信息技术实时定位系统第2部分：2.45GHz空中接口协议

信息技术实时定位系统第2部分：2.45GHz空中接口协议

国家标准 GB/30996.2一2017 信息技术实时定位系统 第 部分:2.45GHz空中接口协议 nformationtechnology一Real-timeloeatingsystems Part2:2.45GHzairinterfaceprotoeol 2017-05-31发布 2017-12-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB;/T30996.2一2017 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 缩略语 物理层 5.1工作频率 5.2发射频谱密度模板 5.3调制与扩频 5.4收发转换时间 5.5误差向量幅度(EVM) 数据链路层 -般要求 6.l 前导码 6.2 6.3同步码 6.！数据长度 6.5顿选项 6.6消息数据 6.7校验码 标签存储区结构 8 状态机 读写器命令与标签响应 9.1命令类型 9.2命令代码表 10 9.3休眠所有标签命令 10 9.4休眠除某个标签外所有标签命令 1l 9.5灭活命令 1l 9.6更新系统口令命令 12 超时时长配置命令 9.7 12 9.8定位信息配置命令 13 9.9信道设置命令 15 9.10唤醒方式设置命令 15 16 9.l1查询命令 18 9.12标签发送定位信息 19 9.13标签类型状态配置命令 20 9.14空闲信道监测参数配置命令
GB/T30996.2一2017 20 10协议工作方式 20 0.1实时定位系统概述 0.2标签发射定位信息帧 21 0.3定位信息工作模式 21 0.4空闲信道监测 22 22 0.5标签类型及状态切换 23 附录A资料性附录实时定位系统定位方法
GB;/T30996.2一2017 前 言 GB/T30996《信息技术实时定位系统》分为3个部分 第1部分;应用程序接口; 第2部分;2.45GHz空中接口协议 -第3部分:433MHz空中接口协议 本部分为GB/T30996的第2部分 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本部分由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口 本部分起草单位;电子技术标准化研究院.物品编码中心.深圳市中兴长天信息技术有限 公司、科学院计算技术研究所,两安邮电大学、苏州工业园区优频科技有限公司、北京航空航天大 学、电子科技集团公司第七研究所、河北工业大学、北京烽火联拓科技有限公司,科学院自动化 研究所、深圳市松鹤云联科技有限公司、西安优势物联网科技公司 本部分主要起草人曹国顺、王宏刚、罗海勇、朱宇红、杨东凯、李倩华、赵红胜、昌丰训、张磊 孙长征、腾潢龙、杨田荣,朱筠,耶若
GB;/T30996.2一2017 信息技术实时定位系统 第2部分:2.45GHz空中接口协议 范围 GB/T30996的本部分规定了实时定位系统2.45GHz空中接口协议的空中接口参数,包括物理层 和数据链路层的参数、标签状态机、读写器命令与标签响应,以及协议工作方式等内容 本部分适用于实时定位系统的设计,生产,使用和测试 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T28925一2012信息技术射频识别2.45GHz空中接口协议 GB:/T29261.3一2012信息技术自动识别和数据采集技术词汇第3部分:射频识别 GB/T29261.52014 信息技术自动识别和数据采集技术词汇第5部分:定位系统 术语和定义 GB/T29261.3一2012和GB/T29261.5-2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 RIIs空中接口RTI.sairinterface 用于RTLS标签和其他RTLs设备间数据通信的无线通信协议和信令结构 3.2 休眠状态 sleepingstate 标签所处的一种状态,该状态下标签具有低功耗特征且可周期性或经外部触发进人发射状态 3.3 查询状态 queryingstate 标签所处的一种状态,该状态下标签可以接收和响应读写器发出的命令 3.4 标签发射状态 tagsendingstate 标签所处的一种状态,该状态下标签主动发送需要上报的定位数据 3.5 唤醒 wakeup 标签被低频激励信号、,外部事件触发或定时触发等方式从休眠状态转人发射状态的操作 缩略语 下列缩略语适用于本文件 DBPSK;差分二进制相移键控(DifferentialBin PhaseShiftKeying) inary
