專利名稱：有源交互式可視rfid電子標簽模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及RFID (Radio Frequency Identification)電子標簽,尤其是一種有源可視，數(shù)據可相互交互的有源交互式可視RFID電子標簽模塊。
背景技術：
射頻識別裝置的應用越來越廣泛，如圖I所示，現(xiàn)在使用的普通RFID電子標簽I包括內置有存儲器3的RFID芯片2，該RFID芯片電性 連接用于微型無線電發(fā)射和接受的第
一RF天線4，現(xiàn)在使用的RFID電子標簽讀寫器6含有帶無線收發(fā)功能的微控制器5，該微控制器5電性連接第二 RF天線7及通信接口 8，該RFID電子標簽I通常由該RFID電子標簽讀寫器6的第二 RF天線7發(fā)送的RF射頻信號提供能量，并耦合至RFID電子標簽I中的第一 RF天線4，第一 RF天線4中的整流器將RF射頻信號的能量轉化為電能后為電子標簽供電，上電后，RFID電子標簽I對RFID讀寫器的指令進行回應，返回存儲于其存儲器3中的標示信息。由于采用耦合能量，因此該RFID電子標簽稱為無源電子標簽；由于受能量限制，該無源電子標簽只能進行短距離的無線通信，不能提供除標示信息外的數(shù)據交換，也不能對外部的執(zhí)行部件發(fā)出指令。為解決無源電子標簽通信距離短的問題，帶微型電池的有源電子標簽出現(xiàn)，但其也僅限于電子標簽讀寫器對電子標簽進行身份的識別和管理，彼此交換的通信數(shù)據都是由RFID讀寫器設定的身份識別管理信息，無法實現(xiàn)對電子標簽所處的環(huán)境條件及周邊態(tài)勢作出數(shù)據信息的交換。如現(xiàn)有的RFID識別定位系統(tǒng)用于風景區(qū)或野生動物自然保護區(qū)的游客識別定位管理，游客在野外觀看野生動物的過程中，游客身上佩戴的電子標簽與園區(qū)管理處的電子標簽讀寫器進行單向數(shù)據交換，經RFID讀寫中繼器獲得的電子標簽存儲器中存儲的游客身份識別信息，傳遞到RFID終端人員管理系統(tǒng)，從而使管理人員能獲知攜帶電子標簽游客的大致位置，但還是不知道游客所處的環(huán)境，若發(fā)生電子標簽丟失，甚至野生動物威脅到游客的生命，雖然電子標簽仍位于保護區(qū)內，管理方同樣無法覺察游客所處的危險狀態(tài)。在工業(yè)應用領域，零售狀態(tài)的物品或處于運輸狀態(tài)的部件，雖然配置有RFID，但同樣若所定位對象損壞或處于危險情況，RFID讀寫器持有者同樣一無所知。現(xiàn)有的電子標簽無法反饋即時可靠的電子標簽持有者的狀態(tài)信息，因而給電子標簽系統(tǒng)應用者帶來許多不便，這就需要一種新型的，能夠實現(xiàn)監(jiān)控被識別定位物品的狀態(tài)，并能與外界傳感器或執(zhí)行部件進行數(shù)據交換的RFID電子標簽。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有有源RFID電子標簽在應用中存在只能提供預設數(shù)據的單方通信，讀寫器無法獲得電子標簽所處環(huán)境的狀態(tài)信息的難題，提出一種可進行遠距離讀寫操作識別，并能實時獲得RFID電子標簽所處環(huán)境狀況的有源交互式可視 V-RFID 電子標簽模塊(Video-Radio Frequency Identification)。