用于短程无线标签的功率调度的制作方法

文档序号:15072447发布日期:2018-08-01 00:10阅读:147来源:国知局
近场通信(nfc)和射频识别(rfid)读取器可以经由寄生供电的标签来标识对象,寄生供电的标签在被激活时传输标签的标识符(id)。nfc标签内的天线是圆形或矩形的,并且标签中的天线与邻近的nfc读取器设备中的天线之间的磁感应为标签向读取器设备传送回它的id提供能量。nfc标签的用途很多,包括用于认证(例如,其中nfc标签提供访问令牌),用于自动化(例如,其中nfc标签可以发起动作,改变设置等),用于在商业(例如,在非接触式支付系统中)、游戏中等中引导其他无线连接。技术实现要素:下面呈现本公开的简要概述,以便为读者提供基本的理解。本概述并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征,也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现本文中公开的对概念的选择,作为稍后呈现的更详细描述的序言。一种用于短程无线标签的读取器设备,包括被耦合到一个或多个rf天线的感测模块。感测模块被布置为对单独的rf天线选择性地激活和去激活,并且从包括邻近有源rf天线的短程无线标签的多个对象读取数据。读取器设备内的调度器模块被布置为至少部分地基于由感测模块读取的数据来获取用于多个对象的设备特性,并且然后基于设备特性来生成用于多个对象的供电计划。生成的供电计划然后由感测模块实施。很多伴随的特征将更容易理解,因为这些特征通过参考结合附图考虑的以下详细描述将变得更好理解。附图说明根据附图阅读以下详细描述将更好地理解本描述,在附图中:图1是示出包括读取器设备和多个智能对象的系统的示意图;图2是示出诸如图1中所示的读取器设备的读取器设备的操作的各种示例方法的流程图;图3是更详细地示出图1的读取器设备的一部分的示例实现方式的示意图;图4是更详细地示出图1的读取器设备的一部分的另一示例实现方式的示意图;图5a和图5b更详细地示出了诸如图1中所示的智能对象的示例实现方式的两个示意图;图6是示出诸如图1和图5中所示的智能对象的智能对象的操作的各种示例方法的流程图;图7示出了多模式感测表面的示意图;以及图8是示出诸如图1中所示的读取器设备的读取器设备的另一示例实现方式的示意图。相同的附图标记用于表示附图中的相同的部分。具体实施方式下面结合附图提供的详细描述旨在作为本示例的描述,而并非旨在表示构造或利用本示例的唯一形式。描述阐述了示例的功能以及用于构造和操作示例的操作序列。然而,相同或等同的功能和序列可以由不同的示例来完成。如上所述,nfc读取器可以经由寄生供电标签来标识对象,寄生供电标签在被激活时传输标签的id(其可以是唯一id)。在一些情况下,读取器中可以有靠近同一天线的大量标签(其中这个天线可以被称为“读取器天线”),并且可用于为标签供电的能量的量是有限的。这在标签简单并且功率消耗要求非常低的情况下可能没有问题;然而,在标签支持输入/输出的情况下和/或在标签输出所收集的功率以给连接到标签的外部组件供电的情况下,它们的功率要求要高得多。如果在单个读取器天线上或在整个读取器设备上负载过大,则一些或全部标签可能无法提供功率或通信(例如,取决于它们与读取器天线的耦合)。下面描述的实施例不限于解决已知的短程无线标签和短程无线标签的读取器的任何或全部缺点的实现方式。本文中描述了一种用于短程无线标签(例如,nfc或短程rfid标签)的读取器设备,其包括多个rf天线、感测模块和调度器模块。感测模块被布置为从邻近rf天线之一并且由其供电的标签读取数据,诸如标识符(其可以是唯一标识符、guid或uuid)。调度器模块被布置为至少部分地基于由感测模块接收的数据来确定邻近标签的供电计划,并且读取器设备还被布置为基于供电计划来控制rf天线的激活。供电计划使得读取器设备能够执行主动功率管理,并且由此允许多个短程无线标签保持通过电磁场的受控收集被供电。供电计划可以由读取器设备和/或短程无线标签被实现。本文中还描述了智能对象,每个智能对象包括短程无线标签并且可以与本文中描述的读取器设备结合使用。智能对象中的短程无线标签包括支持到外部电子组件的连接的ic(例如,nfc标签ic)。这些连接可以提供通信接口(例如,i2c、spi、uart、gpio)和/或dc功率的输出(例如,以电压轨的形式)以给外部电子组件供电。在各种示例中,智能对象可以包括能量存储设备,能量存储设备可以用于存储从由读取器设备生成的场收集的能量,使得对象可以在不存在场的情况下继续操作有限的时间段。在各种示例中,智能对象具有一个或多个低功率状态,与完全开启时相比,低功率状态从读取器设备提取更少的功率。在这些低功率状态中的最低的低功率状态下,智能对象不会收集任何功率,而是仅使用存储在本地(即,内部)功率存储库(powerstore)中的能量,本地(即,内部)功率存储库先前已经通过从读取器设备的电磁场收集功率而被充电。在这些低功率状态中的另一低功率状态下,智能对象可以收集功率,使得其可以在不从内部功率存储库汲取功率的情况下操作,但是它不会收集功率来对内部功率存储库充电。智能对象至少部分地基于由读取器设备提供的指令来在操作状态之间切换,其中这些指令可以是命令的序列(例如,“从状态a改变到状态b”)或调度数据(例如,其定义状态改变序列和有关状态改变应当在何时发生的时间信息)的形式。通过在智能对象内实现至少一些调度(尽管在读取器设备的总体控制下),可以按照更细粒度的级别(例如,每个智能对象)而不是在每个天线的基础上来执行功率管理。另外地或者相反地,它降低了读取器设备的复杂性(例如,因为它可以不需要保持跟踪所有单独的对象、它们的状态或充电要求)。另外,它减少了通信开销。图1是示出包括读取器设备102和多个智能对象104的系统100的示意图。