GB/T30996.2一2017 EVM;误差向量幅度(ErrorVector Magnitude) O-QPSK;偏移正交相移键控(OfsetQuadraphaseShiftKeying) RFID.射频识别(RadioFrequeneyldentification) RID;读写器标识符(Readerldentifier) RTLs;实时定位系统(RealTimeL.ocatingSystenm) TID;标签标识符(Tagldentifier) 物理层 5 5.1工作频率 本部分规定的RFID系统工作频率为2400.00MHz一2483.50MHz,该频段内共有16个信道,信 道序号为0~15,每个信道带宽为5MHz 默认工作信道为信道0,默认工作频率为2405.00MHz,工 作频率准确度为20×10-"20ppm) 各信道中心工作频率见表1 表1信道中心工作频率 中心工作频率 中心工作频率 信道序号 信道序号 2405,00MHz 2445.00MHz 2410.00MHz 2450.00MHz 10 2415.,00MHz 2455.00MHz 2420.00MH 2460.00MH 2425,00MHH么 12 2465.00MHz 2430.00MHz 13 2470.00MHz 2435.00MHz 14 2475.00MHz 15 2440.00MHz" 2480.00MHz 5.2发射频谱密度模板 发送频谱密度模板应满足表2的要求 表2发射频谱密度模板 频率 调制方式 相对值 绝对值 -QPSK f一f.|>3.5MHz -20dB/100kHa <一30dBm/100kHz DBPSK lf一f.|>3.5MHz -20dB/100kHz 一20dBm/100kHz 相对值、绝对值为在100kHz分辨率带宽下测试得到的数据 绝对值测试的参考电平应选择载波 频率附近士1MHz范围内的最大值 5.3调制与扩频 5.3.1O-QPSK 符合本部分的RFID标签和读写器应支持O-QPSK调制方式 在O-QPSK调制方式下,首先采用
GB;/T30996.2一2017 16元准正交调制将每四个信息位映射到一个16元数据符号,然后将每个数据符号映射到16个准正交 扩频序列中的一个,再将扩频序列中的每个码片采用0-QPSK方式调制到载波上 调制与扩频过程的 功能框图如图1所示 信息位 已调信号 数据符号映射 位映射到数据符号 0-QPSK调制 到扩频序列 图1o-QPSK调制与扩频过程功能框图 在O-QPSK调制下,扩频序列长度为32位,并且四个信息位(b.，b，b，b)与16元数据符号以 及准正交的扩序列对应关系见表3 在每个符号周期里,最先发射的码片是最低位码片c,,最后发射 的码片是最高位码片ei 表30-QPSK调制信息位到扩频序列的映射 信息位 数据符号 扩频序列 b,b,be,b 十进制 0000 1011001110000110101001000101 1000 110101001 00010 0100 00101l10l0ll00l 1100 00000l01 0000ll0 00 1 0 01010010001 0000 1010 00110101001000101 100 1100001 0110 1001 100001 00100010 1110 0001 1000 00101 1001 101 10001 0101 10 0l 101 0001 l 1101 00000 12 0011 000001 l0 100011001001 13 1011 01100000011l0l1 0111 l4 001011000000111011 110001100 15 11001000110000001110110111000 每个数据符号对应的扩频序列经O-QPSK和脉冲成形调制到载波上 偶数位的码片应被调制到 同相支路(I-路)载波上,而奇数位的码片应被调制到正交支路(Q路)载波上 由于每个数据符号由 32个码片表示,所以码片速率是符号速率的32倍 为了在同相支路和正交支路之间形成偏移,正交支 路的码片相比同相支路的码片应有T 的延迟,其中T是码片速率的倒数,如图2所示
GB/T30996.2一2017 2T l-路 Cs0 Q-路 图2O-QPSK调制码片偏移示意图 5.3.20-QPsK调制下脉冲成型 每个码片的脉冲成型函数见式(I): sin,0GB;/T30996.2一2017 在DBPSK调制方式下,可选择支持8位、32位、64位和128位四种长度的扩频序列 在每个信息 位周期里,最先发射的码片是最低位码片,最后发射的码片是最高位码片 各信息速率对应的扩频序列 由用户自定义,自定义扩频序列应为准正交伪随机序列 示例:当扩频序列长度为32位时，一种典型的扩频序列见表4,差分编码后的信息位“o"和信息位“1"分别对应一种 长度为32位的扩频序列 表4DBPsK调制差分编码后的信息位到扩频序列的映射 扩频序列 差分编码位 co，c1， ，ea cCa1 11011001110000110101001000101110 11001001011000000111011110111000 5.3.4DBPSK调制下脉冲成型 码片采用的升余弦脉冲成型函数见式(4) sin(xt/T) cos(rt/T × ,/夭0 xt/T 47TE (t 0 1l,t S 式中: (t -脉冲幅度,单位为伏(V); -时间,单位为秒(s) T 脉冲周期,单位为秒(s) 5.3.5信息速率 在O-QPSK和DBPSK调制方式下的码片速率、扩频序列长度以及信息速率分别见表5和表6 在DBPSK调制方式下,用户可根据表6选择不同的扩频序列长度,以获得对应的信息速率 码片速率 准确度为20×10-(20 ppm),位速率准确度为20×10-20 ppm 表5o-QPSsK调制扩频序列长度和信息速率对照表 码片速率 扩频序列长度 信息速率 cps chip bps 2M 32 250k 表6DBPSK调制扩频序列长度和信息速率对照表 扩频序列长度 码片速率 信息速率 chip ps bps 2M 250k 32 2M 62.5k 2M 31.25k 64 2M 128 15.625k
