具自動糾錯的大編碼容量聲表面波射頻標籤及其糾錯方法
2023-05-10 03:50:46
專利名稱：具自動糾錯的大編碼容量聲表面波射頻標籤及其糾錯方法
技術領域：
本發明涉及一種射頻識別領域的裝置及方法，尤其是涉及ー種具自動糾錯的大編碼容量聲表面波射頻標籤及其糾錯方法。
背景技術：
射頻標籤(RFID, Radio Frequency Identification)技術是一種應用非接觸式標籤的技木，它通過射頻信號自動識別目標對象並獲取相關數據。它是適應信息技術和信息社會發展的ー項重要實用技術，在高速公路自動收費、物流管理、郵政航空的自動包裹分揀、倉儲圖書管理、畜牧業監控管理、車輛防盜等諸多領域的智能管理方面具有重大應用前景。為實現全球任意項目有單ー標籤號碼，標籤需要實現64位、96位甚至128位編碼。
採用聲表面波(SAW, Surface Acoustic Wave)技術的射頻標籤是ー種不使用集成電路晶片的射頻識別方法。基於SAW技術的RFID系統由讀寫器和SAW標籤組成。SAW標籤由天線、叉指換能器以及反射柵組成。SAW-RFID系統的工作原理與雷達系統相似當標籤上的叉指換能器(IDT, Interdigital Transducer)接收到讀寫器發送的無線脈衝查詢信號後，根據壓電材料的逆壓電效應，在壓電襯底材料上轉換為聲表面波，該表面波便在壓電晶向方向傳播。經過一段延遲時間後到達反射柵，一部分能量被反射回IDT，另一部份能量透射繼續向前傳播。根據正壓電效應，被反射回IDT的聲表面波脈衝再次被轉換成電信號而由標籤天線發送回讀寫器。利用反射回波脈衝的時延、幅值、相位或頻率可實現標籤編碼。由於SAW-RFID與IC-RFID在原理上的本質區別，它們具有各自不同的特點。SAff-RFID具有以下優點I) SAff標籤是純無源的，只是被動地反射查詢信號。只要SAW-RFID回波信號能量超過接收機等效熱噪聲功率即可；IC標籤則需要射頻信號供能，只有供能信號的能量超過半導體整流電壓閾值後才能開始工作。因此，SAW-RFID比IC標籤讀取範圍大，信號穿透能力強，更適用於貼在金屬或內含液體的物體表面上。此外，IC標籤必須在背面加貼鐵氧體等導磁物體，因此增加了標籤成本。2)由於聲表面波標籤利用的是壓電材料，不牽涉半導體材料中電子的遷移過程，因此可在高、低溫(-200 500°C )等惡劣環境下使用，可以承受強射線輻照。3)讀取速度快，能用於識別高速運動物體。Siemens公司的SOFIS聲表面波系統已成功用於挪威奧斯陸汽車過橋自動收費系統以及德國慕尼黑火車進站定位系統，能識別速度達300千米/小時的高速運動物體。4) SAff標籤可與聲表面波傳感技術結合，在完成識別任務的同吋，還可對溫度、壓力、加速度、溼度和氣體濃度等參數進行測量並可通過多閱讀器實現物體定位。這對於「智能輪胎」或者食品、醫藥、血液等物流運輸過程中需要同時記錄保管的條件的那些應用非常適合。為保證射頻標籤的正確解碼率，可以借鑑無線通訊或者IC-RFID採用校驗碼以檢查無線傳輸過程中噪聲幹擾導致的誤碼。經過國內外文獻對比，專利CN1615490A提出了對聲表面波標籤號碼進行奇偶校驗、循環冗餘校驗檢錯的方法。但僅採用上述檢錯編碼並不能明確確定哪ー個位置上的回波識別有錯誤，只能在對比收到的結果不符合校驗標準時重新查詢標籤編碼。實際在低信噪比情況下，毎次解碼時所有回波均被識別錯誤的概率很低，但1-2個反射柵位置被錯誤確定的概率則較高，反覆重新查詢標籤的方法大大降低了標籤查詢效率。更加糟糕的是，無論採用校驗碼和糾錯碼都會極大地佔據標籤編碼容量，使得本來編碼容量就不夠的聲表面波射頻標籤變得無法實用。因為聲表面波RFID並非像IC那樣存儲編碼，而是利用叉指換能器與數根到數十根反射柵之間的不同距離形成不同延遲的反射信號串，從而表示232乃至296種信息。常規的開關鍵控編碼(00K，On-Off Keying)、脈衝位置(PPM, Pulse Position Modulation)或相位編碼(PSK, Phase Shift Keying)等編碼方式的編碼容量都比較小。尤其在允許使用的無線查詢信號帶寬有限的情況下，即使採用專利CN1615490A提出的大容量編碼方法，也很難利用十幾根反射柵設計出編碼容量在百萬以上，可糾錯個數在2個以上的聲表面波射頻標籤。