用于识别RFID标签的读取循环的制作方法

本发明要求2014年9月12日提出的临时专利申请No.62/049,510的优先权，将其内容合并于此。

技术领域

本公开总体上涉及识别大量RFID标签中的RFID标签的方法和系统。具体而言，本公开涉及用于识别大量RFID标签中的RFID标签的方法和装置，其中，每个RFID标签具有标识符。

背景技术：

附接至零售物品(item)的RFID标签已经在用于库存跟踪和控制的零售环境中得到成功应用。RFID标签与RFID读取器无线通信，并应询问(interrogation)而将其标识符或者与物品相关联的其他数据发送到RFID读取器。标识符用于获得与所附接的商品(article)或其位置有关的信息。当RFID读取器通过RF波询问一个或更多个RFID标签时，这些标签在被称为反向散射的过程中对进行询问的RF波进行响应。

限制RFID读取器当前技术的一个主要因素是可用于与RFID标签通信的带宽受限。每个部署的标签需要固定数量的带宽以供RFID读取器进行读取。因此，随着标签数量增加，带宽需求线性增加。此外，带宽限制增加了完成一个读取循环的耗时，因此限制了针对标签密集环境实时使用RFID的能力。因为对于需要实时跟踪RFID标签的许多应用而言，实时跟踪极其有用。

有许多方法用于提高可用带宽。当前的机制聚焦于CDMA和TDMA的变型以提高带宽。例如，已经提出了一种CDMA技术-超宽带(UWB)，作为提高带宽的手段。此外TDMA没有提高带宽，而是使得能够将RFID标签分段至不同的时间点，从而减少冲突并实现标签的更高密度。然而，TDMA的带宽非常有限，因此读取会花费很长时间。此外，当扩展到大量标签时这些方法的开销增大，然而仅仅部分提高了所需带宽。目前为止，提高带宽最普遍的方法是将地理范围划分为小的区域。通过使用大量RFID读取器，每个读取器可以读取其周围小区域内的标签。虽然每个读取器具有有限带宽，但总系统带宽由于大量读取器而增大，其中每个读取器对不同区域进行读取。

然而，即使部署了大量读取器，大多用在零售环节中的RFID标签具有有限的计算能力，因此标签之间的协同以有效利用带宽变得越来越困难。此外，在一些情况下，使用智能标签。现有系统仅允许标签的一个小子集在给定时段进行广播，并且智能标签包括微控制器来控制标签在给定时段进行广播。这种智能标签相对较为昂贵。因此，标签之间的受限协同以及对带宽的需求仍然构成“减少RFID读取器为识别标签而进行读取循环”的主要限制因素。

此外，增加RFID读取器的数量将导致部署成本、功耗和维护费的大幅增加以及由于读取器-读取器干扰而导致的技术问题。多读取器的优点还受限于RFID读取器可用的信道数量。

鉴于上述问题，需要改善RFID读取器的读取，利用带宽的可用性并减少在零售环节中RFID的部署和维护成本。

定义：

读取循环：读取循环是指在单个读取器的范围内所有标签的单个完整扫描或尝试扫描。

汇集(aggregate)数据：汇集数据可以是将来自多个标签的数据进行合并的任何方法。例如，物理层中标签的求和或者标签发送的数据的波形的求和是汇集数据的一种手段。

合并读取(CR)：合并读取发生在多个标签同时进行广播的情形下，作为一次性读取多个标签的一种手段。当前，当多个标签同时进行广播时，这会导致冲突并且导致读取尝试失败。与之相对，合并读取的目的是将接收的汇集数据分离成多个数据来源。在物理层中，CR看上去像是一个冲突。然而，进行处理的方式并不相同。

阴影合并读取(SCR)：SCR是基于数据对合并读取的仿真。用于创建SCR的数据可以来自于先前读取循环、网关控制和对库存物品的了解或者其他方法。

剩余空间：剩余空间是作为当前信号与在先信号之间差别的空间。

日用品(commodity)标签：不具有微控制器的RFID标签。

技术实现要素：

本发明公开了一种实现在大量RFID标签中识别RFID标签的读取循环的方法，每个RFID标签具有标识符。该读取循环包括：(a)选择要读取的第一组物品，并使用RFID读取器从所述第一组的一个或更多个物品接收标识符；(b)确定与所接收的所述第一组的标识符有关的第一汇集数据；(c)将所述第一汇集数据存储在RFID读取器中；(d)选择要读取的第二组物品，并使用RFID读取器从所述第二组的一个或更多个物品接收标识符，其中，所述第二组与所述第一组可以相同或不同；(e)确定与所接收的所述第二组的标识符有关的第二汇集数据；(f)将所述第一汇集数据与所述第二汇集数据进行比较；如果步骤(f)的结果在预定界限内，则终止该读取循环；或者如果该比较的结果不在该预定界限内，则通过形成至少一个新组作为所述第一组的子集来重复步骤(a)至(f)；以及(g)将所述至少一个新组作为新的第一组并重复步骤(a)至(f)，并通过对所述第二组进行调整以排除所述第一组中未处于所述第一组的所述子集中的相应物品来执行步骤(e)；以及根据需要重复步骤(g)以确定针对所述第一组而增加、修改或减去了所述第一组的哪个RFID标签。

汇集数据可以是将来自多个标签的数据进行合并的任何方法。例如，在物理层中对标签进行求和是对数据进行汇集的一种手段。还可以使用相位变化或渡越时间对数据进行汇集，在此，并非仅对接收到的值进行求和，而是在多个时段上对信号进行求和。在汇集手段中还可以考虑信号的相位和幅度。

存在如后向散射网络(例如RFID)之类的许多网络，其中通信是由多个节点(有时称为标签或传感器)来开展的。RFID仅仅是这种网络的一个例子，还有许多其他网络，例如NFC栈(NFC stack)和ISO 14443。进一步的例子包括传感器网络、蜂窝网络和许多其他例子。

在当前的RFID部署中，每个标签要求固定量的带宽，以供被读取。因此，随着标签数量的增加，带宽需求线性增加。该问题是RFID读取器能够读取的标签数量的主要限制因素之一。此外，带宽限制增加了完成一个读取循环所花费的时间，因此限制了针对标签密集环境实时使用RFID的能力。因为对于需要实时跟踪RFID标签的许多应用而言实时跟踪极其有用。