GB/T30996.2一2017 5.4收发转换时间 标签和读写器的收发转换时间均应不大于192s,发收转换时间应小于收发转换时间 5.5误差向量幅度(EVN) 在1000个码片测试条件下,O-QPSK调制、DBPSK调制的EVM均应不大于35% 数据链路层 6.1 -般要求 读写器和标签之间采用数据帧进行数据传输 数据帧由前导码、同步码、数据长度、帧选项、消息数 据及校验码组成,如图4所示 消息数据由多个数据项组成,具体定义见6,6 数据帧的发送顺序依次 为前导码同步码、数据长度、帧选项、消息数据及校验码 对每个由多个字节构成的数据项,应先发送 最高有效字节;对每个字节,应先发送最低有效位 前导码 同步码 数据长度 锁选项 消息数据 校验码 图4数据帧结构 读写器与标签采用O-QPSK调制方式发送数据的前导码、同步码、数据长度和帧选项 读写器在帧选项中设置调制方式及信息速率,并以帧选项中设置的调制方式及信息速率发送消息 数据及校验码 标签收到读写器帧选项信息后以帧选项中规定的调制方式及信息速率接收读写器的 消息数据和校验码,并以该调制方式和信息速率返回响应中的消息数据和校验码 6.2前导码 读写器到标签的前向数据和标签到读写器的反向数据咖的前导码均为32位二进制数,每位均为 0” 6.3同步码 前向数据和反向数据的同步码均为8位二进制数,具体定义见表7 表7同步码 信息位 b1 b b1 数值 6.4数据长度 数据长度是指从选项到校验码的总长度,单位为字节 该数据项为1字节,其中bb，表示长 度,b保留 6.5选项 帧选项占用1个字节,包括调制方式,信息速率、赖方向和赖类型等信息,见表8定义 帧选项的 b,一 位表示调制方式及相应的信息迷率;赖选项的位表示赖方向,如果 位为0,,表示该数据赖
GB;/T30996.2一2017 是读写器到标签;如果b位为l,表示该数据帧是标签到读写器 帧选项的b位表示该帧为广播帧或 点对点帧,如果b，位为O,,表示该数据帧是广播;如果帧选项的b位为l,,表示该数据是点对点 b，~b表示帧类型,如果b~b为000表示该数据为RFID,如果b~b为l00表示该数 据帧为RTIs帧 表8帧选项定义 b bb b;b 000,O-QPSK/250kbps5 100:DBPSK/250kbps 00o,;RFID帆 u.DBPsK/62.5ktbpe ;读写器到标签赖 ,;广播赖 00:RTlS恢 11o,;DBPSK/31.25kbps l;标签到读写器顿 l;点对点畅 其他:保留 ol,,DBPsK/15.625kbps 其他:保留 6.6消息数据 6.6.1读写器到标签命令数据 读写器发给标签的数据帧分为广播帧和点对点帧 广播帧用于读写器向所有标签同时发送数据 点对点帧用于读写器向指定标签发送数据 收到广播帧后,所有标签均应进行处理 收到点对点帧后 标签应将数据帧中的TID数据与标签自身TID进行比较,如果一致则处理该点对点帧,否则不响应 读写器到标签广播帧的消息数据格式见表9 表9读写器到标签广播帧的消息数据格式 命令代码 命令参数 数据项 RID <120字节 长度 3字节 1字节 读写器到标签点对点帧的消息数据格式见表10 表10读写器到标签点对点帧的消息数据格式 数据项 TID RID 命令代码 命令参数 长度 8字节 3字节 1字节 <112字节 读写器到标签数据帧中消息数据的各数据项定义如下 TID,标签标识符,标签制造商为每个标签写人的唯一8字节二进制数,用于在通信过程中唯 -标识一个标签,在使用过程中不可更改 读写器到标签的广播帧中不包含TI数据项,点 对点帧中包含TID数据项 TD构成见6.6.3 RID读写器标识符,用户为每个读写器分配的3字节二进制数,用于在通信过程中唯一标识 b -个读写器 该标识符的组成由用户自定义,读写器到标签的广播帧和点对点帧中均包含该 数据项 命令代码;用于标识不同的命令,长度为1字节 命令代码列表见表14 c d)命令参数;每个命令参数的定义见第9章
