专利名称：：用于电磁识别的设备和方法
技术领域：
：本发明涉及电磁识别系统(例如通常被称作射频识别(RFID)系统的一类)、用在RFID系统中的设备以及用于操作所述系统和设备的方法。特别地，本发明的实施例涉及有源应答器标签、连网的读取器设备、以及适用于通过所述标签与读取器之间的无线接口进行通信的消息传送协议。
背景技术：
：'RFID设备是一类自动识别系统，因此其提供用于收集、监控以及跟踪系统的手段。已知类型的RFID网络使用"无源"和"有源"标签(应答器)，尽管并不总是在相同网络中使用。"无源"标签是能够针对来自读取器设备的激励而返回响应的小型应答器。无源标签往往不具有电源，因此其利用来自反向散射的能量做出响应或者通过天线中的电感应效应估夂出响应。"有源"标签依赖于其自身的发射机通过空中接口与读取器设备进行通信，因此其通常还包括电源和微控制器。随着有源标签设计的进展使得能够以更低的成本大量生产性能更高的标签，可以预期在所有类型的RFID网络中更为广泛地布置有源标签技术。在更为复杂的布置中，有源标签可以被编程为允许由用户(通常是RFID网络管理员)定义其功能的各方面。RFID技术的应用非常多样。然而，所述应用包括用于人员、动物、产品和其他财产的各种各样的自动识别、访问、监控、跟踪以及遥感应用。随着上述技术的发展，术语"射频"被日益广泛使用来指代例如在无线通信中采用电磁频谱的相当大的频率范围的所述设备和方法。例如参见下面的表l,其列出了可能遇到的典型频率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1:RFID
技术领域：
中的参考术语及相关联的频率范围上面指示的范围对于RFID应用来说仅仅是示例性的，并且不应将其解释为限制性的。在上面指示的每一个频率范围内，往往例如基于无执照谱带的可用性、标准、本地立法或者其他标准而选择特定频率。低频应用常常使用125kHz或134.2kHz;高频应用常常使用13.56MHz;UHF应用往往会采用433MHz、463MHz、868MHz、915MHz或956MHz;以及微波应用通常使用2.45GHz或5.8GHz。然而，本领域技术人员将认识到，可以把对应于表1中的一个或多个所述示例性范围(或任何组合)的任何合适范围用于本发明的实施例。在一些情况下，本发明的实施例可以采用在表1中指示的那些频率范围之外的并且仍然适用于无线通信的频率范围。RFID应用日益要求常常以高标签密度(每个读取器100个标签)布置在快速演变的情景中的大量多样的标签。为了满足这些需求，标签性能不断提高，由所述标签所支持的功能的数目也不断增多，从而变得日益难以对于大规模布置而言把生产成本控制在可接受的水平。本发明的实施例设法提供改进的电磁识别系统，特别是改进的RFID网络，其包括有源标签、读取器设备、以及适用于RFID网络中的标签与读取器之间的空中接口通信的通信协议。
发明内容根据本发明的一个方面，提供一种用在RFID网络中的有源应答器，所述RFID网络包括各应答器以及用于接收来自所述各应答器的消息的各连网的读取器单元，其中所述应答器包括发射电路；控制器，其可以访问存储器；电源，其中，所述控制器包括用于构造对应于所述应答器所属的应答器种类的消息分组的控制代码，所述应答器种类是多个种类的其中之一，其中的每一个种类由该种类中的应答器的外围设备配置的各方面所表征；所述控制器还包括适于在所述消息分组中包括表明该消息分组是来自应答器的消息的指示、表明发出该消息的应答器的种类的指示、以及根据所述应答器种类的消息分組结构的一个或多个外围设备数据字段的装置。优选地，所述消息分组包括至少一个用户定义的数据字段。在所公开的实施例中，外围设备数据字段的内容至少部分地是由用户定义的。所公开的应答器还包括外部编程接口，其能够允许对所述应答器进行直接编程而无需通过读取器单元进4于编程。优选地，该编程4妾口能够优选的应:器包;舌两个或更多个外围设::;述两个或更多个外围设备包括计数器和传感器中的一个或多个。替换地或附加地，一个应答器可以包括从以下各项当中的一项或多项所选择的两个或更多个传感器温度传感器；定位传感器；移动传感器；振动传感器；地震传感器；磁传感器；力传感器；应变传感器；旋转传感器；压力传感器；篡改(tamper)传感器；另一类机械传感器；化学传感器；生化传感器；生物传感器；生物测量传感器；接近传感器；湿度传感器；位置传感器；光传感器；以及其他合适类型的传感器。