一種無線射頻識別讀寫器及天線切換實現方法
2023-10-22 03:04:52 2
專利名稱：一種無線射頻識別讀寫器及天線切換實現方法
技術領域：
本發明涉及無線射頻識別(RFID)技術，尤其涉及一種RFID讀寫器及天 線切換實現方法。
背景技術：
RFID技術是一種自動識別技術，包括條形碼識別、光學字符識別、智 能卡識別及生物認證識別等。在RFID系統中，主要包括RFID標籤和RFID
讀寫器。
圖1為現有技術中RFID讀寫器的結構示意圖。如圖1所示，該RFID 讀寫器包括讀寫器本體100和天線200。其中，每個天線200對應讀寫器 本體100的一個埠 ，讀寫器本體100根據預設規則，控制各埠天線200 的信號發送與接收，並且同一時刻只有一個天線200進行信號發送，其它天 線200進行信號接收。具體實現時，讀寫器本體IOO根據預設規則，分別為 每個埠分配一定的信號發送持續時長，與各埠相連的天線200在該信號 發送持續時長內進行信號發送。RFID標籤用於標識欲識別目標的信息，當 RFID標籤載體移至RFID讀寫器進行信號發送的天線200的覆蓋範圍內時， RFID標籤被激活，RFID標籤內的信息通過進行信號接收的天線200被接收 至RFID讀寫器，RFID讀寫器中的讀寫器本體100對所接收的信息進行識 別並處理。
目前，RFID技術已引起越來越多的關注，並被廣泛應用於動物追蹤、 海洋貨櫃追蹤、軍事及飛行應用中的追蹤等，此外，還被應用於供應鏈管 理、收費口和加油站車輛認證等消費者的日常應用中。進行追蹤時，RFID 讀寫器可根據被激活的RFID標籤對應的天線的覆蓋區域，確定RFID標籤 的位置。
為了滿足日益增多的應用需求，RFID系統應能保證不同讀取範圍的性 能要求。然而，很多情況下，現有技術中的RFID系統，由於其RFID讀寫器的天線200發射功率限制以及所支持天線200的數量限制等，使得RFID 讀寫器的覆蓋範圍無法滿足RFID系統的性能需求。
為了擴大RFID讀寫器的覆蓋範圍，現有技術中有一種解決方法為在 RFID讀寫器的讀寫器本體100的每個埠設置一個功分器，用於將各埠 的信號功率進行分割以支持更多的天線200，但該技術中將功率通過功分器 分割後分配給每個天線200,會降低每個天線200的發射功率，因此並沒有 實現覆蓋範圍的擴大；並且當RFID標籤被激活時，也無法判斷RFID標籤 具體是進入了埠對應的哪個天線200的覆蓋區域內，從而無法滿足高精度 的追蹤需求。
發明內容
本發明一方面提供了一種RFID讀寫器，另一方面提供了一種RFID讀 寫器的天線切換實現方法，以便擴大RFID讀寫器的覆蓋範圍。
本發明所提供的RFID讀寫器，包括讀寫器本體和天線，所述讀寫器 本體用於為自身的每個埠分配信號發送持續時長；該RFID讀寫器還包括 至少 一個天線切換單元，
每個天線切換單元的一端與讀寫器本體的一個埠相連，另一端與至少 兩個天線相連；所述天線切換單元用於獲取所述讀寫器本體分配給所述埠 的信號發送持續時長，根據所述信號發送持續時長對所述至少兩個天線的信 號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果，根據所述信號發送配 置結果對所述至少兩個天線的信號發送進行切換控制。
其中，所述天線切換單元包括
發送時長控制模塊，用於獲取所述讀寫器本體分配給所述埠的信號發 送持續時長；根據所述信號發送持續時長，按照預設配置策略對所述至少兩 個天線的信號發送時長及順序進行配置；根據所述配置的結果，在信號傳輸 過程中，向切換模塊發送控制信號；
切換模塊，用於根據來自所述發送時長控制模塊的控制信號，對所述至 少兩個天線的信號發送進行切換。
其中，所述發送時長控制模塊包括
信號發送時長獲取模塊，用於獲取所述讀寫器本體分配給所述埠的信 號發送持續時長；天線發送時長配置模塊，用於根據所述獲取模塊獲取的信號發送持續時 長，按照預設配置策略對所述至少兩個天線的信號發送時長及順序進行配
置；
控制模塊，用於根據所述天線發送時長配置模塊的信號發送配置結果， 在信號傳輸過程中，向切換模塊發送控制信號。
其中，所述信號發送時長獲耳又模塊包括
信號發送起止時刻測量模塊，用於對流經所述埠的信號電平進行測 量，將得到的測量結果與預設的發送電平閾值進行比較，確定信號發送的起 始時刻及結束時刻；
信號發送時長測量模塊，用於對所述信號發送的起始時刻至結束時刻之 間的持續時間進行記錄，得到讀寫器本體分配給所述埠的信號發送持續時 長。
其中，所述天線發送時長配置模塊包括
配置策略設置模塊，用於設置所述至少兩個天線的信號發送配置策略；
發送時長分配模塊，用於根據所述信號發送時長獲取模塊獲取的信號發 送持續時長，按照所述配置策略設置模塊中設置的所述信息發送配置策略對 所述至少兩個天線的信號發送時長及順序進行配置。
其中，所述切換模塊包括第一發送接收切換模塊、第二發送接收切換 模塊、天線切換模塊和耦合器，其中，
所述第一發送接收切換模塊包括第一發送接收接口、第一發送接口和 第一接收接口，所述第一發送接收接口與所述讀寫器本體的埠相連，並且 所述第 一發送接收接口與所述第 一發送接口之間形成發送通道，所述第一發 送接收接口與所述第一接收接口之間形成接收通道；每個第一發送接收切換 模塊用於根據來自所述發送時長控制模塊的控制信號，對所述發送通道和接 收通道進行切換；
所述第二發送接收切換模塊的數量與天線數量一致，並且每個第二發送 接收切換模塊包括第二發送接收接口、第二發送接口和第二接收接口，所 述第二發送接收接口與天線相連，並且所述第二發送接收接口與所述第二發 送接口之間形成發送通道，所述第二發送接收接口與所述第二接收接口之間 形成接收通道；每個第二發送接收切換模塊用於根據來自所述發送時長控制 模塊的控制信號，對所述發送通道和接收通道進行切換；所述天線切換模塊包括信號接收接口和與天線數量一致的發送接口 ； 所述信號接收接口與所述第一發送接收切換模塊的第一發送接口相連，所述 每個發送接口與一個第二發送接收切換模塊的第二接收接口相連，所述天線 切換模塊用於根據來自所述發送時長控制模塊的控制信號，對所述信號接收 接口與各發送接口之間的通道進行切換；