GB/T30996.2一2017 6.6.2标签到读写器响应数据 标签到读写器的响应数据帧格式见表11 标签在定位过程中主动发送的定位数据帧定位信息是 在读写器设置标签发送参数之后，一次或多次标签到读写器的响应数据 表11标签到读写器消息数据格式 RID TID 数据项 标签状态字 命令代码 应答数据 1字节 3字节 8字节 1字节 <111字节 长度 表11中各数据项定义如下: 标签状态字;标签状态字表示标签的基本状态信息主要包括电池电量、是否携带传感器、初始 a 化状态和标签类型状态等信息,具体定义见表12 RID;用户为每个读写器分配的3字节二进制数 该标识符用于在通信过程中唯一标识一个 b 读写器 该标识符的组成由用户自定义 TID;标签制造商为每个标签写人的唯一8字节二进制数,在使用过程中不可更改 该TID用 于在通信过程中唯一标识一个标签 命令代码;标签收到的读写器命令代码 d 应答数据;标签对读写器有效命令的响应数据 某些响应的应答数据包含两个字节的执行状 态数据,执行状态的说明见GB/T289252012中6.6.3的规定 表12标签状态字定义 b~b b~b 电池电量 传感器 标签初始化 标签类型状态 0000;RFI(RFID) 00:75%100%满电 000,:RI.s(RTIs) o.;50%一75% 有 未初始化 0 0 0100;RFID(RTIs/RFID) 01:10%50% l:无 l:已初始化 1100:RTLS(RTLS/RFID) ,;低于10%低电) 其他;保留 标签状态字中bb定义如下 0000,:RFIDRFID)-表示RFID类型的标签运行在RFID类型状态 a 100o,;RTLs(RTLS)-表示RTIS类型的标签运行在RTLS类型状态 b 0100,,RFID(RTLs/RFID)-表示RTLs/RFID类型的标签运行在RFID类型状态 c d 1100,:RTLs(RTILs/RFID)表示RTLS/RFID类型的标签运行在RTLS类型状态 e 其他;保留 标签类型定义见10.5.1 6.6.3TD 标签标识符由分配类、标签制造商代码、标签序列号三部分组成,分配类为“1100000o,”,标签制造 商代码为二进制16位,标签序列号为二进制40位,由标签制造商自己分配,如表13所示
GB;/T30996.2一2017 表13TID格式 分配类 标签制造商 标签序列号 8位 16位 40位 6.7校验码 本部分采用CRC16校验方式,校验结果为两字节,校验内容包括帧选项和消息数据两个数据项 CRC-16根据多项式rla十r十r=十1计算,计算的初始值是0000, 标签存储区结构 具有RFID功能的标签的存储区结构应符合GB/T28925一2012中第7章规定的要求 状态机 8 定位标签的状态分为:休眠、标签发射、查询三个状态，见图5,图中RFID状态图说明见 GB/T28925一2012第8章,定位标签的各状态说明如下 休眠;休眼状态是一种低功桃状态 标签上电后首先进人初始化状态,在该状态标签完成协议 a 参数预设置和初始化-然后自动进人休眠状态 处于休眠状态的标签可通过定时唤醒,低频激 励唤醒或外部事件触发唤醒等方式进人标签发射状态 标签发射;标签按照预定的参数发送定位信息帧 标签在发送定位信息帧之后T时间内,若 收到读写器发送的查询命令,则转人查询状态;否则,转人休眠 查询:标签在查询状态,按读写器命令要求返回响应 若收到休眠命令,标签转人休眠状态 标签在T时间内未收到任何命令,转人休眠状态 接收窗口时长o 休眠命令 初始化 休眠命令 安全会话 灭活命令 直接会话命令 休眼命 //超时( /超时( 查询命令 鉴别找功 超时( 查询 会话期命令 标签发射 休眠 超时( 会话 灭活 超时D 工作 就绪 W收菜大则 收集我功 唤醒 超时D 唤醒 侦听 收集 就绪命令 超时( 接入成功 接入期起始命令 仲拢 /会话期命令 RL.S状态图 .s找杰照 图5标签状态转移图
GB/T30996.2一2017 9 读写器命令与标签响应 9.1命令类型 命令类型分为必选命令和可选命令,其中 必选命令是指标签和读写器应支持的命令 a b) 可选命令是指标签和读写器可不支持的命令 具有RFID功能的标签,RFID相关功能的命令和响应格式应符合GB/T28925一2012中第9章规 定的要求 9.2命令代码表 RTIS空中接口的命令代码和GB/T289252012的命令代码兼容,RTIS空中接口命令包括休 眠所有标签、休眠除某个标签外所有标签,灭活、更新系统口令、超时时长配置、定位信息配置、信道设 置、,唤醒方式设置、查询、标签主动请求信息、标签类型状态配置和空闲信道监测参数配置等 各命令的命令代码、名称,英文缩写、使用方式和命令类型规定见表14,各命令的功能命令参数以 及标签在收到命令后的响应见本章的后续条款 表14命令代码列表 命令代码 名称 英文缩写 使用方式 命令类型 休眠所有标签 02 广插 SleepAll 必选 04 休眠除某个标签外所有标签 sSleepAIlBut(One 广播 必选 点对点 91 灭活 Kil 必选 93 更新系统口令 UpdatePwD 点对点 必选 D1 超时时长配置 TimeoutConf 点对点 必选 D2 BinkConf 必选 定位信息配置 点对点 D3 信道设置 C'hannelSet 点对点 必选 D wakingMode 唤醒方式设置 点对点 必选 D5 查询 InfoReg 点对点 必选 D6 SubBlinkReg 标签发送定位信息赖 点对点 必选 D7 标签类型状态配置 TagStatConf 点对点 可选 空闲信道监测参数配置 点对点 可选 D8 ListeningConf 9.3休眠所有标签命令 休眼所有标签命令用于休眠读写器工作范围内的所有标签 该命令可按广插或点对点命令方式使 用 命令格式见表15 10