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供ー種具有自動檢測和自動糾錯功能、可靠性高的大編碼容量聲表面波射頻標籤及其糾錯方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現ー種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤，所述的標籤與標籤閱讀器組成聲表面波射頻標籤系統，所述的標籤包括壓電基片、叉指換能器和若干反射柵，所述的叉指換能器及參考反射柵設在壓電基片一端，所述的壓電基片的長度被虛擬地劃分為多個等距槽位，所述的反射柵放置在槽位中，根據用途分別屬於數據區和糾錯校驗區，所述的參考反射柵和若干反射柵依次排列，所述數據區的標籤攜帶的每位信息與兩個相鄰反射柵之間的相對距離信息一一對應，所述糾錯校驗區的標籤根據數據區標籤的位置及一定規則放置。所述的數據區的反射柵的個數為k，所述的糾錯校驗區的反射柵的個數為η-k，可糾錯數t= (n-k)/2，所述的反射柵的總數η滿足關係η彡2m-l，其中，m為正整數且m彡3，標籤根據數據區和糾錯校驗區的反射柵放置位置和設定規則自動檢測錯誤、判斷錯誤數量是否超過糾錯上限以及糾正錯誤。所述聲表面波射頻標籤無組間死區，反射柵以最小間距和最大間距為原則放置，即ー個反射柵與參考反射柵間的間距大於等於Nmin且小於等於(2m-l) △，其餘相鄰反射柵的最大間距Nmax = Nmin+(2m-l) Λ，其中Λ為相鄰槽位間的間距，Nmin為相鄰反射柵的最小間距。所述的標籤的信息序列為c = Cl(V"Ck，所述的數據區和糾錯檢驗區的反射柵的位置確定步驟如下11)接收信息序列c = C1C2…ck,其中cl滿足C1彡2m_l,其餘的Ci彡2m, i = 2,3, ···, k ；12)數據區中反射柵的相對距離信息どどi = Ci+Nmin，即數據區中的反射柵的間距為どi個槽位；
13)根據相對距離信息c'得到反射柵的絕對距離信息
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權利要求
1.一種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤，所述的標籤與標籤閱讀器組成聲表面波射頻標籤系統，所述的標籤包括壓電基片、叉指換能器和若干反射柵，所述的叉指換能器及參考反射柵設在壓電基片一端，所述的壓電基片的長度被虛擬地劃分為多個等距槽位，所述的反射柵放置在槽位中，根據用途分別屬於數據區和糾錯校驗區，所述的參考反射柵和若干反射柵依次排列，所述數據區的標籤攜帶的每位信息與兩個相鄰反射柵之間的相對距離信息一一對應，所述糾錯校驗區的標籤根據數據區標籤的位置及一定規則放置。
2.根據權利要求I所述的一種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤，其特徵在於，所述的數據區的反射柵的個數為k，所述的糾錯校驗區的反射柵的個數為n-k，可糾錯數t = (n-k)/2，所述的反射柵的總數n滿足關係n ( 2m_l，其中，m為正整數且m ^ 3，標籤根據數據區和糾錯校驗區的反射柵放置位置和設定規則自動檢測錯誤、判斷錯誤數量是否超過糾錯上限以及糾正錯誤。
3.根據權利要求2所述的一種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤，其特徵在於，所述聲表面波射頻標籤無組間死區，反射柵以最小間距和最大間距為原則放置，即一個反射柵與參考反射柵間的間距大於等於Nmin且小於等於(2m-l) △，其餘相鄰反射柵的最大間距Nmax = Nmin+(2m_l) A，其中A為相鄰槽位間的間距成^為相鄰反射柵的最小間距。