所述耦合器的包括信號發送接口和與天線數量一致的接收接口；所述 信號發送接口與所述第一發送接收切換模塊的第一接收接口相連，所述每個 接收接口與 一個第二發送接收切換模塊的第二發送接口相連；所述耦合器， 用於耦合來自各第二發送接收切換模塊的信號，將得到的一路信號向第一發 送接收切換才莫塊輸出。
上述RFID讀寫器中，所述讀寫器本體進一步根據所述信號發送配置結 果，確定被激活RFID標籤對應的天線，根據所述天線的覆蓋區域，確定所 述RFID標籤的位置。
其中，所述讀寫器本體包括
天線發送時長確定模塊，用於根據讀寫器本體分配給各埠的信號發送 持續時長，按照預設配置策略確定各埠對應的所述至少兩個天線的信號發 送時長及順序，得到所述至少兩個天線的信號發送配置結果；
RFID標籤位置確定模塊，用於根據所述信號發送配置結果，確定被激 活的RFID標籤對應的天線，根據所述天線的覆蓋區域，確定所述RFID標 籤的位置。
本發明所提供的RFID讀寫器的天線切換實現方法，包括 在讀寫器本體和天線之間設置至少一個天線切換單元，每個天線切換單
元的一端與讀寫器本體的一個埠相連，另一端與至少兩個天線相連，該方 法包括
-線
埠的信號發送持續時長；
號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果；
根據所述信號發送配置結果對與所述天線切換單元相連的各天線的信 號發送進行切換控制。
其中，所述天線切換單元獲取讀寫器本體分配給與所述天線切換單元相續時長包括
所述天線切換單元對流經所述埠的信號電平進^"測量，將得到的測量 結果與預設的發送電平閾值進行比較，確定信號發送的起始時刻及結束時 刻；
對所述信號發送的起始時刻至結束時刻之間的持續時間進行記錄，得到 讀寫器本體分配給所述埠的信號發送持續時長。
的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果包括 設置與所述天線切換單元相連的各天線的信號發送配置策略； 根據所述信號發送持續時長，按照所述信號發送配置策略對所述各天線
的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果。
其中，所述信號發送配置策略為將所述信號發送持續時長平均分配給
與所述天線切換單元相連的各個天線，或者為將所述信號發送持續時長按
照預設的加權係數分配給與所述天線切換單元相連的各個天線；
所述根據信號發送配置結果對與所述天線切換單元相連的所述至少兩
個天線的信號發送進行切換控制為根據信號發送配置結果，在信號發送期
間，控制各天線按照為所述天線配置的信號發送時長及順序進行信號發送。 其中，所述信號發送配置策略為輪流將所述信號發送持續時長分配給
與所述天線切換單元相連的一個天線；
所述根據信號發送配置結果對與所述天線切換單元相連的所述至少兩
個天線的信號發送進行切換控制為根據信號發送配置結果，在每個信號發
送期間，按照輪詢順序分別控制一個天線按照所述信號發送持續時長進行信
號發送。
較佳地，該方法進一步包括讀寫器本體周期性的向天線切換單元發送 復位信號，天線切換單元接收到所述復位信號，從輪詢順序中的起始天線開 始，執行所述在每個信號發送期間，按照輪詢順序分別控制一個天線按照所 述信號發送持續時長進行信號發送。
較佳地，該方法進一步包括讀寫器本體根據所述信號發送配置結果， 確定被激活的RFID標籤對應的天線，根據所述天線的覆蓋區域，確定所述 RFID標籤的位置。
其中，所述讀寫器本體根據所述信號發送配置結果，確定被激活的RFID標籤對應的天線之前進一步包括
讀寫器本體根據分配給各埠的信號發送持續時長，按照預設配置策略
確定相應埠對應的各天線的信號發送時長及順序，得到各天線的信號發送 配置結果。
從上述方案可以看出，本發明中通過在讀寫器本體和天線之間設置至少 一個天線切換單元，每個天線切換單元的一端與讀寫器本體的一個埠相 連，另一端與至少兩個天線相連。從而擴展了一個埠所對應天線的個數，
連的埠的信號發送持續時長；根據信號發送持續時長對與自身相連的各天
線的信號發送時長及順序進行配置，根據得到的信號發送配置結果對與天線 切換單元相連的各天線的信號發送進行切換控制，而無需改變分配給各天線
的發射功率，從而擴大了 RFID讀寫器的覆蓋範圍。
此外，進一步地，當進行跟蹤時，讀寫器本體根據確定的信號發送配置 結果，確定^l激活的RFID標籤對應的天線，根據天線的覆蓋區域，確定所 述RFID標籤的位置，從而可滿足追蹤精度的需求。
下面將通過參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例，使本領域的普通 技術人員更清楚本發明的上述及其他特徵和優點，附圖中
圖1為現有技術中RFID讀寫器的結構示意圖2為本發明實施例中RFID讀寫器的結構示意圖3為圖2所示RFID讀寫器中天線切換單元的結構及連接關係示意圖4為圖3所示天線切換單元中發送時長控制模塊的結構及連接關係示 意圖5為圖4所示發送時長控制模塊中信號發送時長獲取模塊的結構示意
圖6為圖4所示發送時長控制模塊中天線發送時長配置模塊的結構示意
圖7為圖2所示RFID讀寫器中讀寫器本體的內部結構示意圖8為圖3所示天線切換單元中切換^t塊的結構及連接關係示意圖9為本發明實施例中RFID讀寫器的天線切換實現方法的示例性流程圖IO為本發明示例一中RFID讀寫器的結構示意圖11為本發明示例一中RFID讀寫器的天線的發送時間及順序的示意
圖12為本發明示例二中RFID讀寫器的天線的發送時間及順序的示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉 實施例，對本發明進一步詳細說明。