GB;/T30996.2一2017 表15休眠所有标签命令格式 命令参数 数据项 命令代码 休眠口令 长度 1字节 4字节 表15中各数据项定义如下 命令代码;02d b)休眠口令:长度为4字节 如果标签的休眠口令为00000000,则标签不验证口令,直接转人休眼状态;如果标签的休眠口令 不为00000000,,则标签验证该口令,如果验证成功,则转人休眠状态,如果验证失败,则标签不执行该 命令,并保持当前状态 标签对该命令不返回响应 9.4休眠除某个标签外所有标签命令 休眠除某个标签外所有标签命令用于根据标签TID信息休眠标签,该命令为广播命令 命令格式 见表16. 表16休眠除某个标签外所有标签命令格式 命令参数 数据项 命令代码 TID 休眠口令 长度 1字节 8字节 4字节 表16中各数据项定义如下 命令代码;04 aa b)TID:见6.6.3 休眠口令;长度为4字节 c 标签收到该命令后,将命令中的TID数据与自身的TID比较,如果一致,则不响应该命令,如果不 -致则进行休眠口令的验证 如果标签的休眠口令为00000000,,则标签不验证口令,直接转人休眠状 态;如果标签的休眠口令不为00000000,,则标签验证该口令,如果一致,则转人休眠状态,如果不一致 则标签不执行该命令,并保持当前状态 标签对该命令不返回响应 9.5灭活命令 灭活命令用于将标签永久禁用,命令格式见表17 表17灭活命令格式 命令参数 数据项 命令代码 灭活口令 1字节 长度 4字节 表17中各数据项定义如下 1
GB/T30996.2一2017 命令代码:91, a b)灭活口令:长度为4字节 标签在收到灭活命令后,如果标签的灭活口令为00000000,,则标签忽略该命令,不执行灭活操作; 如果标签的灭活口令不为00000000,,则标签进行口令验证,如果验证成功,则擦除标签所有数据内容、 响应操作成功,并转人灭活状态;如果验证失败,则不执行灭活操作,并响应出错代码数据 处于灭活状 态的标签不再响应读写器发出的任何命令 g.6更新系统口令命令 9.6.1命令格式 更新系统口令命令用于更新灭活口令和休眠口令 更新系统口令命令的格式见表18. 表18更新系统口令命令格式 命令参数 数据项 命令代码 管理员口令 待更新口令索引 模式 新口令 长度 1字节 4字节 2字节 1字节 4字节 表18中各数据项定义如下: a 命令代码:93n b 管理员口令:长度为4字节 管理员口令对RFID标签有效,对RTLS标签无效且值设 为00000000 待更新口令索引,长度为2字节,具体说明如下 1 0001,;灭活口令 0002,:休眠口令 2 3 3F00,~FFFF;RFID标签用 模式:RFD标签用,RTLS标签推荐填人FF d 新口令;长度为4字节 e g.6.2响应格式 更新系统口令响应格式见表19 表19更新系统口令响应格式 命令参数 命令代码 数据项 执行状态 1字节 2字节 长度 表19中各数据项定义如下 命令代码;93, a D)执行状态;见GB/T28925一2012中6.6.3的规定 9.7超时时长配置命令 9.7.1命令格式 超时时长配置命令格式见表20,包括配置标签发射后接收信息等待时长T和查询状态超时时长 12
GB;/T30996.2一2017 T;的值 标签在收到该命令后,将在后续的数据倾发送时使用当前命令设定的超时时长进行处理 表20超时时长配置命令格式 命令参数 命令 数据项 代码 Tw/ms Tm/nms 1字节 2字节 2字节 长度 表20中各数据项定义如下: 命令代码:D1 a b 超时类别:Tn;标签发射后接收信息等待时长;T;查询状态超时时长 9.7.2响应格式 响应格式见表21 表21超时时长配置响应格式 命令参数 数据项 命令代码 执行状态 长度 1字节 2字节 表21中各数据项定义如下 a)命令代码;D1 b执行状态:见GB/T289252012中6.6.3的规定 9.8定位信息配置命令 9.8.1 命令格式 标签通过向读写器发送定位信息顿的方式完成定位信息发送，一次定位信息发射包括一 次或多次 子定位信息发射,定位信息躺发送方式见102 定位信息配置命令配置子定位信息数量,定位信息发射 间隔、子定位信息发射间隔和子定位信息抖动,命令格式见表22 定位信息模式用于设置标签定位信 息发射的触发方式;子定位信息数量为一次发射信息中发射重复子定位信息的数量;定位信息发射间隔 是指两次发送定位信息帧的时间间隔;子定位信息发射间隔为同一定位信息帧中相邻子定位信息的发 射间隔时间,子定位信息抖动为发射子定位信息在基准发射时间上的最大随机抖动时间,在系统实际发 生信号时,该抖动时间可为正值和负值,负值为向前抖动,正值为向后抖动,抖动时间不改变各子定位信 息的基准发射时间,子定位信息发射时间说明见图6 标签在收到该命令后将在后续的数据发送时 使用当前命令设定的时间参数发射信号 13
