本發(fā)明屬于射頻電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可穿戴無源rfid設(shè)備，具體涉及一種基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，可用于門禁、兒童防走失、養(yǎng)老院老人定位、體育競技和監(jiān)獄犯人管理等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前可穿戴設(shè)備大多可以連接手機(jī)或其他終端設(shè)備，可穿戴設(shè)備通常以人體為載體、通過便攜式穿戴，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)功能。按照存在形態(tài)主要可以分為五種：以手腕為支撐，如手表、戒指和腕帶等，以頭頸為支撐，如眼鏡、頭盔、頭飾、領(lǐng)帶和耳機(jī)等，以腳部為支撐，如鞋、襪、腳鏈或其它腳腕飾品等，以腰部為支撐，如皮帶、腰帶和減肥瘦身帶等，以其他部位為支撐，如繃帶、衣物和書包等。

衣物類可穿戴設(shè)備電子標(biāo)簽的rfid通信天線屬于柔性天線，在考慮回波損耗與方向性滿足要求的前提下，需要盡可能減小天線的后向散射以降低比吸收率，滿足無線通信設(shè)備中電磁波輻射對(duì)人體的影響低于國家標(biāo)準(zhǔn)(2.0w/kg)的條件。

目前實(shí)際應(yīng)用中的可穿戴rfid系統(tǒng)多種多樣，基本組成主要包括閱讀器和電子標(biāo)簽，閱讀器用來采集電子標(biāo)簽上的信息并處理。電子標(biāo)簽由rfid天線、rfid芯片電路和rfid芯片組成，主要用途是用來標(biāo)識(shí)物件，它通過編碼的方式給予物件一個(gè)唯一的id，以此來鑒別不同的物件。

在現(xiàn)有技術(shù)中，可穿戴rfid設(shè)備的可識(shí)讀距離根據(jù)供電方式的不同也有很大差異，從幾厘米到幾十米不等。而對(duì)于可穿戴無源rfid設(shè)備，由于電子標(biāo)簽為被動(dòng)式，只能利用閱讀器輻射的電磁波能量，用反向散射將通信數(shù)據(jù)返回閱讀器，導(dǎo)致可穿戴無源rfid設(shè)備的可識(shí)讀距離太短，實(shí)際應(yīng)用范圍受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，采用多頻織物陣列天線作為能量收集天線，當(dāng)電子標(biāo)簽與閱讀器處于非通信狀態(tài)時(shí)，其感應(yīng)當(dāng)前空間中的無線射頻信號(hào)能量，為rfid芯片提供額外的工作能源，增加了可穿戴無源rfid設(shè)備的可識(shí)讀距離。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，包括基體和附著在基體上的電子標(biāo)簽，所述電子標(biāo)簽包括rfid通信天線、rfid芯片電路和rfid芯片，所述rfid通信天線，用于接收和發(fā)送無線射頻通信信號(hào)，所述rfid芯片電路，用于對(duì)rfid無線射頻通信信號(hào)進(jìn)行濾波和調(diào)制解調(diào)，并為rfid芯片提供基礎(chǔ)通信所需能量，所述rfid芯片，用于對(duì)接收到的無線射頻通信信號(hào)作出應(yīng)答；所述基體的四周覆蓋有防水薄膜，所述防水薄膜采用柔性絕緣材料；所述電子標(biāo)簽采用無源被動(dòng)式，所述rfid芯片連接有能量收集裝置，所述能量收集裝置包括依次相連的能量收集天線、能量收集電路和儲(chǔ)能元件，其中：

所述能量收集天線，采用導(dǎo)電織物材料，用于感應(yīng)當(dāng)前空間的無線射頻信號(hào)能量；

所述能量收集電路，用于對(duì)當(dāng)前空間無線射頻信號(hào)進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓；

所述儲(chǔ)能元件，用于儲(chǔ)存當(dāng)前空間無線射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化的直流能量。

上述的基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，所述能量收集天線，采用多頻織物陣列天線。

上述的基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，所述能量收集電路，其與能量收集天線阻抗匹配。

上述的基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，所述儲(chǔ)能元件，采用微型超級(jí)電容。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明由于rfid芯片連接有無線射頻能量收集裝置，能夠充分利用當(dāng)前空間環(huán)境條件，收集當(dāng)前空間中對(duì)應(yīng)能量收集天線響應(yīng)頻率的多種無線射頻信號(hào)能量，增加了可穿戴無源rfid設(shè)備的可識(shí)讀距離，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效地?cái)U(kuò)展了可穿戴無源rfid設(shè)備的應(yīng)用范圍。

2、本發(fā)明由于基體覆蓋有采用柔性材料的防水薄膜，能量收集天線采用織物材料，具有可彎曲性和防潮防濕性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例采用的能量收集天線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例1電子標(biāo)簽收集移動(dòng)通信信號(hào)能量示意圖；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例2電子標(biāo)簽收集wifi信號(hào)能量示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例可穿戴無源rfid設(shè)備所處的當(dāng)前空間覆蓋有移動(dòng)通信基站的gsm和4g移動(dòng)通信的無線射頻信號(hào)，能量收集天線為雙頻(900m和1800m)織物陣列天線。