圖2為本發明實施例中RFID讀寫器的結構示意圖。如圖2所示，該RFID 讀寫器包括讀寫器本體100、天線200以及至少一個天線切換單元300。 其中，每個天線切換單元300的一端與讀寫器本體100的一個埠相連，另 一端與至少兩個天線200相連。通過增加天線切換單元300, ^v而擴展一個 埠所對應天線200的個數，實際工作時，無需改變各天線200的發射功率， 而只通過天線切換單元300對該埠對應的各天線200的信號發送進行切 換，從而擴展了 RFID讀寫器所支持的天線200的數量，並且天線切換單元 300的數量可根據實際需要進行配置。
具體工作時，天線切換單元300獲取讀寫器本體100分配給與該天線切 換單元300相連的埠的信號發送持續時長，根據該信號發送持續時長對與 該天線切換單元300相連的各天線200的信號發送時長(即各天線200進行 信號發送的時間長度)及順序進行配置，得到信號發送配置結果(包括各天線 200的信號發送時長及順序)，根據信號發送配置結果對與該天線切換單元 300相連的各天線200的信號發送進行切換控制。
讀寫器本體100根據信號發送配置結果，確定被激活的RFID標籤對應 的天線200,根據所確定天線200的覆蓋區域，確定RFID標籤的位置。
實際應用中，每個天線切換單元300的內部結構實現形式可有多種，圖 3為天線切換單元300的一種結構及連接關係示意圖。如圖3所示，該天線 切換單元300可包括發送時長控制模塊310和切換模塊320。圖3中，為 清晰起見，採用粗線條表示信號傳輸線，細線條表示測試及控制線，實線表 示天線切換單元300及其內部結構，虛線表示天線切換單元300之外的與之有連接關係的組成部分。
其中，發送時長控制模塊310用於獲取所述讀寫器本體IOO分配給與該
天線切換單元300相連的埠的信號發送持續時長；根據所述信號發送持續 時長，按照預設的配置策略對與該天線切換單元300相連的各天線200的信 號發送時長及順序進行配置；根據所述配置的結果，在信號傳輸過程中，向 切換模塊320發送控制信號。
切換模塊320用於根據來自發送時長控制模塊310的控制信號，對與該 天線切換單元300相連的各天線200的信號發送進行切換，即將切換^t塊320 輸入埠接收的發送信號由一個輸出埠切換至另 一個輸出埠 ，相應地， 實現了將信號的發送由一個天線200切換到另一個天線200。
其中，發送時長控制模塊310具體實現時，可由不同的邏輯功能模塊組 成，如圖4所示，圖4示出了發送時長控制模塊310的一種結構及連接關係 示意圖。如圖4所示，該發送時長控制模塊310包括信號發送時長獲取模 塊311、天線發送時長配置模塊312以及控制模塊313三個邏輯功能模塊。 圖4中，為清晰起見，採用粗線條表示信號傳輸線，細線條表示測試及控制 線，實線表示發送時長控制模塊310及其內部結構，虛線表示發送時長控制 模塊310之外的與之有連接關係的組成部分。
其中，信號發送時長獲取模塊311用於獲取所述讀寫器本體100分配給 與該天線切換單元300相連的埠的信號發送持續時長。
天線發送時長配置模塊312用於根據信號發送時長獲取模塊311獲取的 信號發送持續時長，按照預設配置策略對與該天線切換單元300相連的各天 線200的信號發送時長及順序進行配置。
控制模塊313用於根據天線發送時長配置模塊312的信號發送配置結 果，在信號傳輸過程中，向切換模塊320發送控制信號。
具體實現時，天線切換單元300獲取讀寫器本體100分配給與該天線切 換單元300相連的埠的信號發送持續時長的方法可有多種，如可以是天 線切換單元300對流經與自身相連的埠的信號電平進行測量，將得到的測 量結果與預設的發送電平閾值進行比較，確定信號發送的起始時刻及結束時
器本體100分配給該埠的信號發送持續時長。
相應地，具體實現時，信號發送時長獲取模塊311的內部可包括如圖5所示的兩個邏輯功能模塊信號發送起止時刻測量模塊501和信號發送時長 測量模塊502，圖5示出了天線切換單元300中信號發送時長獲取模塊311 的結構示意圖。
其中，信號發送起止時刻測量模塊501用於對流經與自身所屬天線切換 單元300相連的埠的信號電平進行測量，將得到的測量結果與預設的發送 電平閾值進行比較，確定信號發送的起始時刻及結束時刻。其中，信號電平 的測量可以是對連接天線切換單元300與埠的電纜的電平進行測量。
信號發送時長測量模塊502用於對信號發送的起始時刻至結束時刻之間 的持續時間進行記錄，得到讀寫器本體IOO分配給該埠的信號發送持續時 長。具體實現時，可通過內部計數器或定時器進行記錄。
應用該方法時，由於對信號發送持續時長的測量需要至少一個發送周 期，因此在得到信號發送持續時長並進行後續的切換控制之前，需要對傳輸 信號進行初始發送，此時可利用當前的預設連接天線進行，或者也可設置其 它的初始發送策略。
此外，天線切換單元300獲取讀寫器本體100分配給與該天線切換單元 300相連的埠的信號發送持續時長的方法還可以是讀寫器本體100將自 身分配給埠的信號發送持續時長通知給與該埠相連的天線切換單元 300。
此時，讀寫器本體100中可設置一個信息發送模塊，用於將讀寫器本體 100分配給埠的信號發送持續時長通知給與該埠相連的天線切換單元 300。
相應地，天線切換單元300的內部可設置一個信息接收模塊，用於接收 來自讀寫器本體100的分配給與該天線切換單元300相連的埠的信號發送 持續時長。
其中，發送和接收方式可以是通過i/o接口，也可以是通過連接天線切
換單元300與埠的電纜進行發送。
具體實現時，天線切換單元300根據信號發送持續時長，按照預設配置 策略對與該天線切換單元300相連的各天線200的信號發送時長及順序進行 配置的方法可有多種，如可以是預先在天線切換單元300中設置與天線切 換單元300相連的各天線200的信號發送配置策略；天線切換單元300根據 信號發送持續時長，按照所設置的信號發送配置策略對與天線切換單元300相連的各天線200的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果。
