专利名称：解决来自多个声表面波识别标签的码冲突的多层方法
技术领域：
本发明一般地涉及识别标签，更具体地，涉及解决来自多个声表面波(SAW)识别标签响应的码冲突的方法。
背景技术：
当前在使用中的有大量不同的电子识别系统和设备，范围从普遍存在的条形码和磁条系统到硅芯片射频识别(“RFID”)标签系统。因为条形码和磁条具有非常短的有效读取范围并且通常一次只能被读取一个，所以一个条形码或磁条的读取几乎不会妨碍另一个的读取。虽然基于硅芯片的RFID标签系统具有比磁条或条形码系统更长的读取范围，但是标签较贵并且没有被广泛使用(除了例如收费标签和安全系统的有限应用之外)，这意味着大部分这种现有的RFID标签一般地也将被单独读取，并且一个这种标签很少有机会与另一个相干扰。
直到现在，当前的技术也还没有解决由同时发生的识别标签响应引起的重要的信号冲突问题。因为RFID标签变得不那么贵了，所以RFID标签供应商正努力工作来解决冲突问题。由于半导体标签本身的特点，该方法与对SAW标签采取的方法是非常不同的。半导体方法包括限制视场中响应于探询的智能标签数量的协议。术语“智能”指如下事实单独的半导体标签或具有共同地址码的标签组可以被命令做出响应或不做响应。
但是，对于基于声表面波(SAW)技术的识别标签而言，情况是不同的。因为视场中的所有SAW标签总是响应，所以需要不同的解决方法。随着不贵的识别SAW标签的引入，问题已经发展到需要解决信号冲突的解决方法这一点。
问题在大量SAW标签被同时探询时是非常明显的，这是会经常发生的，因为SAW技术允许标签在相对较长的范围上被读取。因为每一个SAW标签都会响应于探询信号，所以肯定会出现干扰问题。问题还可以通过考虑到大量物件的探询脉冲发射来说明，所述大量物件被堆叠在货盘上且每一个都具有其自己的唯一编码SAW识别标签。因为每一个物件上的每一个SAW识别标签都将通过发射其自己的全球唯一编码的响应信号来做出响应，所以可能就难以对大量的信号处理以精确地检测和解码每一个响应并可靠地识别每一个物件。在SAW识别标签技术的所有潜能被实现之前，这种码冲突问题以及由于同时被传输的这么多数据导致的其它干扰问题必须被解决。
因此，本领域中需要的是一种用于解决由来自多个SAW识别标签的同时响应所引起的码冲突的方法。
发明内容
为了解决上面讨论的现有技术的不足，本发明提供了一种用于解决来自多个SAW识别标签编码的响应的码冲突的方法。在一个实施例中，方法包括(1)通过时域区分可能的候选者；(2)通过码分区分将所述可能的候选者分类；(3)使用已知编码识别信号来调整所述可能的候选者；以及(4)将所述多个SAW识别标签编码响应脉冲相关以标识所述可能的候选者用于进一步的处理。
本发明因此提供了一种在包含在大量其它编码信号内的响应被同时返回时的标识出识别由特定SAW标签返回的编码响应的方法。本发明提供了对SAW识别标签总是处于“开(on)”状态所感受到的问题的有用且有益的解决方法。通过能够有效地从多个信号中区分和隔离出一个信号，相对不很贵且耐用的SAW识别标签就可以在其它识别方法已经被证明有不足的地方被有效地使用。
在一个实施例中，方法包括将探询脉冲集中到限定空间内，从而减少所返回的编码响应脉冲的数量。因为更少的信号被考虑，所以潜在的码冲突也被减少，同时识别响应时间也相应减少。
本发明的一个尤其有益的方面是通过准备将多个SAW识别标签编码响应脉冲存储在数据库中用于进一步处理的实施例提供的。在另一个实施例中，通过将多个编码响应脉冲过滤以及使信号匹配来使信号相关用于进一步的处理。
在这里将要描述的另一个实施例中，已知的信号模板被从用于标识的可能候选者中减去，并且不再被进一步考虑。在一个实施例中，已知信号模板只包括已知的候选者。这样，如果一类SAW识别标签被分配给汽车部件，而另一类被分配给药物，那么在响应脉冲被从一货盘SAW标记的药物被处理时，可归属于汽车部件模板的所有编码响应信号都不再被考虑。
在本发明的另一个实施例中，时域区分是基于等级顺序的。该实施例的一个方面规定等级顺序是从一般物体分类到包含在该一般物体分类内的具体物体。这样，如果具有时域分隔的某些SAW识别标签被分配给货盘，另一个被分配给货盘上承载的盒子，另一个被分配给盒子内的物体，那么当要识别盒子时，方法规定除去来自货盘标签和物体标签的所有响应脉冲。