參照?qǐng)D1，一種基于無線射頻能量收集的可穿戴無源rfid設(shè)備，包括基體和附著在基體上的電子標(biāo)簽，基體采用具有柔性的尼龍織物，置于衣物背部的夾層內(nèi)，基體的四周覆蓋有防水薄膜，其采用高分子聚乙烯薄膜。如圖2所示，電子標(biāo)簽包括rfid通信天線、rfid芯片電路和rfid芯片，其中，rfid通信天線用于接收和發(fā)送無線射頻通信信號(hào)；rfid芯片電路用于對(duì)rfid無線射頻通信信號(hào)進(jìn)行濾波和調(diào)制解調(diào)，并為rfid芯片提供基礎(chǔ)通信所需能量；rfid芯片用于對(duì)接收到的無線射頻通信信號(hào)作出應(yīng)答。電子標(biāo)簽采用無源被動(dòng)式，其連接有能量收集裝置，包括依次相連的能量收集天線、能量收集電路和儲(chǔ)能元件，其中：能量收集天線用于感應(yīng)當(dāng)前空間的無線射頻信號(hào)能量；能量收集電路用于對(duì)當(dāng)前空間無線射頻信號(hào)進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓；儲(chǔ)能元件用于儲(chǔ)存低當(dāng)前空間無線射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化的直流能量。

上述的基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，其能量收集天線可為各種符合導(dǎo)電織物特性的天線類型，如環(huán)形天線、八木天線和微帶天線等，本實(shí)施例采用多頻微帶織物陣列天線，響應(yīng)頻段可為各種室內(nèi)室外覆蓋的無線射頻信號(hào)所在頻段，如移動(dòng)通信gsm、移動(dòng)通信4g、wifi、zigbee、藍(lán)牙、數(shù)字電視和fm廣播等，本實(shí)施例采用的能量收集天線為雙頻(900m、1800m)織物陣列天線，響應(yīng)頻段分別對(duì)應(yīng)移動(dòng)通信gsm無線射頻信號(hào)和移動(dòng)通信4g無線射頻信號(hào)，能量收集天線的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該能量收集天線為微帶陣列天線，獨(dú)立的微帶天線元由導(dǎo)電織物制成，本實(shí)施例中導(dǎo)電織物為有涂層鍍金屬尼龍織物，陣列排布為4元天線陣列，饋電網(wǎng)絡(luò)饋線與能量收集電路相連。

上述的基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，其能量收集電路與能量收集天線阻抗匹配，且通過能量收集天線饋電網(wǎng)絡(luò)饋線相連接，能夠?qū)⒛芰渴占炀€感應(yīng)到的無線射頻信號(hào)能量轉(zhuǎn)化為可以儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件的直流能量，為rfid芯片提供額外的工作能源。

上述的基于無線射頻能量收集裝置的可穿戴無源rfid設(shè)備，儲(chǔ)能元件分別與能量收集電路和rfid芯片相連，儲(chǔ)能元件儲(chǔ)存的直流能量為rfid芯片提供額外的工作能源，儲(chǔ)能原件采用微型超級(jí)電容，其有限的體積內(nèi)可以儲(chǔ)存相較于普通電容更多的直流能量。

參照?qǐng)D4，當(dāng)可穿戴無源rfid設(shè)備處于非工作狀態(tài)時(shí)，對(duì)當(dāng)前空間所覆蓋的移動(dòng)通信gsm信號(hào)(900m)或4g信號(hào)(1800m)頻段響應(yīng)，能量收集電路與能量收集天線阻抗匹配，能量收集電路對(duì)移動(dòng)通信無線射頻信號(hào)進(jìn)行整流，濾波，穩(wěn)壓，最終以直流能量的形式儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件。

可穿戴無源rfid設(shè)備處于工作狀態(tài)時(shí)，可穿戴無源rfid設(shè)備對(duì)應(yīng)的閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送閱讀請(qǐng)求，若電子標(biāo)簽在閱讀器可識(shí)讀范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽利用閱讀器發(fā)送閱讀請(qǐng)求的無線射頻信號(hào)能量返回閱讀器所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。若電子標(biāo)簽不在閱讀器的可識(shí)讀范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽利用儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存直流能量增強(qiáng)信號(hào)發(fā)射功率，返回閱讀器所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1區(qū)別在于：本實(shí)施例可穿戴無源rfid設(shè)備所處的當(dāng)前空間覆蓋有無線路由器的無線局域網(wǎng)wifi信號(hào)，本實(shí)施例采用的能量收集天線為雙頻(2.4g和5.8g)織物陣列天線。

參照?qǐng)D5，當(dāng)可穿戴無源rfid設(shè)備處于非工作狀態(tài)時(shí)，對(duì)當(dāng)前空間所覆蓋的wifi信號(hào)(2.4g和5.8g)頻段響應(yīng)，能量收集電路與能量收集天線阻抗匹配，能量收集電路對(duì)移動(dòng)通信無線射頻信號(hào)進(jìn)行整流，濾波，穩(wěn)壓，最終以直流能量的形式儲(chǔ)存于儲(chǔ)能元件。

可穿戴無源rfid設(shè)備處于工作狀態(tài)時(shí)，可穿戴無源rfid設(shè)備對(duì)應(yīng)的閱讀器向電子標(biāo)簽發(fā)送閱讀請(qǐng)求，若電子標(biāo)簽在閱讀器可識(shí)讀范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽利用閱讀器發(fā)送閱讀請(qǐng)求的無線射頻信號(hào)能量返回閱讀器所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。若電子標(biāo)簽不在閱讀器的可識(shí)讀范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽利用儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存直流能量增強(qiáng)信號(hào)發(fā)射功率，返回閱讀器所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。