示例性类型的传感器组合包括但不限于移动传感器与篡改传感器；篡改传感器与温度传感器；定位传感器、移动传感器与温度传感器。在所公开的实施例中，所述发射电路被设置成在以下范围当中的一个或多个范围内进行操作30到300kHz;300kHz到3MHz;3MHz到300MHz;300MHz到2GHz;以及2GHz到6GHz。在其他实施例中，所述发射电路被设置成在以下频率当中的一个或多个频率下进行操作125KHz;134.2KHz;13.56MHz;433MHz;463MHz;868MHz;915MHz;956固z;2.45GHz;以及5.8GHz。根据本发明的另一方面，提供一种在包括有源应答器和连网的读取器单元的RFID网络中生成应答器消息的方法，该方法包括提供多个应答器，并且基于所述应答器的外围设备配置的各方面而把所述应答器分配到预定义的种类中；建立应用到每一个预定义的应答器种类的消息分组的预定格式，从而使得所述多个预定义的应答器种类当中的每一个具有根据该种类中的应答器的外围设备配置的预定消息分组结构；基于所述已建立的消息格式来构建消息分组，所述消息分组包括表明该消息是应答器消息的指示、表明发出该消息的应答器的种类的指示、以及一个或多个外围设备数据字段。优选地，所述消息分组包括用户数据字段。此外，优选地，外围设备数据字段的内容可以至少部分地由用户定义。本发明的实施例还包括一种用于通过编程接口对以下各项当中的一项或多项进行编程的方法所述应答器的外围设备功能；所述应答器的报告功能；以及所述应答器上的用户数据。一般来说，一个应答器包括两个或更多个外围设备，至少其中之一是传感器，以及所述消息分组包括相应数目的外围设备数据字段。在另一个实施例中，所述应答器包括多个外围设备传感器，以及所述消息分组包括相应的多个外围设备数据字段。优选地，所述消息分组还包括从以下字段当中选择的一个或多个字段应答器身份字段和检错字段。在至少一种操作模式下，根据本发明的应答器响应于预定标准进行发射。例如，所述标准可以包括接收到来自读取器的消息，其中所述消息向所述应答器请求响应。在这种情况下，所述标准可以包括从接收到来自读取器的消息开始的预定延迟。在另一个实施例中，所述应答器在至少一种操作模式下仅仅在预定间隔之后进行发射。在另一个实施例中，所述应答器在通过读取器单元分配给该应答器的时隙中进行发射。替换地或附加地，所述应答器可以基于跳频算法进行发射。在所公开的一个实施例中，所述应答器从读取器接收从以下类型当中的一种或多种类型所选择的消息并且做出响应获得标签数据；标签唤醒；标签睡眠；设置标签操作模式；设置标签外围设备功能；设置标签报告功能；设置标签警报标准；设置标签用户信息。根据本发明的另一方面，提供一种用于RFID网络中的由应答器发送到读取器单元的消息分组的应答器消息分组格式，其包括消息分组类型字段，其表明所述消息是应答器消息；应答器种类字段，其表明所述应答器所属的多个预定义的应答器种类当中的一个应答器种类；以及可选的根据对应于所述应答器所属的所迷种类的预定义消息格式的用户数据字段。优选地，许多所述应答器消息还包括用于用户可定义的外围设备数据的另一个字段。替换地或附加地，所述应答器消息格式包括从以下各项当中的一项或多项所选择的另一个字段标签ID字段；网络信息字段；以及纠错字段。在被发射到所述网络中的另一个设备之前，所述应答器消息格式可以被记录在所述应答器的存储器中。根据本发明的另一方面，提供用在RFID网络中的应答器消息格式的集合，所述消息格式集合包括多种消息格式，所述多种消息格式分别包括表明所述消息是应答器消息的应答器类型字段以及表明发出所述消息的应答器的种类的应答器种类字段，其中一种消息格式根据发出所述消息的所述应答器种类而具有不同的预定外围设备数据字段配置。优选地，所述多种消息格式当中的每一种消息格式根据所述应答器种类而具有不同的预定外围设备数据字段配置。优选地，一种消息格式的所述外围设备数据字段包括多个传感器字段，其中每一个传感器字段用于携带来自在多功能应答器上的不同类型的传感器的数据。根据本发明的另一方面，提供一种能够构造网络消息的读取器单元，所述网络消息包括对应于来自应答器消息的内容的应答器数据字段，其中基本上整个应答器消息都被结合到所述网络消息的应答器数据字段中。