CN104881624A - 射频识别rfid装置、方法及光分配网络odn设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射频识别RFID装置、方法及光分配网络ODN设备，该射频识别RFID装置，包括：至少两个覆盖射频标签的射频天线和用于控制射频标签读取的RFID控制单元，在至少两个射频天线之间填充屏蔽单元，其中，屏蔽单元用于隔离射频天线之间的干扰，通过本发明，解决了相关技术中并不能有效防止RFID射频标签误读，进而达到了有效提高光纤上的射频标签识别准确度的效果。

Description

射频识别RFID装置、方法及光分配网络ODN设备

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种射频识别RFID装置、方法及光分配网络ODN设备。

背景技术

无线智能光分配网络（Optical Distribution Network，简称为ODN）设备中，使用基于射频识别（Radio Frequency IDentification，简称为RFID）技术的电子标签。图1是相关技术中无线智能光分配网络结构示意图，如图1所示，设备前面板位置安装一排光纤法兰。法兰下面的设备单板上设计天线。ODN中的光纤连接头上固定放置RFID电子标签。RFID标签里面预先写入规定数据，表明ODN设备光纤配线信息。光纤连接头插入法兰时，设备单板上的天线辐射范围包括射频标签，RFID控制模块通过单板上的天线切换轮询，非接触式读取射频标签中的数据，了解当前ODN设备中的光纤配线表等信息。在某一个时刻，ODN设备单板上RFID控制模块只切换到其中一路天线馈线，然后该天线被施加激励，RFID控制模块通过单板上的天线与射频标签上的天线之间的电感耦合或电磁反向散射耦合交互数据，从而知道RFID射频标签中存储的数据。标签在智能ODN设备实际应用中排列成一排，互相间隔相对固定并且很小。因为间隔如果大了，ODN单板上的法兰可容纳数量就少了，不利于提高每块单板上的可管理光纤容量。所以射频标签互相之间的间隔小，RFID控制模块只希望读取射频标签N的数据时，但是也有可能射频标签N-1或射频标签N+1的数据也被同时读取。

类似无线智能ODN设备这样的通信形式可归纳为：在一个RFID控制模块的阅读范围内存在多个射频标签应答器，控制模块发出的数据流有时被多个应答器接收。多个应答器同时传输数据给控制模块，称为多路存取通信。这样如果有两个或者两个以上的应答器同时回复数据时就会出现通信冲突和数据互相干扰（碰撞）。在现有的ISO15693等标准中，对于多个标签在同时回复中是否冲突，是通过数据帧中数据编码的译码情况来判断的。专利200610152279.0在标签应答器接入RFID控制模块前的回复数据帧中加入脉冲突发区，采用前导随机脉冲冲突检测方法，可以对多标签数据冲突进行更准确地检测，并提供发生数据冲突的标签数目。此外，已公开的还有阿罗哈网（Additive Links Online Hawaii Area，简称为ALOHA）算法、时隙ALOHA算法、动态时隙ALOHA算法、二进制搜索算法等的防碰撞算法协议，但都不能解决无线智能ODN设备中一个RFID控制模块误读到一个或一个以上临近标签的问题。并且，因为ODN设备上的光纤要支持任意插拔，更换位置，因此还不能依靠传统的判断射频标签中唯一标识符（Unique Identifier，简称为UID）的方法来识别读到的两个或两个以上标签中是否是希望读到的标签。

因此，在相关技术中并不能有效防止RFID射频标签误读。

发明内容

本发明提供了一种射频识别RFID装置、方法及光分配网络ODN设备，以至少解决相关技术中不能有效防止RFID射频标签误读的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种射频识别RFID装置，包括：至少两个覆盖射频标签的射频天线和用于控制射频标签读取的RFID控制单元，在所述至少两个射频天线之间填充屏蔽单元，其中，所述屏蔽单元用于隔离所述射频天线之间的干扰。

优选地，所述屏蔽单元为以下至少之一：在承载所述射频天线的印制电路板PCB基材上的金属平面；安装有屏蔽罩的金属平面。

优选地，所述金属平面为铜箔。

优选地，所述金属平面的形状为矩形。

优选地，所述屏蔽单元为一个整体金属盒。

根据本发明的另一方面，提供了一种光分配网络ODN设备，包括上述任一项所述的装置。

根据本发明的还一方面，提供了一种射频识别RFID处理方法，包括：确定射频天线之间的屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的隔离度；依据确定的所述隔离度调整用于控制射频标签读取的RFID控制单元的射频天线功率；依据调整后的所述射频识别功率进行射频识别处理。