GB/T30996.2一2017 子定位信息发射间隔 时间 子定位信息抖动 子定位信息抖 子定位信息基准 时间为负值 动时间为正值 发射时间 图6子定位信息发射时间说明示意图 表22定位信息配置命令格式 命令参数 数据项 定位信息 定位信息 子定位信息 子定位信息 子定位信息 代码 发射间隔/s 数量 发射间隔" ms 抖动/m.s 模式 长度 1字节 1字节 1字节 1字节 字节 1字节 表22中各数据项定义如下 命令代码;D2 a b 定位信息模式 0),;表示标签同时工作于多种定位信息发射方式,多种定位信息发射方式同时发生时,以 时间上优先触发的方式为准 2)01;表示标签工作于定时模式,标签通过内部定时器唤醒后转人标签发射状态发射定位 信息帧 3 02:表示标签工作于低频激励模式,标签通过低频激励唤醒后转人标签发射状态发射定 位信息帧 03;表示标签工作于事件触发模式,标签通过传感器等事件触发后转人标签发射状态发 射定位信息帧 定位信息发射间隔;大于1s,定位信息发射间隔仅当标签定位信息模式设置为定时模式时 有效 d 子定位信息数量;l8. e 子定位信息发射间隔;40ms125ms f 子定位信息抖动:0ms16ms 标签能否工作于当前设定的定位信息模式取决于标签设定的唤醒方式 定位信息模式设置为定时 模式需要标签工作于定时唤醒方式或多种唤醒方式;定位信息模式设置为低频激励模式需要标签工作 低频激励唤醒方式或多种唤醒方式;定位信息模式设置为事件触发模式需要标签工作于事件触发唤醒 方式或多种唤醒方式;唤醒方式设置见9.10 9.8.2响应格式 响应格式见表23 14
GB;/T30996.2一2017 表23定位信息配置响应格式 命令参数 数据项 命令代码 执行状态 长度 字节 2字节 表23中各数据项定义如下 a 命令代码;D2 b)执行状态:见G;B/T28925一2012中6.6.3的规定 9.9信道设置命令 9.9.1命令格式 信道设置命令格式见表24 读写器向标签发送信道设置命令,标签在查询状态下收到该命令后将 在后续的数据帧发送时使用当前命令设定的信道 表24信道设置命令格式 命令参数 命令 数据项 代码 信道号 长度 1字节 1字节 表24中各数据项定义如下 命令代码;D3, a 信道号015 b 9.9.2响应格式 信道设置响应格式见表25 表25信道设置响应格式 命令参数 数据项 命令代码 执行状态 2字节 长度 1字节 表25中各数据项定义如下 命令代码;D3, a b 执行状态见GB/T28925一2012中6.6.3的规定 9.10唤醒方式设置命令 g.10.1命令格式 唤醒方式设置命令格式见表26 读写器向标签发送该命令设置标签唤醒方式,标签在查询状态响 应该命令,并在设置之后执行命令设定的唤醒方式 本部分规定了定时唤醒、低频激励唤醒和事件触发 唤醒三种唤醒方式 标签至少支持定时唤醒,可扩展支持外部激励唤醒和事件触发唤醒 标签唤醒方 15
GB/T30996.2一2017 式定义见10.1 表26唤醒方式设置命令格式 命令参数 命令 数据项 代码 唤醒方式代码 1字节 长度 1字节 表26中各数据项定义如下 命令代码:D4 a b)唤醒方式代码 1)00.;表示标签可同时工作于多种唤醒方式,在同一时刻,标签被时间上优先的一种唤醒方 式唤 ol;表示标签工作于定时唤醒方式,标签根据定位信息发射间隔定时唤醒 2 3)02:表示标签工作于低频激励唤醒方式,标签根据外部低频激励器信号唤醒 03;表示标签工作于事件触发唤醒方式,标签根据传感器检测到的事件触发唤醒 g.10.2响应格式 唤醒方式设置响应格式见表27 表27唤醒方式设置响应格式 命令参数 数据项 命令代码 执行状态 长度 1字节 2字节 表27中各数据项定义如下 命令代码;D4 a b)执行状态见GB/T289252012中6.6.3的规定 9.11查询命令 9.11.1命令格式 查询命令格式见表28 读写器向标签发送该命令用于查询标签各种状态及其参数,标签在查询状 态下响应该命令 表28查询命令格式 命令参数 数据项 命令代码 参数类别 扩展数据 1字节 <110字节 长度 1字节 表28中各数据项定义如下: a 命令代码:D5 b)参数类别 16
GB;/T30996.2一2017 1 00,;标签发射后接收窗口时长Tms) 2 o l;查询状态超时时长Tmms) 3)02:0F:保留 10,;标签类型 5 ll;标签类型状态 12h:电池状态 6 13;唤醒方式 14h;定位信息模式 9 15,-1F;保留 10)20A:传感器参数 1l)21一3F;保留 12)40A;空闲信道监测能力 13)4l一4F:厂家自定义 14)5O一FD,;保留 ;向标签发送位置信息,标签无须返同响应 15)FE FE.;无查询参数,仅完成标签转人查询状态，标签无须返回响应 16 扩展数据;内容和长度由用户自定义 9.11.2 响应格式 查询响应格式见表29 参数类别用于标识查询哪个参数值 表29查询响应格式 命令参数 命令 数据项 代码 参数类别 数据长度 数据内容 执行状态 长度 1字节 1字节 1字节 N字节 2字节 表29中各数据项定义如下 命令代码;D5 aa b)参数类别、数据长度和数据内容定义见表30. 表30类别、数据长度和数据参数定义 参数名称 参数类别 数据长度 数据内容 说明 T0 00 0000FFFF Tnm 01 0000FFFF 0o;RFID; o1h:RTS: 10 标签类型 02;RFID/RTI.S: 其他:保留 17