应当注意的是，RFID协议是冲突增加了开销或者两个发送器在相同时隙中广播导致开销的协议的一种特殊情形。因此，上述解决方案适用于解决除了反向散射网络以外更广泛的问题。更一般而言，所描述的协议能够提高带宽可用性和具有多个发送器的许多环境中所支持的标签的数量。

对于实际部署而言，给定区域内的绝大多数RFID标签在给定时间区间内不发生变化。例如，在零售环境中，短时期内库存的周转(turnover)是有限的。因此，在给定时间段(即在两个前后相继的读取循环之间的时间)内，标签ID、与标签有关的信息以及绝大多数标签的位置不发生变化。

关键的挑战是能够快速识别一组RFID标签中当前的变化而无需询问所有的标签。使用现有的方法，读取一组标签所需的读取次数和时间取决于标签的数量，并且保持固定而与发生改变的标签的数量无关。所述实施方式使用分组测试和压力感测以在剩余空间中进行分组测试以检测所有标签。所述实施方式在剩余空间(由其他测量减去的测量限定的空间)上利用模型进行分组测试。

所述实施方式利用来自先前读取循环的数据。在实际应用中，绝大多数标签在前后相继的读取循环之间不发生变化。对于实际使用先前读取循环的数据在增加或去除了标签的情况下加速当前读取循环而言，所述实施方式可能是首项技术方案。进一步地，所述实施方式不需要使用例如MOO或WISP的智能标签。

利用来自先前读取循环的信息的主要障碍是并不知道哪些标签发生了变化。

一个附加的复杂问题是，所有RFID标签具有非零信号，因此仅仅测试信号为正还是负并不满足要求。进一步地，读出并非是二元的，而是需要知道有多少组为正而并非仅仅知道那个标签为正。因此，需要附加的信息。

在所述实施方式中，该信息是以来自前一个读取循环的数据的形式。如果绝大多数标签不发生改变，则在压力传感领域已知的概念能够在剩余空间中起作用。剩余空间是作为当前信号与在先信号之间差别的空间。在该情况下，所述实施方式利用物理层中的比较。

应当注意的是，RFID信号通常被认为是一个向量，其中标签的每个比特是该向量的不同元素。可以考虑甚至更精细尺度的测量，其中信号在幅度和时间上均为模拟信号。

基于时间的模拟信号的一个优点是，由于渡越时间(ToF)可能发生变化，即使在单个读取器的读取范围内也能够检测标签位置变化。

信号幅度既受到标签也受到标签位置的影响。例如，RSSI是考虑信号强度以确定标签位置的一种已有方法。

应当注意的是，如果标签位置不变，则RSSI、ToF、到达角度(AoA)和其他参数也不变。因此，对多个标签进行汇集将得到不发生变化的值。

所述实施方式认为，不发生变化的信号是指：变化小于噪声水平的信号。可以在协议开始之前先验地确定噪声水平或者在协议期间确定噪声水平。

在协议期间测量噪声的一个方式是，注意到大多数标签(的标识、数据、位置和其他参数)不发生变化。因此，例如可以将多个读取循环中相同标签之间的中位差值作为噪声的测量。

虽然常规方法可以将冲突视为需要克服的障碍，但在此处则相反，所公开的实施方式将冲突视为被主动创建和/或操纵的机会。

组合读取(CR)是作为来自多个标签的RF信号的(求和)值的结果的(物理层中的)RF信号。应当注意的是，其仅仅是波形之和，并且是当存在标签冲突时测得的。

阴影组合读取(SCR)是由给定组合(即使并未实际进行CR)读取得到的期望结果。

SCR可以根据对前一个读取循环的标签的掌握来构建。例如，如果存在给定读取循环中的所有标签，则可以通过对标签的值求和来构建所有可能的SCR。由于存在地理因素导致的衰减，因此可以在SCR中将其用于地理位置。

为了使用分组测试，所述实施方式可以选择标签的随机(或者另选地，任意)子集，并从物理层读取组合信号。为此，应当存在随机(或者另选地，任意)标签集合同时进行广播。然而，假设具有随机ID的大量标签，如果选择了比特的随机子集并对这些比特随机指派值，则可以使具有那些值的所有标签使用当前的EPCGen2协议(利用相同机制的经典树遍历RFID)一次性进行广播。虽然标签的这种选择对于标签的合理值而言并不完全是随机的(由于比特选择之间的潜在相关性)，但其随机地行动，因此对于当前的目的来说就足够了。

当然，可以采用选择随机子集的其他方法。例如，可以通过将能量波束成形到一个区域或者使用位于不同区域中的发射器对给定区域中的所有标签进行查询，通过控制发射幅度可以读取该读取器或者另一个发射器周围的一个环形内的所有标签。另选地，标签可具有预先设置在标签中的或者针对集合随机创建的延迟(例如，对不同子集预先设置不同的延迟)。另外，可以根据先前的回合(round)来设置延迟。另一种方法是编制标签的子集及其求和的表格，并查找发生冲突的匹配求和。通常，有多种方法用于将标签集合汇集成单个读取。

理解所述实施方式的一种方式是，其类似于现有的树搜索。然而，与现有的方法不同(其丢弃多于一个标签做出响应的任何读取)，如果树搜索得到与来自前一个读取循环的(预测)阴影合并读取(例如从所接收的值计算出来)相同的汇集信号(组合读取)，则所述实施方式不需要继续搜索到更低深度，而是能够确定整个标签集合的值(因为它们没有发生变化)。相反，如果CR不等于前一个读取循环的阴影合并读取，则所述实施方式对树进行递归以正确地找到发生变化的标签。

下面将讨论该方法的简单实现。

假设有m比特的N个RFID标签(当前m＝96比特是标准的)。假设约束k＜＜n个RFID标签发生变化。不失一般性，假设所有数据为RFID标签标识符，并出于简化说明的目的假设标签被增加/去除并且不移动(移动标签可以类似地视为增加标签和去除标签两者)。假设从可能的2^m个标签标识符中随机选择标识符。