在所示的示例中,读取器设备102是表面感测设备(例如,其可以是平坦的,如图1中所示,或者是弯曲的或者是弯的);然而,在其他示例中,读取器设备可以具有任何形状。在各种示例中,表面感测设备可以包括三维布置,该三维布置在由表面感测设备限定的腔体或体积内提供感测区域。读取器设备102包括多个rf天线122(例如,rf天线阵列,尽管在一些示例中,读取器设备102可以仅包括单个rf天线)、感测模块124和调度器模块126。读取器设备102还可以包括通信接口128。智能对象104包括短程无线标签,该短程无线标签包括天线线圈142和ic(例如,nfcic)144。智能对象104另外包括连接到ic144的一个或多个外部电子组件146。智能对象104还可以包括连接到在图1中所示的示例中是ic144的一部分的功率管理/收集电路150的能量存储库(energystore)148(例如,电容器或电池)。在其他示例中,功率管理/收集电路150可以与ic144分离,并且可以例如包括单独的通信芯片和收集整流器。在功率管理/收集电路150与ic144分离的情况下,功率管理/收集电路150连接到天线线圈142,并且因此连接到ic144和外部电子组件146并且连接到能量存储库148(如果设置有),使得其在适当的时候能够提供功率。读取器设备102、并且特别地是调度器模块126的操作可以参考图2来描述。如图2中所示,读取器设备102使用rf天线122从一个或多个邻近的智能对象104读取包括一个或多个id的数据(框202,例如,其中读取可月由感测模块124执行)。读取器设备102获取每个标识的智能对象的设备特性(例如,功率使用数据)(框204,例如,使用调度器模块126)。然后使用设备特性(例如,功率使用数据)以及来自读取器设备102的可用输出功率的知识来确定多个智能对象的供电计划(框206,例如,使用调度器模块126)。然后实现已经确定的供电计划(在框206中)以执行主动功率管理。这可以通过根据供电计划对选择的rf天线激活和去激活和/或例如以离散命令或调度数据的形式向邻近的智能对象传送一些或全部供电计划(框208)被实现。在其中智能对象104包括能量存储库148的各种示例中,供电计划可以被称为“充电计划”,因为其确定智能对象104何时可以从由读取器设备生成的电磁场中收集功率以对能量存储库充电。然而,如上所述,供电计划可以包括更多细节,而不仅仅是是否可以收集功率来对本地能量存储库充电(例如,确切地可以使用何种收集的功率,智能设备内的哪些元件是可操作的,等等)。数据的读取(在框202中)可以包括标识rf天线(框222),对一个或多个其他天线去激活(框224),并且然后使用所标识的rf天线从任何邻近标签读取数据(框226)。在一些示例中,可以标识多于一个rf天线(在框222中),并且同时使用多于一个rf天线从标签读取数据(在框226中)。在对多于一个rf天线同时调谐和供电(在框226中)的情况下,这些天线被选择(在框222中)以足够远离以至于一个供电rf天线不会受到来自任何其他供电rf天线的影响,并且在生成供电计划时(在框206中)也可以考虑同时用于有源rf天线的这个最小间隔标准。由读取器设备102(例如,由调度器模块124)针对智能对象获取(在框204中)的一个或多个智能对象的设备特性包括标识智能对象的功率需求的数据,其中这个数据可以是静态的并且预定义的(例如,智能对象的平均功率消耗)或可变的(例如,当前功率水平、能量存储库148中的当前电荷电平或智能对象的当前功率消耗)。在各种示例中,设备特性还可以包括指示从读取器设备102到智能对象104的能量传输效率的度量。在各种示例中,设备特性可以包括对象必须向读取器设备传送的数据量(例如,传感器数据),其中这可以是静态量(例如,平均或最大数据量)或者可变量(例如,需要向读取器设备传送的当前存储的数据量)。要从智能对象传送到读取器设备的这个数据量限制邻近智能对象的rf天线的最小激活时间,否则不能传送所有数据。设备特性(例如,功率使用数据)可以使用查找功能来获取(在框204中),例如,在读取器设备102内的本地数据库或经由通信接口128访问的远程数据库中,其中查找可以使用智能对象的id作为密钥或索引来执行。查找功能可以用于访问静态数据(例如,智能对象的预定义的功率需求)。然而,在各种示例中,设备特性中的一些或全部可以是可变的,并且这样的设备特性可以基于在读取id时由读取器设备102和/或智能对象104进行的测量来动态地获取(在框202中)。这样的测量可以周期性地进行(例如,每10秒或1分钟)或基本上连续地进行。在一个示例中,读取器设备102可以在从智能对象读取数据时测量rssi或snr(在框202中),并且这可以提供指示到智能对象的功率传输效率的度量(例如,与在测量较低rssi或snr值时的配置相比具有指示更有效的功率传输的增加的rssi或snr)。在其他示例中,智能对象104可以在读取数据时测量耦合到天线线圈142中的功率(在框202中),并且这个功率测量可以提供指示功率传输效率的度量(例如,具有指示更有效的功率传输的更大的耦合功率)。有很多可能影响功率传输效率的因素,包括但不限于智能对象中的天线线圈相对于激活的rf天线的位置、智能对象中的天线线圈和激活的rf天线的相对尺寸、天线线圈与激活的rf天线之间的碎片的存在等。度量可以与id一起或在id之后被传送回读取器设备102(例如,在框202、框204、或框202的后续迭代中)。在各种示例中,智能对象104可以向读取器设备102传送其他设备特性(例如,代替或除了可变数据的静态数据),并且因此读取器设备102可以从从智能对象104读取数据以及id(在框202中)或者通过与智能对象的进一步通信(在框204中)获取设备特性。例如,智能对象104可以传送智能对象的设备类型或预定义的平均功率消耗(其是静态数据的示例)和/或内部能量存储库148的当前电荷电平或用于传送的当前的存储数据量(其是可变数据的示例)。供电计划的确定(在框206中)由调度器模块126执行并且可以按照任何方式被执行。