特别有用的实施例准备对SAW标签编码响应脉冲进行错误检查。通过对最可能的候选者进行错误检查，可以确定过程是否已经得到正确的或错误的结果。本发明的另一个方面提供了以预定顺序进行的区分、分类、使用和相关，该顺序可以根据手头的业务来修改或改变。
上面已经概述了本发明的优选的和可替换的特征，使得本领域的普通技术人员可以更好地理解下面对本发明的详细描述。构成本发明权利要求主题的本发明的其它特征将在下文中描述。本领域的普通技术人员应该了解他们可以容易得使用所公开的概念和具体实施例作为基础来设计或改进其它结构来实现本发明的相同目的。本领域的普通技术人员应该认识到这种等同构造不脱离本发明的精神和范围。
为了更完整地理解本发明，现在参照下面结合附图的描述，在附图中图1图示了通过探询位于每一个物件上的SAW识别标签并解码响应信号来识别物件的SAW识别标签系统的代表性实施例；图2的流程示了用于解决来自多个SAW识别标签编码响应的码冲突的方法的一个实施例；图3图示了用于与SAW标签读取器一起使用的将探询脉冲集中到限定区域内的天线系统；以及图4图示了包含通过将探询脉冲集中到限定区域内的步骤来解决来自多个SAW识别标签编码响应的码冲突的发明实施例的图2中图示的流程图。
具体实施例方式
现在首先参照图1，所图示的是通过探询位于每一个物件110上的SAW识别标签120并解码响应信号来识别物件110的SAW识别标签系统100的代表性实施例。为了说明的目的，传送带130被用来将物件120从一个位置传送到另一个位置。当然，这只是SAW识别标签系统100可以被有益使用的大量潜在应用中的一例。传送带130具有相关联的SAW标签读取器140，用于探询SAW标签120并识别物件120或者标签被附着在其上的其它物件。耦合到SAW标签读取器140的天线150被定位以通过发射探询脉冲来辐照传送带130上的SAW标签120，并检测携带编码响应的反射信号。编码响应被传输到SAW标签读取器140，在这里信号将被解码。与SAW标签读取器140相关联的是数据库160，在这里响应数据被存储用于可能的进一步处理。在被处理和正确解码后，每一个响应脉冲都将揭示与位于特定物件110上的特定SAW识别标签120相关的全球唯一码。
理想地，系统100将如上所述工作。但是，当大量的SAW识别标签120被同时辐照时，每一个都将被激励成返回其自己的全球唯一响应脉冲。这样情况是，例如，包括大量物件120的货盘被探询脉冲辐照，然后每一个物件120上的SAW标签120返回全球唯一编码响应脉冲。因为这么多的信号是同时传输的，所以SAW标签读取器140可能被淹没，因此在可靠地处理和识别SAW标签120和它们的相关联物件110上会有困难。本发明解决了这种情况，提供了用于解决这种固有码冲突问题的独特的多分支(multi-pronged)方法。
应该注意，在这里没有给出对SAW识别标签120和SAW识别标签读取器140的详细描述。关于SAW识别标签120，特此引用与本发明被共同转让的Hartmann，Clinton S.的题目“Surface AcousticWave Identification Tag Having Enhanced Data Content and Methodsof Operation and Manufacture Thereof”的美国专利申请序列号10/024,624，(Hartmann One)这里通过引用将其全部内容包含在内。SAW标签读取器140的描述在也与本发明被共同转让的Hartmann，Clinton S.的题目为“Reader For a High Information Capacity SawIdentification Tag and Method of Use Thereof”美国专利申请序号10/066,249中有详细描述，这里通过引用将该专利全部内容包含在内。
现在转到图2，图示的是说明方法200的一个实施例的流程图，方法200用于解决来自多个SAW识别标签编码响应的码冲突。所图示的方法200是包含大量SAW标签反冲突技术的分层方法，所述反冲突技术中的每一种都对冲突问题的解决做出了累积性的贡献。