此时，标签的任何固定值的概率是2^m。这导致下面的观察结果：对于任意k个发生改变的标签，使得所有m比特不发生改变(不发生改变的意思是信号的功率、角度、延迟和其他特征不发生改变)的信号幅度的概率小于2^m。注意：不需要使用所有m比特但少量就足够了，因为这会导致甚至更快的读取。

这是因为，对于任意k-1个发生改变的标签，必须将最末标签的值限制为其先前修改后的坐标发生了变化。其概率为2^m(实际上，注意到该改变的方向是确定的和有限的，因此该观察结果可能更强)。

下面执行读取步骤。该步骤能够选择标签的随机(或者另选地，任意)子集。其是引起冲突的随机标签的子集。然而，如果随机选择l比特并将随机二元值指派给这l比特，则在所有l比特中具有指派值的标签的数量大约为N/2^l。这称为选择随机标签，其中j由N；l确定。这使得能够对标签进行随机采样以使得它们发生冲突。

给定随机标签的集合，该集合中发生改变的标签的期望数量为k/2^l。通过选择l＝lg k，可以将改变的标签的期望数量设置为等于1。

对于标签的随机指派，能够区分多于一个标签正在发送的概率与m呈指数关系。这是因为这些标签中的每一个具有设置为1的期望m/2个比特。当两个标签都具有设置为1的比特时，幅度是其幅度之和。使用大数定律，能够估计出有多少比特设置为1。

该协议的一个实施方式如下所述。

1、选择标签的m个比特中l＝lg k个随机比特。

2、对于这l比特的每个可能的指派，令S_i为这些比特进行了指派的标签的集合。注意，存在2^l＝2^lgk＝k个可能集合，并且每个预期具有大约n/k个标签。将α初始化为集合S_i。

3、将R初始化为在前一个读取循环中读取的标签的集合。

4、在集合α非空时：

(a)从α中选择随机集合S_i。

(b)广播并请求所有标签同时进行答复。注意，由于其中的集合均由一个比特集合具有相同指派这一事实限定，因此可以使用例如EPCGen2协议实现这一点。

(c)通过收集对所有m比特做出响应的所有标签的答复的幅度(以及可选的定时)来执行组合读取。

(d)利用来自上一个读取循环的这l比特并使用这些标签的值R来计算阴影组合读取的期望幅度。

(e)如果期望幅度与测得幅度匹配，则从α中去除该集合。在该情况下，如果该集合的幅度没有发生变化，则由于没有发生任何变化而无需做出任何附加测量。在该情况下，从R中输入这些值。

(f)如果期望值不匹配并且集合的大小大于1，则选择随机的附加比特并将当前这些比特限定的集合增加设置为零的新比特和设置为1的新比特。

(g)否则，发现找到了改变的标签。将S_i从α中去除并修改R。

在一些实施方式中，在找到新标签时可以重新访问先前的读取。例如，如果对于A存在不等于预测的SCR的CR，则可以将集合A划分为A1、A2，并完全读取集合A1。如果在读取A1并基于对A1的掌握而更新了对CR的了解后，A的组合读取等于A的更新后的SCR，则无需在A2中执行任何附加读取。

在一个实施方式中，可以使用例如时隙Aloha(slotted Aloha)法随机选择CR的集合。如果CR与SCR相差单个标签(例如可以通过标签的所有比特中CR与SCR的差别不是为0就是为1这一事实来确定)，则可以读取该新标签。在读取新标签后，可以重新访问所有的先前CR并适当地对它们进行更新。当执行了足够的CR并且所有CR都匹配更新的SCR时，该过程可以终止。

在一个实施方式中，一些标签被通知使得在它们被成功读取的情况下无需再参与到协议中。

重要的是注意到，在读取器具有有限增益的情况下，能够利用减小集合大小的取舍措施。这将自然而然招致更多的读取。还有益的是注意到，即使标签不同步的情况下也可以利用相同的方法。仅通过将所有答复进行相加以得到复合幅度就可以实现这一点。

还值得提及的是，对于每个集合而言，递归的成本取决于集合的大小。因此，能够使尺寸减小的任何手段都将提高速度。例如，可以存在多个幅度、延迟等。对集合还可以施加多种几何限制。

例如，延迟可以将响应的集合分为小集合(每个小集合具有不同延迟)，可以将每个小集合与前一个读取循环中具有相同延迟的相同集合进行比较。这些集合是围绕读取器的圆。

可以利用构建SCR的其他方法。例如，可以通过在数据库中查找标签并查找潜在求和来构建SCR，可以查找(例如使用栅控制)引入到一个区域中的标签，还可以采用其他方法。

还可以将协议用于引导(bootstrap)。通过选择足够大的l，可以确保在每个集合中存在期望的一个标签。这使得能够进行标签的读取。当然，在多个标签的情况下，可以增大l的值。注意，达到恒定因子时，要求每个标签一个读取，因此效率与现有方法一样。

引导的一个方法如下所述：

1、使所有标签同时进行广播。

2、估计当前标签的数量。将标签数量用n表示。

3、选择l＝lg n个随机比特。

4、针对所述l个比特查找所有可能的指派。

5、对于每个可能的指派，令具有针对l的给定指派的所有标签进行广播。

6、对于每个指派，估计标签的数量。

7、如果标签的数量为1，则该标签已被读取。

8、否则，选择附加的随机比特，并利用两个可能的指派进行递归。

该引导过程可以视为运行常规的树搜索算法。因此，所述算法是广泛应用的树搜索协议的扩展，其中将当前组合读取与前一个阴影组合读取进行比较。在组合读取与阴影组合读取相同的情况下，该比较能够使得树搜索终止。