优选地，确定所述射频天线之间的所述屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的所述隔离度包括：在所述射频天线之间没有所述屏蔽单元的情况下，为待测射频天线施加激励；检测施加激励后影响与所述待测射频天线相邻的射频天线的电场能量；依据检测到的所述电场能量确定所述射频天线之间的所述屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的所述隔离度。

根据本发明的再一方面，提供了一种射频识别RFID处理装置，包括：确定模块，用于确定射频天线之间的屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的隔离度；调整模块，用于依据确定的所述隔离度调整所述射频天线的功率；处理模块，用于依据调整后的所述射频天线的功率进行射频识别处理。

优选地，所述确定模块包括：施加单元，用于在所述射频天线之间没有所述屏蔽单元的情况下，为待测射频天线施加激励；检测单元，用于检测所述待测射频天线施加激励后影响到所述待测射频天线的相邻射频天线的电场能量；确定单元，用于依据检测到的所述电场能量确定所述射频天线之间的所述屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的所述隔离度。

通过本发明，采用射频识别RFID装置，包括：至少两个覆盖射频标签的射频天线和用于控制射频标签读取的RFID控制单元，在所述至少两个射频天线之间填充屏蔽单元，其中，所述屏蔽单元用于隔离所述射频天线之间的干扰，解决了相关技术中并不能有效防止RFID射频标签误读，进而达到了有效提高光纤上的射频标签识别准确度的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是相关技术中无线智能光分配网络结构示意图；

图2是根据本发明实施例的射频识别RFID装置的结构框图；

图3是根据本发明实施例的光分配网络ODN设备的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的射频识别RFID方法的流程图；

图5是根据本发明实施例的射频识别RFID装置的结构框图；

图6是根据本发明实施例的射频识别RFID装置中确定模块52的优选结构框图；

图7是根据本发明优选实施方式的系统硬件结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种射频识别RFID装置，图2是根据本发明实施例的射频识别RFID装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：至少两个覆盖射频标签的射频天线22和用于控制射频标签读取的RFID控制单元24，在至少两个射频天线之间填充屏蔽单元26，其中，屏蔽单元26用于隔离射频天线之间的干扰。

通过上述架构的射频识别RFID装置，即在射频天线之间填充用于隔离射频天线之间干扰的屏蔽单元，使得RFID控制单元的天线阅读范围只局限在两个屏蔽单元中间区域，不仅解决了相关技术中不能有效防止RFID射频标签误读，进而达到了有效提高光纤上的射频标签识别准确度的效果。

该屏蔽单元可以采用多种形式，例如，该屏蔽单元可以是在承载射频天线的印制电路板PCB基材上的金属平面；也可以安装有屏蔽罩的金属平面。其中，该金属平面可以为铜箔，当然也可以为其它金属材料，例如，铁、铝等。金属平面的形状也可以为多种，较佳地，可以为矩形。另外，为了较好的保护效果，该屏蔽单元可以为一个整体金属盒，例如，为了较好的屏蔽保护效果，该屏蔽单元可以为一个整体铁盒，即由三块片状的金属平面围住射频天线两边与上面所围成的长方体。

在本实施例的另一方面，还提供了一种光分配网络ODN设备，图3是根据本发明实施例的光分配网络ODN设备的结构示意图，如图3所示，该ODN设备32包括上述任一项的射频识别RFID装置34。

在本实施例中，还提供了一种射频识别RFID方法，图4是根据本发明实施例的射频识别RFID方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤S402，确定射频天线之间的屏蔽单元隔离射频天线之间干扰的隔离度；

步骤S404，依据确定的隔离度调整射频天线的功率；

步骤S406，依据调整后的射频天线的功率进行射频识别处理。

通过上述步骤，即在射频天线之间填充用于隔离射频天线之间干扰的屏蔽单元，使得RFID控制单元的天线阅读范围只局限在两个屏蔽单元中间区域，通过确定射频天线之间的隔离度，依据确定的隔离度调整射频天线功率，使得屏蔽单元的隔离效果更佳，不仅解决了相关技术中不能有效防止RFID射频标签误读，进而达到了有效提高光纤上的射频标签识别准确度的效果。

