[发明专利]一种改进ISO-18000-7国际标准标签读写方式的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及有源电子标签的国际标准，特别是ISO-18000-7标准中对标签的整个信息读写过程。

背景技术

ISO-18000-7(以后简称标准)是一个公认成熟和具有广泛影响的433兆有源电子标签国际标准，并已在美军中开始使用。其中所采用的各种方法，特别是其中最重要的环节-对标签信息的读写方法无不受到人们的极大关注，工程师们也不断努力地对其加以改进，本发明便是这样一种努力。

在标准中，系统对标签信息的读写过程是这样来进行的：为了省电的目的，标签平常处于一种使用内部时钟进行控制的周期性睡眠，苏醒后监听唤醒信号一瞬间的状态，由于内部时钟的误差及其它各种原因，标签在一个睡眠周期中苏醒的时间是随机的。读写器通过向标签连续发射2.45-4.8秒的唤醒信号，先将所有读写器信号覆盖范围内的标签唤醒，使其进入一种等待接收来自读写器指令信号的状态。标签在接收到指令信号后将继续保持这种接收状态至少30秒钟，然后回到睡眠状态，除非在等待期间接收到来自读写器的指令信号。所有标签被唤醒后，读写器将首先以广播的方式向所有标签发射采集标签信息的指令，在这个指令中，包含有传给标签的时间信息，初始时隙数量N(由于系统并不知道被唤醒的标签的总的数量，这里的N也是一个经验值)的信息等，每个标签在收到这个指令信息后，都将产生一个≤N的属于自己的随机整数I，同时进行时间同步，并在读写器安排的N个通信时隙中的第I个时隙向读写器发射信息；由于I是随机产生的，其不可能与读写器提供的N个时隙一一对应，因而，在N个时隙中，可能出现多个标签在同一时隙中发射信息从而造成碰撞的情况，同时又有一些时隙轮空而没有标签发射信号的状况，读写器将根据每次窗口中发生碰撞和轮空的几率，调整时隙窗口的数量。每个标签每次在接收到读写器采集信息的指令后，只发射一次信号。在接收到读写器返回的发射成功的回执信息后，将根据读写器的指令(取决于标签本身的类型和应用需要)要么进入随眠状态，要么继续处于接收状态等待读写器新发射的点对点信息读写指令。

对于那些在该轮信息采集过程中因为信号碰撞的原因没有发射成功的标签，则需要等待读写器以广播方式发布的新一轮标签信息采集指令，并产生新的随机数，并在读写器新提供的M个时隙窗口中相应的时隙位置发射，如此反复进行直到完成对所有被唤醒的标签的信息读写为止。参见ISO-18000-7国际标准。

这里存在的问题是：以上整个标签信息读写过程，实际上是先将一个标签随机苏醒后的监听过程，变成为所有标签同时等待接收读写器指令的非随机过程，然后在每一轮读写器采集标签信息的过程中，再利用标签自身产生随机数的方法，将标签发射信号的过程再次变回到一个随机的过程，这样做将使整个读写过程变得非常漫长。其次，由于标签在整个读写器读写标签的多个重复过程中，都必须要处于随时等待接收读写器工作安排指令信号的接收状态，直到其完成与读写器的信息交流，这就使得标签长期处于高耗电的状态。其结果读写器对标签的每次读写过程不仅需要花费大量的时间，而且还会消耗标签大量的能量，从而降低电池的使用寿命。这种方法显然不能适用于对快速移动中标签的读写，也不能支持一般实时定位的功能。

另外在现有的数据通信中，信息是以数据包的形式来传输的，而一个数据包又必须要包括同步信息，地址信息，数据信息和数据校正几个部分。因而，要从一个数据包中获取信息，就必须要接收完整个数据信号包才能对数据信号包进行解析，这已是一种不成文的规定。但在实际应用中的一些特殊场合，这样做的将会浪费接收机大量的时间和消耗掉接收机大量的能量。特别是对于那些包括有源电子标签在内的使用电池驱动无线通信设备而言。因为对无线信号而言，除了前述的数据信息特征以外，其频率特征，调制特征和编码特征也是无线数据信号包区别于其它无线信号的基本特征，而且这些特征是可以通过无线接收机本身就可以快速识别的，而不需要接收完整个数据信号包来识别。

发明内容

本发明针对以ISO-18000-7国际标准为代表的，读写器对标签数据进行读写的上述费时耗电的问题，提出了一种简单有效的，基于交互式智能电子标签I-RFID(以后简称标签)和固定时隙分配结合的海量标签信息快速读写系统和方法。尽管ISO 18000-7所定义的是433兆无线频段上的有源电子标签系统，但本发明所提供的系统和方法可以适用于任何其它无线通信频段，和任何其它具有低功耗要求的双向无线通信系统。因而本发明的标签定义也就包括了其它频段上具有低功耗节电要求的无线通信设备。