与树搜索协议类似，可以在树的任何级别开始搜索。这表明，虽然对k的估计是有用的，但它对协议运作是非必需的。

还可以使用其他方法来构建第一读取循环。

在一个实施方式中，可以从前一个读取循环来构建标签配对的所有组合。通过与该组合进行比较可以解决两个标签的冲突。可以类似地处理多于两个标签的冲突。

在一个实施方式中，在整个标签上执行汇集求和。

在另一个实施方式中，在比特的子集上执行汇集求和。

在一个实施方式中，读取器本身可以移动。例如，手持式读取器可以移动。可以通过多种方法对此进行处理。

在一个实施方式中，如果移动速度低于读取循环，则可以简单地将读取器视为固定的，并在每次读取后更新标签的位置。

在一个实施方式中，由于注意到绝大多数标签并不快速改变位置，故可以进一步对此加以提高。因此，可以选择(几个)随机标签集合，并基于读取器相对于标签集合的相对位置对读取器位置进行三角测量。如果选择了几个这种集合，则可以确信对于至少一个标签集合，该集合中没有标签发生变化，因此可以更新读取器的位置。一旦新读取器的位置是已知的(与先前位置相比)，则可以更新所有标签的位置。

当然，这可以视为“星导航”经典手段的扩展。假设星的位置没有变化，因此可以基于相对于星的位置对位置进行更新。通过采用“星”(例如，标签)的多个集合确保至少一个集合恒定，可以解决有时候星确实会发生变化的轻微复杂性。与集合中有标签移动时相对位置发生变化相反，不发生变化的标签的集合彼此具有相同的相对位置。

所述实施方式还可以利用移动的读取器进行分组测试读取。注意到在组合读取(CR)中的没有标签发生变化的情况下，CR中的差异主要取决于读取器的位置变化，由此可以实现分组测试读取。因此，如果存在几个(例如，两个)CR(例如，CR1和CR2)，则可以将它们与其相应的阴影组合读取(SCR)(例如SCR1、SCR2)进行比较。注意，在下面假设针对两个位置中读取器范围的地理重叠而测量CR和SCR。可以假设这给出了对ToF的约束，使得能够限制信号从何处来。由于速度相对于该范围较慢，因此该重叠不可忽略。

如果CR1-SCR1＝CR2-SCR2，则CR中没有任何标签发生变化(因为仅使用了单自由度并且移动即是该自由度)。可选地，可以使用多于两个CR例如第三CR3，并与SCR3进行比较，并且要求对于所有的i,j，有CRi-SCRi＝CRj-SCRj(达到噪声因子)。如果CR1-SCR1≠CR2-SCR2，则集合中的至少一个发生变化。然而，如果存在集合的任何组合使得CRi-SCRi＝CRj-SCRj＝Const，则满足CRi-SCRi≠Const的任何集合具有发生变化的标签。满足CRi-SCRi＝Const的任何集合不具有发生变化的标签。

当然，可以使用其他方法来揭示读取器发生了移动而没有标签在CR中发生变化。例如，读取器移动距离的惯性(inertial)测量可以用于预测基于惯性变化的CR的改变。可以使用参考标签来测量移动。还可以使用随机标签集合来测量移动。

因此，即使当读取器移动时也有许多种方式利用CR来提高读取速度。

本发明公开了一种实现在大量RFID标签中识别RFID标签的读取循环的方法，每个RFID标签具有标识符。该读取循环包括：(a)选择要读取的第一组物品，并使用RFID读取器从所述第一组的一个或更多个物品接收标识符；(b)确定与所接收的所述第一组的标识符有关的第一汇集数据；(c)存储所述第一汇集数据；(d)选择要读取的第二组物品，并使用RFID读取器从所述第二组的一个或更多个物品接收标识符，其中所述第二组与所述第一组可以相同或不同；(e)确定与所接收的所述第二组的标识符有关的第二汇集数据；(f)将所述第一汇集数据与所述第二汇集数据进行比较；如果步骤(f)的结果在界限内，则终止该读取循环；或者如果该比较的结果不在该界限内，则通过形成作为所述第一组的子集的至少一个新组来重复步骤(a)至(f)；以及(g)将所述至少一个新组作为新的第一组并重复步骤(a)至(f)，并通过对所述第二组进行调整以排除所述第一组中未处于所述第一组的所述子集中的相应物品来执行步骤(e)；以及根据需要重复步骤(g)以确定针对所述第一组而增加、修改或减去了所述第一组的哪个RFID标签。

本发明公开了一种实现在大量RFID标签中识别RFID标签的读取循环的方法，每个RFID标签具有标识符。该读取循环包括：通过针对所述标识符选择一个或更多个值来形成用于读取标签的至少两个组；读取一个组的标签并从该组的一个或更多个标签接收标识符，并且确定所接收的标识符的汇集数据；将所接收的标识符的所述汇集数据与来自前一个读取循环的组的汇集数据进行比较；并且当所比较的汇集数据相等时，确定识别出了所述第一组的所有标签，并针对另一个组运行读取循环；以及当所比较的汇集数据不相等时，确定所述第一组的标签的数量发生变化，并且通过创建至少两个新组并针对每个新组运行所述读取循环来重复所述读取循环。

在一个实施方式中，所述新组是该原始组的子集。

在一个实施方式中，通过选择比特来选择组。给定组中的每个标签对于该比特具有相同的值。

本发明公开了一种用于在大量RFID标签中识别RFID标签的标签读取装置，每个标签具有标签标识符。所述标签读取装置包括：接收器；发送器；存储器；处理器；其中，所述处理器构造成运行读取循环，该读取循环包括：(a)选择要读取的第一组物品，并使用该标签读取装置从所述第一组的一个或更多个物品接收标识符；(b)确定与所接收的所述第一组的标识符有关的第一汇集数据；(c)存储所述第一汇集数据；(d)选择要读取的第二组物品，并使用该标签读取装置从所述第二组的一个或更多个物品接收标识符，其中所述第二组与所述第一组可以相同或不同；(e)确定与所接收的所述第二组的标识符有关的第二汇集数据；(f)将所述第一汇集数据与所述第二汇集数据进行比较；如果步骤(f)的结果在界限内，则终止该读取循环；或者如果该比较的结果不在该界限内，则通过形成作为所述第一组的子集的至少一个新组来重复步骤(a)至(f)；以及(g)将所述至少一个新组作为新的第一组并重复步骤(a)至(f)，并通过对所述第二组进行调整以排除所述第一组中未处于所述第一组的所述子集中的相应物品来执行步骤(e)；以及根据需要重复步骤(g)以确定针对所述第一组而增加、修改或减去了所述第一组的哪个RFID标签。