本发明的附加优点和新颖特征将在下面的描述中被部分地阐述，并且对于本领域技术人员而言在考察下面的附图之后将部分地变得显而易见，或者可以通过实践本发明来获知。为了更好地理解本发明以及理解可以如何实施本发明，现在将^f又仅通过举例的方式来参考附图，其中图1示出一个示例性RFID网络；图2示出一种示例性网状网络组织；图3示出根据本发明一个实施例的读取器设备；图4示出根据本发明一个实施例的消息分组结构；图5示出根据本发明一个实施例的响应分组结构；图6示出根据本发明一个实施例的标签应答器；图7示出根据本发明的适于用在标签与读取器之间的一般消息协议；图8A-8G示出多种示例性标签消息分组格式；图9示出用于潜在的标签种类的另一种一般化的消息分组结构；以及图10示出如何处理标签数据的示例性过程。具体实施例方式图1示出根据本发明一个实施例的示例性RFID网络。所述网络具有控制接口100,其包括用于运行应用程序的应用服务器120;读取器网络102;以及多个应答器标签104,至少其中一些应答器标签是"有源的"。所述大量单独的标签105例如被布置在产品或其他财产、动物或人类或者其组合之上。所述读取器网络102可以是能够被组织成支持物理地分布的读取器103的任何硬连线或无线网络，如下面将更加详细地解释的那样，所述读取器被设置成通过空中接口112接收来自标签105的数据，以及把该信息中继回到所述控制接口100。尽管在常规的RFID网络中，读取器不总是被配置成向标签发送消息而是代之以充当仅仅接收来自标签的消息的节点，但是在本实施例中，每一个读取器103可以附加地通过所述空中接口112向其域内的标签105发送特定类型的消息。虽然图1中的示例性读取器网络102是线性地组织的，但是本领域技术人员将认识到，多种已知的和未来的网络组织可以:故用作所述读取器网络的骨干，比如图2中示出的网状网络组织。图3示出根据本发明的实施例的示例性读取器设备103。所述读取器103包括IF模块300,该模块具有天线和接收机电路。所述RF模块被耦合到微控制器302。该微控制器302可以访问非易失性可重写存储器304，并且还被独立地连接到指示器电路306和读取器网络接口电路308。在使用中，所述RF沖莫块300接收从所述读取器的有效无线电范围内的标签发射的模拟射频信号，并且通过已知的模数转换技术将这些信号转换成数字数据。所述RF模块300还包括緩冲器等等(未示出)，以便在由所述微控制器302进行处理之前把来自标签的入站消息排入队列。所述微控制器302可以访问本地驻留(在该微控制器内)的或者驻留在所述存储器304中的控制信息。所述微控制器使用该控制信息来控制所述读取器操作。特别地，所述微控制器302控制对其从所述RF接收机300接收的标签消息的处理以及控制对接收自所述网络接口308(以及放置到其上)的读取器网络消息的处理。在该实施例中，所述指示器电路306具有多个LED,在期望时可以使用所述LED来指示所述读取器的状态。所述读取器网络102是可自动伸缩的，从而可以4要照期望添加读取103,因此把消息导向各单独的读取器节点。在该实施例中，还有可能使得所述应用程序把消息寻址及导向所有节点103或者各组(子集)节点103。通过所述读取器网络发送的所述消息可以去往所述应用120、一个或多个读取器节点103或者一个或多个标签105。本领域技术人员将知道能够支持上述路由标准的一般网络体系结构。所述读取器网络102处理两个基本种类的应用消息，即"命令消息"和"响应消息"。图4示出适用于可以通过所述读取器网络传送的命令消息的示例性消息分组结构。参考图4,所述命令消息分组包括报头部分402,其表明所述消息是命令消息；另一个字段404,其表明该消息的数据段中的字节数；另外的一个或多个字段406,其包括网络寻址信息，比如(多个)读取器节点ID以及在适当情况下还有一个或多个标签ID;字段408，其表明所述命令的类型；数据字段410;以及校^验和412。所述命令消息分组的总长度以及该命令消息分组内的各种字段的相对尺寸例如将取决于所述应用、消息配置、网络组织以及尺度。由所述读取器网络102所支持的不同命令类型的数目和性质将特别取决于所述(多个)应用，但是通常例如包括获得标签数据；标签唤醒；标签睡眠；网络重置；设置模式；设置地址信息；设置系统信息；测量信号强度(RSSI);设置接收机增益；设置警报标准；设置报告标准；设置波特率；以及获得版本信息。