一種用於醫療紗布的rfid標籤及其識別方法
2023-06-10 09:25:36
一種用於醫療紗布的rfid標籤及其識別方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於醫療紗布的RFID標籤及其識別方法，所述方法包括標籤序列號設置，標籤通過ISO/IEC15693標準設定醫療紗布上標籤的序列號，序列號包括固定編碼部分和隨機編碼部分；標籤序列號檢測，通過序列號中的固定編碼部分區分出不同種類標籤；通過識別標籤內部產生的所述隨機編碼區分各個標籤。所述裝置包括天線、模擬前端接口電路、數字邏輯控制電路以及隨機數產生模塊。有益效果為：由於不帶有EEPROM存儲器，因此標籤面積更小，功耗更低，而且無需考慮數字控制部分接口時序問題，從而標籤的識別距離更遠，識別速度更快；同時該標籤基於ISO/IEC15693標準，擁有較強的兼容性。
【專利說明】一種用於醫療紗布的RFID標籤及其識別方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及RFID技術，尤其涉及一種用於醫療紗布的RFID標籤及其識別方法。【背景技術】
[0002]2008 年的 「The Journal of the American College of Surgeons，，報告指出，異物遺忘在患者體內的發生概率為外科手術5500件中發生I件，開腹手術1000?1500件中發生I件。由於吸收了血液的紗布很難辨認，因此忘在患者體內最多的是醫用紗布。基於RFID技術的標籤應用到醫用紗布上能夠準確快速管理術前術後的醫用紗布。
[0003]傳統的標籤由天線、射頻前端部分、數字控制器、EEPROM存儲器組成標籤的識別是靠閱讀器讀取存在它內部EEPROM存儲器中的一個固定的序列號(UID)。但是EEPROM存儲器佔據標籤晶片的面積大部分，還要考慮它與數字控制部分接口時序問題，功耗峰值較大，識別距離受限，而且設計開發時間很長，需要專門測試它的功能，增加設計風險。
【發明內容】
[0004]本發明目的在於克服以上現有技術之不足，提供一種晶片功耗更低、面積更小、識別距離更遠、識別速度更快、晶片壽命更長、成本更低的用於醫療紗布的RFID標籤及其識別方法，具體有以下技術方案實現:
所述用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，包括:
標籤序列號設置，標籤通過IS0/IEC15693標準設定醫療紗布上標籤的序列號，序列號包括固定編碼部分和隨機編碼部分，序列號中的固定編碼部分的字節數為M，隨機編碼部分的字節數為N，設定M與N之和為不大於6的自然數；
標籤序列號檢測，通過序列號中的固定編碼部分區分出不同種類標籤；通過識別標籤內部產生的所述隨機編碼區分各個標籤。
[0005]所述用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法的進一步設計在於，所述標籤序列號檢測中，閱讀器接受處於預處理狀態的標籤的射頻數據後，向標籤發送操作指令，使接收到檢測指令的標籤進行對應的操作。
[0006]所述用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法的進一步設計在於，所述操作指令包括
檢測指令，用於令接收到檢測指令的標籤進行防衝突處理；
等待指令，用於令接收到等待指令的標籤進入待喚醒狀態，直至標籤序列號的隨機編碼部分初始化。
[0007]所述用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法的進一步設計在於，所述防衝突處理包括如下步驟:
1)標籤對序列號的flag位進行校驗；
2)標籤通過CRC檢測接受到的射頻數據是否完整；
3)標籤將射頻數據生成的序列號與預先設定的序列號進行校驗，若序列號一致，則通過閱讀器向所述標籤發送等待指令；否則閱讀器將所述標籤標記回預處理狀態。
[0008]所述用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法的進一步設計在於，所述防衝突處理採用單時隙或16時隙兩種信號響應方式，
