基于无源射频标签的多物件防丢系统.pdf

本发明提供一种基于无源射频标签的多物件防丢系统，其包括：防丢器子机及防丢器主机，防丢器子机为无源射频标签，防丢器主机包括：天线、射频模块、阅读模块、主控模块、控制阅读模块，以及输入装置及输出装置；所述的主控模块包括即时检查模块和监测告警模块；所述的即时检查模块，可随时指示阅读模块按使用者的要求，扫描无源射频标签，在阅读模块阅读不到某无源FRID标签时，即给出提示；所述的监测告警模块，其指示阅读模块按照设定好的周期，重复扫描阅读事先配置好的无源射频标签，在阅读不到某无源射频标签时，即给出提示。本发明能方便地帮助检查有否物件遗忘、遗落，在物件被偷窃时给出告警，方便人们的日常生活。

1、  一种基于无源射频标签的多物件防丢系统，其特征在于，包括：防丢器子机(1)及防丢器主机(2)：
所述防丢器子机(1)为无源射频标签：其附着在被关注物件，供主机阅读，检测；
所述的防丢器主机(2)包括：
天线(21)：其用于在标签和主机间传递射频信号；
射频模块(22)：其负责数据的发射和接收；
阅读模块(23)：其接受主控模块的指令，执行对无源RFID标签的阅读操作；
主控模块(24)：控制阅读模块(23)，完成与输入输出的接口；其包括即时检查模块和监测告警模块；
输入装置及输出装置；
所述的即时检查模块，其可随时指示阅读模块按使用者的要求，扫描无源射频标签，在阅读模块阅读不到某无源FRID标签时，即给出提示；
所述的监测告警模块，其指示阅读模块按照设定好的周期，重复扫描阅读事先配置好的无源射频标签，在阅读模块阅读不到某无源射频标签时，即给出提示。

2、  根据权利要求1所述的基于无源射频标签的多物件防丢系统，其特征在于，所述的输入装置为小键盘(25)。

3、  根据权利要求1所述的基于无源射频标签的多物件防丢系统，其特征在于，所述的输出装置为LCD显示器(26)。

4、  根据权利要求1所述的基于无源射频标签的多物件防丢系统，其特征在于，所述的主控模块集成于手机芯片，所述的输入装置为手机键盘，所述的输出装置为手机的显示屏。

5、  根据权利要求1所述的基于无源射频标签的多物件防丢系统，其特征在于，所述的主控模块集成于数码音乐播放器的微处理器，所述的输入装置为数码音乐播放器的按键，所述的输出装置为数码音乐播放器的显示屏。

6、  根据权利要求1所述的基于无源射频标签的多物件防丢系统，其特征在于，所述的射频标签设计了字符字段，为每个标签提供一个或几个字符属性。

7、  根据权利要求1所述的基于无源射频标签的多物件防丢系统，其特征在于，所述的射频模块包括有谐振电路，还有一个发射功率控制旋钮用于调节有效工作阅读距离。

8、  一种无源射频标签的多物件防丢系统的工作模式，其特征在于，该工作模式为监测告警模式，其包括如下步骤：首先启动扫描阅读定时器和输入事件捕捉，定时器的周期已经在设置过程中设好并被保存下来；然后等待定时和输入事件的发生；在定时事件处理中，扫描阅读每一个工作标签，如果读不到就记录下该标签；在扫描阅读完全部标签后，检查本周期内是否有未阅读到的标签；如果有未读到的标签，则告警提示，没有则不需告警；本扫描周期结束，继续等待下一个事件。输入事件的处理过程仅处理“停止扫描”事件，收到使用者的停止指令后就立即关闭扫描定时器、复位内存等，结束监测告警工作状态返回至待机状态。

9、  一种无源射频标签的多物件防丢系统的工作模式，其特征在于，该工作模式为即时检查模式，其包括如下步骤：扫描阅读每一个工作标签，如果读不到就记录下该标签；在扫描阅读完全部标签后，检查是否有未阅读到的标签，并作出相应的提示，而后结束此次即时检查工作返回至待机状态；即时检查工作是按需、单次的。