诸如获得标签数据、标签唤醒以及标签睡眠之类的命令支持所谓的"有问才答(speakwhenspokento)"应用。此类应用在操作时使得来自标签的通信被最小化或者被完全消除，除非某一标签被读取器特别寻址。例如在所述布置具有高标签密度、本地合法化排除普通信标水平或者需要把标签电池使用寿命延长超出正常限制的情况下，所述有问才答应用是非常重要的。图5示出可以通过所述读取器网络传送的响应消息的示例性响应分组结构。参考图5，所述响应分组包括报头部分502，其表明所述消息是响应消息；字段504，其表明该消息的数据段中的字节数；字段506,其包括诸如(多个)节点ID或等效信息之类的网络寻址信息；字段508，其表明所述响应的类型；标签数据字段510;以及校验和512。所述消息的总长度以及该消息内的各种字段的长度和配置例如将取决于所述应用、消息配置、网络组织以及尺度。由所述读取器网络102所支持的不同响应消息类型的数目和性质可以改变，但是通常至少包括对应于所述应用可能为之预期响应的所有所支持的命令的响应类型。在该实施例中，所述响应类型字段508的内容复制在相应的命令中的命令类型字段的内容。例如，在针对"获得标签数据"命令的响应消息的情况下，所述响应类型字段与存在于所发出的命令消息中的所述命令类型字段完全相同。该字段组合表明所述响应消息分组包含来自由相应的命令消息探查的该标签的相关数据。在该实施例中，所述标签数据字段包含从所述相关标签到其读取器的消息分组的完整内容，尽管这是在通过所述读取器的组件从模拟转换到数字之后并且在被打包到更大的读取器网络消息中之后。下面将参考图7描述示例性的标签消息分组内容。图6示出适用于本发明的实施例的标签应答器。所述标签具有微控制器602、外部编程接口604、多个外围设备(比如传感器设备606和计数器设备605)、电源608(比如电池)以及配备有振荡器610和天线612的RF收发器才莫块609。在该实施例中，所述RF收发器被配置成在433.92MHz下进行发射。存储器620存储所述标签的唯一身份、由所述外围设备记录的标签数据以及用于控制标签操作的控制代码，所述标签操作比如是构建及调度去往所述读取器网络的消息。替换地或附加地，控制代码可以被存储在所述微控制器602的本地存储器中。一般来说，被布置在给定网络中的标签可以包括有源和无源标签的混合，并且在有源标签当中可以支持不同的传感器能力。所述外围设备通常包括能够感测施加到所述标签的外部环境、位置或事件的某一方面的两个或更多个外围设备。例如，这里所述的外围设备包括多个不同的传感器和计数器设备。所述计数器例如可以记录由所述标签所进行的发射的数目或者特定传感器或其他外围设备被激活的次数。在该实施例中提供了多个不同的传感器，并且所述空中接口协议支持同时传送与所述多个传感器和计数器设备相关的标签数据。在实践中，传感器类型可以包括从以下各项当中选择的两种或更多种传感器温度传感器、定位传感器(GPS接收机或类似装置)、移动传感器(加速度计或类似装置)、振动传感器、其他机械传感器(比如闩锁线路(latch))、篡改电路、化学传感器、生物传感器、生物测量传感器、地震传感器、接近传感器、磁传感器、力传感器、应变传感器、湿度传感器、位置传感器、旋转传感器、光传感器、压力传感器等等。具有两种或更多种传感器功能的示例性实施例包括具有移动与篡改的标签，具有篡改与温度的标签，具有GPS、加速度计与篡改的标签。上面的例子和组合不打算进行限制，并且本领域技术人员将很容易认识到可以支持数目可观的不同的多外围设备组合，其中包括涉及两种、三种、四种、五种、六种或更多传感器类型的传感器组合，这取决于所述(多种)应用。在该实施例中，所述RF收发器才莫块609净皮配置成在433.92MHz下进行发射，该频率在大多数国家是无执照频带。所述标签通常还符合公知的FCC、SATRA、CE和ETSI要求。在其他实施例中，标签可以支持在表1的所述范围中所指示的任何频率下或者邻近所指示的那些频率或者实际上在这种频率的组合下发射到所述读取器网络102。所述标签或者每一个标签105可以被编程为例如在预定的规则间隔下进行发射、在不规则的或随机的间隔下进行发射、根据预定的定时序列进行发射、以及/或者基于跳频算法进行发射。