本发明公开了一种用于在FID标签集合中识别RFID标签的标签读取装置，每个标签具有标识符。该标签读取装置包括RFID读取器，其中，所述读取器配置为执行实现了读取循环的方法，该读取循环包括：(a)选择要读取的一组物品，并从该组的一个或更多个物品接收标识符；(b)确定所接收的标识符的汇集数据；(c)将所接收的标识符的所述汇集数据与来自前一个读取循环的组的汇集数据进行比较；并且(d)在所比较的所述汇集数据相等的情况下，或者当所接收的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的该组的汇集数据之间的差异是新的或修改的物品的标识符时，终止所述读取循环；其中，该RFID标签集合包括不具有微控制器的日用品RFID标签，并且还包括具有微控制器的RFID标签。

本发明公开了一种实现在多个物品中读取数据的读取循环的方法，每个物品具有标识符。该读取循环包括：(a)选择要读取的第一组物品，并使用物品读取器从所述第一组的一个或更多个物品接收数据；(b)确定与所接收的所述第一组的标识符有关的第一汇集数据；(c)存储所述第一汇集数据；(d)选择要读取的第二组物品，并使用物品读取器从所述第二组的一个或更多个物品接收数据，其中所述第二组与所述第一组可以相同或不同；(e)确定与所接收的所述第二组的标识符有关的第二汇集数据；(f)将所述第一汇集数据与所述第二汇集数据进行比较；如果步骤(f)的结果在界限内，则终止该读取循环；或者如果该比较的结果不在该界限内，则通过形成至少一个新组来重复步骤(a)至(f)；以及(g)将所述至少一个新组作为新的第一组并重复步骤(a)至(f)，并通过对所述第二组进行调整以排除所述第一组中未处于所述第一组的所述子集中的相应物品来执行步骤(e)；以及根据需要重复步骤(g)以确定针对所述第一组而增加、修改或减去了所述第一组的哪个物品。

本发明公开了一种实现在大量RFID标签中读取RFID标签的读取循环的方法，其中，读取该RFID标签的设备可以移动，每个RFID标签具有标识符。该读取循环包括：(a)将要读取的所述大量RFID标签划分为若干组；(b)对每个组进行组合读取，并测量设备读取器的范围的地理重叠；(c)对每个组进行阴影组合读取，并测量设备读取器的范围的地理重叠；(d)对于每个组，将所述组合读取与所述阴影组合读取之间的差异与所有其他组进行比较；(e)当所述组合读取与所述阴影组合读取之间任意一个的差异不在噪声因子内时，确定物品发生变化；其中，变化的RFID标签是被增加、被减去或者移动了其位置的标签。

附图说明

图1-图4例示了根据一个实施方式形成的物品的组和子组。

图5-图7例示了根据一个实施方式形成的进一步的子组。

图8-图10例示了根据一个实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

本领域技术人员将会理解的是，前述目的和下面对本发明的本质的描述是示例性的并且用于解释本发明，而不是旨在对本发明加以限制。

出于进一步理解本发明的原理的目的，下面参照多种另选实施方式，并且将使用具体语言对此加以描述。然而将会理解的是，绝非旨在限制本发明的范围，绝非旨在将所示的方法和系统中的变更和进一步修改以及所示的本发明原理的进一步应用阐释为本发明所属技术领域的技术人员正常能够想到的那样。

本说明书中描述的许多功能单元被标记为模块，用以特别强调其实施独立性。例如，模块可以实现为：包括定制极大规模集成电路或网关的硬件电路，例如逻辑、芯片、晶体管这样的通用半导体，或者其他分立部件。模块还可以实现为可编程硬件设备，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。

模块还可以实现为软件，用以供各种类型的处理器或微处理器执行。可执行代码的识别模块例如可以包括例如被组织为对象、过程或功能的计算机指令的一个或更多个物理或逻辑块。然而，识别模块的执行无需在物理上位于一起，而是可以包括存储在不同位置的彼此相异的指令，当这些指令结合在一起时包括所述模块并且实现所述模块的所述目的。

实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或者许多指令，并且甚至可以分布在多个不同代码段中、不同程序之间以及横跨若干个存储器设备。类似地，操作数据可以在此处识别和例示在模块中，并且可以用任何适当形式具体实现以及用任何适当类型数据结构进行组织。操作数据可以集中为单个数据集，或者可以分布在不同位置(包括分布在不同成员盘上)，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电信号而存在。

在本申请文件中对“一个实施方式”、“实施方式”或类似语言表达的引用是指：结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施方式中。因此，本说明书中通篇出现的短语“在一个实施方式中”、“在实施方式中”和类似的语言表达均可以(但不必须)指代相同的实施方式。

本发明公开了一种识别物品的方法和系统。物品可以包括零售环节中的商品，或者传感器或电子设备。每个物品具有一个标识符。根据一个实施方式，标识符可以是携带物品信息的数据、存储在附接至物品的标签上的序列号或者是期望数据的其他形式。标识符使得能够通过该标识符将通信递送到特定物品。根据一个实施方式，标签的序列号表示为多个比特。基于这些标识符，能够容易地访问例如物品可用性、物品数量和物品的物理跟踪之类的物品信息。

本发明公开了在网络中识别物品的读取循环，其中每个物品均具有标识符。根据一个实施方式，读取循环是指：在例如零售环境的特定环境中由读取器对所有物品的扫描。根据一个实施方式，该网络可以是无线射频识别(RFID)网络。然而，网络不仅限于无线网络，而是包括合并使用电磁信号的任何其他网络。根据另选实施方式，网络包括传感器网络，其中具有标识符的每个传感器将数据发送到中央服务器。这些传感器可以是固定的或移动的。根据进一步的实施方式，传感器的集合可以是已知的，而这些传感器发送的数据是变化的。