為解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的有源交互式可視RFID電子標簽模塊，包括V-RFID電子標簽及V-RFID電子標簽讀寫器，該V-RFID電子標簽包括內置存儲器的RFID芯片，該RFID芯片電性連接第一電源及第一 RF天線，該第一電源還連接有帶無線圖像傳輸模塊的第一微控制器，該第一微控制器電性連接第一電源、攝像模組及第一 RF天線；該V-RFID電子標簽讀寫器中設有帶無線圖像傳輸模塊的第二微控制器，該第二微控制器電性連接第二 RF天線及第二電源，該第二 RF天線將第二微控制器發(fā)出的圖像傳輸信號及數(shù)據信息發(fā)送出去；第一 RF天線無線聯(lián)結第二 RF天線，接收第二 RF天線發(fā)送的各種信號，如果接收的是數(shù)據信息，則將其寫入RFID芯片；如果接收的是圖像傳輸信號，則由第一微控制器驅動攝像模組動作，對V-RFID電子標簽所處的環(huán)境位置進行攝像，并將所攝取的圖像信息回傳給第一微控制器，通過第一微控制器內部的無線圖像傳輸模塊經第一 RF天線發(fā)射至V-RFID電子標簽讀寫器，該V-RFID電子標簽讀寫器將收到的圖像信息經第二微控制器的無線圖像傳輸模塊傳輸給V-RFID讀寫主控制器進行分析處理。該攝像模組的核心傳感器為(XD/CM0S類型的普通圖像攝像器件或為紅外圖像傳感器。
該V-RFID電子標簽還通過第一微控制器與多個傳感器及多個執(zhí)行機構進行無線通信及數(shù)據交換，該第一微控制器與多個傳感器及多個執(zhí)行機構的數(shù)據交換為無線傳輸或通信電纜，該第二微控制器通過第二 RF天線發(fā)送各種控制信號，第一 RF天線接收第二 RF天線發(fā)送的控制信號，并傳送給第一微控制器，由第一微控制器分別驅動傳感器或執(zhí)行機構動作。為避免V-RFID電子標簽讀寫器在讀寫V-RFID電子標簽的過程中與圖像傳輸信號或控制信號的數(shù)據傳輸發(fā)生碰撞，第一微控制器在V-RFID電子標簽讀寫器的控制下進行無線通信頻道調整，使V-RFID電子標簽讀寫器與V-RFID電子標簽的無線通信頻道保持一致，而圖像傳輸或控制信號的通信頻道自動調整。本發(fā)明有源交互式可視V-RFID電子標簽模塊在實際應用時可設置多個V-RFID電子標簽讀寫器，其中一個設為V-RFID讀寫主控制器，其余的則作為V-RFID讀寫中繼器，該多個V-RFID讀寫中繼器分別與不同的V-RFID電子標簽無線聯(lián)結，且所有的V-RFID讀寫中繼器無線聯(lián)結V-RFID讀寫主控制器。V-RFID電子標簽的攝像模組在開機情況下處于休眠省電狀態(tài)，當?shù)谝晃⒖刂破鹘邮盏綀D像采集指令或數(shù)據采集指令，第一微控制器喚醒并控制攝像模組進行一幀或者連續(xù)圖像的采集，獲取到的圖像經壓縮后通過第一微控制器的無線圖像傳輸模塊傳送至V-RFID電子標簽讀寫器。
本發(fā)明所提供的有源交互式可視V-RFID電子標簽模塊的攝像模組能對其所處的環(huán)境位置進行攝像，并通過其第一微控制器內設的無線圖像傳輸模塊發(fā)射至V-RFID電子標簽讀寫器，V-RFID電子標簽讀寫器將收到的圖像信息根據上一級的V-RFID讀寫主控制器指令無線發(fā)射至V-RFID讀寫主控制器進行位置狀態(tài)等信息的分析處理，從而可方便地讓V-RFID讀寫主控制器持有者獲知V-RFID電子標簽所處的狀態(tài)。同時V-RFID電子標簽內置的具有無線圖像傳輸模塊的第一微控制器，可以接受V-RFID電子標簽讀寫器發(fā)送的控制輸出指令，并通過V-RFID電子標簽的第一微控制器將控制指令發(fā)射至對應的執(zhí)行機構，或將V-RFID電子標簽與外部傳感器進行通信獲得的信息返回至V-RFID電子標簽讀寫器，即實現(xiàn)交互式的信息通信。