專利名稱：反沖突標記裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含一個讀取器/寫入器(后面指”讀取器”)和發(fā)射機應答器(標記)的射頻識別裝置(RFID)。
這樣的裝置形成射頻加標記系統(tǒng)的基礎，其中在可被讀取字段內(nèi)的標記數(shù)量僅由唯一的位組合的數(shù)量來限制，其中位用來定義識別每個標記的一個代碼。另外，二個或多個標記可定義一個有同樣的位組合或部分位組合的一個集合，并且這些可同時被選擇。這可以是這樣的情況，當為了寫入它們，或禁止它們，或否則為了修改它們的功能定址他們，故意給這樣的組合或部分組合的標記發(fā)送數(shù)據(jù)。
在操作中，一個RFID讀取器將試圖用一個或多個在讀取器的發(fā)射區(qū)域內(nèi)的RFID標記通信。讀取器發(fā)送一個預定信號(后面指“字段”)并監(jiān)視該信號。響應該信號的標記以一個由讀取器識別的預定的方式調(diào)制它。然而，如果在發(fā)射區(qū)域內(nèi)有數(shù)個標記，對單獨的標記來說，用僅僅一個標記甚至解密他們對被發(fā)射的信號的反應，這是困難并耗時的。
以前的系統(tǒng)通常通過與一些裝置一起與單個標記“對話”，例如，通過二進制選擇，有時通過使用隨機并借助于標記被引入該區(qū)域的稍稍不同的時間，或通過字段的發(fā)射(方向控制)或通過字段的修改或使用復雜算法來解密覆蓋數(shù)據(jù)，試圖實現(xiàn)信號的反沖突。
這些系統(tǒng)在同一時間“對話”的不止一個標記所阻礙。
過去，系統(tǒng)已經(jīng)試圖解密由在同一時間“對話”的多個標記引發(fā)的覆蓋數(shù)據(jù)，或依靠隨機發(fā)射至在時間主域中的分離信號，或使用一個字段發(fā)射，或引導一個耗時的二進制搜索來孤立單個標記。為了證實沒有數(shù)據(jù)錯誤，通常標記需要被讀取二次或者甚至三次。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一個包含多個標記的射頻標記和一個發(fā)送信息至該標記以及從該標記接收信息的收發(fā)器的裝置，其中每個標記分配一個包括預定數(shù)量的位的識別字，該標記包括用來選擇性地調(diào)制從收發(fā)器接收到的信號的裝置，收發(fā)器包括用來發(fā)送包括多個部分的訊問信號的裝置，其中每個部分對應于識別字的一個預定位或位序列，并用來實際上在同一時間訊問標記，以識別在預定位或位序列有給定值的某個標記或多個標記的出現(xiàn)，以響應標記提供的調(diào)制信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一個方法，它通過為出現(xiàn)在目標區(qū)域中的標記有選擇性的調(diào)制，從收發(fā)器發(fā)出訊問信號，來檢測標記在某個目標區(qū)域內(nèi)的出現(xiàn)，每個標記分配有一個包括預定數(shù)量位的識別字，該方法包括從收發(fā)器發(fā)送一個包括多個部分的訊問信號，每個部分對應于識別字的一個預定位或位序列，并能夠傳遞該位或位序列的給定值，其中在預定位或位序列有該值的標記被配置來調(diào)制該信號，該調(diào)制用來識別那些標記的出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一個射頻標記識別系統(tǒng)，包括一個接收器/發(fā)射器和發(fā)射機應答器，調(diào)整發(fā)射機應答器在同一時間啟動通信并被同時訊問和逐漸消除訊問。
本發(fā)明是高效迅速的方式交互式地孤立標記的另一種替代方法。
操作是這樣的，二個或多個發(fā)射機應答器能夠在同樣的字段以這樣的方式，即以數(shù)據(jù)位形式的信息可以被接收并發(fā)送至標記而不被破壞的方式同時運行。這已知為反沖突。