基于无源射频标签的多物件防丢系统
技术领域
本发明涉及一种物件防丢系统，尤其涉及一种基于无源射频标签(FRID)的多物件防丢系统。
背景技术
目前现有的防丢器一般是由主机和子机(一般是一个)组成，工作时子机发出稳定的无线电波，主机接收到子机的无线电信号后不报警，当主机和子机之间的距离超过预定的距离时主机接收不到子机的无线电信号，立即发出报警声，提醒使用者的注意。如实用新型专利“防丢失装置”(申请号：99236729.8)，公开了一种“包括发射无线电波的发射器和接收无线电波的接收报警器。发射器壳体为扁平盒状，其扁平表面上粘贴有一片尼龙搭扣，而与之相扣合的另一片尼龙搭扣粘贴在需防丢失物品上。使用时，发射器通过尼龙搭扣附装在需防丢失物品上，当发射器与接收报警器的距离超过设定范围时，接收报警器便发出报警声。”但由于，此类防丢系统的子机是有源设备，因而体积不能做得很小，挂在钥匙圈上、装在手提包里可以，但对护照等小件就不方便。由于体积和复杂程度，这样的防丢器对多物件的支持也比较困难。
另一方面，RFID(Radio Frequency Identification)射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。最基本的RFID系统由三部分组成：
标签(Tag)：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；
阅读器(Reader)：读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；
天线(Antenna)：在标签和读取器间传递射频信号。
随着技术的进步，RFID将向更低的标签成本、更高读写距离、更大存储容量、更短处理时间等发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无源射频标签(FRID)的多物件防丢系统，一方面可以即时快速检查防止物件遗忘、遗落，另一方面可以监测告警防止物件被偷；应用该系统对任何需要关注的物件只要附着一个无源射频标签即可，不仅可用于小件物品的防丢，还可轻而易举地关注多个物件。
为了解决上述技术问题，本发明的基于无源射频标签(RFID)的多物件防丢系统，包括：防丢器子机及防丢器主机，并设计了即时检查和监测告警两种工作模式。
所述防丢器子机为无源射频标签：其附着在被关注物件，供防丢器主机阅读、检测；
所述的防丢器主机包括：
天线：其用于在标签和防丢器主机间传递射频信号；
射频模块：其负责数据的发射和接收；
阅读模块：其接受主控模块的指令，执行对无源射频标签的阅读操作；
主控模块：其控制阅读模块、完成与输入输出的接口，其设有即时检查模块和监测告警模块。
输入装置及输出装置；
所述的即时检查模式为：
在即时检查模式下，使用者可以随时指示防丢器主机阅读事先配置好的射频标签，当防丢器主机阅读不到某标签时，即给出提示，报告相应的物件不在关注范围内；防丢器主机平时处于待机状态，不作任何的读写动作，不在读写方面消耗电源。主机对每个检查指令仅作一次阅读。
所述的监测告警模式为：
在监测告警模式下，需要设定一个阅读周期，系统提供一个默认周期(如2秒)。在使用者指示系统开始监测告警模式工作后，阅读模块按照设定好的周期，重复扫描阅读事先配置好的射频标签，一旦阅读不到某标签时，即给出提示，报告相应的物件不在关注范围内，并继续按原周期阅读，如果阅读到了全部配置好的标签，就取消告警，重而实现了对关注物的长时间稳定的防丢监测。
本发明能方便地帮助检查有否物件遗忘、遗落，在物件被偷窃时给出告警，方便人们的日常生活。
附图说明
图1是本发明防丢系统的结构示意图。
图2是防丢系统的状态示意图。
图3是防丢系统的设置状态的工作流程图。