此外，标签可以净皮编程为响应于一皮读取器寻址而进行发射，以及在某些实施例中仅仅响应于这种寻址进行发射(所谓的"有问才答"配置)。在某些实施例中，标签可以在预定延迟之后对读取器做出响应，这可以被用作为特定读取器的域内的多个标签指定发射时隙的机制。这种技术特别可用于涉及高标签密度的布置。在该实施例中，标签功能的各方面(特别是外围设备功能)可以由用户通过所述编程接口604进行编程。这种可编程性例如在复杂的遥感应用中是特别有用的。例如，在所述传感器包括温度传感器的情况下，标签可以被编程为响应于预定温度条件或者特定温度模式而发送告警(或常规读数)。作为另一个例子，具有GPS定位传感器和温度传感器另一个i施例中，在标签包括生物测量传感器;情况下，、可:一用代表可能采用所述传感器的个体的代码来编程所述标签。作为另一个例子，具有温度传感器、湿度传感器和压力传感器的标签可以被编程为仅仅在所述温度测量和湿度测量落在预先配置的范围内的情况下才发送压力数据。所述编程接口604通常包括代表外部编程接口的磁簧开关电路或者合适的替换设备，用户可以通过该接口直接对所述标签的各方面进行编程，即无需通过所述读取器网络进行编程。在替换实施例中，所述标签编程接口604可以包括RF接收机模块，其能够在不同于所述标签(例如所谓的"双频带"标签)的主RF模块609的频率下进行操作。在这种情况下，有可能远程地(即通过所述读取器网络)对标签进行编程或重编程。一般来说，在所述标签105与读取器103之间的无线接口112上可以使用任何合适的调制技术。在该实施例中使用幅移键控ASK(调制深度为90%)。然而，也可以使用任何其他合适的调制技术，比如FSKQBPSK、BPSK等等。下面将参考图7定义所述无线标签-读取器协议的其他方面。除了同步信息之外，标签消息分组往往包括报头702,其表明所述消息是标签及其长度；标签种类字段704(其还可以表明某一种类内的标签类型和/或特定操作模式)；标签唯一ID字段706;数据字段710;以及检错信息712。在实践中，所述消息的总长度以及该消息内的各种字段的配置例如将取决于所述标签种类。需要同步信息是因为在所述示例性实施例中，所述标签与读取器之间的无线信道是异步的。所述报头信息被用来实现分组级别的同步以及识别所述消息类型及其以字节计的长度。通常被包括在所述报头中的信息的另一个例子是信标标签的重复速率。一般来说，所述报头信息促进及优化对消息的解码并且避免使用不必要的功率。所述标签种类字段中的信息表明所述标签落在多个标签种类当中的某一标签种类，其中每一个标签种类具有预定的外围设备能力，因此其标签消息格式具有相应的数据字段。可选地，所述标签种类字段可以传送附加的标签信息，比如标签类型或型号以及在相关的情况下还有操作模式。在该实施例中，所述标签唯一ID是一个在布置之前(例如在制造期间)指定的多字节值。所述数据字段包含来自所述外围设备的不可由用户定义的标签数据以及可以由用户定义的标签数据，正如将在下面更加详细地描述的那样。所述检错信息被用于分组检验和确认，并且例如可以被实施为通过把所有相关字节线性相加而计算出的16比特LRC。本领域技术人员将认识到，在此定义的精确的标签消息分组结构仅仅是示例性的，例如一些字段是可选的，并且在一些实施例中可以把特定的"报头"或"字段"信息可行地放置在别处或者完全省略。图8A-8G示出多种示例性标签消息分组格式，其中的每一个分组具有对应于发出该消息的标签种类的不同结构。参考图8A，第一标签消息分组(对应于标签种类1)具有报头702、标签种类信息704、标签ID708以及可选地还有纠错信息712。例如可以在仅仅需要所述标签在预定情况下提供标签识别的情形下发送该标签消息分组。一个例子是构建访问应用。参考图8B,另一个标签消息分组(对应于标签种类2)具有报头702、标签种类信息字段704、标签ID字段708、数据字段710以及检错信息712。在该例中，所述标签种类信息表明所述标签数据字段的预定部分被用来报告"标签龄期"，所述标签龄期是由每次在所述标签进行发射时递增的计数器估计的。所述标签龄期不是基于时间的真实龄期，而实际上是依照在实践中受到电池使用寿命的限制的标签使用寿命周期的龄期度量。参考图8C,另一个标签消息分组(对应于标签种类3)具有报头702、标签种类信息704、标签ID字段708、数据字段710以及检错信息712。