與以前的系統(tǒng)相反，除非容許標記在同一時間“對話”并主動地使用“沖突”而不是要避免沖突，本發(fā)明將不能工作。
而且，描述的本發(fā)明的系統(tǒng)是自檢的。不僅讀取器檢查標記輸出，而且標記也檢查讀取器輸出，并且一旦有錯誤將放棄。這種自我檢查意味著標記只需要讀取一次，并且是安全的。
現(xiàn)在將只用實例的方法并參考附圖描述本發(fā)明。


圖1是一個數(shù)據(jù)位流，用于依照本發(fā)明的設備中；圖2是另一個數(shù)據(jù)位流，用于依照本發(fā)明的設備中；圖3是另一個數(shù)據(jù)位流，用于依照本發(fā)明的設備中；圖4是一個RFID“讀取器”的方框圖，用于依照本發(fā)明的設備中；以及圖5是一個RFID“標記”的方框圖，用于依照本發(fā)明的設備中。
在本發(fā)明的一個實施例中，要求所有活動標記在同一時間啟動通信，形成一個“沖突”，并被同時訊問和逐漸消除。在這種情況下，標記通信被一個搜索模式同步，但這可以被任何其它形式的同步所同步。沒有收到有效搜索模式的標記不發(fā)送任何數(shù)據(jù)。
本發(fā)明考慮為同步?jīng)_突可能更好。對于讀取器使用100％的調(diào)制字段同標記通信是正常的。為了啟動一個搜索模式，讀取器發(fā)送一個稱為“啟動搜索模式”的數(shù)據(jù)模式。這被所有的標記理解為一個啟動搜索命令。還有另外一個已知為“新掃描模式”的模式，它在整個搜索中發(fā)出一個新掃描信號。每次掃描代表一次對在可及范圍的標記的單個詢問，并且需要掃描數(shù)量等于標記數(shù)量加一以識別每一獨立標記的出現(xiàn)。一次搜索將一般包括由與字段中的標記一樣多的掃描和附加的最后一次掃描，當沒有標記響應時，最后一次掃描可以中斷。本例中的上述“啟動搜索”和“新掃描”模式由它們的持續(xù)時間來探測，但可以是任何兼容的可區(qū)別的模式。
如果標記接收到“啟動搜索模式”，才容許參與一次搜索。這與其它事情防止后來者干擾搜索。有效接收啟動搜索模式之后，該標記即是處于活動狀態(tài)。接著該讀取器發(fā)送該詢問的脈沖序列。在本實施例中，脈沖長度決定該詢問脈沖的二進制值，但可以使用另外一個可替代的諸如脈沖碼調(diào)制的編碼方案。標記使用振幅調(diào)制，然而，可以使用諸如相移鍵控的替代方法。
一次“搜索”將由幾次“掃描”組成。每次掃描將選擇一個單獨的標記或共享同一地址的標記集。不同地址標記的搜索的正常序列將顯示如下。這里示出三種狀態(tài)。它們是“活動”狀態(tài)，在這種情況下，該標記將參加搜索，“靜止”狀態(tài)，在這種情況下，該標記將等待另外一次掃描，和“非活動”狀態(tài)，在這種情況下，該標記要么沒有收到一個“啟動新搜索”模式，要么已經(jīng)參加到一搜索中并已被清除(寫入和/或讀取)。
在字段中識別標記的步驟次序如下；(a)讀取器發(fā)射一個“啟動搜索模式”提醒在該字段中的所有標記將有一次搜索-在范圍內(nèi)的所有標記進入“活動”狀態(tài)。
(b)識別字的位數(shù)量，或位序列，或者如果一個集將被識別已減少的數(shù)量的對應標記的詢問脈沖(部分)序列，被讀取器發(fā)出，活動標記交互式響應該讀取器，并且僅有一個標記(或共享同一地址的標記集)被漸漸消除。數(shù)據(jù)可能被寫入已選擇的任何一個標記/幾個標記。然后這樣選擇的任何標記將進入非活動狀態(tài)，直到下一個“啟動搜索模式”命令。在一位接一位(或位模式接位模式)基礎上不能被選擇的標記，一旦不能通過這樣的詢問，就進入靜止狀態(tài)。
(c)讀取器發(fā)出一個“新掃描模式”-所有處于靜止狀態(tài)的標記再次進入活動狀態(tài)。沒有收到“啟動搜索模式”或沒有被選擇(讀取)的標記保持非活動狀態(tài)。