單時隙相應，忽略響應的時隙；
16時隙相應，通過相對應序列號的高四位值來確定響應的時隙。
[0009]所述用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法的進一步設計在於，所述標籤為ISO/IEC15693標準中的規定標籤，隨機編碼部分的位數N取2，固定編碼部分的位數M取I。
[0010]如所述用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法提供一種RFID標籤，包括 天線，用於與閱讀器間的射頻數據的交互；
模擬前端接口電路，以天線接收到的射頻數據作為輸入信號，並進行模擬解調輸出數位訊號；同時接收數字控制電路響應的數位訊號進行模擬調製，並通過天線輸出模擬信號;
數字邏輯控制電路，接收模擬前端接口電路輸出的數位訊號，並進行分析操作，輸出數位訊號至模擬前端接口電路，形成閉環反饋；
隨機數產生模塊，用於向模擬前端接口電路或數字邏輯控制電路輸出對應的隨機模擬或數位訊號。
[0011]所述RFID標籤的進一步設計在於，所述隨機數產生模塊為噪聲採樣電路，所述噪聲採樣電路與模擬前端接口電路通信連接。
[0012]所述RFID標籤的進一步設計在於，所述噪聲採樣電路通過一信號放大電路與模擬前端接口電路的AD轉換單元連接。
[0013]所述RFID標籤的進一步設計在於，所述隨機數產生模塊為偽隨機數列發生器與數字邏輯控制電路中的計數器通信連接。
[0014]本發明的優點如下:
本發明提供的標籤晶片由於不帶有EEPROM存儲器，因此標籤面積更小，功耗更低，而且無需考慮數字控制部分接口時序問題，從而標籤的識別距離更遠，識別速度更快；同時該標籤基於IS0/IEC 15693標準，擁有較強的兼容性。另一方面標籤晶片的開發周期縮小，晶片壽命更長，成本更低，降低了設計風險，更符合實際應用需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為隨機數產生模塊(與模擬前端接口電路連接)。
[0016]圖2為所述數字邏輯控制電路的模塊示意圖。
[0017]圖3為標籤的狀態轉換圖。
[0018]圖4為防衝突處理的流程圖。
[0019]圖5為隨機數產生模塊(與數字邏輯控制電路連接)。
[0020]圖6為傳統的RFID標籤的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明方案進行詳細說明。
[0022]本實施例提供的用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，包括標籤序列號設置與標籤序列號檢測。標籤序列號設置:標籤通過IS0/IEC15693標準設定醫療紗布上標籤的序列號(UID)，序列號包括固定編碼部分和隨機編碼部分，序列號中的固定編碼部分的字節數為M，隨機編碼部分的字節數為N，設定M與N之和為不大於6的自然數。標籤序列號檢測:通過序列號中的固定編碼部分區分出不同種類標籤；通過識別標籤內部產生的隨機編碼區分各個標籤。
[0023]考慮到從IS0/IEC 15693協議中UID是固定的64位，高8位是固定的『e0』，次高8位是固定的廠商代碼，剩下的48位可以任意使用，也就是標籤的分類以及隨機部分WD碼一共48位。取一個整字節作為標籤的類型，及固定編碼部分。由於傳輸的數據都是整字節的，那麼共有5個字節可以作為隨機編碼部分進行支配。取WD的隨機部分為N (可取1，2，3，4，5)，那對於同一類的卡就有2^種瓜0，而一般一次手術用到的紗布量不會超過256 (N=I)塊，而且儘管單獨一個標籤晶片很小，當N=2時就可以有65536個，所以N的值取2就足夠用了，其餘位數的值固化為全O。因此，本實施例提供的優選方案:標籤為ISO/IEC15693標準中的規定標籤(VICC)，隨機編碼部分的位數N取2，固定編碼部分的位數M取1