相應地，具體實現時，天線發送時長配置模塊312的內部可包括如圖6 所示的兩個邏輯功能模塊配置策略設置模塊601和發送時長分配模塊602， 圖6示出了天線切換單元300中天線發送時長配置模塊312的結構示意圖。
其中，配置策略設置模塊601用於設置與天線切換單元300相連的各天 線200的信號發送配置策略。
發送時長分配模塊602用於根據信號發送持續時長，按照配置策略設置 模塊601中設置的信號發送配置策略對與天線切換單元300相連的各天線 200的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果。
其中，信號發送配置策略可以有多種形式,.如可以是平均分配，即將信 號發送持續時長平均分配給與該天線切換單元300相連的各個天線200;也 可以是加權分配，即將信號發送持續時長按照預設的加權係數分配給與該天 線切換單元300相連的各個天線200;還可以是輪詢分配，即輪流將所述信 號發送持續時長分配給與該天線切換單元300相連的一個天線200等。
其中，當所設置的信號發送配置策略是一種時，對與天線切換單元300 相連的各天線200的信號發送時長及順序進行配置時，按照該種信號發送配 置策略進行配置即可。
當所設置的信號發送配置策略是多種時，對與天線切換單元300相連的 各天線200的信號發送時長及順序進行配置時，可根據應用場景等因素選4奪 其中一種，並按照所選擇的信號發送配置策略進行配置。
其中，讀寫器本體IOO確定信號發送配置結果的過程可以是預先在讀 寫器本體100中設置與天線切換單元300相連的各天線的信號發送配置策 略，該信號發送配置策略與設置在天線切換單元300中的信號發送配置策略 相同。讀寫器本體100根據自身分配給與天線切換單元300相連的埠的信 號發送持續時長，按照所設置的信號發送配置策略(該信號發送配置策略與 天線切換單元300對各天線200的信號發送時長及順序進行配置時所依據的 信號發送配置策略相同)確定與天線切換單元300相連的各天線200的信號 發送時長及順序，得到信號發送配置結果。
相應地，具體實現讀寫器本體IOO根據信號發送配置結果，確定被激活 的RFID標籤對應的天線200,並根據天線200的;ft蓋區域，確定RFID標 籤的位置操作時，可在讀寫器本體100中設置相應的邏輯功能模塊，圖7示出了讀寫器本體100中的內部結構示意圖。如圖7所示，所設置的邏輯功能
模塊包括天線發送時長確定模塊110和RFID標籤位置確定模塊120。
其中，天線發送時長確定^t塊110用於根據讀寫器本體100分配給各端
口的信號發送持續時長，按照預設配置策略確定相應埠對應的各天線200
的信號發送時長及順序，得到各天線200的信號發送配置結果。
RFID標籤位置確定模塊120用於根據信號發送配置結果，確定被激活
的RFID標籤對應的天線200,才艮據該天線200的^t蓋區域，確定RFID標
籤的位置。
此外，讀寫器本體100確定信號發送配置結果的過程還可以是天線切 換單元300將其對各天線200的信號發送時長及順序進行配置時所依據的信 號發送配置策略發送給讀寫器本體100，讀寫器本體100根據該信號發送配 置策略及分配給各埠的信號發送持續時長，確定相應埠對應的各天線 200的信號發送時長及順序，得到各天線200的信號發送配置結果；或者天 線切換單元300將其對各天線200的信號發送時長及順序進行配置後的配置 結果發送給讀寫器本體100。
相應地，具體實現時，可在讀寫器本體100中設置相應的邏輯功能^t塊， 如配置信息處理模塊，用於接收來自天線切換單元300的信號發送配置策略， 根據該信號發送配置策略及分配給各埠的信號發送持續時長，確定相應端 口對應的各天線200的信號發送時長及順序，得到各天線200的信號發送配 置結果；或者該配置信息處理才莫塊，用於接收來自天線切換單元300的各天 線200的信號發送配置結果。
其中，發送和接收方式可以是通過I/0接口，也可以是通過連接天線切 換單元300與埠的電纜進行發送。
天線切換單元300根據信號發送持續時長，按照預設配置策略對與該天 線切換單元300相連的各天線200的信號發送時長及順序進行配置的方法還 可以是:預先在讀寫器本體100中設置與天線切換單元300相連的各天線200 的信號發送配置策略，並將所設置的信號發送配置策略發送給天線切換單元 300,天線切換單元300根據信號發送持續時長，按照所接收的信號發送配 置策略對與天線切換單元300相連的各天線200的信號發送時長及順序進行 配置，得到信號發送配置結杲。
相應地，天線發送時長配置模塊312中可包括配置策略獲取模塊和發送時長分配模塊。其中，配置策略獲取模塊用於接收來自讀寫器本體100的信 號發送配置策略；發送時長分配模塊用於根據信號發送持續時長，按照配置
策略獲取模塊所獲取的信號發送配置策略對與天線切換單元300相連的各天 線200的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果。
其中，發送和接收方式可以是通過i/o接口，也可以是通過連接天線切
換單元300與埠的電纜進行發送。
此時，對於讀寫器本體100可#^居自身分配給與天線切換單元300相連 的埠的信號發送持續時長，按照自身中所設置的信號發送配置策略確定與 天線切換單元300相連的各天線200的信號發送時長及順序，得到信號發送 配置結果。