(d)讀取器循環(huán)至上面“b”。在n+1個循環(huán)，該讀取器探測到?jīng)]有另一次標記交互并結束當前搜索。
在發(fā)送一個“啟動搜索模式”之后，讀取器發(fā)出一個脈沖。隨著脈沖持續(xù)時間增加，脈沖持續(xù)時間通過一個名為0調(diào)制窗(MW-0)的時間區(qū)間，在MW-0，在第一個位位置有0的所有活動標記，必須通過開啟它們的調(diào)制字段的調(diào)制器來回答。缺少可探測的反應，讀取器將繼續(xù)脈沖的持續(xù)時間。隨著脈沖持續(xù)時間的增加，脈沖持續(xù)時間通過一個名為1調(diào)制窗(MW-1)的區(qū)間，在MW-1，在第一個位位置有1的所有活動標記，必須通過開啟它們的調(diào)制字段的調(diào)制器來回答。(后面將解釋位模式(如00,01,10,11)如何能替代單獨的位。)圖1示出了這樣一個實例，即啟動搜索模式跟著三個MW-0窗的發(fā)送，它由讀取器發(fā)送。
在本實施例中，一個標記在問到它的下一位是否為1之前，將總是被問到它的下一位是否為0。通過在同一時間調(diào)制該字段，哪里有不止一個標記回答，該字段的調(diào)制將增加。讀取器內(nèi)的邏輯一般將根據(jù)出現(xiàn)在MW-0窗的調(diào)制探測，不延長脈沖來傳送一個MW-1窗。在MW-1調(diào)制窗不發(fā)送的地方，在那個位置有1的任何活動標記被編程為進入靜止狀態(tài)，直到收到一個“新掃描模式”命令。在該位置沒有活動標記有0的情況下，讀取器將延長脈沖直到位置“1”，在該位置有一個“1”的所有活動標記將保持活動狀態(tài)。脈沖之間的空隙被標記用來將進度順序通過位。讀取器傳送下一個詢問脈沖等等。以這樣的方法，讀取器能進行一個高效的二進制清除，這樣它只需要一個“啟動搜索模式”或一個“新搜索模式”，跟著有與標記類型中的位一樣多的脈沖。
在本實施例中，在標記數(shù)據(jù)和標記地址之間沒有區(qū)別。標記數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)的話，可以放在標記地址的尾部或在可定址塊。一旦單個標記被孤立，同樣的過程能被重復來讀取任何標記數(shù)據(jù)，如果出現(xiàn)的話，然而，一旦消除了沖突的可能性，標記數(shù)據(jù)能用傳統(tǒng)的方法，如曼徹斯特編碼或階段變化調(diào)制來讀取。本發(fā)明的關鍵是用已描述的方法孤立單個標記(或同一地址或部分地址的標記集)的自我檢查“反沖突”方法。
一個標記可以收到一個啟動搜索模式或一個新掃描模式并參與，但在讀取器的讀取范圍之外。在這種情況下，標記本身探測到讀取器傳送中的明顯的不一致性。例如，剛剛已調(diào)整了一個0窗的標記將期望脈沖中止，而不是繼續(xù)到1調(diào)制窗。在這種情況下，該標記將處于靜止狀態(tài)并等待一個新掃描模式。這就是自我檢查，也是系統(tǒng)的優(yōu)點。
當單個標記或標記集已經(jīng)成功地被孤立和識別。讀取器也可以給它寫入數(shù)據(jù)(假設標記有EEROM或EPROM)。一旦讀取，該標記可以預編程保持無聲，直到要么該字段被移走，或要么標記收到一個新“啟動搜索模式”命令。接著讀取器一般將傳送一個“新掃描模式”命令并繼續(xù)讀取和清除標記，直到?jīng)]有標記為止。“新掃描模式”喚醒在前次掃描中已被清除但沒被讀取的處于”靜止狀態(tài)“中的任何標記，容許它參加下次掃描。每次掃描一般將識別一個唯一的標記，這樣一般將有與在字段中標記一樣多的掃描，并且將不產(chǎn)生結果的最后一次掃描可以較早中止。