在该例中，所述标签种类信息704表明所述标签数据字段710的至少一部分被用来传送某种类型的用户定义的数据。所述应用程序能够解码所述用户定义的数据。参考图8D，另一个标签消息分组(对应于标签种类4)具有报头702、标签种类信息704、标签ID字段708、数据字段710以及检错信息712。在该例中，所述标签种类信息704表明所述标签数据字段710的至少一部分被用来传送来自所述标签的用户定义的身份代码。参考图8E,另一个标签消息分组(对应于标签种类5)具有报头702、标签种类信息704、标签ID字段708、数据字段710以及检错信息712。在该例中，所述标签种类信息704表明所述标签数据字段710的预定部分被用来传送预定的外围设备数据(P.数据)和用户定义的数据(用户数据)。所述外围设备数据本身可以具有用户定义的单元。例如，该标代码的标签的数据。参考图8F，另一个标签消息分组(对应于标签种类6)具有报头702、标签种类信息704、标签ID字段708、数据字段710以及检错信息712。在该例中，所述标签种类信息704表明所述标签数据字段710的预定部分被用来传送来自第一和第二外围设备的数据(Pl数据和P2.数据)。来自任一个外围设备的所述外围设备数据本身可以具有用户定义的单元。例如，该标签种类分组可以被釆用来发送来自具有温度传感器和GPS定位传感器的标签的数据。具有用户定义的单元的外围设备数据的温度。在此类分组中，可以利用标签类型信息来补充所述标签种类信息，所述标签类型信息例如表明所述标签具有两种传感器功能并且正在支持所述传感器功能(例如温度和GPS传感器)的模式下操作。任一类的外围设备数据或者全部两类外围设备数据可以具有用户定义的单元。参考图8G,另一个标签消息分组(对应于标签种类7)具有报头702、标签种类信息704、标签ID字段708、数据字段710以及检错信息712。在该例中，所述标签种类信息704表明所述标签数据字段710的预定部分被用来传送来自第一和第二外围设备的数据以及用户可定义的数据。例如，该标签消息分组可以被采用来发送来自具有化学传感器、篡改传感器和用户可定义的识别代码的标签的数据。与以前一样，可以用标签类型信息来补充所述标签种类信息，所述标签类型信息例如表明所述标签具有双传感器功能并且正在支持特定化学传感器(比如说气体传感器)和篡改传感器与用户可定义的标签ID代码的模式下操作。来自任一个或全部两个外围设备的数据也可以具有用户定义的单元。特别参考图9，其示出用于其他潜在的标签种类的一般化的消息分组结构的示意性表示，将会明显看出，在本发明的实施例中使用的标签消息分组方案能够依靠多种预定的标签消息分组来支持多种多外围设备标签设计，其中为所述预定标签消息分组提供了一个或多个字段，所述字段定义发出所述消息的标签种类以及可选地还有该种类内的标签类型或模式。图10借助于示例性流程图来示出在本发明的实施例中如何把标签数据从所述标签传送到应用程序。在1000处，所述标签微处理器启动标签消息发送过程。例如，这可以响应于读取器查询进^f亍或者可以处在RFID4支术领域中已知的某种类型的信标机制下。在1010处，所述微处理器基于所述标签种类来构建合适类型的消息分组。在该例中，假设所述标签消息分组将采用对应于多个可能的标签种类(参见图8)当中的某一预定标签种类的格式1012，并且扩展到总共64字节的分组长度。相关的系统信息1014和标签数据1016(在可能适当的情况下包括外围设备数据和用户定义的数据)源自所述标签存储器，并且相应地构造所述消息分组。所述标签消息分组被提供到包括RF振荡器和天线的模拟发射电路，并且通过空中接口112一皮发射(1020)到读取器103。在1030处，所述读取器接收到所述标签消息分组，并且在必要时对其进行处理以便将其从模拟转换到数字格式。所述读取器的微处理器随后构建读取器网络响应类型分组(或者具有类似构造的一般读取器网络分组)1032并且在读取器緩沖器中将其排入队列，以供通过所述读取器网络发射到所述控制接口100的应用120。对于该构建过程，所述读取器使用适当的读取器网络格式消息格式(参见图5),该格式在本实施例中整体结合了所述标签消息分组1034。在1040处，所述读取器网络根据所述读取器网络骨干通信协议把所述读取器网络消息分组发送到所述应用程序。此外还将显而易见的是，所描述的实施例特别可用于具有多个传感器等的标签，其还允许编程用户可定义的数据。