在各种示例中,其包括保持邻近的读取器设备102的智能对象104的列表及其设备特性并且周期性地轮询每个智能对象;尽管轮询特定智能对象的频率、所使用的rf天线和任何轮询的长度基于设备特性(包括智能对象邻近的是哪个rf天线)而变化。供电计划因此可以涉及rf天线的空间分割、读取器天线尺寸与标签天线的匹配、时间复用和/或标签供能的调度,并且这些技术在下文中更详细地描述。取决于供电计划如何被实现,供电计划可以仅指示激活多个rf天线中的单独的rf天线的顺序和时间(例如,将天线a激活xms,随后将天线b激活yms,等等),并且当被激活时,任何邻近的智能对象可以从由rf天线生成的电磁场中收集功率。然而,在其他示例中,供电计划可以附加地指定哪些智能对象被允许在任何时间收集功率(例如,天线a在xms内具有由智能对象1收集的功率,随后是天线b在yms内具有由智能对象2和3收集的功率,等等)。在后一示例中,单独的智能对象的功率收集的控制可以通过向智能对象发送单独的命令(在框210中)以指示它们开始或停止功率收集被实现,和/或调度数据可以被传送给智能对象,使得智能对象可以基于接收的调度数据来主动地控制他们是否收集功率。通过发送调度数据而不是多个离散命令,读取器设备与智能对象之间的通信数目减少,并且这可以减少通信冲突数目(其可以通过通信协议来处理,但是可以在通信过程中引入延迟)。在智能对象上被实现的调度数据的使用还可以使得能够使用附加的低功率状态并且减少智能对象的总体功率消耗,而不会显著影响智能对象内的任何输入/输出设备或其他外部电子器件可操作的时间长度。在各种示例中,在确定供电计划时,可以使得以其内部能量存储库中的较低的当前电荷电平对智能对象供电优先于(例如,提前或更经常地执行)以较高的当前电荷电平对智能对象供电。在各种示例中,在确定供电计划时,可以将阈值应用于指示来自特定rf天线的功率传输效率的度量。在度量下降到阈值以下的情况下,智能对象可以相对于特定rf天线从供电计划中被排除,并且可以替代地由不同的rf天线供电来供电(例如,在度量更高的情况下)。在确定供电计划时(在框206中),还可以使用各种智能对象的位置数据(例如,作为用于指示功率传输效率的度量的代理或除了度量之外),其中这个位置数据标识哪些智能对象邻近哪些rf天线(例如,如基于特定rf天线在框202中读取的id所确定的)。在各种示例中,在确定供电计划时,调度器模块126可以剖析和学习(或使对象104报告)它们消耗多少功率。例如,这可以基于其电路/传感器/致动器耗电的方式和/或其与其他对象相比倾向于被使用的频率(例如,按照百分比利用率)。在这样的示例中,可以基于预期的需求而不是(或除了)当前的电荷电平来对调度(并且因此对充电)进行优先级排序。不同rf天线的选择性的激活和去激活(在框224和208中)可以由感测模块124执行,并且可以包括对多个rf天线中的rf天线选择性地调谐和解调谐,其中当被调谐时,rf天线被调谐到与智能对象104中的短程无线标签(例如,被调谐为匹配天线线圈142)相同的频率(例如,用于nfc的13.56mhz)。rf天线的去激活可以按照很多不同的方式被实现,例如通过经由晶体管将环路的两个半部短路或者使调谐电容器(其否则将以正确的频率对天线调谐)开路(例如,使用晶体管)。天线的选择性调谐和解调谐阻止天线彼此耦合(例如,使得功率不耦合到另一天线,其然后可以对邻近该另一天线而不是原始供电天线的标签激活)。除了或代替根据供电计划对天线选择性地激活和去激活(在框208中),读取器设备102可以将基于供电计划来向一个或多个智能对象传送单独的命令或调度数据(框210)。如上所述,在传送单独的命令的情况下,这些由接收智能对象立即作用并且引起其改变操作状态(例如,打开/关闭功率收集或打开/关闭本地能量存储库的充电)。相反,传送给智能对象的调度数据使得智能对象能够根据供电计划主动地控制其操作状态(例如,当其从rf天线收集功率和/或为了收集功率的目的)时。在供电计划由智能对象104实现(除了或替代由读取器设备102实现)的情况下,智能对象104内的时钟可以与读取器设备102内的时钟同步。这个同步可以例如通过从读取器设备102向智能对象104传输一个或多个时间戳被实现。如图2中所示,以及使用id(在框202中读取)来生成供电计划(在框206中),从智能对象接收的id和/或其他数据(在框202中)也可以被提供作为软件的输入(框203)。软件可以在读取器设备102本身上运行,或者在读取器设备102可以与之通信(例如,经由通信接口128)的另一计算设备106上运行。从智能对象接收的其他数据可以包括状态数据、传感器数据等。数据可以是传感器的值、一个或多个信息位、模拟信号等。图3示出了读取器设备102内的rf天线122的示例布置。在这个示例中,读取器设备102是表面感测设备(例如,如图1中所示)并且包括多个环形天线。多个rf天线可以包括在两个分离的层312、313中的两组天线310、311;然而,在其他示例中,rf天线阵列308可以仅包括单组天线(即,可以省略图3中所示的两个组310、311中的一个)。如图3中所示的两组天线可以被提供以使得读取器设备102能够区分不同位置处但是都邻近同一rf天线的两个对象(使得如果仅存在一组天线,则单个rf天线将能够读取两个对象中的标签)。rf天线的这样的行/列布置(包括如图3中所示的两组天线310、311)还使得读取器设备能够更好地缩放(即,到更大尺寸的读取器设备)并且使得遍及该区域的扫描能够更快地发现对象。在替代布置中,可以使用单独的天线的矩阵(或网格)(例如,布置成网格的m×n个天线)。这样的网格不像图3中所示的布置那样缩放,但是可以使得能够更快地执行在已知位置处的对象的寻址。在图3中所示的示例中,两组天线310、311以行/列矩阵彼此垂直布置,使得一组可以被称为x轴天线,并且另一组可以被称为y轴天线。然而,在其他示例中,天线组可以被布置为使得它们不完全彼此垂直,而是天线以不同的角度交叉或者可以仅存在单组天线(即,组310、311被省略)。