讀取器以發(fā)送一個搜索模式開始。接著讀取器開始傳送一個脈沖。如果沒有標記調(diào)制脈沖的0窗，讀取器將推斷在字段中沒有第一個位位置是0的活動標記。在這種情況下，讀取器將繼續(xù)該脈沖至包括一個1調(diào)制窗。在該字段中在這個位置有1的任何標記將在這個窗開始調(diào)制，并將繼續(xù)處于活動狀態(tài)。在第一位的情況下，如果沒有一個窗被調(diào)制，讀取器將推斷沒有標記處于范圍內(nèi)。
假設第一位在0調(diào)制窗(MW-0)被調(diào)制并且讀取器在1調(diào)制窗前停止脈沖，在這個位置上有一個1的任何標記將處于靜止狀態(tài)，直到收到一個“新掃描模式”或一個“啟動搜索模式”命令。該讀取器繼續(xù)到第二位等等，直到它到達最后一個位位置并且一個獨立的標記(或標記集)已經(jīng)被孤立。在一個標記已被識別并清除后，讀取器將啟動一個新掃描。(“標記集”的重要性在于這樣一種可能性，即一個特殊標記集能被切斷，或者如果設備容許，被寫入或否則以一種特殊方式來表現(xiàn)。還有一種類型的讀取器調(diào)制可以插入-如通過脈沖延長至1調(diào)制窗之外或被極其小型脈沖插入-來使得該集合知道它已被選擇。)在這種方式下，讀取器將每64位脈沖檢測一個64位標記(不包括“啟動搜索模式”和“新掃描模式”)。這是一個高效算法。
圖2和圖3示出在讀取器上接收到的信號，響應由讀取器傳送并由標記調(diào)制的信號。
參照圖2，將發(fā)現(xiàn)脈沖A,B,C在“0”調(diào)制窗(MW-0)都已被調(diào)制。這是通過跟隨MW-0的信號級的下降來代表。這顯示出在字段中至少有一個活動標記，它的前三個位置上有一個“0”。實例示意出在圖1中的“啟動搜索模式”為一個長脈沖。實際上在該字段中一個長間斷更為常見。它重置所有標記。
在圖3中將看到第一個脈沖(A)被至少一個在第一個位置上有一個“0”的標記調(diào)制。第二個訊問脈沖(B)顯示沒有一個在該位置上為“0”的活動標記。結果是，讀取器已繼續(xù)脈沖，容許在該位置上有一個“1”的活動標記來響應和調(diào)制“1”調(diào)制窗，并保持活動狀態(tài)。在這種方式下，標記被逐漸讀取并清除。
在本實施例中，標記字段調(diào)制是振幅調(diào)制(ASK)，但也可使用相位調(diào)制(PSK)，頻率調(diào)制(FSK)或任何可探測形式的調(diào)制。
在本實施例中，為了簡單起見，單獨位已被訊問，盡管象00,01,10,11之類的位模式能被訊問。在下面的位模式的例子中，00,01,10,11，這能通過使用4個可能的代表4個可能的組合的調(diào)制窗來實現(xiàn)。然后象前面一樣實現(xiàn)該操作。第一個調(diào)制窗可能是00。在執(zhí)行訊問的階段有這種位模式的任何活動標記將被要求調(diào)制該窗并保持活動狀態(tài)。這將清除有位模式01,10和11的位模式的標記。如果沒有標記有00模式，讀取器將延長該脈沖來包括下一個調(diào)制窗并繼續(xù)，如同檢測“0”和“1”位的情況一樣。因為讀取器不需要調(diào)制該字段那么多次，有一些速度上的優(yōu)勢。隨著位模式增加超過2-3位，將在速度優(yōu)勢上越加困難，如果位模式更大，整體速度將逐漸消失。
圖4和圖5是用于本發(fā)明的傳統(tǒng)設備的方框圖。
權利要求
1．一種射頻標記裝置，包括多個標記的和一個收發(fā)器，收發(fā)器用于發(fā)送信息至標記和從標記收取信息，其中每個標記分配一個包括預定數(shù)量位的識別字，該標記包括用來從收發(fā)器選擇性地調(diào)制一個信號的裝置，收發(fā)器包括用來發(fā)送包括多個部分的訊問信號的裝置，其中每個部分對應于該識別字的一個預定位或位序列，響應由這些標記提供的調(diào)制信號，用來實際上在同一時間訊問標記，以識別在預定位或位序列上有一個給定值的一個標記或多個標記的出現(xiàn)。