[0024]標籤序列號檢測中，閱讀器接受處於預處理狀態的標籤的射頻數據後，向標籤發送操作指令，使接收到檢測指令的標籤進行對應的操作。操作指令包括檢測指令與等待指令。檢測指令，用於令接收到檢測指令的標籤進行防衝突處理。等待指令，用於令接收到等待指令的標籤進入待喚醒狀態，直至標籤序列號的隨機編碼部分初始化。
[0025]進一步的，如圖4，防衝突處理包括如下步驟:
I)標籤對序列號的flag位進行校驗。
[0026]2)標籤通過CRC檢測接受到的射頻數據是否完整。
[0027]3)標籤將射頻數據生成的序列號與預先設定的序列號進行校驗，若序列號一致，則通過閱讀器向標籤發送等待指令；否則閱讀器將標籤標記回預處理狀態。
[0028]防衝突處理採用單時隙或16時隙兩種信號響應方式。單時隙相應，忽略響應的時隙。16時隙相應，通過相對應序列號的高四位值來確定響應的時隙。
[0029]如用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法提供一種RFID標籤，包括天線、模擬前端接口電路、數字邏輯控制電路以及隨機數產生模塊。天線，用於與閱讀器間的射頻數據的交互。
[0030]模擬前端接口電路，以天線接收到的射頻數據作為輸入信號，並進行模擬解調輸出數位訊號。同時接收數字控制電路響應的數位訊號進行模擬調製，並通過天線輸出模擬信號。數字邏輯控制電路，接收模擬前端接口電路輸出的數位訊號，並進行分析操作，輸出數位訊號至模擬前端接口電路，形成閉環反饋；隨機數產生模塊，用於向模擬前端接口電路或數字邏輯控制電路輸出對應的隨機模擬或數位訊號。區別於傳統的RFID標籤，參見圖6，該標籤不含有存儲模塊，如EEPROM存儲器。
[0031]實施例一
標籤的天線不需要另外設計，其他部分去掉傳統標籤所帶的EEPROM存儲器，在模擬前端增加一個噪聲採樣電路作為隨機數產生模塊，來組合得到標籤唯一序列號，完成識別標籤的功能，從而達到多標籤識別與計數。其中，噪聲採樣電路與模擬前端接口電路的AD轉換單元通信連接。[0032]隨機數產生模塊的設計部分如圖1所示，標籤被激活後，數字控制器部分的所有寄存器復位，其中有個計數器針對產生隨機數的個數進行計數，並反饋給模擬前端，當計數值達到WD隨機部分位數時，模擬前端停止採樣。模擬前端對輸入噪聲源進行採樣，採樣信號可能會很微弱，在之後加兩級放大器，然後通過AD轉換器把模擬信號轉換成數位訊號，通過移位寄存器把其存儲下來。由於噪聲採樣隨機產生的數值，移位寄存器組從高到低和從低到高兩種方案是沒有本質區別的；此處約定為高位到低位的順序，也就是最先採樣得到的是WD的最低位。
[0033]本設計數字控制器與傳統相比不需要對存儲器操作，也沒有了存儲器接口設計的部分，數字控制器的主要組成部分如圖2所示。其中的『In』指的是模擬前端解調的時鐘信號、復位信號和數據信號；『Ini』指的是噪聲採樣數字輸入信號；『Out』指的是輸出給模擬前端調製的數據信號。
[0034]上述的VICC是被動的，它處於的狀態由閱讀器(V⑶)決定。整個系統要完成的任務就是得出所在場區VICC的個數。此處設計的VICC只需要滿足兩條強制指令，為了加快處理速度，提高效率，其他的指令都不予應答。兩條強制指令為檢測指令(Inventory)和等待指令(Stay quiet)。那麼VICC可能處於的工作狀態就是預處理狀態(Ready)和待喚醒狀態(Quiet)兩個。VICC進入場中復位處於Ready狀態,進行Inventory操作，當防衝突通過，被識別之後，V⑶發送Stay quiet使之進入Quiet狀態,而在Quiet狀態下是不能進行Inventory操作的，這樣達到識別所有VICC的目的，最終完成計數。VICC的狀態轉換圖如圖3所示。
[0035]當收到Inventory命令請求時,VICC開始防衝突處理。首先保證接收的數據完整正確，在CRC校驗正確之後進行對比WD的操作，最後在沒有衝突之後返迴響應，等待下一次的請求。防衝突流程圖如4所示.VICC採用時隙防衝突算法，包括單時隙和16時隙兩種。通過對比請求的部分UID值來判斷是否被選卡，選中之後單時隙的情況就直接響應，16時隙的通過相對應高四位UID值來確定響應的時隙。
[0036]實施例二