两组天线310、311通过某种绝缘体分离,绝缘体可以是形成天线组310、311中的一者或两者的导线上的绝缘层(图3中未示出)或绝缘体的形式。在图3中所示的示例中,任何智能对象可以由至少两个不同的rf天线(例如,一个智能对象从一组天线)供电,并且当确定供电计划(在框206中)时,使用每个可能的rf天线(例如,至少两个不同的rf天线中的每个)的相对优点可以被评估。这个评估可以考虑指示来自不同rf天线中的每个rf天线的功率传输效率的度量、邻近不同rf天线中的每个rf天线的其他智能对象的数目、rf天线和智能对象中的天线线圈的相对尺寸等。如图3中所示,rf天线可以是宽度(如由箭头314所示)接近在待标识的任何对象中使用的无线标签的尺寸的基本上矩形的环形天线。例如,宽度可以是大约25mm,典型的标签直径是17mm、22mm、25mm、30mm和35mm,然而较大的标签也可用(例如,50mm直径)。或者,可以使用其他形状的环形天线。在图3中所示的示例中,两组天线310、311基本相同;然而,在其他示例中,两组天线可以针对不同目的(即,通信和功率输送)进行优化,或者两组天线中的每组内的不同天线可以针对不同目的进行优化。图4中示出了天线布置的示例,其包括针对通信进行优化并且可以具有更少匝数并且更容易制造的一组天线402(例如,x轴天线)以及针对将功率耦合到邻近的短程无线标签(例如,在智能对象104中)进行优化并且包括更厚的轨道、更多的匝数等的第二组天线404(例如,y轴天线)。第二组天线404可以按照任何方式被优化,以改善到全部或部分智能对象的功率传输,并且更厚的轨道以及更多的匝数仅仅是优化的两个示例。另外地或替代地,天线可以具有不同的形状、不同密度的线圈(例如,使得存在不同数目的天线覆盖同一表面,在各种示例中具有叠加的环路/线圈,或者使得存在不同的数目的具有较薄尺寸/间距的较小的天线)等。这个第二组天线404可以比第一组天线402更大和/或更难制造。在各种示例中,天线或天线组(例如,天线组404)可以仅用于功率传输而不用于通信(例如,永久地或在一段时间内),并且在这样的示例中,天线或天线组可以连接(永久地或暂时地)到以标签的适当频率(例如,用于nfc的13.56mhz)操作的振荡器,而不是连接到读取器设备102内的感测模块。在图4中所示的示例的变体中,不同组的天线可以包括不同尺寸的天线(例如,一组中的天线可以小于另一组中的天线,或者一组内的替代天线可以具有不同的尺寸),并且因此,在智能对象邻近两个或更多个天线的情况下,可以基于智能对象中的天线线圈142的尺寸来选择用于给智能对象供电的天线(例如,使得尺寸与天线线圈最接近地匹配的rf天线被使用)。感测模块124耦合到多个rf天线122并且被配置为对阵列中的rf天线选择性地调谐和解调谐(例如,如上面参考图2所述的)。例如,感测模块122可以对除了所选择的一个或多个rf天线以外的所有天线去激活,并且然后给所选择的rf天线供电,使得它们可以对任何邻近的无线标签激活并且读取它们(其中使用所选择的天线的标签读取可以按照与传统nfc或rfid读取器相同的方式被执行)。在对多个rf天线同时调谐和供电的情况下,这些天线被选择以足够远离以至于一个供电rf天线不会受到来自任何其他供电rf天线的影响。rf天线的去激活可以按照很多不同的方式被实现,例如通过经由晶体管将环路的两个半部短路或者使调谐电容器(其否则将以正确的频率对天线调谐)开路(使用晶体管)。rf天线的这种选择性调谐和解调谐阻止天线彼此耦合(例如,使得功率不耦合到另一天线,其然后可以对邻近该另一天线而不是原始供电天线的标签激活)。如上所述并且如图1中所示,智能对象104包括天线线圈142、ic(例如,nfcic)144和一个或多个外部电子组件146,并且两个示例501、502在图5a和5b中更详细地示出。智能对象104还可以包括诸如电容器(例如,陶瓷电容器或电双层电容器)或电池(例如,锂二次电池)等能量存储库148;然而,这在图5a和5b的示例中没有示出。在图5a中的第一示例501中,ic144具有gpio,gpio直接连接到输入设备,输入设备在所示的示例中是输入传感器510。在图5b中的第二示例502中,ic144具有通过微控制器524连接到一个或多个输入设备522的串行通信信道520(然而在其他示例中,输入设备522可以连接到通信信道520并且微控制器524可以被省略)。如上所述,用于外部电子组件146的功率从由读取器设备102发出的场来收集(例如,通过图1中所示的功率管理/收集电路150),并且ic144可以整流并且输出电压源526以提供这种功率(这与其中这个电压源由nfc芯片144在内部生成和消耗的第一示例501中所示的布置形成对比)。图5a和图5b中所示的示例501、502包括直接或间接(例如,经由微控制器524)连接到ic144的一个或多个输入设备510、522。例如,这些输入设备可以是可以检测态智能对象104(例如,智能对象104上的襟翼或门是打开还是关闭)或用户输入元件(例如,按钮、滑块、开关或拨号盘)的状态的传感器(例如,输入传感器510)。在其中输入设备是开关或按钮的示例中,其状态可以由微控制器524上的数字输入引脚读取,并且在其中输入设备是模拟控件(例如,拨号盘或滑块)的示例中,其状态可以由adc引脚读取。如第二示例502中所示,智能对象可以包括用于在将传感器数据传送给读取器设备之前存储传感器数据的少量存储器528(例如,闪存)。另外地或替代地,存储器528可以用于在与读取器设备通信之前存储其他数据(例如,状态数据,诸如内部能量存储库的当前电荷电平)。在其他示例中,智能对象104可以包括一个或多个输出设备(例如,除了或代替一个或多个输入设备),诸如扬声器或蜂鸣器(用于播放声音)、低功率显示器、一个或多个led、机械致动器(例如,电机、伺服或压电致动器)等。与输入设备一样,输出设备可以直接或间接(例如,经由微控制器)连接到ic144。