2．如權利要求1的裝置，還包括一個天線組，一個射頻發(fā)射機應答器，一個外部數(shù)據(jù)通信口和一個電源。
3．如權利要求1或2的裝置，能夠為天線應用生成調(diào)制的射頻功率施加到天線上。
4．如上述權利要求任一個的裝置，在每個標記包括一個導電的環(huán)形天線或電容器，它能將電能轉(zhuǎn)換為電場來與發(fā)射機應答器通信，并在某些情況下給發(fā)射機應答器提供電力，其中這種電力不來自發(fā)射機應答器內(nèi)部的內(nèi)部電池或輕電池。
5．如上述權利要求任一個的裝置，在每個標記包括一個天線，它能將收發(fā)器的信號功率轉(zhuǎn)換為一個RF場來與與發(fā)射機應答器通信。
6．如上述權利要求任一個的裝置，包括為了進行二進制搜索，在先前與標記通信的邏輯輸出的基礎上決定調(diào)制屬性的裝置。
7．如上述權利要求任一個的裝置，包括用來探測任何標記施加場的調(diào)制的裝置，包括一個解調(diào)器和一個振蕩器，其中調(diào)制信號被發(fā)送至邏輯塊中的一個處理器并在邏輯處理器中數(shù)字化和評估。
8．如上述權利要求任一個的裝置，該標記或數(shù)個標記包括信號獲得裝置，一個整流器，一個有滯后的限流器，一個時鐘提取器，一個數(shù)據(jù)提取器，一個解調(diào)器和一個邏輯部件。
9．如權利要求8中的裝置，其中信號獲得裝置包括一個獲得線圈。
10．一種通過從收發(fā)器發(fā)送訊問信號在目標區(qū)域檢測標記的出現(xiàn)用在目標區(qū)域出現(xiàn)的標記選擇性調(diào)制的方法，每個標記分配一個包括預定數(shù)目位的識別字，該方法包括從收發(fā)器發(fā)送一個包括多個部分的訊問信號，每個部分對應于識別字的預定位或位序列并能夠轉(zhuǎn)移該位或位序列的給定值，其中配置在預定位或位序列有給定值的標記來調(diào)制信號，該調(diào)制用來識別那些標記的出現(xiàn)。
11．如權利要求10中的方法，其中有一個獨立識別字的一個標記或多個標記的出現(xiàn)通過發(fā)送有對應識別字的所有位的部分的訊問信號來檢測。
12．如權利要求10或11中的方法，其中每個部分包括第一部分，它用來訊問標記以決定相關位或位序列是否有第一值，和第二部分，它用來訊問標記以決定相關位或位序列是否有第二值。
13．如權利要求12中的方法，其中如果一個部分用來訊問標記以決定相關位或位序列是否有第一值，則第一部分發(fā)送，如果該部分用來訊問標記以決定相關位或位序列是否有第二值，那么第一和第二部分發(fā)送。
14．如權利要求10至13中的方法，其中在預定位或位序列沒有該值的一個標記忽略后來的信號，直到收到一個激活或喚醒信號。
15．如權利要求10至14中的方法，其中通過在訊問信號后發(fā)出下一個位從發(fā)射機應答器中讀取或向發(fā)射機應答器寫入一個標記的數(shù)據(jù)位，然后其中的標記靜止活動并忽略后來的信號直到收到一個激活信號。
16．一個射頻標記識別系統(tǒng)，它包括一個接收器/發(fā)射器和發(fā)射機應答器，它們適合在同一時間啟動通信并被同時訊問和逐漸消除訊問。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含一個讀取器/寫入器和發(fā)射機應答器(標記)的無線電通信頻率識別(RFID)裝置,這樣的二個或更多的發(fā)射機應答器能夠在同一場同時操作,使得數(shù)據(jù)位形式的信息可以從這些標記中接收或發(fā)送至這些標記而不受損壞。
文檔編號G06K17/00GK1313974SQ99809918
公開日2001年9月19日 申請日期1999年6月22日 優(yōu)先權日1998年6月22日
發(fā)明者喬治·倫納德·鮑威爾 申請人:喬治·倫納德·鮑威爾, 羽田鋼筋混凝土管株式會社