V-RFID電子標簽本身帶有大容量長時間待機的鋰電池或可實現(xiàn)同樣功能目的的電池，第一微控制器和攝像模組在V-RFID電子標簽開機情況下處于休眠狀態(tài)，在接收到圖像采集指令或控制讀寫指令時喚醒V-RFID電子標簽內的攝像模組或相應的傳感器或執(zhí)行機構，從而在盡可能的情況下節(jié)省電力資源，保證有源交互式可視RFID電子標簽模塊長時間待機工作。根據實際需要和成本考慮，V-RFID電子標簽可采用分離獨立器件設計成一體，即采用RFID芯片、第一 RF天線、帶無線圖像傳輸模塊的第一微控制器設計成一體，也可將RFID芯片、第一 RF天線、帶無線圖像傳輸模塊的第一微控制器封裝成獨立的V-RFID電子標簽芯片。


圖I為普通RFID電子標簽模塊示意 圖2為本發(fā)明有源交互式可視RFID電子標簽模塊結構示意圖；
圖3為本發(fā)明有源交互式可視RFID電子標簽模塊的數(shù)據交互傳輸示意 圖4為本發(fā)明有源交互式可視RFID電子標簽模塊傳感器數(shù)據交互傳輸流程結構示意 圖5為本發(fā)明有源交互式可視RFID電子標簽模塊案例實施結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的內容作進一步的說明。參見圖2，本發(fā)明有源交互式可視V-RFID電子標簽11包括內置存儲器3的RFID芯片2，該RFID芯片2電性連接第一電源12及第一 RF天線4，該第一電源12為V-RFID電子標簽11提供所需電源，該第一 RF天線4接收讀寫器發(fā)出的讀寫信號供RFID芯片2讀出或寫入信息。該V-RFID電子標簽11中還設有帶無線圖像傳輸模塊的第一微控制器10，該第一微控制器10電性連接第一電源12、攝像模組9及第一 RF天線4，該第一微控制器10接收讀寫器發(fā)出的控制信號，并驅動攝像模組9動作，同時向讀寫器傳送攝像模組9獲取的圖像數(shù)據。該攝像模組9的核心傳感器為(XD/CM0S類型的普通圖像攝像器件，也可為紅外圖像傳感器。本發(fā)明有源交互式可視V-RFID電子標簽讀寫器15中設有帶無線圖像傳輸模塊的第二微控制器13，該第二微控制器13電性連接第二 RF天線7及第二電源14，同樣，該第二電源14提供讀寫器所需電源，該第二 RF天線7將將第二微控制器13發(fā)出的圖像傳輸信號及數(shù)據信息發(fā)送出去。該V-RFID電子標簽讀寫器15中還設有與計算機通訊的通信接口 8。上述第一 RF天線4無線聯(lián)結第二 RF天線7，接收第二 RF天線7發(fā)送的各種信號，如果接收的是數(shù)據信息，則將其寫入RFID芯片2;如果接收的是圖像傳輸信號，則由第一微控制器10驅動攝像模組9動作，對V-RFID電子標簽11所處的環(huán)境位置進行攝像，并將所攝取的圖像信息回傳給第一微控制器10，通過第一微控制器10內部的無線圖像傳輸模塊經第一 RF天線4發(fā)射至V-RFID電子標簽讀寫器15，該V-RFID電子標簽讀寫器15將收到的圖像信息經第二微控制器13的無線圖像傳輸模塊傳輸給V-RFID讀寫主控制器進行分析處理。參見圖3-圖5所示，本發(fā)明有源交互式可視V-RFID電子標簽模塊的應用系統(tǒng)包括多個V-RFID電子標簽11及多個V-RFID電子標簽讀寫器15。每一 V-RFID電子標簽11還可通過第一微控制器10與多個傳感器16及多個執(zhí)行機構17進行交互式數(shù)據通信，該第一微控制器10與多個傳感器16及多個執(zhí)行機構17的連接既可采用無線傳輸，也可通過通信電纜18完成。