智能对象104(例如,诸如图5a和图5b中所示的示例之一)的各种示例操作方法可以参考图6来描述。在第一示例中,智能对象104不包括内部(即,本地)能量存储库,并且智能设备104最初处于关闭状态(框602),以响应从邻近的rf天线接收到功率(框604),智能设备104切换到开启状态,在开启状态下,其可以为外部电子组件146供电并且因此更新任何输入/输出(i/o)设备(框606),并且其还传送数据,包括智能对象中的短程无线标签的id(框608)。当智能对象不再从邻近的rf天线接收功率时,智能对象返回到关闭状态(框604)。在第二示例中,智能对象104可以另外测量耦合功率(框605)并且传送指示耦合或耦合效率的度量以及id(在框608中)。在第三示例中,智能对象104另外包括内部能量存储库148,并且因此当它不再从邻近的rf天线接收功率时不一定立即返回到关闭状态。相反,在智能对象从邻近的rf天线接收功率的同时,能量可以被存储在本地能量存储库中(框612),并且该能量随后在智能对象不再从邻近的rf天线接收功率时被使用以更新任何输入/输出设备(框614)。在这个第三示例中,智能对象104可以测量并且传送耦合功率(在框605至606中,如在上面的第二示例中),或者它可以不执行这个测量(框605被省略,如在上面的第一示例中)。内部能量存储库148的存在表示在这个第三示例中,智能对象具有三个可能的状态,如下表中所示:a(开启)bc(关闭)邻近的天线被激活?是否否天线线圈被调谐?是是/否是/否收集功率以对能量存储库充电?是否否收集功率以用于通信?是否否收集功率以用于外部电子器件?是否否ic内的通信电路有效?是是/否否外部电子器件有效?是是否在第一状态下,状态a处于开启状态,并且在这种状态下,智能对象104正在从邻近的rf天线接收功率,其天线线圈142被调谐,其从收集的功率对本地能量存储库148充电,其通信电路(其在ic144内)和外部电子器件146(例如,i/o设备)是有效的(例如,任何i/o设备可以被更新)。当智能对象不再从邻近的rf天线接收功率并且在本地能量存储库中存在足够的功率时,智能对象可以进入中间状态,即状态b,在状态b下,不收集任何功率,但是外部电子器件使用本地能量存储库中的功率保持有效。取决于实现方式,当处于这个中间状态并且天线线圈142可以解调谐或不解调谐时,智能对象可以能够或可以不能向读取器设备102传送数据。当本地能量存储库中的功率耗尽时,智能对象恢复到关闭状态,即c状态;然而,供电计划可能导致智能对象104在本地能量存储库耗尽之前从状态b恢复到状态a以使得能够进一步充电并且因此使在关闭状态(即,状态c)花费的时间最小化。应当理解,如果天线线圈142被解调谐,则智能对象不能与读取器设备通信,即使通信电路(其是ic144的一部分)是有效的(即,被供电)。因此,在很多示例中,如果天线线圈142被解调谐,则通信电路断电(即,无效),因为这减少了智能对象的功率消耗并且延长了本地能量存储库耗尽的时间。在第一、第二和第三示例中,由读取器设备102来执行关于特定智能对象何时开启/关闭的全部调度(例如,如以上参考图2所述)。在第四示例(与前面的示例相对)中,智能对象从读取器设备接收命令或调度数据(框609),并且使用这个数据来控制智能对象的操作(框610)。特别地,基于命令或调度数据,智能对象控制是否从电磁场收集能量并且当它被收集时它可以用于的目的(在框612中),例如,收集的能量是否可以用于对本地能量存储库充电或者它是否只能用于为通信电路和/或外部电子器件供电。在这个第四示例中,智能对象具有一个或多个额外的可能状态(例如,状态a1、a2和a3中的任何一个或多个),例如,如下表中所示:三种状态(状态a、b和c)与第三示例中的相同并且如上所述。智能对象包括至少一个附加状态(状态a1、a2和a3中的至少一个)。在状态a1和a2下,智能对象仍然收集功率,但是不对本地能量存储库充电并且因此与开启状态(即,状态a)相比功率消耗降低。这样的状态(例如,状态a1和/或a2)可以被称为“低功率消耗状态”,因为虽然它仍然执行能量收集,但是与开启状态(即,a状态)相比,所收集的能量的量减少了。在第一附加状态(即,状态a1)下,智能对象收集功率以用于通信并且为外部电子器件供电但是不对本地能量存储库充电。通信电路和外部电子器件因此是有效的,并且智能对象能够与读取器设备102通信。在第二附加状态(即,状态a2)下,智能对象仅收集功率以给外部电子器件供电(并且不给通信电路供电或对能量存储库充电)。智能对象仍然可以能够与读取器设备通信,但是只能在通信电路由本地能量存储库供电的情况下。在一些示例中,智能对象可以具有这些附加状态中的一个或两个(即,状态a1和/或状态a2)。在状态a3下,邻近的rf天线仍然是有效的(不同于状态b),但是没有执行能量收集(如在状态b下并且不同于状态a、a1和a2),并且这可以作为天线线圈被解调谐的结果。与状态b类似,当处于状态a3时,外部电子器件有效并且由本地能量存储库供电。如果在状态a3下天线线圈被解调谐(例如,为了防止任何能量收集),则通信电路无效。然而,如果天线线圈在状态a3下没有被解调谐,则通信电路可以有效并且由本地能量存储库供电。在这个第四示例中,智能对象基于从读取器设备102接收的命令或调度数据来在可用操作状态(例如,状态a、b、c、以及状态a1、a2和a3中的一个或多个)之间切换。如果当在状态a2或a3下操作时,本地能量存储库耗尽,则通信电路可以停止工作并且智能对象将不再能够与读取器设备通信,直到操作状态恢复到状态a或a1,并且这可以由供电计划来触发,或者智能对象可以周期性地恢复到状态a。如果在状态a3或b下操作时本地能量存储库中的功率耗尽,则智能对象恢复到关闭状态,即c状态。然而,供电计划可能导致智能对象104在本地能量存储库耗尽之前从状态a3或b恢复到更高级别状态(例如,状态a、a1或a2)。