读取循环包括选择一组物品并从该组的一个或更多个物品接收标识符。根据一个实施方式，读取器基于该读取器限定的条件而询问或发送查询，用以识别物品。此外，根据一个实施方式，对该组物品的选择可以基于“对该组物品的标识符的值”的选择。在标识符为多个比特的情况下，可以通过选择标识符的比特值来选择一个组。例如，读取器可以发送请求一组物品的查询，其中，标识符的第一比特选择为1或0，或者标识符的前两个比特选择为00、01、10或11，等等。然而，可以采用选择一组物品的其他方法，例如基于Aloha协议的现有技术；并且存在固定数量的时隙，其中标签附接至物品并且广播其ID(即标识符)。在这种情况下，一组物品可以与其中一个时隙相关联。类似地，可以采用选择一组物品的其他方法。

在从所选择组的一个或更多个物品接收标识符时，该读取循环包括确定所接收的标识符的“汇集数据”。根据一个实施方式，标识符是多个比特，该汇集数据是这些标识符的比特值之和。根据一个实施方式，将该和限制为0或1(按比特方式求和)。根据另一个实施方式，这些比特之和并不限制为一个比特，而是可以是任意数量。根据另选实施方式，可以采用预测汇集数据的其他手段，例如库存检查、网关控制等。图1所示的表作为标识符的汇集数据的一个例子，其中，这些标识符包括4个比特值。在图1的表中，四个物品具有标识符：分别示出了用于物品1、物品2、物品3和物品4的(0101)、(1101)、(1010)和(0111)。这种情形的汇集数据被给定作为四个标识符(2，3，2，3)的比特值之和。

在一个实施方式中，信号作为模拟信号被接收并使用现有技术中的已知方法转换为离散信号。在另一个实施方式中，将该信号与预测的模拟信号直接进行比较。

在一个实施方式中，还可以找到标签在读取器范围之内的位置。这是因为，如果标签不移动，其渡越时间及其相位不发生变化。然而，当标签移动时，来自读取器的渡越时间和/或相位发生变化。如果所使用的汇集功能包括随时间的汇集，则要在渡越时间的变化中登记渡越时间的变化。类似地，相位的变化会导致所创建和破坏的干涉的模式的变化。因此，可以通过例如干涉模式的变化来检测相位的变化。

根据进一步的实施方式，将所接收的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的该组的汇集数据进行比较。根据一个优选实施方式，在运行一个读取循环之前，读取所有的物品并将物品的数量及其标识符存储在数据库中。该组物品的标识符数据可以从前一个读取循环得到，并且可以根据对标签的了解而仿真和计算出来。根据一个实施方式，其中所比较的汇集数据是相等的，则确定识别出了该组的所有物品，并且读取循环终止。根据一个实施方式，如果在接收到的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的该组的汇集数据之间接收到匹配，则比较的汇集数据为相等。根据进一步的实施方式，该匹配可以完全相同或者可以相差一个噪声值，例如在标签发送器标识符或其他数据期间产生的噪声。该噪声值可以是预定的，或者可以根据接收的数据而不同。

图2描绘了在一个读取循环中识别的所有物品的一个例子的表。同样地，认为并未去除或增加物品。参考前一读取循环，考虑图1的表。这里，图2的表格表示从一组物品接收的标识符的汇集数据，其中标识符的第一比特值等于0。此外，图1A中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中标识符的第一比特值等于0。由于没有增加或去除物品，因此物品1和物品4做出响应(respond)。在对图2所示物品1的所接收的标识符(0101)和物品4的所接收的标识符(0111)的汇集数据(0，2，1，2)进行比较时，发现其与图1A中所示前一个读取循环的物品的标识符的汇集数据(0，2，1，2)相同。因此，读取循环终止，并且确定标识符具有所选择值的该组物品没有变化。

然而，在上述读取循环中，其中所比较的汇集数据不相等，亦即，如果在所接收的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的该组的汇集数据之间未接收到匹配，则确定该组的物品的数量或标识发生变化。根据一个实施方式，该变化可以是在该组中缺失了物品或者增加了新物品，或者可能由于该组的物品位置发生变化而导致该变化。物品位置的改变可位于读取器(例如RFID读取器)的读取范围内，在该情况下该方法可以检测在该范围内物品的位置变化，或者物品可以移动出读取器的读取范围。

在描绘了表格的图3中所示例子中表示了增加到一个组的新物品的一个例子，其中所比较的汇集数据不相等。参照前一个读取循环，考虑图1的表格，其描绘了包括四个物品的标识符和汇集数据的表格。现在考虑如下情形，将新物品5(1001)增加到图1所示表格的物品组。这里，图3的表格表示从一组物品接收的标识符的汇集数据，其中标识符的第一比特值等于1。此外，图1B中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中标识符的第一比特值等于1。由于新的物品5(1001)增加到图1所示表格的物品组中，因此与图1的表格中的物品2和3一起，物品5也响应于：对当前读取循环中对物品的询问。在对物品2的标识符(1101)、物品3的标识符(1010)和物品5的标识符(1001)的汇集数据(3，1，1，2)进行比较时，如图3所示，发现与前一个读取循环的物品的汇集数据(2，1，1，1)不匹配，如图1B中所示。因此，确定在该特定组物品中发生了变化，即增加的物品5(1001)。

在描绘了表格的图4中所示例子中，表示该组中缺失物品的一个例子，其中所比较的汇集数据“由于缺失物品被去除或者改变了位置”而互不相等。参照前一个读取循环，考虑图1的表格，其描绘了包括四个物品的标识符和汇集数据的表格。现在考虑如下情形，将物品3(1010)从图1所示表格的物品组中去除。这里，图4的表格表示从一组物品接收的标识符的汇集数据，其中标识符的第一比特值等于1。此外，图1C中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中，标识符的第一比特值等于1。在该情况下，由于去除了物品3，因此仅物品2对当前读取循环中物品的查询进行响应。并且，在对汇集数据(如图4所示，实际上仅是接收到的物品2的标识符(1101))进行比较时，发现与如图1C中所示的前一个读取循环的物品的汇集数据(2，1，1，1)不匹配。因此，确定在该特定组物品中发生了变化，即缺失的物品3(1010)。