相應地，同樣可在讀寫器本體100中設置如圖7所示的邏輯功能模塊。 此外，天線切換單元300中切換模塊320的內部結構實現形式可有多種， 圖8為切換模塊320的一種結構及連接關係示意圖。如圖8所示，該切換模 塊320可包括與讀寫器本體100的一個埠相連的第一發送接收切換模塊 321、與天線200數量一致的分別與一個天線200相連的第二發送接收切換 模塊322、位於第一發送接收切換模塊321和第二發送接收切換模塊322之 間的發送通道的天線切換模塊323、以及位於第一發送接收切換模塊321和 第二發送接收切換模塊322之間的接收通道的耦合器324。圖8中，為清晰 起見，採用粗線條表示信號傳輸線，細線條表示測試及控制線，實線表示切 換模塊320的內部結構，虛線表示切換模塊320之外的與之有連接關係的組 成部分。
其中，第一發送接收切換模塊321包括第一發送接收接口、第一發送 接口和第一接收接口，其中，第一發送接收接口與讀寫器本體100的一個端 口相連，並且第一發送接收接口與第一發送接口之間形成發送通道，第一發 送接收接口與第一接收接口之間形成接收通道；第一發送接收切換模塊321 用於根據來自所述發送時長控制模塊310的控制信號，對第一發送接收接口 與第 一發送接口之間的發送通道和第 一發送接收接口與第 一接收接口之間 的接收通道進行切換。
每個第二發送接收切換模塊322包括第二發送接收接口、第二發送接 口和第二接收接口，所述第二發送接收接口與一個天線相連，並且第二發送 接收接口與第二發送接口之間形成發送通道，第二發送接收接口與第二接收接口之間形成接收通道；第二發送接收切換模塊322用於根據來自發送時長 控制模塊310的控制信號，對第二發送接收接口與第二發送接口之間的發送 通道和第二發送接收接口與第二接收接口之間的接收通道進行切換。
天線切換模塊323包括信號接收接口和與天線數量一致的發送接口 ； 所述信號接收接口與所述第一發送接收切換模塊321的第一發送接口相連， 每個發送接口與 一個第二發送接收切換模塊322的第二接收接口相連，天線 切換模塊323用於根據來自發送時長控制模塊310的控制信號，對信號接收 接口與各發送接口之間的通道進行切換。即天線切換模塊323根據來自發 送時長控制模塊310的控制信號，對天線切換單元300相連的各天線200的 信號發送進行切換。
耦合器324包括信號發送接口和與天線數量一致的接收接口；所述信 號發送接口與第 一發送接收切換模塊321的第 一接收接口相連，每個接收接 口與 一個第二發送接收切換模塊322的第二發送接口相連；耦合器324用於 耦合來自各第二發送接收切換模塊322的信號，將得到的一路信號向第一發 送接收切換模塊321輸出。即耦合器324對來自各天線200的信號進行耦 合，將得到的一路信號向讀寫器本體100的埠輸出。
此外，切換模塊320的內部結構實現還可以有其它方式，只要能夠實現 各天線200進行信號發送時的切換即可，此處不再——贅述。
以上對本發明實施例中的RFID讀寫器進行了詳細描述，下面再對本發 明實施例中RPID讀寫器的天線切換實現方法進行詳細描述。
圖9為本發明實施例中RFID讀寫.器的天線切換實現方法的示例性流程 圖。該方法中，在讀寫器本體和天線之間設置至少一個天線切換單元，每個 天線切換單元的一端與讀寫器本體的一個埠相連，另一端與至少兩個天線 相連。如圖9所示，該流程包括如下步驟
步驟901,每個天線切換單元獲取讀寫器本體分配給與該天線切換單元 相連的埠的信號發送持續時長；根據所獲取的信號發送持續時長對與所述
配置結果；根據所得到的信號發送配置結果對與所述天線切換單元相連的各 天線的信號發送進行切換控制。
本步驟中，天線切換單元獲取讀寫器本體分配給與該天線切換單元相連 的埠的信號發送持續時長的方法可有多種，如可以是天線切換單元對流經與該天線切換單元相連的埠的信號電平進行測量，將得到的測量結果與 預設的發送電平閾值進行比較，確定信號發送的起始時刻及結束時刻，對信
配給該埠的信號發送持續時長。
應用該方法時，由於對信號發送持續時長的測量需要至少一個發送周 期，因此在得到信號發送持續時長並進行後續的切換控制之前，需要對傳輸 信號進行初始發送，此時可利用當前的預設連接天線進行，或者也可設置其 它的初始發送策略。
此外，天線切換單元獲取讀寫器本體分配給與該天線切換單元相連的端 口的信號發送持續時長的方法還可以是讀寫器本體將自身分配給埠的信 號發送持續時長通知給與該埠相連的天線切換單元。其中，發送和接收方
式可以是通過I/O接口 ，也可以是通過連接天線切換單元300與埠的電纜 進行發送。
本步驟中，天線切換單元根據信號發送持續時長，按照預設配置策略對 與該天線切換單元相連的各天線的信號發送時長及順序進行配置的方法可 有多種，下面列舉其中兩種實現方法。
第一種方法
預先在天線切換單元中設置與天線切換單元相連的各天線的信號發送 配置策略；天線切換單元根據信號發送持續時長，按照所設置的信號發送配
到信號發送配置結果。
其中，信號發送配置策略可以有多種形式，如可以是平均分配，即將信 號發送持續時長平均分配給與該天線切換單元相連的各個天線；也可以是加 權分配，即將信號發送持續時長按照預設的加權係數分配給與該天線切換單 元相連的各個天線；還可以是輪詢分配，即輪流將所述信號發送持續時長分 配給與該天線切換單元相連的一個天線等。
當信號發送配置策略為平均分配或加權分配時，天線切換單元根據信號 發送配置結果，在信號發送期間，控制各天線按照為該天線配置的信號發送 時長及順序進行信號發送。
當信號發送配置策略為輪詢分配時，天線切換單元根據信號發送配置結 果，在每個信號發送期間，按照輪詢順序分別控制一個天線按照所述信號發送持續時長進行信號發送。具體實現時，可通過對輪詢過程進行計數來實現， 例如，若一個天線切換單元共有n個天線，則可設定計數為1時，本次信號
發送期間，採用天線l進行信號發送；計算為2時，本次信號發送期間，採 用天線2進行信號發送，......；計算為n時，本次信號發送期間，採用天線