如果智能对象恢复到状态a,这将使得能够进一步充电,而如果智能对象在本地能量存储耗尽之前恢复到状态a1或a2,则本地能量存储库无法被充电,但是附加功能被启用(例如,输入/输出设备的通信和/或更新)。通过使用供电计划来在状态之间切换,在关闭状态(即状态c)花费的时间可以被最小化。在其中不可能使用供电计划来解决多个智能对象的功率需求之间的冲突的示例中(例如,因为智能对象不能实现所需要的计划并且邻近天线有太多的智能对象而无法由读取器设备单独实现供电计划),读取器设备102可以提出错误消息并且将其传递给从智能对象获取数据作为输入的软件。这个错误消息可以通过软件传送给用户(例如,通过图形用户界面)并且指示用户相对于读取器设备移动一个或多个智能对象。如从上面的示例所示,智能对象104可以具有其中外部电子器件146有效并且通信电路无效和/或天线线圈被解调谐和/或邻近的rf天线未被激活的操作状态。在这样的操作状态下,智能对象不能与读取器设备102通信。但是,如果智能对象迫切需要通信(例如,当智能对象内的任何存储器528充满时,或者当检测到使用输入设备510、522的特定事件时),智能对象104可以自主地恢复到其中其能够通信的状态(例如,使得天线线圈被调谐),即使这与供电计划冲突。然而,除非邻近的rf天线被读取器设备102激活,否则智能对象104仍然不可能与读取器设备102通信。在各种示例中,读取器设备可以包括两个不同的感测系统(例如,如上所述的多个rf天线以及电容感测电极阵列),并且智能对象104可以使用第二感测系统(即,除了多个rf天线之外的感测系统)向读取器设备发信号通知其需要传送数据,如图2中所示。响应于接收到触发信号(框212,例如由感测模块124或调度器模块126)并且如果触发信号包括智能对象的位置数据,则标识邻近智能对象的rf天线(例如,基于触发信号中的位置数据,例如由感测模块124或调度器模块126)并且将其激活(框214,例如由感测模块124),然后可以从智能对象读取数据(框216,例如由感测模块124)。如果不存在与触发信号相关联的位置信息(例如,如果第二感测系统未检测到位置而是仅提供与智能对象的位置无关的相同的触发信号),则响应于接收到触发信号(在框212中),读取器设备可以依次扫描所有rf天线并且因此智能对象将能够在邻近其的rf天线被激活时通信。图7示出了将读取器设备102(如上所述)与第二感测模式组合的多模式感测表面702,并且在这个示例中,第二感测模式由耦合到第二感测模块724的电容感测电极阵列722提供。感测表面702包括平坦区域,该平坦区域是包括叠加另一阵列的一个阵列的多层结构。在各种示例中,电容感测电极阵列722可以在rf天线阵列122上方(即,电容感测电极阵列722比rf天线阵列122更靠近触摸表面)。使电容感测电极阵列722比rf天线阵列122更靠近触摸表面使得rf天线阵列能够在电容感测层下方提供屏蔽(例如,以防止由感测表面下方的对象引起的错误检测)。在各种示例中,两个阵列722、122可以具有基本上相同的尺寸,使得阵列完全叠加。然而,在其他示例中,两个阵列可以不是相同的尺寸(例如,电容感测电极阵列722可以大于rf天线阵列,反之亦然),和/或阵列可以部分彼此偏移,使得它们并不完全叠加,并且使得感测表面的部分是多模式的(即,其中两个阵列叠加),并且感测表面的部分不是多模式的(即,其中只存在两个阵列722、122中的一个)。电容感测电极阵列722包括第一层705中的第一组电极704和第二层707中的第二组电极706。在图7中所示的示例中,两组电极704、706彼此垂直布置,使得一组可以被称为x轴电极,而另一组可以被称为y轴电极。然而,在其他示例中,电极组可以被布置为使得它们不完全彼此垂直,而是电极以不同的角度交叉。电极组704、706通过某种绝缘体分离,绝缘体可以是形成电极组704、706中的一者或两者的导线上的绝缘层(图7中未示出)或绝缘体的形式。rf天线阵列122包括多个环形天线,并且在图7中的示例中,阵列122包括如以上参考图3所述的两个分离的层312、313中的两组天线310、311;然而,在其他示例中,rf天线阵列122可以仅包括单组天线(即,可以省略图3中所示的两个组310、311中的一个)。为了减小电容感测电极与由nfc天线提供的“接地”层之间的互电容,两个阵列722、122被隔开一定距离(例如,通过也在图7中未示出的绝缘层)。第二感测模块724(其可以包括微处理器控制单元mcu)耦合到电容感测电极阵列722并且被配置为检测阵列中的电极之间的电容中的增加(即,互电容中的增加)。在各种示例中,第二感测模块724还可以被配置为检测阵列中的电极之间的电容的减小。电极之间(即,第一组电极704中的一个或多个电极与第二组电极706中的一个或多个电极之间)的互电容的减小可以用来以与传统的多点触摸感测相同的方式检测用户的手指。然而,与传统的多点触摸感测不同,第一感测模块702可以检测阵列中的电极之间的电容中的增加。电极之间(即,第一组电极704中的一个或多个电极与第二组电极706中的一个或多个电极之间)的互电容中的增加以用于检测位置,并且在各种示例中,还用于监测导电对象的形状,导电对象诸如非导电壳体中的无线标签(例如,nfc或rfid标签)或由导电材料形成的其他对象(没有标签)。与用户的手指不同,这样的对象没有与接地的连接,而是电容耦合相邻的电极(因此,对象不需要具有高的导电率,而是可以由任何导电材料制成或包括任何导电材料)。如上所述,响应于检测到电容感测电极阵列722上的特定位置的电容中的增加,第二感测模块724向感测模块124发送包括位置数据的触发信号。在多模式感测表面702中,感测模块124如以上参考图2所述地操作,并且还可以被配置为当第二感测模块724正在操作时将所有rf天线连接到接地。这防止电容传感器感测在感测垫(例如,桌子下面的腿)的非触摸侧上的活动,并且在其中第二感测模块724可以检测互电容中的增加和减小两者的示例中,将rf天线接地同时使用电容感测电极阵列722进行感测提供到接地的电容返回路径(其完成用户的手指到感测电极到接地和到用户身体的电路)。