽周期信号,其中该时间槽周期信号中的一时间槽周期分割成许多时间槽位置;及
复数个标签,用以接收该时间槽周期信号,且该标签包括一随机数产生器,用以产生一随机数,该标签在该时间槽周期中,对应在该随机数的时间槽位置,回复一信号给该感应器,其中该标签在不同的时间槽周期产生不同的随机变量。
8.如权利要求7所述的射频识别装置,其特征在于,所述的随机数的范围不超过该时间槽周期所分割的时间槽数。
9.如权利要求7所述的射频识别装置,其特征在于,所述的时间槽周期中,使用一消音信号,用以间隔时间槽,并且使用四个连续的该消音信号,用以间隔时间槽周期。
10.一种在射频识别装置中,一感应器识别具有相同识别码标签的方法,其特征在于,包括下列步骤:
发出一连续的时间槽周期信号,其中一时间槽周期分割成复数个时间槽;
侦测在一感应器侦测范围内,所有标签的回复信号,其中该标签的回复信号在不同的时间槽位置上;及
计算该所有标签的回复信号次数,并与一预设的门槛值做比较,用以确认该标签的存在。
11.如权利要求10所述的识别具有相同识别码标签的方法,其特征在于,所述的标签使用随机数产生器决定回复该信号的时间槽位置。
12.如权利要求10所述的识别具有相同识别码标签的方法,其特征在于,所述的标签在不同的时间槽周期中,在不同的时间槽位置回复信号。
13.如权利要求10所述的识别具有相同识别码标签的方法,其特征在于,所述的时间槽周期信号为一频率为13.56MHz的电磁波信号。
14.如权利要求10所述的识别具有相同识别码标签的方法,其特征在于,所述的时间槽周期信号,使用一消音信号,用以间隔时间槽,并且使用四个连续的该消音信号,用以间隔时间槽周期。
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