n進行信號發送；計算為n+l時，本次信號發送期間，採用天線l進行信號 發送,依此類推。進一步地，為了避免由於拆裝天線切換單元或計數故障等因 素造成的計數錯誤，讀寫器本體可周期性的向天線切換單元發送復位信號， 天線切換單元接收到該復位信號，從輪詢順序中的起始天線開始(從計數1 開始)，在每個信號發送期間，按照輪詢順序分別控制一個天線按照信號發 送持續時長進行信號發送。 ，
其中，所設置的信號發送配置策略可以是一種，則對與天線切換單元相 連的各天線的信號發送時長及順序進行配置時，按照該種信號發送配置策略 進行配置即可。
或者，所設置的信號發送配置策略可以是多種，則對與天線切換單元相 連的各天線的信號發送時長及順序進行配置時，可根據應用場景等因素選擇 其中一種，並按照所選擇的信號發送配置策略進行配置。
第二種方法
預先在讀寫器本體中設置與天線切換單元相連的各天線的信號發送配 置策略，並將所設置的信號發送配置策略發送給天線切換單元，天線切換單 元根據信號發送持續時長，按照所接收的信號發送配置策略對與天線切換單 元相連的各天線的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果。
步驟902，讀寫器本體確定信號發送配置結果，根據該信號發送配置結 果，確定被激活的RFID標籤對應的天線，根據該天線的覆蓋區域，確定所 述RFID標籤的位置。
本步驟中，信號發送配置結果的確定方法可有多種，對應步驟901中天 線切換單元對與之相連的各天線的信號發送時長及順序進行配置的方法中 的第一種方法，可以是預先在讀寫器本體中設置與天線切換單元相連的各 天線的信號發送配置策略，該信號發送配置策略與設置在天線切換單元中的 信號發送配置策略相同。讀寫器本體中根據自身分配給與天線切換單元相連 的埠的信號發送持續時長，按照所設置的信號發送配置策略(該信號發送時長及順序，得到:號發il配置結果。' ' ''°'' '
此外，信號發送配置結果的確定方法對應步驟901中天線切換單元對與 之相連的各天線的信號發送時長及順序進行配置的方法中的第一種方法時，
依據的信號發送配置策略發送給讀寫器本體，讀寫器本體根據該信號發送配 置策略及分配給各埠的信號發送持續時長，確定相應埠對應的各天線的
信號發送時長及順序，得到各天線的信號發送配置結果；或者天線切換單元 將其對各天線的信號發送時長及順序進行配置後得到信號發送配置結果發
送給讀寫器本體。
對應步驟901中天線切換單元對與之相連的各天線的信號發送時長及順 序進行配置的方法中的第二種方法，讀寫器本體根據自身分配給與天線切換 單元相連的埠的信號發送持續時長，按照自身中所設置的信號發送配置策
配置結果。
下面通過兩個具體示例對上述實施例中的RFID讀寫器及其實現方法進 行描述。
示例一
圖IO為本發明示例一中RFID讀寫器的結構示意圖。如圖IO所示，本 示例中，假設讀寫器本體有四個埠 ，為埠 1至埠 4,並且每個埠都 設置有一個天線切換單元，每個天線切換單元對應兩個天線，假設將各天線 分別標記為如圖10所示的天線1至天線8,則可有埠 1對應天線1和天線 2,埠 2對應天線3和天線4,埠 3 7十應天線5和天線6,埠4，於應天 線7和天線8。
此外，假設在讀寫器本體和各天線切換單元中預先設置平均分配的信號 發送配置策略，且假設讀寫器本體分配給每個埠的信號發送持續時長均為 T。
實際工作時，天線切換單元首先通過對流經與該天線切換單元相連的讀 寫器本體的埠的信號電平進行測量，將得到的測量結果與預設的發送電平 闞值進行比較，當達到預設發送電平閾值時，確定到達信號發送的起始時刻， 通過定時器記錄達到預設發送電平閾值的電平的持續時長，得到讀寫器本體分配給該埠的信號發送持續時長。
天線切換單元根據所得到的信號發送持續時長，按照平均分配的配置策
如，對與埠 1對應的兩個天線，天線1和天線2分別分配Tl=T2=T/2的信 號發送時長。
信號發送過程中，若讀寫器本體依次選取埠 1至埠 4進行信號發送，
則各天線的發送時間及順序如圖11所示。
相應地，讀寫器本體根據預先配置的平均分配策略及自身分配給各埠 的信號發送持續時長，確定各天線的信號發送時長及順序，並得到圖11所 示的各天線的發送時間及順序規則，根據圖11便可確定當前激活RFID標籤 的天線，根據該天線的覆蓋區域，便可確定RFID標籤的具體位置。
示例二
本發明示例二中仍以圖10所示的RF ID讀寫器的結構示意圖為例。本示 例中，假設在讀寫器本體和各天線切換單元中預先設置輪詢分配的信號發送 配置策略，且假設讀寫器本體分配給每個埠的信號發送持續時長均為T。
實際工作時，天線切換單元首先通過對流經與該天線切換單元相連的讀 寫器本體的埠的信號電平進行測量，將得到的測量結果與預設的發送電平 閾值進行比較，當達到預設發送電平閾值時，確定到達信號發送的起始時刻， 通過定時器記錄達到預i殳發送電平閾值的電平的持續時長，得到讀寫器本體 分配給該埠的信號發送持續時長。
天線切換單元才艮據所得到的信號發送持續時長，按照輪詢分配的配置策 略，為與該天線切換單元相連的每個天線均分配長度為T的信號發送時長， 例如，對與埠 1對應的兩個天線，天線1和天線2分別分配T的信號發送 時長，若對於埠 1當前的發送周期，採用天線l進行信號發送，則對於端 口 l的下一個發送周期，則採用天線2進行信號發送，依此類推。
信號發送過程中，若讀寫器本體依次選取埠 l至埠 4進行信號發送， 而每個埠對應的天線切換單元依次選取一個天線並分配T的信號發送時 長，則各天線的發送時間及順序如圖12所示。
相應地，讀寫器本體根據預先配置的輪詢分配策略及自身分配給各埠 的信號發送持續時長，確定各天線的信號發送時長及順序，並得到圖12所示的各天線的發送時間及順序規則，根據圖12便可確定當前激活RFID標籤 的天線，根據該天線的覆蓋區域，便可確定RFID標籤的具體位置。