优选地，确定射频天线之间的屏蔽单元隔离射频天线之间干扰的隔离度可以采用多种处理方式，例如，可以采用电场激励的方式，在射频天线之间没有屏蔽单元的情况下，为待测射频天线施加激励；检测该待测射频天线施加激励后影响到该待测射频天线的相邻射频天线的电场能量；依据检测到的该电场能量确定射频天线之间的屏蔽单元隔离射频天线之间干扰的隔离度。

在本实施例中还提供了一种射频识别RFID装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

在本实施例中，还提供了一种射频识别RFID装置，图5是根据本发明实施例的射频识别RFID装置的结构框图，如图5所示，该装置包括确定模块52、调整模块54和处理模块56，下面对该装置进行说明。

确定模块52，用于确定射频天线之间的屏蔽单元隔离射频天线之间干扰的隔离度；调整模块54，连接至上述确定模块52，用于依据确定的隔离度调整用于该射频天线的功率；处理模块56，连接至上述调整模块54，用于依据调整后的射频天线的功率进行射频识别处理。

图6是根据本发明实施例的射频识别RFID装置中确定模块52的优选结构框图，如图6所示，该确定模块52包括施加单元62、检测单元64和确定单元66，下面对该确定模块52进行说明。

施加单元62，用于在射频天线之间没有屏蔽单元的情况下，为待测射频天线施加激励；检测单元64，连接至上述施加单元62，用于检测该待测射频天线施加激励后影响到该待测射频天线的相邻射频天线的电场能量；确定单元66，连接至上述检测单元64，用于依据检测到的电场能量确定射频天线之间的屏蔽单元隔离射频天线之间干扰的隔离度。

通过上述实施例及优选实施方式，提供了一种适合在无线智能ODN设备中一个RFID控制模块与多个射频标签应答器的应用环境，防止RFID射频标签误读发生的方法。该RFID标签防误读方法，使得无线智能ODN设备能够在某一时刻，只读到所期望的一根光纤上所附带的射频标签，而读不到相邻光纤上所附带的射频标签。即通过上述处理，不仅有效地提高了传统无线ODN设备的智能化程度，而且提高了光纤上的射频标签识别准确度。

下面结合附图对本发明优选实施方式进行说明。

图7是根据本发明优选实施方式的系统硬件结构框图，如图7所示，在该系统中，除包括相关技术中的携带射频标签的射频天线72（同上述射频天线22，如图7中的射频天线N-1、射频天线N、射频天线N+1）、通过天线馈线与射频天线连接的射频识别RFID控制模块74（即上述射频识别控制单元24）外，还包括屏蔽模块72（即上述屏蔽单元26），其中，射频标签与法兰的相对位置可保持与传统无线ODN设备位置一致。

需要说明的是，在天线之间的空隙处加入屏蔽模块，增加天线之间的隔离度。使得RFID控制模块的天线阅读范围只局限在两个屏蔽模块中间区域。如希望读取的射频标签N，则当RFID控制模块切换到天线馈线N，RFID控制模块与天线N相连。由于屏蔽模块的屏蔽作用，此时RFID控制模块通过天线N只读到射频标签N，而不读到射频标签N-1与N+1。

屏蔽模块可采用多种形式，与设备信号地相连。屏蔽模块通常采用在印制电路板（PrintedCircuit Board，简称为PCB）基材上的矩形铜箔平面或者在矩形铜箔平面上加屏蔽片的形式。

与相关技术中传统的无线智能ODN设备相比，使用增加屏蔽模块的方法，可靠地解决了无线ODN设备误读到周围标签的问题。提高了智能ODN设备识别射频标签的准确度，更有效地利用ODN配线架的光纤资源，节省现有光纤没充分利用却要必须使用新ODN光纤配线的成本。

另外，需要指出的是，屏蔽模块是在单板PCB基材表面增加铜箔，形状通常为矩形。矩形表面铜箔长度与天线长度相同或者接近。矩形表面铜箔宽度可根据PCB上天线之间的间距设计，保留一定间隙，不能与天线直接接触。也可以在该铜箔上打焊盘，安装屏蔽罩。屏蔽罩一般为片状形式，长天线长度相同或者接近，距离PCB基材表面高度与光纤法兰高度相同或者接近。屏蔽模块不管是只在单板PCB基材表面增加铜箔，或者安装片状屏蔽罩，都能有效地保证了单板定向天线电场分布集中于希望读取的射频标签法兰区域。