4.根據權利要求3所述的一種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤，其特徵在於，所述的標籤的信息序列為C = C1CfCk,所述的數據區和糾錯檢驗區的反射柵的位置確定步驟如下 11)接收信息序列C= C1C2…Ck,其中C1滿足C1 ( 2m-l,其餘的Ci彡2m, i = 2,3,…，k ； 12)數據區中反射柵的相對距離信息c':c' i = Ci+Nmin，即數據區中的反射柵的間距為c' i個槽位； 13)根據相對距離信息c'得到反射柵的絕對距離信息Insg1 = C' !msg2 = msgj+c' 2msgk = msgH+c, k 14)對絕對距離信息逐位取餘,得到需編碼的信息msg'i = msgi (mod (2m))； 15)根據Reed-Solomon碼編碼規則，由msg'生成信息多項式M(X)M(x) =Iiisg' lxk_1+msg/ 2xk_2+*** +msg/ k_1x+msg/ k,其中 x 為多項式變量， Reed-Solomon碼的生成多項式G0)=f]=_1(;c-A+i)，其中Ktl為偏移量，a為 伽羅華域的本原元，通過公式R(x) = M (X) Xlrt (mod (G(x))) = !T1Xn+1+…得到糾錯碼信息r = Aivivk ；(這個不能刪除，刪除了就公開不充分了) 16)將糾錯碼信息轉化為糾錯檢驗區中反射柵的相對距離信息
5.一種根據上述權利要求4所述的具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤的糾錯方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟 1)將反射柵間的相對距離信息rmsg轉化為絕對距離信息rms； 2)由接收到的絕對距離信息rms= rmsirmsfrmsj^rmsn逐位對2m取餘得到可解碼信息 ms mSi = rmsj (mod(2m)), i = 1,2,，n,得到接收矢量多項式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，然後得到伴隨多項式S(X) = SJS2X+… +S2tx ； 3)定義錯位多項式
6.根據權利要求5所述的一種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤的糾錯方法，其特徵在於，所述的糾錯步驟均在伽羅華域中進行，所述的絕對距離信息為反射柵與參考反射柵間的間距，所述的相對距離信息為兩個相鄰反射柵間的間距。
7.根據權利要求5所述的一種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤的糾錯方法，其特徵在於，所述的步驟I)的轉化公式為Tms1 = c, 1rms2 = rmsj+c' 2rmsk = rmsH+c' k。
8.根據權利要求5所述的一種具有自動糾錯功能的大編碼容量聲表面波射頻標籤的糾錯方法，其特徵在於，所述的步驟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為滿足係數為i的牛頓恆等式的錯位多項式，Ii為用來判斷迭代完成的過程變量，Cli為判斷迭代過程中錯位多項式是否更新的過程變量； 42)根據公式《=SW+SA丨0+...+ SK.+1<)計算 Cli a)若Cli = 0，則 A(i+1)w = A(i)(x), li+1 = Ii,並計算 di+1 進行下一次迭代； b)若d1≠0,則尋找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
本發明涉及一種具自動糾錯的大編碼容量聲表面波射頻標籤及其糾錯方法，所述的標籤與標籤閱讀器組成聲表面波射頻標籤系統，所述的標籤包括壓電基片、叉指換能器和若干反射柵，所述的叉指換能器及參考反射柵設在壓電基片一端，所述的壓電基片的長度被虛擬地劃分為多個等距槽位，所述的反射柵放置在槽位中，根據用途分別屬於數據區和糾錯校驗區，所述的參考反射柵和若干反射柵依次排列，所述數據區的標籤攜帶的每位信息與兩個相鄰反射柵之間的相對距離信息一一對應，所述糾錯校驗區的標籤根據數據區標籤的位置及一定規則放置。與現有技術相比，本發明在擁有自動檢錯自動糾錯功能的基礎上仍然具有極大的編碼容量，可靠性高。
文檔編號G06K7/00GK102663467SQ20121010368
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者康阿龍, 張晨睿, 董浩然, 韓韜 申請人:上海交通大學