所述用户可定义的数据可以独立于所述(多种)外围设备功能，或者用于控制所述外围设备感测或报告功能的一个或多个方面。总之，本发明的实施例特别提供了一种在功能上丰富且多样的标签-读取器通信协议，其能够进行可伸缩的布置以便支持多种当前和未来应用。同时，这里描述的实施例实现了高数据吞吐量和互操作性，同时还使得功率消耗最小化。本领域技术人员将认识到，虽然在上面描述了被认为是最佳的方式并且还在适当的情况下描述了执行本发明的其他方式，但是本发明不应被限于在对优选实施例的该描述中所公开的特定配置和方法。本领域技术人员将认识到，本发明在许多不同类型的远程识别、数据和传感器应用中具有广泛的用途，并且在不偏离如在所附权利要求书中限定的本发明的构思的情况下可以对所述实施例做出许多修改。例如，在诸如工业、医疗、军事、家庭、办公室等之类的各种操作领域中，本发明可以应用于各种各样的财产管理、个人管理、供应链管理和过程控制应用。权利要求1、一种用在RFID网络中的有源应答器，所述RFID网络包括各应答器以及用于接收来自所述各应答器的消息的各连网的读取器单元，所述应答器包括发射电路；控制器，其可以访问存储器；电源；其中，所述控制器包括用于构造对应于所述应答器所属的应答器种类的消息分组的控制代码，所述应答器种类是多个种类的其中之一，其中的每一个种类由该种类中的应答器的外围设备配置的各方面所表征，所述控制器还包括适于在所述消息分组中包括表明该消息分组是来自应答器的消息的指示、表明发出该消息的应答器的种类的指示、以及根据所述应答器种类的消息分组结构的一个或多个外围设备数据字段的装置。2、如权利要求1所述的应答器，其中，所述消息分组包括至少一个用户定义的数据字段。3、如任何一项在前权利要求所述的应答器，其中，外围设备数据字段的内容至少部分地是由用户定义的。4、如任何一项在前权利要求所述的应答器，其中，所述应答器包括外部编程接口，所述接口能够允许对所述应答器进行直接编程而无需通过读取器单元进行编程。5、如权利要求1-3中的任何一项所述的应答器，其中，所述应答器包括能够允许通过读取器单元对该应答器进行编程的编程接口。6、如任何一项在前权利要求所述的应答器，其中，所述应答器包括两个或更多个外围设备，所述两个或更多个外围设备包括计数器和传感器中的一个或多个。7、如任何一项在前权利要求所述的应答器，其中，所述应答器包括从以下各项当中的一项或多项所选择的两个或更多个传感器温度传感器；定位传感器；移动传感器；振动传感器；地震传感器；磁传感器；力传感器；应变传感器；旋转传感器；压力传感器；篡改传感器；另一类机械传感器；化学传感器；生化传感器；生物传感器；生物测量传感器；接近传感器；湿度传感器；位置传感器；光传感器；以及其他合适类型的传感器。8、如权利要求1所述的应答器，其中，所述应答器至少包括移动传感器和篡改传感器。9、如权利要求1所述的应答器，其中，所述应答器至少包括篡改传感器和温度传感器。10、如权利要求1所述的应答器，其中，所述应答器至少包括定位传感器、移动传感器和温度传感器。11、如任何一项在前权利要求所述的应答器，其中，所述发射电路被设置成在以下范围当中的一个或多个范围内进行操作30到300kHz;300kHz到3MHz;3MHz到300MHz;300MHz到2GHz;以及2GHz到6GHz。12、如任何一项在前权利要求所述的应答器，其中，所述发射电路被设置成在以下频率当中的一个或多个频率下进行操作125KHz;134.2KHz;13.56MHz;433固z;463固z;868MHz;915MHz;956MHz;2.45GHz;以及5.8GHz。13、一种在包括有源应答器和连网的读取器单元的RFID网络中生成应答器消息的方法，该方法包括提供多个应答器，并且基于所述应答器的外围设备配置的各方面而把所述应答器分配到预定义的种类中；建立对应于应用到每一个预定义的应答器种类的消息分组的预定格式，从而使得所述多个预定义的应答器种类当中的每一个具有根据该种类中的应答器的外围设备配置的预定消息分组结构；基于所述已建立的消息格式来构建消息分组，所述消息分组包括表明该消息是应答器消息的指示、表明发出该消息的应答器的种类的指示、以及一个或多个外围设备数据字段。14、如权利要求13所述的方法，其中，所述消息分组包括用户数据字段。15、如权利要求13或14所述的方法，其中，外围设备数据字段的内容可以至少部分地由用户定义。