本文中描述的感测模块124、调度器模块126和第二感测模块724可以用软件被实现,或者备选地或附加地,本文中描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件执行。例如而非限制,可选地使用的说明性类型的硬件逻辑组件包括现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑器件(cpld)、图形处理单元(gpu)。图8是示出读取器设备802的另一示例实现方式的示意图,其中调度器模块126至少部分地在软件中被实现。读取器设备802可以按照与图1中所示并且如上所述的读取器设备102相同的方式操作,或者它可以是多模式感测表面的一部分(例如,如图7中所示)并且如上所述地操作。读取器设备802包括一个或多个处理器804,其是微处理器、控制器或用于处理计算机可执行指令以控制设备的操作以便实现上述方法的任何其他合适类型的处理器。尽管图8中示出了单个处理器804,但是可以理解,可以存在附加处理器(例如,在感测模块124和/或第二感测模块724中可以存在处理器)。在一些示例中,例如,在使用片上系统架构时,处理器804包括以硬件(而不是软件或固件)来实现读取器设备的操作的方法(例如,调度操作)的一部分的一个或多个固定功能块(也被称为加速器)。包括操作系统808的平台软件或任何其他合适的平台软件可以在基于计算的设备处被提供,以使得诸如调度器模块126的应用软件能够在设备上被执行,或者调度器模块126可以能够在没有操作系统的情况中被执行。计算机可执行指令使用由读取器设备802可访问的任何计算机可读介质被提供。计算机可读介质包括例如计算机存储介质,诸如存储器806和通信介质。诸如存储器806等计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电子可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪存或其他存储器技术、光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)或其他光存储器、盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备、或者用于存储用于由计算设备访问的信息的任何其他非传输介质。对照之下,通信介质在诸如载波等调制数据信号或其他传输机制中实施计算机可读指令、数据结构、程序模块等。如本文中被定义的,计算机存储介质不包括通信介质。因此,计算机存储介质不应当被解释为传播信号本身。虽然计算机存储介质(存储器806)被示出为在读取器设备802内,但是应当理解,在一些示例中,存储器是分布式的,或者被远程地定位并且经由网络或其他通信链路(例如,使用通信接口128)被访问。尽管本文中将当前示例描述和示出为在其中读取器是平坦表面的系统中被实现,但是所描述的系统仅作为示例而不是限制而被提供。如本领域技术人员将认识到的,当前示例适用于各种不同类型的系统中的应用,并且本文中描述的读取器设备可以具有任何形状(例如,弯曲的、弯的等),并且可以被集成到任何更大设备(例如,计算设备、消费电子设备等)中。还应当理解,虽然智能对象104全部被描绘为圆柱形形状,但是智能对象104可以具有任何形状和尺寸,并且在一些示例中可以包括多于一个短程无线标签。在其中智能对象104包括多于一个无线标签的示例中,该方法还可以包括在标签之间切换以改变耦合特性(例如,在框610中)。使用本文中描述的方法,可以减少/最小化智能对象的功率消耗,同时仍然使得智能对象内的外部电子器件能够始终或几乎始终进行操作。智能对象的功率消耗由读取器设备通过控制各种rf天线的激活的顺序和定时和/或通过向邻近智能对象提供命令和/或调度数据来控制。使用本文中描述的方法,读取器设备因此可以执行整个系统(包括读取器设备和多个智能对象)的主动功率管理。如上所述,在各种示例中,智能对象具有一个或多个操作状态,在一个或多个操作状态下,与处于完全开启状态(状态a)时相比,其从读取器设备消耗更少的功率。功率的降低可以通过对智能对象内的天线解调谐和/或以某种方式限制功率收集被实现(例如,使得不存在功率收集或者收集的功率只能用于特定任务而不用于对内部能量存储库充电)。除了改善系统内的功率管理之外,本文中描述的方法还可以在将放置在读取器设备附近时加速发现新的智能对象。如果一个或多个现有的智能对象处于低功率模式并且不尝试提取功率或干扰通信,则通信中可以出现较少的冲突,并且可以更快速地成功地读取新的对象中的标签的id。第一另外的示例提供了一种用于短程无线标签的读取器设备,其包括:一个或多个rf天线;感测模块,其被耦合到rf天线并且被布置为对rf天线中的一个或多个rf天线选择性地激活和去激活,并且从包括邻近有源rf天线的短程无线标签的多个对象读取数据;以及调度器模块,其被布置为至少部分地基于由感测模块读取的数据来获取多个对象的设备特性,并且至少部分地基于设备特性来生成用于多个对象的供电计划,并且其中感测模块还被布置为实施由调度器模块生成的供电计划。感测模块可以被布置为通过根据供电计划对一个或多个rf天线选择性地激活和去激活来实现供电计划。感测模块可以被布置为通过向多个对象中的一个对象中的短程无线标签传送供电计划的至少一部分来实现供电计划。感测模块可以被布置为向多个对象中的一个对象中的短程无线标签传送命令的序列,每个命令指定对象的操作状态中的改变。感测模块可以被布置为向多个对象中的一个对象中的短程无线标签传送调度数据,并且其中调度数据当在对象中被实施时,引起对象在预定义的时间在操作状态之间切换。从多个对象读取的数据可以包括用于每个对象的标识符,并且其中调度器模块被布置为通过使用用于对象的标识符执行数据库查找来获取用于对象的设备特性。