图4是防丢系统的监测告警状态的工作流程图。
图5是防丢系统的即时检查状态的工作流程图。
图6是与手机集成的防丢系统的结构示意图。
图7是与数码音乐播放器(MP3)集成的防丢系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例一、专用防丢器
下面以TI公司13.56M方案为例介绍专门防丢器的一个参考设计。
专用防丢器的“专用”指两个方面：一方面，它的功能是专用的，就是采用RFID的易用防丢器；另一方面，它没有其它器件可以利用，需要从头设计电路、选择器件，被选择的这些器件就是完成防丢系统的功能，不作其它任务，如MP3节目的调度。
TI在RFID方面已有低频134K和高频13.56M两个系列的成熟方案，在超高频915M已有样片出来。随着技术的发展超高频可能更加适合于本防丢器，这里仍以高频13.56M为例说明。
如图1所示，该专用防丢器包括：防丢器子机1及防丢器主机2。
所述防丢器子机1为无源射频(FRID)标签：其附着在被关注物件，供主机阅读，检测；本具体实施例中该防丢器子机1包括射频标签11、12…1N。
所述的防丢器主机2包括：
天线21：其用于在标签和主机间传递射频信号；
射频模块22：其负责数据的发射和接收；在本具体实施例中其包括有谐振电路，还有一个发射功率控制旋钮；
阅读模块23：其接受主控模块的指令，执行对无源RFID的阅读操作；
主控模块24：控制RFID阅读模块，完成与防丢器输入输出的接口，其设有即时检查模块和监测告警模块，以驱动、执行即时检查和监测告警模式。
小键盘25和LCD显示器26：用于输入输出；
射频标签采用TI的Tag-it HF-I，最小尺寸可到38x22.5mm；RFID标签有全球唯一的识别码，为了使用方便，本系统为RFID标签设计了字符字段，为每个标签提供一个或几个字符属性，如射频标签1的属性为“qian-bao”。每个系统都固定配备了一定数量的射频标签，这些标签的识别码在出厂时已经写入到主机内存，用户不可更改。或者说，防丢器不会阅读不属于它地射频标签。
主机方面，所述的主控模块采用TI阅读芯片S6700 RI-R6C-001A芯片，按照该芯片使用手册的说明设计与之配套的天线和射频模块(谐振电路)。所述的主控模块可以选择常用的单片机处理器系统，如5 1系列，它将运行防丢器的软件，包括RI-R6C-001A的驱动程序和防丢应用软件，实现设置、即时检查和监测告警过程。
如图2所示，所述的防丢器是一个4状态的有限状态机：待机状态、设置状态、即时检查状态和监测告警状态。
待机状态下：防丢器处于等待用户输入状态，此时用户可选择设置、启动即时检查或启动监测告警。
设置状态下：用户可以设置监测告警和即时检查的工作数据，如选择工作标签、定义标签名称、设定扫描周期等。
监测告警工作状态下：防丢器会按设置好的节拍(周期)扫描阅读工作标签，如有未检测到的标签就告警提示。
即时检查工作状态下：防丢器扫描阅读工作标签，并把结果在LCD上显示。该模式是单次的。
如图3所示，所述的设置过程如下：首先选择监测告警设置或即时检查设置。监测告警设置过程步骤为：浏览每一个系统配备的固有标签，将它设定为工作标签或解除工作标签设定，设定或修改该标签名称；在对全部标签完成上述步骤后再设定扫描周期，即结束。即时检查设置过程步骤为：浏览每一个系统配备的固有标签，将它设定为工作标签或解除工作标签设定，设定或修改该标签名称；在对全部标签完成上述步骤后即结束。
如图4所示，所述的监测告警状态工作过程如下：首先启动扫描阅读定时器和输入事件捕捉，定时器的周期已经在设置过程中设好并在保存下来；然后等待定时和输入事件的发生。对定时事件的处理包括下述过程：扫描阅读每一个工作标签，如果读不到就记录下该标签；在扫描阅读完全部标签后，检查本周期内是否有未阅读到的标签。如果有未读到的标签，则告警提示，没有则不需告警；本扫描周期结束，继续等待下一个事件。输入事件中仅对使用者的停止工作指令响应，处理过程相对简单：关闭扫描定时器、复位内存等，结束监测告警工作状态返回至待机状态。