該多個V-RFID電子標簽讀寫器15中設有一個V-RFID讀寫主控制器19，其余的則作為V-RFID讀寫中繼器20，該多個V-RFID讀寫中繼器20分別無線聯(lián)結不同的V-RFID電子標簽11，且所有的V-RFID讀寫中繼器20無線聯(lián)結V-RFID讀寫主控制器19。下面以野生自然保護區(qū)的游客識別定位管理系統(tǒng)為例，具體說明本發(fā)明的使用。參見圖3-圖5，在游客進入自然保護區(qū)時，由自然保護區(qū)的管理者向每位游客發(fā)放V-RFID電子標簽11，該V-RFID電子標簽11內部存儲器3存儲身份認證信息，該身份認證信息由V-RFID電子標簽讀寫器15的第二微控制器12及第二 RF天線7經第一 RF天線4寫入到RFID芯片2中，且該身份認證碼可自由設定并是唯一的，為避免同一保護區(qū)內的不同的游客組團發(fā)生身份識別混淆，每個組團的游客認證碼單獨設定有一校驗位。通常情況下，游客所處的保護區(qū)較為廣闊，游客的位置也是任意的，或者即使有固 定路線，管理方在自然保護區(qū)的任意位置、有規(guī)律的距離線路上安裝有V-RFID讀寫中繼器20，而每個V-RFID讀寫中繼器20分別由內設的第二電源14供電，在本實施例中采用鋰電池，同樣，V-RFID電子標簽11在發(fā)放給游客之前，已經由管理方為V-RFID電子標簽內置的第一電源12充電，當游客進入自然保護區(qū)，在一定的距離上V-RFID讀寫中繼器20從V-RFID電子標簽11讀出游客的身份信息，并實時經內置第二微控制器13的無線(本實施案例是采用無線傳輸，若在其它業(yè)場合，則也可通過通信電纜18完成數(shù)據交換)發(fā)送至位于自然保護區(qū)管理處的V-RFID讀寫主控制器19上，管理人員從V-RFID讀寫主控制器19的通信接口 8獲得信息，以了解游客信息。當管理人員需要了解游客所處環(huán)境的實時信息時，管理人員可適時給某位游客佩戴的V-RFID電子標簽11下達圖像采集指令，該指令由V-RFID讀寫主控制器19發(fā)出，經V-RFID讀寫中繼器20將指令層層下達，最后，游客佩戴的V-RFID電子標簽11的第一微控制器10接收到該信息，并將內置的攝像模組9從待機狀態(tài)喚醒，對游客某一方向的環(huán)境進行拍攝，該拍攝到的圖像數(shù)據經第一微控制器10進行圖像壓縮處理后，層層返回至自然保護區(qū)的管理者所持有V-RFID讀寫主控制器19，這樣，管理者就直觀地掌控游客的環(huán)境狀態(tài)，判定其是否處于危險狀態(tài)。V-RFID電子標簽11在預定的時間內未收到圖像采集指令或數(shù)據傳輸指令時，V-RFID電子標簽11的攝像模組9和第一微控制器10自動進入休眠狀態(tài)，以節(jié)省電力，等待下一控制指令的喚醒。當某一游客佩戴的V-RFID電子標簽11正進行圖像傳送過程中，為避免V-RFID電子標簽讀寫器15同時又在讀寫V-RFID電子標簽，可將該V-RFID電子標簽所攜帶的身份認證信息同圖像一并返回至V-RFID讀寫主控制器19，當同一位置的V-RFID電子標簽讀寫器15對多個V-RFID電子標簽11進行讀操作的過程中，V-RFID電子標簽讀寫器15與V-RFID電子標簽11根據預先設定的數(shù)據防碰撞機制自動進行頻道調整，保證正常的點對多點的無線數(shù)據交換。至于該有源交互式可視電子標簽V-RFID 11如何與外部的傳感器16或執(zhí)行部件17進行信息的交互處理，由于其大致與攝像模組9的控制相同，因而在此不多加敘述。另夕卜，文中提到的可實現(xiàn)圖像無線傳輸模塊已是公開技術，因而在本專利中也不作敘述。
權利要求