該示例中，具體實現時，可通過對輪詢過程進行計數來實現，例如，對 埠 1的天線切換單元來說，可設定計數為1時，本次信號發送期間，釆用 天線l進行信號發送；計算為2時，本次信號發送期間，採用天線2進行信 號發送，計數為3時，本次信號發送期間，採用天線l進行信號發送；計算 為4時，本次信號發送期間，採用天線2進行信號發送；依此類推。進一步 地，本示例中，為了避免由於拆裝天線切換單元或計數故障等因素造成的計 數錯誤，讀寫器本體可周期性的向天線切換單元發送復位信號，天線切換單 元接收到該復位信號，從輪詢順序中的起始天線開始，在每個信號發送期間， 按照輪詢順序分別控制一個天線按照信號發送持續時長進行信號發送，例 如，對於埠 l來說，計數從l開始，並且本次信號發送期間，採用天線l 進行信號發送。
以上所述各實施例中，當天線切換單元和讀寫器本體之間需要進行信息 交互時，二者之間可相應的設置數據線接口，否則，二者之間可只通過連接 天線的電纜進行連接即可。
本發明所提供的技術方案能夠支持較多的天線，並且不會降低各天線的 發射功率，同時本發明中的較佳實施例無需改變讀寫器本體中的內部電路， 由天線切換單元自動測量讀寫器本體分配給各埠的信號發送持續時長，並 根據所測得的信號發送持續時長控制與之相連的各天線進行信號發送。此 外，由於讀寫器本體和天線切換單元可以同時監測信號發送周期中各天線的 發送情況，因此，讀寫器本體可準確獲知當前激活RFID標籤的天線，並且 可根據天線的覆蓋區域，確定RFID標籤的位置，實現高精度的跟蹤。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範 圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等， 均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1、一種無線射頻識別RFID讀寫器，包括讀寫器本體(100)和天線，所述讀寫器本體(100)用於為自身的每個埠分配信號發送持續時長；其特徵在於，該RFID讀寫器還包括至少一個天線切換單元(300)，每個天線切換單元(300)的一端與讀寫器本體(100)的一個埠相連，另一端與至少兩個天線相連；所述天線切換單元(300)用於獲取所述讀寫器本體(100)分配給所述埠的信號發送持續時長，根據所述信號發送持續時長對所述至少兩個天線的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果，根據所述信號發送配置結果對所述至少兩個天線的信號發送進行切換控制。
2、 如權利要求1所述的RFID讀寫器，其特徵在於，所述天線切換單元 (300)包括發送時長控制模塊(310),用於獲取所述讀寫器本體(100)分配給所述端 口的信號發送持續時長；根據所述信號發送持續時長，按照預設配置策略對 所述至少兩個天線的信號發送時長及順序進行配置；根據所述配置的結果， 在信號傳輸過程中，向切換模塊(320)發送控制信號；切換模塊(320)，用於根據來自所述發送時長控制模塊(310)的控制信號， 對所述至少兩個天線的信號發送進行切換。
3、 如權利要求2所述的RFID讀寫器，其特徵在於，所述發送時長控制 模塊(310)包括信號發送時長獲取模塊(311),用於獲取所述讀寫器本體(100)分配給所述 埠的信號發送持續時長；天線發送時長配置模塊(312),用於根據所述獲取模塊(311)獲取的信號發 送持續時長，按照預設配置策略對所述至少兩個天線的信號發送時長及順序 進行配置；控制模塊(313)，用於根據所述天線發送時長配置模塊(312)的信號發送 配置結果，在信號傳輸過程中，向切換模塊(320)發送控制信號。
4、 如權利要求3所述的RFID讀寫器，其特徵在於，所述信號發送時長 獲取模塊(311)包括信號發送起止時刻測量模塊(501),用於對流經所述埠的信號電平進行 測量，將得到的測量結果與預設的發送電平閾值進行比較，確定信號發送的起始時刻及結束時刻；信號發送時長測量模塊(502),用於對所述信號發送的起始時刻至結束時 刻之間的持續時間進行記錄，得到讀寫器本體(100)分配給所述埠的信號發 送持續時長。
5、 如權利要求3所述的RFID讀寫器，其特徵在於，所述天線發送時長 配置模塊(312)包括配置策略設置模塊(601)，用於設置所述至少兩個天線的信號發送配置策略；發送時長分配模塊(602),用於根據所述信號發送時長獲取模塊(311)獲取 的信號發送持續時長，按照所述配置策略設置模塊(601)中設置的所述信息發
6、 如權利要求2所述的RFID讀寫器，其特徵在於，所述切換模塊(320) 包括第一發送接收切換模塊(321)、第二發送接收切換模塊(322)、天線切 換模塊(323)和耦合器(324),其中，所述第一發送接收切換模塊(321)包括第一發送接收接口、第一發送接 口和第一接收接口 ，所述第一發送接收接口與所述讀寫器本體(100)的埠相 連，並且所述第一發送接收接口與所述第一發送接口之間形成發送通道，所 述第 一發送接收接口與所述第 一接收接口之間形成接收通道；每個第 一發送 接收切換模塊(321)用於根據來自所述發送時長控制模塊(310)的控制信號， 對所述發送通道和接收通道進行切換；所述第二發送接收切換模塊(322)的數量與天線數量一致，並且每個第二 發送接收切換模塊(322)包括第二發送接收接口、第二發送接口和第二接收 接口，所述第二發送接收接口與天線相連，並且所述第二發送接收接口與所 述第二發送接口之間形成發送通道，所述第二發送接收接口與所述第二接收 接口之間形成接收通道；每個第二發送接收切換模塊(322)用於根據來自所述 發送時長控制模塊(3IO)的控制信號，對所述發送通道和接收通道進行切換；所述天線切換模塊(323)包括信號接收接口和與天線數量一致的發送接 口 ；所述信號接收接口與所述第一發送接收切換模塊(321)的第一發送接口相 連，所述每個發送接口與 一個第二發送接收切換模塊(322)的第二接收接口相 連，所述天線切換模塊(323)用於根據來自所述發送時長控制模塊(310)的控 制信號，對所述信號接收接口與各發送接口之間的通道進行切換；所述耦合器(324)的包括信號發送接口和與天線數量一致的接收接口 ； 所述信號發送接口與所述第 一發送接收切換模塊(321)的第 一接收接口相連， 所述每個接收接口與 一個第二發送接收切換模塊(322)的第二發送接口相連； 所述耦合器(324),用於耦合來自各第二發送接收切換模塊(322)的信號，將 得到的 一路信號向第 一發送接收切換模塊(321 )輸出。