用于对象的设备特性可以包括对象在一个或多个不同操作状态中的测量或预定义的功率消耗。用于对象的设备特性可以包括指示对象中的能量存储库内的电荷水平的参数,并且从对象读取的数据包括该参数。对象的设备特性可以包括指示从读取器设备向对象中的短程无线标签的功率传输的效率的度量。从对象读取的数据可以包括指示功率传输的效率的度量,并且其中度量基于在对象内进行的测量。指示用于对象的功率传输的效率的度量可以由读取器设备基于在从对象读取数据时进行的测量生成。一个或多个天线可以包括多个rf天线。一个或多个rf天线可以包括:第一平面中的第一rf天线阵列;以及与第一平面平行并且从第一平面被间隔开的第二平面中的第二rf天线阵列。一个或多个rf天线可以包括:第一组rf天线,其被优化用于与邻近的短程无线标签的通信;以及第二组rf天线,其被优化用于向邻近的短程无线标签的功率传输。读取器设备还可以包括:电容感测电极阵列;以及第二感测模块,其被耦合到电容感测电极阵列,并且被布置为检测阵列中的电极之间的电容中的增加。第二感测模块可以被布置为响应于检测到在电容感测电极阵列上的特定位置处的阵列中的电极之间的电容中的增加,来生成触发信号,并且其中读取器设备被布置为响应于接收到触发信号,来基于电容中的增加的检测到的位置来选择rf天线并且对rf天线激活。第二另外的示例提供了一种对象,其包括:包括天线线圈和集成电路的短程无线标签;一个或多个外部电子组件;以及能量存储库,其中集成电路被配置为从由邻近的读取器设备生成的电磁场收集功率,并且至少部分地基于从邻近的读取器设备接收的调度数据、使用收集的功率来对能量存储库选择性地充电。集成电路还可以被布置为至少部分地基于从邻近的读取器设备接收的调度数据来对天线线圈选择性地调谐和解调谐。集成电路还可以被布置为至少部分地基于从邻近的读取器设备接收的调度数据来选择性地使用收集的功率来对一个或多个外部电子组件供电。第三另外的示例提供了一种操作读取器设备的方法,其包括:使用读取器设备中的一个或多个rf天线从包括短程无线标签的多个邻近对象读取数据;至少部分地基于从多个邻近对象读取的数据来获取用于多个邻近对象中的每个邻近对象的设备特性;至少部分地基于设备特性来生成用于多个邻近对象的供电计划;以及使用一个或多个rf天线来实施供电计划。使用一个或多个rf天线来实施供电计划可以包括:根据供电计划对一个或多个rf天线中的rf天线选择性地激活和去激活;和/或向多个邻近对象中的一个或多个传送供电计划的至少一部分以用于由邻近对象实现。术语“计算机”或“基于计算的设备”在本文中用于指代具有处理能力以使得它能够执行指令的任何设备。本领域技术人员将认识到,这样的处理能力被并入很多不同的设备中,因此术语“计算机”和“基于计算的设备”各自包括个人计算机(pc)、服务器、移动电话(包括智能电话)、平板计算机、机顶盒、媒体播放器、游戏机、个人数字助理、可穿戴计算机和很多其他设备。在一些示例中,本文中描述的方法由有形存储介质上的机器可读形式的软件执行,例如,包括计算机程序代码装置的计算机程序的形式,计算机程序代码装置适于在程序在计算机上运行时执行本文中描述的一个或多个方法的所有操作,并且其中计算机程序可以在计算机可读介质上被实施。软件适合于在并行处理器或串行处理器上执行,从而使得该方法的操作可以按照任何合适的顺序或同时被执行。这承认,软件是有价值的可单独交易的商品。它旨在涵盖用于执行期望功能的软件,该软件在“哑”或标准硬件上运行或者对其进行控制。还旨在包含“描述”或定义硬件配置的软件,诸如hdl(硬件描述语言)软件,如用于设计硅芯片或用于配置通用可编程芯片以执行期望功能。本领域技术人员将认识到,用于存储程序指令的存储设备可选地分布在网络上。例如,远程计算机能够存储被描述为软件的过程的示例。本地或终端计算机能够访问远程计算机并且下载部分或全部软件以运行程序。或者,本地计算机可以根据需要下载软件片段,或者在本地终端处执行一些软件指令,而在远程计算机(或计算机网络)处执行一些软件指令。本领域技术人员还将认识到,通过利用本领域技术人员已知的常规技术,全部或部分软件指令可以由诸如数字信号处理器(dsp)可编程逻辑阵列的专用电路执行。对于本领域技术人员来说很清楚的是,本文中给出的任何范围或设备值可以被扩展或改变而不失去所寻求的效果。尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题,但是应当理解,在所附权利要求中限定的主题不一定限于上述特定特征或动作。相反,上述特定特征和动作被公开作为实现权利要求的示例形式。应当理解,上述益处和优点可以涉及一个实施例或者可以涉及若干实施例。实施例不限于解决任何或全部所述问题的那些实施例或者具有任何或所有所述益处和优点的那些实施例。将进一步理解,对“一个(an)”项目的引用是指这些项目中的一个或多个。本文中描述的方法的操作可以按照任何合适的顺序被执行,或者在适当的情况下同时执行。另外,可以在不脱离本文中描述的主题的范围的情况下从任何方法中删除单独的框。以上描述的任何示例的各方面可以与所描述的任何其他示例的各方面组合以形成另外的示例而不失去所寻求的效果。术语“包括”在本文中用于表示包括所标识的方法框或元素,但是这样的框或元素不包括排他性列表,并且方法或装置可以包含附加的框或元素。术语“子集”在本文中用于指代适当的子集,使得集合的子集并非包括该集合的所有元素(即,该集合中的至少一个元素从该子集中缺失)。应当理解,以上描述仅以示例的方式被给出,并且本领域技术人员可以进行各种修改。以上说明、示例和数据提供了示例性实施例的结构和使用的完整描述。虽然以上已经以一定程度的特定性或者参考一个或多个单独的实施例描述了各种实施例,但是本领域技术人员可以在不脱离本说明书的精神或范围的情况下对所公开的实施例进行很多改变。当前第1页12
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