如图5所示：所述的即时检查状态的工作过程如下：扫描阅读每一个工作标签，如果读不到就记录下该标签；在扫描阅读完全部标签后，检查是否有未阅读到的标签，并作出相应的提示，而后结束此次即时检查工作返回至待机状态。即时检查工作是按需、单次的。
实施例二：与手机集成
现在手机的功能越来越强，智能程度越来越高，它的CPU一般已不采用单片机结构，而采用ARM芯片(内置ARM核)。手机的键盘和LCD也非常适合防丢器。所以，当把防丢器与手机集成时，如图6所示：将主控模块和输入输出部分利用手机的相应部分，即所述的主控模块软件运行在手机CPU上，所述的输入装置为手机键盘，所述的输出装置为手机的显示屏。实施例三、与数码音乐播放器集成
以目前流行的数码音乐播放器(MP3)为例。
如图7所示：图中右部为目前典型的一种MP3播放器结构，它采用Philips的SAA7751解码芯片。SAA7751解码芯片音质表现优异，但它仅仅是解码芯片，由另外一块微处理器作为播放器的控制芯片。把防丢器与数码音乐播放器(MP3)集成时，要利用同一块微处理器，同样的输入输出(LCD和小键盘)。集成后的系统框图如图7所示，微处理器同时担当数码音乐播放器的主控器和防丢器的主控模块，即所述的主控模块实现于数码音乐播放器的微处理器，所述的输入装置为数码音乐播放器的按键，所述的输出装置为数码音乐播放器的显示屏。
下面结合几个具体的生活实例描述本发明的应用情况：
1、即时检查模式遗落检查示例
王先生是某贸易公司的业务总监，经常在欧洲各国和中国的各大城市跑，旅行时在酒店、机场等地要经常检查机票、护照等，麻烦不说还时刻处于精神紧张状态。
现在好了，王先生有了一个MP3兼防丢器的便携电子设备，旅途中既可听听音乐，又可随时检查有否关键东西遗落。
现在，王先生又要去欧洲出差了，这次又是一次忙碌的旅行，要前往欧洲五大城市会见合作方，准备签署三份合同。
王先生首先确定此次行程需要经常检查的几样东西：联程机票、护照、钱包、手机、公文袋、掌上电脑和一个备用通信本。
王先生的这款防丢器配备了25张RFID标签，这25张标签可以同时工作。王先生觉得除了这七件外其它的物件不需随时检查，于是取了七张，考虑到备用他又带了三张。
王先生打开防丢器主机，选择即时检查设置。防丢器里面已经有所有25张的标签记录，王先生找到对应的七张，设为工作标签，分别设置名称为“jipaio”、“huzhao”、“qianbao”、“shouji”、“gongwen”、“PDA”和“tongxinben”，并把这七张标签相应地附着(粘贴和装入)到联程机票、护照、钱包、手机、公文袋、掌上电脑和一个备用通信本。
王先生整理好了行李，集中放到书房间。现在他想测试一下，他记得这个防丢器说明书上说的检测距离最大是3米，可以在此范围内调节。他拿出主机，拨动旋钮调整检测距离到2米，然后走到厨房间(离他书房里准备好的行李距离在六七米的样子)，启动即时检查，防丢器发出峰鸣声，告警显示七个物件全没有！王先生往回走，到书房门口，离桌子大概4米，再按键检查一下，还是告警七样东西多没有！他继续走近行李，在到一米的样子，检查一下，嘿，没有告警，七样东西全在！小张放心了。
全准备好了，要出门了。王先生拿出防丢器，按几下键检查一下，OK，都带上了，他放心的出门了。
在去机场的路上，他接了几个电话，还在掌上电脑里存了了一个备忘。出租车到机场，王先生下车，临关车门前，想起了检查一下会不会有东西落在出租车。拿出防丢器，按几下检查一下，嘿，怎么响了！提示显示“PDA”，刚才存了备忘随手一放，掌上电脑滑到座位底下去了！王先生庆幸自己多了一份细心。