GB/T30996.2一2017 表30(续 参数名称 参数类别 数据长度 数据内容 说明 00;RFID 01h;RTLS 标签类型状态 11 02;RFID(RTLS/RFID) 03h:RTLS(RTLS/RFID 其他保留 O;75%100%满电 01;50%一75% 电池状态 12 02h:10%50% 03;低于10%低电 其他:保留 oh;定时唤醒 01h:低频激励唤醒 唤醒方式 13n 02h:事件触发唤醒 其他;保留 00 ;多种模式 0lh;定时模式 14 定位信息模式 02低频激励模式 03h:事件触发模式 其他;保留 传感器 传感器物理量数值 20 100 ;无此功能 00: 40 空闲信道侦听次数 其他:侦听次数 03一oF 保留 15一1F 保留 保留 21一3F 厂家自定义 4l一4F 保留 5o一FD 执行状态:见GB/T28925一2012中6.6.3的规定 9.12标签发送定位信息帧 读写器向标签发送定位信息配置命令设置标签发送定位信息帧的参数,标签根据设置的定位信息模 式相关参数主动向读写器发送定位信息帧 标签发送定位信息帧之后在T时间内接收读写器发送的查 询命令,若收到则转人查询状态,否则休眠 定位信息帧说明见9.8和10.2 标签发送定位信息帧包含 个或多个子定位信息,多个子定位信息帧除子定位信息序号外帧内容相同,子定位信息赖格式见表31 表31标签发送子定位信息帧格式 数据项 命令代码 定位信息模式 模式参数 请求类别子定位信息序号 扩展数据 长度 1字节 1字节 2字节 1字节 1字节 <112字节 18
GB;/T30996.2一2017 表31中各数据项定义如下 命令代码D6.n aa b 当前帧的定位信息模式和模式参数定义见表32 表32定位信息模式和模式参数定义 定位信息模式 模式参数 01h:定时模式 定位信息发射间隔 02;低频激励模式 激励器ID 03;事件触发 用户自定义 请求类别 l00,:无请求 2) 01;位置请求,读写器通过参数类型为FE 的查询命令返回位置信息,见9.11 3)其他:保留 子定位信息序号;l8 d e 护 展数据;由用户自定义 9.13标签类型状态配置命令 g.13.1命令格式 命令格式见表33 表33标签类型状态配置命令格式 命令参数 数据项 命令代码 标签类型状态 长度 1字节 1字节 表33中各数据项定义如下 命令代码;D7 aa b)标签类型状态 100:RFID 2)0l:RTLS 9.13.2响应格式 标签类型状态配置响应格式见表34 表34标签类型状态配置响应格式 命令参数 数据项 命令代码 执行状态 1 长度 字节 2字节 表34中各数据项定义如下 19
GB/T30996.2一2017 命令代码:D7 a D)执行状态;见GB/T28925一2012中6.6.3的规定 g.14空闲信道监测参数配置命令 9.14.1命令格式 当RTILs定位标签设置为使用空闲信道检测时,在每次发射前执行空闲信道检测 命令格式见 表35 表35空闲信道监测参数配置命令格式 命令参数 数据项 命令代码 侦听次数 长度 1字节 1字节 表35中各数据项定义如下 a 命令代码;D8, b)侦听次数:值为00，时,表示不进行空闲信道检测 9.14.2响应格式 空闲信道监测参数配置响应格式见表36 表36空闲信道监测参数配置响应格式 命令参数 数据项 命令代码 执行状态 长度 字节 2字节 表36中各数据项定义如下 命令代码;D8,m a b)执行状态见GB/T289252012中6.6.3的规定 10协议工作方式 10.1实时定位系统概述 实时定位系统是由RTIS标签,RTIS读写器、RTIS服务器和应用系统组成,其系统组成如图7 所示 为降低标签功耗,标签在不发送定位信号时处于休眠状态 唤醒标签的方式包括定时唤醒、低频 激励唤醒和事件触发唤醒三种方式 被唤醒的标签通过空中接口向RTI.S读写器发送定位信号,响应 RTLS读写器发送的定位系统命令 RTLs读写器用于接收RTLS标签的定位信号,同时可向RTIs 标签发送命令 RTIS服务器用于解析定位信息和位置运算,定位方法可参见附录A,并将定位结果提 供给应用系统 20
GB;/T30996.2一2017 鹰 唤M 应用系统 RTLS读写器 定时激动器， 事件触发 RS 标签 应用接口 空中接口 图7RrIs系统组成 10.2标签发射定位信息帧 定位信息帧是标签定时唤醒、低频激励唤醒或事件触发唤醒情况下向读写器发送的包含定位信息 的标签数据帧 如图8所示,定位信息由多个预设的具有随机发送间隔的子定位信息帧构成，一个定 位信息帧内的多个子定位信息帧除子定位信息帧序号外数据相同 定位信息包含N个子定位信息 子定位信息发射间隔 子定位信息 时间 定位信息发射间隔 图8标签发射定位信息帧 0.3定位信息工作模式 10.3.1定时发送定位信息 标签定时从休眠状态唤醒后,转人标签发射状态,然后按照预设的模式和数据帧格式发送定位信息 21