根据一个实施方式，其中汇集数据不等于来自前一个读取循环的汇集数据，通过形成至少一个新组并针对该至少一个新组重复读取循环来对读取循环进行重复。根据一个实施方式，通过对该组的标识符选择一个新值来形成该至少一个新组。根据另一个实施方式，通过将该组划分为至少两个子组并对每个子组运行读取循环来重复该读取循环。图8表示根据一个实施方式的流程图。在步骤802中，选择一组物品以读取并接收所选择的组的一个或更多个物品的标识符。在步骤804中，确定所接收标识符的汇集数据。在步骤806中，将所接收的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的该组的汇集数据进行比较。如果比较的汇集数据相等，则在步骤808A中读取循环终止。如果比较的汇集数据不相等，则在步骤808B中识别至少一个新组并对该新组重复读取循环。图9表示根据另一个实施方式的流程图。在步骤902中，选择一组物品以读取并接收所选择的组的一个或更多个物品的标识符。在步骤904中，确定所接收标识符的汇集数据。在步骤906中，将所接收的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的该组的汇集数据进行比较。如果比较的汇集数据相等，则在步骤908A中读取循环终止。如果比较的汇集数据不相等，则形成来自前一个组的至少两个子组并对每个子组重复读取循环。

根据一个实施方式，对读取循环进行重复，直到识别出至少一个缺失或增加的标签。根据进一步的实施方式，当接收到单个物品的标识符时，读取循环终止。识别出的单个物品可以是物品组中的一个新物品。根据另一个实施方式，在识别出缺失物品时，读取循环终止。根据另一个实施方式，当所接收的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的组的汇集数据之间的差异可以由单个物品来解释时，读取循环终止。汇集数据还可以是来自前一个读取循环的预测值。根据一个实施方式，识别出的单个新物品可以是一个新物品。还可以采用其他终止方法。图10示出了根据一个实施方式的流程图。在步骤1002中，选择一组物品以读取并接收所选择的组的一个或更多个物品的标识符。在步骤1004中，确定所接收标识符的汇集数据。在步骤1006中，将所接收的标识符的汇集数据与来自前一个读取循环的该组的汇集数据进行比较。如果比较的汇集数据相等，则在步骤1008A中读取循环终止。如果比较的汇集数据不相等，则在步骤1008B中，检查所接收的标识符的汇集数据与前一个读取循环的组的汇集数据之间的差别是否能够由新物品的标识符进行解释。如果为“是”，则在步骤1009中，读取循环终止。

在一个实施方式中，其中标识符包括多个比特，针对所选择数量的比特对这些比特求和，并将该求和与预测的“和”进行比较。如果该求和等于预测的和，或者接近匹配预测的和，或者对于发送数据的标签而言达到特定噪声因子，则物品或标签被认为将被读取而未发生变化。否则，选择不同的物品或标签集合来求和并进行比较。

根据进一步的实施方式，其中标识符包括多个比特，对所有比特求和并将该求和与预测的和进行比较。

根据一个实施方式，通过对一个组的标识符选择一个新值来将该组划分为子组。根据一个实施方式，其中标识符为多个比特，针对这些标识符的这些比特选择新值来形成一个组。另选地，除了先前针对一个组选择的标识符的比特值以外，可以选择附加比特值来形成子组。例如，对于具有3个比特的一个标识符，如果将前一个读取循环中该组的第一比特值选择为1，则在重复的读取循环中，将第二或第三比特值选择为1或0。对比特值的这种附加选择可以是随机的或者基于已有的协议，例如遍历树算法或ALOHA协议，其中可以选择不同的时隙来形成新组或子组。

在图5中示出了形成子组的一个例子，其表示对图3中所示表格中的物品组进行划分而形成的两个子组，其中已经增加了一个新物品5(1001)。参照前一个读取循环，考虑图1的表格，其描绘了包括四个物品的标识符和汇集数据的表格。具体而言，图5A描绘了表示形成了子组的表格，其中标识符的第一比特值等于1(与图3中所示表格相同)，并且将标识符的附加第二比特值选择为0。此外，图1D中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中标识符的第一比特值等于1，标识符的第二比特值等于0。具体而言，图5B描绘了表示形成了子组的表格，其中标识符的第一比特值等于1(与图3中所示表格相同)，并且将标识符的附加第二比特值选择为1。此外，图1E中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中标识符的第一比特值等于1，标识符的第二比特值等于1。

在图5的上述例子中，在将图5A表示的子组的汇集数据(2，0，1，1)与图1D中所示参考表格的物品3(1010)的汇集数据进行比较时，仍然发现不匹配。然而，在将图5B表示的子组的物品2(1101)的汇集数据进行比较时，发现与图1E中所示参考表格的物品2(1101)的汇集数据匹配。对图5B表示的该组终止读取循环。

此外，在图5A和图6的具体例子中示出了识别新物品并在识别出单个新物品时终止读取循环的一个例子。对于图5A表示的子组，其中所比较的汇集数据不相等，则将该子组进一步划分为两个子组，并且现在对每个子组运行读取循环。图6示出了由图5A所示的子组形成的两个子组的一个例子。具体而言，图6表示如下的物品，其中标识符的第一比特值等于1(与图5A相同)，第二比特值等于0(与图5A相同)，附加的第三比特值选择等于0。此外，图1F中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中标识符的第一比特值等于0，标识符的第二比特值等于1，标识符的第三比特值等于0。在选择图6中表示的子组时，接收到仅来自单个物品的标识符。读取循环在这里终止。在将从图6的子组的单个物品接收的标识符与图1F的子组进行比较时，确定所接收的标识符，即物品5(1001)不属于前一个读取循环的已有的组，即图1。因此，该单个物品被识别为增加到图1的物品组中的新物品5。参照图5A和图6所示的相同例子，当从单个物品接收的标识符的汇集数据可以由单个新物品(图6中所示的物品5(1001))解释时，读取循环可以终止。该确定还可以基于：从图5A的子组接收的标识符的汇集数据不能解释为图1的已有物品之和(其是先前存储的读取循环的参考)。因此，检查当前读取循环的汇集数据是否能够解释为将新物品的标识符增加到已有物品的组合。因而，识别出新物品5(1001)。