7、 如權利要求2至6中任一項所述的RFID讀寫器，其特徵在於，所述 讀寫器本體(100)進一步根據所述信號發送配置結果，確定被激活RFID標籤 對應的天線，根據所述天線的覆蓋區域，確定所述RFID標籤的位置。
8、 如權利要求7所述的RFID讀寫器，其特徵在於，所述讀寫器本體(100) 包括天線發送時長確定模塊(110)，用於根據讀寫器本體(100)分配給各埠的 信號發送持續時長，按照預設配置策略確定各埠對應的所述至少兩個天線 的信號發送時長及順序，得到所述至少兩個天線的信號發送配置結果；RFID標籤位置確定模塊(120)，用於根據所述信號發送配置結果，確定 被激活的RFID標籤對應的天線，根據所述天線的覆蓋區域，確定所述RFID 標籤的位置。
9、 一種無線射頻識別RFID讀寫器的天線切換實現方法，其特徵在於， 在讀寫器本體和天線之間設置至少一個天線切換單元，每個天線切換單元的 一端與讀寫器本體的一個埠相連，另一端與至少兩個天線相連，該方法包 括每個天線切換單元獲取讀寫器本體分配給與所述天線切換單元相連的 埠的信號發送持續時長；號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果；根據所述信號發送配置結果對與所述天線切換單元相連的各天線的信 號發送進行切換控制。
10、 如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述天線切換單元獲取讀 寫器本體分配給與所述天線切換單元相連的埠的信號發送持續時長包括所述天線切換單元對流經所述埠的信號電平進行測量，將得到的測量 結果與預設的發送電平閾值進行比較，確定信號發送的起始時刻及結束時 刻；對所述信號發送的起始時刻至結束時刻之間的持續時間進行記錄，得到 讀寫器本體分配給所述埠的信號發送持續時長。
11、 如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述根據信號發送持續時 長對與所述天線切換單元相連的各天線的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果包括設置與所述天線切換單元相連的各天線的信號發送配置策略； 根據所述信號發送持續時長，按照所述信號發送配置策略對所述各天線的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果。
12、 如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述信號發送配置策略線，或者為將所述信號發送持續時長按照預設的加權係數分配給與所述天 線切換單元相連的各個天線；所述根據信號發送配置結果對與所述天線切換單元相連的所述至少兩 個天線的信號發送進行切換控制為根據信號發送配置結果，在信號發送期 間，控制各天線按照為所述天線配置的信號發送時長及順序進行信號發送。
13、 如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述信號發送配置策略線；、 、， 一 ' 、'、所述根據信號發送配置結果對與所述天線切換單元相連的所述至少兩 個天線的信號發送進行切換控制為根據信號發送配置結果，在每個信號發 送期間，按照輪詢順序分別控制一個天線按照所述信號發送持續時長進行信 號發送。
14、 如權利要求13所述的方法，其特徵在於，該方法進一步包括讀 寫器本體周期性的向天線切換單元發送復位信號，天線切換單元接收到所述 復位信號，從輪詢順序中的起始天線開始，執行所述在每個信號發送期間， 按照輪詢順序分別控制一個天線按照所述信號發送持續時長進行信號發送。
15、 如權利要求9至14中任一項所述的方法，其特徵在於，該方法進 一步包括讀寫器本體根據所述信號發送配置結果，確定被激活的RFID標 籤對應的天線，根據所述天線的覆蓋區域，確定所述RFID標籤的位置。
16、 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述讀寫器本體^4居所 述信號發送配置結果，確定被激活的RFID標籤對應的天線之前進一步包括讀寫器本體根據分配給各埠的信號發送持續時長，按照預設配置策略 確定相應埠對應的各天線的信號發送時長及順序，得到各天線的信號發送 配置結果。
全文摘要
本發明公開了一種RFID讀寫器，包括讀寫器本體、天線和至少一個天線切換單元。讀寫器本體用於為自身的每個埠分配信號發送持續時長；每個天線切換單元的一端與讀寫器本體的一個埠相連，另一端與至少兩個天線相連；所述天線切換單元用於獲取所述讀寫器本體分配給所述埠的信號發送持續時長，根據所述信號發送持續時長對所述至少兩個天線的信號發送時長及順序進行配置，得到信號發送配置結果，根據所述信號發送配置結果對所述至少兩個天線的信號發送進行切換控制。此外，本發明還公開了一種RFID讀寫器的天線切換實現方法。本發明所公開的技術方案，能夠擴大RFID讀寫器的覆蓋範圍。
文檔編號G06K17/00GK101408947SQ20071016298
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月9日 優先權日2007年10月9日
發明者蘭普·馬蒂爾斯, 丹 喻, 亮 張, 勇 袁, 輝 酈, 霍爾斯特·迪特 申請人:西門子公司