进了机场，办票、安检，机票、护照拿出拿进好几趟，王先生又检查一下，OK。这下好了，终于可以上飞机了，睡一觉吧！
王先生这次欧洲之行九天，经过了五个城市，四趟飞行两趟火车，先后住了五家酒店，防丢器减轻了他不少的担心。旅途还可以听听喜欢的音乐，真是一举两得。
2、即时检查模式防止遗忘示例
小张是上班一族，早晨总喜欢多睡一会儿，经常匆匆出门，有时就免不了忘个东西，觉得很不舒畅。
经朋友提醒，小张买了一个带10张RFID标签的专门防丢器，这下省事多了。
小张首先整理了一下上班需要带的东西，有五件：办公室钥匙、工卡、钱包、手机和健身卡(小张喜好运动健身，只要一有机会就往俱乐部跑)。然后，小张取用了5张RFID标签，附着(粘贴和装入)到这五件物品上；他又在防丢器主机上选择进行即时检查设置，把对应的这五张RFID标签名称设为“yao-shi”、“gong-ka”、“qian-bao”、“shou-ji”、和“jian-shen”，并设为工作标签。
现在，早上要上班了，小张开门前拿出防丢器，按几下键，启动即时检查，防丢器发出峰鸣声，一看提示，“yao-shi”，对了，钥匙还在书房桌子上呢？
下班了，小张要去健身。收拾好办公桌后，他又拿出防丢器，按几下键，提示OK。小张放心地下班健身去了。
3、监测告警模式公共场所防偷窃使用示例
小李乘坐公交上下班，虽说是个细心人，可有次出行还是被偷了手机。不说两三千块的手机本身，里面还存了好几百个电话号码，弄得小李好几天情绪不好。
有天小李想起来，到网上找找有没有防丢报警器，一查，还真有新型的采用射频标签的电子防丢器。
小李觉得电子防丢器是有用的，配备一个合适的防丢器将方便他的日常生活。小李是个仔细的人，他首先在网上对这种产品做了仔细的调查研究，又到商店实际观察，最终购买了一款一带二十，带蜂鸣、振动告警的专用射频电子防丢器。
周六，小李要去看足球赛了。家离球场蛮远的，需要公交巴士转地铁再转巴士。小李决定让防丢器关照他随身将带的钱包、手机、数码相机，虽然不多但他知道小偷手脚很快的。
小李取了三张RFID，两张粘贴型的，分别粘到手机和数码相机上，一张普通卡型的，装到钱包里。在防丢器上选择即时告警设置，将这三张标签设为工作标签，并分别设置名称为“shouji”、“xiangji”和“qianbao”；然后，又设置监测扫描周期为2秒。小李从说明书上知道周期可以在1秒到30分钟范围内设定，太长了告警就不及时，太短了耗电多，考虑到公交上人多危险，小李设置为2秒。小李又把监测距离调整到1.5米。这款防丢器的最大工作距离微3米，1.5米一方面适合个人小空间范围的公交环境，另一方面也可以省电，因为发射功率可以小一些。
最后，小李还打开振动告警模式，把防丢器固定在腰带上，启动监测告警后放心地出门了。
小李乘了公共汽车，转地铁，又乘公交车，下一站就要到了，这时车里已经挤满了人，小李站得也不舒坦了。已经听到足球场传来的球迷呼喊声了，小李情绪顿时激昂起来，恨不得也喊起来。突然，腰带上的防丢器振动起来了。小李一惊，来不及看防丢器告警提示了，小李一摸，手机在，数码相机也在，钱包没有了！马上就要到站了，小李急中生智，喊了一句“司机师傅，我的钱包没了，先不要开门”。司机说找找看，小李在身边找了一下，没有。司机问“什么时候没的”，小李说“刚刚还在的，肯定的，就在刚才，没有停过站”，小李知道防丢器肯定是及时的，扫描周期才两秒吗。司机又说，“不要急，肯定在车上就好，再仔细找找”周边也有人说，再仔细找找看，小李又低头看看，唉，就在脚边吗。小李说，“找到了，找到了，司机师傅，谢谢您”。司机说“没关系，大家都小心点儿，看球也要情绪好吗！”。小李心想要不是我的防丢器告警及时，这回小偷又得手了，又想，可惜人太多了，又要看球，否则能把小偷逮出来就痛快了。