根据一个实施方式，在一个读取循环之后更新物品的数据库。例如，在图6中所示的上述例子中，将新物品5(1001)增加到图1的物品的数据库中，因而更新了数据库。

根据一个实施方式，一个组的读取循环可以确定是否读取一个不同的组。在上述例子中，其中所比较的汇集数据相等，例如参见图2和图1A，不需要针对由图2的组形成的进一步的子组和图1A的子组重复读取循环。此外，在图5A和图6的上述例子中，由于图5A与所参照的图1F之间的汇集数据的差别由图6中所示的进一步子组进行解释，因此对于图5A中所示的子组不需要形成进一步的子组。因此，当前读取循环改善了带宽利用，并且在对汇集数据进行比较而非单独读取每个物品的标识符时，能够更快速地识别增加的物品。

根据另一个实施方式，图7的例子示出了识别缺失物品的一个例子。图7表示对图4所示物品组进行划分而形成的两个子组，其中已经去除了物品3(1011)。参照前一个读取循环，考虑图1的表格，其描绘了包括四个物品的标识符和汇集数据的表格。具体而言，图7A描绘了表示形成了子组的表格，其中标识符的第一比特值等于1(与图4中所示表格相同)，并且将附加第二比特值选择为1。此外，图1G中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中标识符的第一比特值等于1，标识符的第三比特值等于0。在图7A所示的当前例子中，发现所接收的物品2(1101)标识符与所存储的参考(即图1G中所示的物品2(1101))的标识符相同。

因此，图4中所示子组形成新的进一步的子组。在图7B的例子中示出了所形成的进一步的子组。具体而言，图7B描绘了表示形成了子组的表格，其中标识符的第一比特值等于1(与图4中所示表格相同)，并且将标识符的附加第三比特值选择为0。此外，图1H中所示的表格表示来自前一个读取循环的汇集数据(图1)，其中标识符的第一比特值等于1，标识符的第三比特值等于1。从图7B的例子可以看出，由于没有从所形成的这种进一步的子组接收到标识符，因此表格表示为空。然而，参考的图1H中的表格具有来自单个物品3(1010)的标识符因此，物品3(1010)被识别为缺失物品。因而数据库更新为去除缺失物品3。由于所接收的图4的汇集数据的差异是通过缺失物品3(1010)加以解释，因此不需要形成进一步的子组。在识别出单个缺失物品后，读取循环终止。

根据上述实施方式的教导，通过将后续读取循环的汇集数据与先前读取循环进行比较，改善了读取循环效率。根据一个实施方式，在运行读取循环之前，将先前读取循环中读取器选择的组合子组的汇集数据存储在数据库中。

根据一个实施方式，公开了在无线通信网络中识别标签的读取循环，其中每个标签具有一个标识符。该读取循环包括：通过选择标识符的值来形成至少两个子组。对每个组重复标签循环。根据一个实施方式，在运行读取循环之前将标签的数量及其标识符存储在标签读取器的数据库中。根据进一步的实施方式，在一个读取循环之后更新标签的数据库。

根据一个实施方式，读取器是执行读取循环的RFID读取器，标签是RFID标签。

根据一个实施方式，RFID标签具有固定的唯一序列号标识。

根据一个实施方式，物品不包括微控制器。

根据一个实施方式，标签是RFID标签并且不包括微控制器。

根据另一个实施方式，物品不需要做任何计算。

根据另一个实施方式，物品是RFID标签且不需要做任何计算。

根据另一个实施方式，RFID标签不包括伪随机数发生器。

公开了一种用于在无线通信网络中读取标签的标签读取器，其中每个标签具有标签标识符。标签读取器包括接收器和发送器。发送器构造成向标签发出查询或询问信号，接收器构造成从所询问的标签接收标识符。此外，根据以上公开的教导，标签读取器包括存储器，该存储器构造成存储包括来自以往读取循环的标签的数量及其标识符的数据库。此外，如以上所公开的，标签读取器包括处理器以运行读取循环。

根据一个实施方式，用于在无线通信网络中识别标签的标签读取器包括接收器、发送器、存储器和处理器。处理器构造成运行读取循环，该读取循环包括选择一组标签，以在接收器处读取并接收来自该组的一个或更多个标签的标识符。此外，该读取循环包括：确定所接收的标识符的汇集数据，并将所接收的标识符的汇集数据与前一个读取循环的该组的汇集数据进行比较。如果所比较的汇集数据相等或者当接收到单个标签的标识符时，读取循环终止，或者当所比较的汇集数据不相等时，通过将该组划分为两个子组并针对每个子组运行读取循环来重复读取循环。

根据一个实施方式，当所比较的汇集数据不相等时，处理器构造成重复读取循环直到识别出至少一个缺失物品、位置的改变或者增加的标签为止。

根据一个实施方式，处理器配置为重复读取循环直到一个子组由单个标签构成。

根据一个实施方式，处理器配置为通过选择标识符的值来选择一组标签。

根据一个实施方式，在标识符由多个比特限定的情况下，处理器配置为通过选择标识符的一个比特的值来选择一组标签。

工业适用性

观察到RFID技术的关键之处时，对于实际部署而言，给定区域内的绝大多数标签在给定的时间区间内不发生变化。例如，在零售环境中，短时期内库存周转是有限的。因此，在给定时间段内，即在两个后续读取循环之间的时间内，标签ID、与标签有关的信息以及绝大多数标签的位置不发生变化。

关键的挑战是能够快速识别一组RFID标签中当前的变化而无需询问所有的标签。使用现有的方法，读取一组标签所需的读取次数和时间取决于标签的数量并且保持固定而与发生改变的标签的数量无关。

所公开的发明使得读取时间与发生改变的标签的数量成比例而不与标签的总绝对数量线性相关。实际上，比之标签总数，发生改变的标签数量具有更低的数量级。

所公开的读取循环利用了如下事实：在给定的时间区间内，零售/仓库的绝大多数标签不会发生变化。例如，在具有10,000件物品的零售店内，平均每分钟仅卖出1至2件物品。现有方法要求在每个读取循环中读取所有标签。然而，根据本公开，通过维持前一个读取循环的存储器，在给定读取循环中仅读取实际发生变化的那些标签。读取发生改变标签的代价与发生改变的标签的数量成线性关系，且与标签的总数成对数关系。这是因为能够将当前读取循环中接收的数据与前一个读取循环中接收的数据进行比较。由于发生改变的标签如此之少，因此该读取循环的效率实现了极大提升。