由于现在的智能ODN设备单板出现标签误读的情况，因此需要分析天线对相邻天线上方的4毫米左右射频标签的影响。因此需要分析天线上方4mm的场强分布，从而得出一个结论。下面给出建模的过程：

在HFSS软件中建模三个相邻的天线，中间的天线加激励，两边的天线不加激励。天线上方4毫米电场分布。由计算机仿真可以得出，中间的天线电场能量在3.8082*103，影响到两侧的电场能量为2.3802*103，相差20log（3.8082/2.3802）=4.1dB。

建模三个相邻的天线，中间的天线加激励，两边的天线不加激励，天线之间按加上片状屏蔽罩形式的屏蔽模块。天线上方4毫米电场分布。由计算机仿真可以得出，中间的天线电场能量在5.6632*103，影响到两侧的电场能量为1.4158*103，相差20log（5.6632/1.4158）=12.04dB。

建模三个相邻的天线，中间的天线加激励，两边的天线不加激励。屏蔽模块采用整体铁盒形式，由于单板安装在一个铁盒中，因此考虑铁盒多天线场的影响。天线上方4毫米电场分布。由计算机仿真可以得出中间的天线电场能量在5.2782*103，影响到两侧的电场能量为1.3195*103，相差20log（5.2782/1.3195）=12.04dB。

分析上述三种情况可以得到天线跟相邻天线的隔离度在12dB左右，如果要保证不误读，则需要调整天线的功率，使调整后的天线功率在减少12dB以后不在标签可读的范围内既可。天线的功率调整功能由射频控制模块完成。

因此，上述实施例及优选实施方式，在传统无线智能ODN系统的基础上，区别已公开的RFID防碰撞算法，不依赖于射频标签中的UID，采用增加屏蔽模块的措施，给出了一种RFID射频电子标签防误读的方法。该方法解决了传统无线ODN系统只能防碰撞冲突，不能识别出其中当前要读的光纤标签，光纤上的射频标签有一定概率会误读的问题，提高了ODN系统中光纤的利用率，具有很大的经济价值和市场应用价值。

上述方法，不仅实现简单，成本低廉，无需改动现有ODN设备法兰与光纤排列相对位置，无需依赖于射频标签中的UID号码，效果明显，而且较高地满足了无线智能ODN设备的需要。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种射频识别RFID装置，包括：至少两个覆盖射频标签的射频天线和用于控制射频标签读取的RFID控制单元，其特征在于，

在所述至少两个射频天线之间填充屏蔽单元，其中，所述屏蔽单元用于隔离所述射频天线之间的干扰。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽单元为以下至少之一：

在承载所述射频天线的印制电路板PCB基材上的金属平面；

安装有屏蔽罩的金属平面。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述金属平面为铜箔。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述金属平面的形状为矩形。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述屏蔽单元为一个整体金属盒。

6.一种光分配网络ODN设备，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的装置。

7.一种射频识别RFID方法，其特征在于，包括：

确定射频天线之间的屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的隔离度；

依据确定的所述隔离度调整所述射频天线的功率；

依据调整后的所述射频天线的功率进行射频识别处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，确定所述射频天线之间的所述屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的所述隔离度包括：

在所述射频天线之间没有所述屏蔽单元的情况下，为待测射频天线施加激励；

检测所述待测射频天线施加激励后影响到所述待测射频天线的相邻射频天线的电场能量；

依据检测到的所述电场能量确定所述射频天线之间的所述屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的所述隔离度。

9.一种射频识别RFID装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定射频天线之间的屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的隔离度；

调整模块，用于依据确定的所述隔离度调整所述射频天线的功率；

处理模块，用于依据调整后的所述射频天线的功率进行射频识别处理。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：

施加单元，用于在所述射频天线之间没有所述屏蔽单元的情况下，为待测射频天线施加激励；

检测单元，用于检测所述待测射频天线施加激励后影响到所述待测射频天线的相邻射频天线的电场能量；

确定单元，用于依据检测到的所述电场能量确定所述射频天线之间的所述屏蔽单元隔离所述射频天线之间干扰的所述隔离度。