16、如权利要求13-15中的任何一项所述的方法，其中，该方法还包括通过编程接口对以下各项当中的一项或多项进行编程所述应答器的外围设备功能；所述应答器的报告功能；以及所述应答器上的用户数据。17、如权利要求13-16中的任何一项所述的方法，其中，所述应答器包括两个或更多个外围设备，至少其中之一是传感器，并且所述消息分组包括相应数目的外围设备数据字段。18、如权利要求13-17中的任何一项所述的方法，其中，所述应答器包括多个外围设备传感器，并且所述消息分组包括相应的多个外围设备数据字段。19、如权利要求13-18中的任何一项所述的方法，其中，所述消息分组包括应答器身份字段。20、如权利要求13-19中的任何一项所述的方法，其中，所述消息包括检错字段。21、如权利要求13所述的方法，其中，在至少一种操作模式下，所述应答器响应于预定标准进行发射。22、如权利要求21所述的方法，其中，所述标准包括接收到来自读取器的消息，其中所述消息向所述应答器请求响应。23、如权利要求21所述的方法，其中，所述标准包括从接收到来自读取器的消息开始的预定延迟。24、如权利要求13-20中的任何一项所述的方法，其中，在至少一种操作模式下，所述应答器仅仅在预定间隔之后进行发射。25、如权利要求13-20中的任何一项所述的方法，其中，在至少一种操作模式下，所述应答器在通过读取器单元分配给该应答器的时隙中进行发射。26、如权利要求13-20中的任何一项所述的方法，其中，所述应答器基于跳频算法进行发射。27、如权利要求13-26中的任何一项所述的方法，其中，所述应答器从读取器接收从以下类型当中的一种或多种类型所选择的消息并且做出响应获得标签数据；标签唤醒；标签睡眠；设置标签操作模式；设置标签外围设备功能；设置标签报告功能；设置标签警报标准；设置标签用户信息。28、一种用于RFID网络中的由应答器发送到读取器单元的消息分组的应答器消息分组格式，包括消息分组类型字段，其表明所述消息是应答器消息；应答器种类字段，其表明所述应答器所属的多个预定义的应答器种类当中的一个应答器种类；多个外围设备数据字段、以及可选的根据对应于所述应答器所属的所述种类的预定义消息格式的用户数据字段。29、如权利要求28所述的应答器消息;f各式，包括用于用户可定义的外围设备数据的另一个字段。30、如权利要求28或29所述的应答器消息格式，包括从以下各项当中的一项或多项所选择的另一个字段标签ID字段；网络信息字段；以及纠错字段。31、用在RFID网络中的应答器消息格式的集合，所述消息格式集合包括多种消息格式，所述多种消息格式分别包括表明所述消息是应答器消息的应答器类型字段以及表明发出所述消息的应答器的种类的应答器种类字段，其中一种消息格式根据发出所述消息的所述应答器种类而具有不同的预定外围设备数据字段配置。32、如权利要求31所述的消息集合，其中，所述多种消息格式当中的每一种消息格式根据所述应答器种类而具有不同的预定外围设备数据字段配置。33、如权利要求31或32所述的消息集合，其中，所述外围设备数据字段包括多个传感器字段，其中每一个传感器字段用于携带来自多功能应答器上的不同类型的传感器的数据。34、一种能够构造网络消息的读取器单元，所述网络消息包括对应于来自应答器消息的内容的应答器数据字段，其中基本上整个应答器消息都被结合到所述网络消息的应答器数据字段中。全文摘要本发明涉及用在RFID和类似系统中的设备、以及用于操作这种系统和设备的方法。特别地，本发明的实施例涉及有源应答器标签、连网的读取器设备、以及适用于通过所述标签与读取器之间的无线接口进行通信的消息传送协议。所述设备和协议支持对应于所述应答器所属的应答器种类的消息分组，所述应答器种类是多个种类的其中之一，其中的每一个种类由该种类中的应答器的外围设备配置的各方面所表征，其中所述消息分组包含表明该消息分组是来自应答器的消息的指示、表明发出该消息的应答器的种类的指示、以及根据所述应答器种类的消息分组结构的一个或多个外围设备数据字段。文档编号G06K7/00GK101432758SQ200780015747公开日2009年5月13日申请日期2007年3月2日优先权日2006年3月3日发明者A·林顿-沃尔斯,C·范尼克尔克,H·J·杜普里斯,R·萨文德兰,S·E·古森申请人:威夫特伦德科技有限公司