去掉傳統標籤所帶的EEPROM存儲器，在數字邏輯控制電路部分增加一偽隨機數列發生器作為隨機數產生模塊，來隨機組合得到標籤唯一序列號，完成識別標籤的功能，從而達到多標籤識別與計數。其中，偽隨機數列發生器與數字邏輯控制電路中的計數器通信連接。
[0037]如圖5所示的，偽隨機數列發生器標籤激活之後，計數器復位，隨機數寄存器開始隨機產生一組隨機數，由計數器來控制得到隨機數列。
[0038]其他部分設計同實施例一。
【權利要求】
1.一種用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，其特徵在於包括 標籤序列號設置，標籤通過IS0/IEC15693標準設定醫療紗布上標籤的序列號，序列號包括固定編碼部分和隨機編碼部分，序列號中的固定編碼部分的字節數為M，隨機編碼部分的字節數為N，設定M與N之和為不大於6的自然數； 標籤序列號檢測，通過序列號中的固定編碼部分區分出不同種類標籤；通過識別標籤內部產生的所述隨機編碼區分各個標籤。
2.根據權利要求1所述的用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，其特徵在於，所述標籤序列號檢測中，閱讀器接受處於預處理狀態的標籤的射頻數據後，向標籤發送操作指令，使接收到檢測指令的標籤進行對應的操作。
3.根據權利要求2所述的用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，其特徵在於，所述操作指令包括 檢測指令，用於令接收到檢測指令的標籤進行防衝突處理； 等待指令，用於令接收到等待指令的標籤進入待喚醒狀態，直至標籤序列號的隨機編碼部分初始化。
4.根據權利要求3所述的用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，其特徵在於，所述防衝突處理包括如下步驟: 1)標籤對序列號的flag位進行校驗； 2)標籤通過CRC檢測接 受到的射頻數據是否完整； 3)標籤將射頻數據生成的序列號與預先設定的序列號進行校驗，若序列號一致，則通過閱讀器向所述標籤發送等待指令；否則閱讀器將所述標籤標記回預處理狀態。
5.根據權利要求3所述的用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，其特徵在於，所述防衝突處理採用單時隙響應或16時隙響應兩種信號響應方式；所述單時隙相應，忽略響應的時隙； 所述16時隙響應，通過相對應序列號的高四位值來確定響應的時隙。
6.根據權利要求4或5所述的用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法，所述標籤為ISO/IEC15693標準中的規定標籤，隨機編碼部分的位數N取2，固定編碼部分的位數M取I。
7.如權利要求1-6所述的用於醫療紗布的RFID標籤的識別方法提供一種RFID標籤，其特徵在於，包括 天線，用於與閱讀器間的射頻數據的交互； 模擬前端接口電路，以天線接收到的射頻數據作為輸入信號，並進行模擬解調輸出數位訊號；同時接收數字控制電路響應的數位訊號進行模擬調製，並通過天線輸出模擬信號; 數字邏輯控制電路，接收模擬前端接口電路輸出的數位訊號，並進行分析操作，輸出數位訊號至模擬前端接口電路，形成閉環反饋； 隨機數產生模塊，用於向模擬前端接口電路或數字邏輯控制電路輸出對應的隨機模擬或數位訊號。
8.根據權利要求7所述的RFID標籤，其特徵在於所述隨機數產生模塊為噪聲採樣電路，所述噪聲採樣電路與模擬前端接口電路通信連接。
9.根據權利要求8所述的RFID標籤，其特徵在於所述噪聲採樣電路通過一信號放大電路與模擬前端接口電路的AD轉換單元連接。
10.根據權利要求7所述的RFID標籤，其特徵在於所述隨機數產生模塊為偽隨機數列發生器與數字邏輯控制電路中`的計數器通信連接。
【文檔編號】G06K19/077GK103679102SQ201310745255
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】景為平, 張文文, 景一歐 申請人:南通大學