GB/T30996.2一2017 帧 子定位信息的发送间隔取决于RTIS系统容量和定位实时性要求 定位信息设置见9.8. 0.3.2低频激励发送定位信息 当标签进人低频激励器场区,标签被低频激励信号唤醒后转人标签发射状态,并按照预设的模式和 数据帧格式发送定位信息帧 低频激励器除唤醒标签外,同时可通过低频空口发送给标签相关信息,如 时间、激励器ID和其他参数等,低频激励器空口参见GB/T28925一2012附录C 定位信息设置见 9.8 10.3.3事件触发发送定位信息 当标签携带的传感器监测的事件发生时,标签被触发唤醒,转人标签发射状态,并按照预设的模式 和数据帧格式发送定位信息帧 定位信息包含事件相关的传感器数据 定位信息设置见9.8. 10.4空闲信道监测 该功能为可选 标签在执行空闲信道监测时,RTLS定位标签检测空中信号,并与顶设的阔值做比较,如果低于闯 值,表示信道空闲,就直接发射;如果超过阔值,那么说明信道忙,就进人休眠 在休眠一段随机时间后 再次进人信道侦听,每累计侦听一次,侦听次数加1,直到信道空闲或侦听次数超过预先设定的值 如 果侦听次数超过预先设定的值,则直接发射 10.5标签类型及状态切换 0.5.1标签类型 标签类型标识表示标签是RTLs标签.RFD标签或RI.S/RFD标签,见表37 RFD标签只具 备RFID功能,RTLS标签只具备RTLS功能,RTLs/RFID标签具备RTIS和RFID两种功能,但同一 时间只能使用RTIS或RFID一种功能,运行在RTIS或RFID一种类型状态,在同一系统中可进行 切换 表37标签类型标识 b0~b2 b3b7 000;RFID标签 100;RTLS标签 保留 RFD/RLs标签 010 其他:保留 10.5.2标签类型状态切换 对于RTLs/RFID标签,应通过读写器发送标签类型状态配置命令进行切换,使其根据实际需要从 -种类型状态变为另一种类型状态 RTLs/RFID标签收到标签类型状态配置命令后,立即进人休眠状态,唤醒后开始进人新的类型状 态,执行新类型标签的协议参数和状态机流程 在没有收到新的标签类型状态配置命令之前,标签保持 当前类型状态 命令设置见9.13 22
GB;/T30996.2一2017 附 录 A 资料性附录 实时定位系统定位方法 A.1参考点区域定位 在参考点区域定位算法中,单读写器情况下,标签位置即为读写器位置 若定位区域有多个读写 器,则对读写器按照接收到的信号强度(RSsI)排序,选择采集到RSS最大的读写器坐标作为定位结 果 参考点区域定位算法的优点是算法复杂度低,鲁棒性高,适用于定位精度要求不高的应用 A.2基于多参考点质心定位 基于多参考点质心定位算法中,使用多读写器标签位置信息,对其求质心,即为标签位置 为了提 高定位精度,可采用对多个读写器位置进行加权的方法,例如赋予RSSI较高的读写器较高权值,以得 到更高的定位精度 A.3基于RSSI测距定位 RSSI测距定位利用无线射频信号强度随着传播距离而减少的物理衰减模型,获得待定位标签与多 个参考点(读写器)之间的距离估计值,使用三边或多边定位方法求解待定位点的位置 为提高定位精 度,可采用加权最小二乘、鲁棒估计,多尺度分析等方法,对置信度较高的测距估计赋予更高权值,对置 信度较低的测距估计赋予较低权值 A.4基于RSS指纹模式匹配定位 在部署定位系统时,根据应用需求,在定位现场不同位置提前采集由标签接收或者多个读写器接收 的RSSI指纹,构建位置指纹数据库 在线定位时,把实时采集的射频指纹与离线构建的射频指纹库进 行匹配,基于最优匹配准则,实现目标定位 为提高定位稍度相稳定性,可采用飞最近邻 ,随机森林、 、支 持向量回归,贝叶斯估计,以及神经网络等方法 23

信息技术实时定位系统第2部分：2.45GHz空中接口协议GB/T30996.2-2017

实时定位系统是一种通过无线信号对目标进行准确定位的技术，具有广泛而重要的应用前景。而2.45GHz空中接口协议则是实现实时定位系统中所需的关键技术之一。本文将从多个方面对GB/T30996.2-2017标准进行介绍。 首先，该标准主要涉及实时定位系统中使用的2.45GHz空中接口协议，包括其物理层、MAC层、网络层和应用层等方面。其中，物理层主要涉及调制方式、发射功率、频率偏差和灵敏度等指标；而MAC层则主要涉及帧结构、数据传输和多路访问等方面。此外，网络层和应用层的规定也为实时定位系统的运行提供了必要的支持。 其次，该标准对实时定位系统的性能和精度也做出了明确规定。例如，在10米范围内，该协议可以实现米级定位精度；在100米范围内，则可以实现亚米级的定位精度，具有很高的可靠性和准确性。这些规定不仅为系统设计和实现提供了指导，同时也为用户提供了重要保障。 此外，GB/T30996.2-2017标准在实现实时定位系统中还扮演着其他重要角色。例如，该标准对于无线电频率的管理、认证和授权等方面也做出了相关规定，为保障公共安全和无线电谱资源的使用提供了保障。 综上所述，实时定位系统是当今智能化领域中一个重要的研究方向，而2.45GHz空中接口协议则是其中的一个核心技术。GB/T30996.2-2017标准的出台为实现实时定位系统提供了重要支撑，有助于推动技术的发展和应用的广泛开展。

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