1.一種有源交互式可視RFID電子標簽模塊，其特征在于包括V-RFID電子標簽及V-RFID電子標簽讀寫器，該V-RFID電子標簽包括內置存儲器的RFID芯片，該RFID芯片電性連接第一電源及第一 RF天線，該第一電源還連接有帶無線圖像傳輸模塊的第一微控制器，該第一微控制器電性連接第一電源、攝像模組及第一 RF天線；該￥-1^10電子標簽讀寫器中設有帶無線圖像傳輸模塊的第二微控制器，該第二微控制器電性連接第二 RF天線及第二電源，該第二 RF天線將第二微控制器發(fā)出的圖像傳輸信號及數(shù)據信息發(fā)送出去；第一 RF天線無線聯(lián)結第二 RF天線，接收第二 RF天線發(fā)送的各種信號，如果接收的是數(shù)據信息，則將其寫入RFID芯片；如果接收的是圖像傳輸信號，則由第一微控制器驅動攝像模組動作，對V-RFID電子標簽所處的環(huán)境位置進行攝像，并將所攝取的圖像信息回傳給第一微控制器，通過第一微控制器內部的無線圖像傳輸模塊經第一 RF天線發(fā)射至V-RFID電子標簽讀寫器，該V-RFID電子標簽讀寫器將收到的圖像信息經第二微控制器的無線圖像傳輸模塊傳輸給V-RFID讀寫主控制器進行分析處理。
2.根據權利要求I所述的有源交互式可視RFID電子標簽模塊，其特征在于，該攝像模 組在開機情況下處于休眠狀態(tài)，當?shù)谝晃⒖刂破鹘邮盏綀D像采集指令，第一微控制器喚醒并控制攝像模組進行一幀或者連續(xù)圖像的采集。
3.根據權利要求I所述的有源交互式可視RFID電子標簽模塊，其特征在于，該攝像模組的核心傳感器為(XD/CMOS類型的普通圖像攝像器件或為紅外圖像傳感器。
4.根據權利要求I所述的有源交互式可視RFID電子標簽模塊，其特征在于，該V-RFID電子標簽還通過第一微控制器連接多個傳感器及多個執(zhí)行機構，該第一微控制器與多個傳感器及多個執(zhí)行機構的連接為無線傳輸或通信電纜，該第二微控制器通過第二 RF天線發(fā)送各種控制信號，第一 RF天線接收第二 RF天線發(fā)送的控制信號，并傳送給第一微控制器，由第一微控制器分別驅動傳感器或執(zhí)行機構動作。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的有源交互式可視RFID電子標簽模塊，其特征在于，為避免V-RFID電子標簽讀寫器在讀寫V-RFID電子標簽的過程中與圖像傳輸信號或控制信號的數(shù)據傳輸發(fā)生碰撞，第一微控制器在V-RFID電子標簽讀寫器的控制下進行無線通信頻道調整，使V-RFID電子標簽讀寫器與V-RFID電子標簽的無線通信頻道保持一致，而圖像傳輸或控制信號的通信頻道自動調整。
全文摘要
一種有源交互式可視V-RFID電子標簽模塊，包括V-RFID電子標簽及V-RFID電子標簽讀寫器，該V-RFID電子標簽包括內置存儲器的RFID芯片,該RFID芯片電性連接第一電源及第一RF天線，該第一電源還連接有帶無線圖像傳輸模塊的第一微控制器,該第一微控制器電性連接第一電源、攝像模組及第一RF天線；該V-RFID電子標簽讀寫器中設有帶無線圖像傳輸模塊的第二微控制器，該第二微控制器電性連接第二RF天線及第二電源，該第二RF天線將第二微控制器發(fā)出的圖像傳輸信號及數(shù)據信息發(fā)送出去；該第一RF天線無線聯(lián)結第二RF天線。本發(fā)明在實現(xiàn)普通電子標簽所具有的讀寫操作的同時，能實現(xiàn)實時的視頻采集及與外部傳感器和執(zhí)行部件交互式的信息通信。
文檔編號H04N5/225GK102722738SQ201110079349
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權日2011年3月31日
發(fā)明者劉云龍, 吳士旭, 王志堅 申請人:劉云龍