在SAW标签被辐照并且响应脉冲被检测到之后，方法就从起始步骤210开始。在时域步骤220中，来自被探询SAW标签的编码响应脉冲的时域特性被用来区分可能的候选者。每一个SAW标签的结构中所固有的将是基于响应脉冲编码时序的时域响应特性。该特性是标签上的信号输入换能器与将响应脉冲编码的反射器之间物理区分的结果。该特征在Hartmann One中被详细讨论。沿SAW标签表面的脉冲的可测量传播延迟允许不同的时域被分配不同组的SAW标签，反过来，不同组的SAW标签也可以被分配给不同组或不同类的物体。在本发明的一个实施例中，用于物件的时域是基于等级次序的。因此，一个时域可能被归于货盘，另一个被归于货盘上的纸箱，又一个被归于纸箱中的物体。在本发明的另一个方面中，等级次序一般地将从一般种类或类集的物体或物件到具体的物体或物件。例如，汽车被分配一个时域，汽车部件(发动机、传动装置等)是另一个，而汽车零配件(齿轮、活塞、火花塞等)是又一个。有关在SAW标签上建立时域的进一步信息和细节在与本发明一起被共同转让的、Hartmann，Clinton S.的标题为“Reader and Response Control System forDiscrimination Between Multiple Surface Acoustic WaveIdentification Tags and Method of Operation Thereof”的美国专利申请序号10/103,684中给出，在这里通过引用将该专利全部内容包含在内。在确定了每一个响应脉冲的时域之后，具有不感兴趣的时域的响应可以被去除不再考虑。
响应脉冲的时域特性被有利地用于解决由多个SAW识别标签编码响应引起的数据冲突。如果潜在冲突中涉及的各个SAW标签通过不同的时间延迟被编码，并且更多数量的脉冲位置被用来给数据组编码，那么在探询脉冲的接收与响应脉冲的返回之间具有预定特定时间间隔的SAW标签可以与其它响应脉冲分开并被选择进行处理。
避免冲突的另一个方面包括对SAW标签上的数据编码的过程，还包括将SAW标签上的可能反射点的整个场分成反射点组。每一组反射点将通过给组内的独特脉冲图案分配唯一的输入码来给数据的多个比特编码。用于避免多个SAW标签之间冲突的技术是使组具有比为给定数量数据编码所绝对必需更多的脉冲位置，从而提供更大的编码灵活性。本发明的一个方面准备使用编码算法来使SAW标签响应恰好出现冲突的几率最小化，即用四个脉冲给16比特数据编码、将组内的反射点数从37增加到42并且使脉冲分配均匀分布在42个脉冲位置编码范围上。本发明的这一方面可以称为分布式脉冲分配。
在图示的实施例中，在步骤220的时域区分之后，用于进一步处理的可能候选者被标识出来。图示的实施例准备将其余候选者在步骤230中通过码分区分分类被归类。该编码方法将顺序序号码分配给从SAW标签基底上非常不同的脉冲位置返回响应脉冲的SAW标签脉冲响应码。因此，具有有限范围序号的最可能出现在一个货盘上的多个SAW标签，例如，将具有最大化区分的脉冲分配，从而便于将响应脉冲分成单独的SAW标签响应并使冲突的可能性最小。顺序码区分是通过使用与应用的已限定码值(例如序号)分开的限定索引来实现的。顺序限定码索引被用来指定具有最大相互交叉相关值的脉冲图案。这样，具有接近或几乎接近索引的两个SAW标签将具有难以区分的非常相似的脉冲图案。SAW标签读取器通过将码值乘以一个奇数(例如49)并以65536为模数约分被乘数来将这些顺序码值映射到码索引。这样得到的码索引将跳过具有高相互交叉相关性的码群。
在对SAW标签编码以减轻潜在的冲突问题时，还可以使用扰码技术。在许多潜在冲突环境中，SAW标签基底上的场和子场将具有相同的值。为了避免用相同的脉冲图案给相同的场编码，编码可以使用如下的编码方法，其中每一个标签的序号的最低有效位被用作用于更加静态分配的数据的扰码。这样，即使两个或更多个SAW标签上的某些码数据场可能会相同，但是包含那些码的SAW标签可以使用可区分的脉冲编码图案。
因为SAW标签是无源设备，所以在被某些探询信号激励时可以利用某些已知的特性可预知的响应。如果探询信号包括可预知地影响由SAW标签返回的响应脉冲的特性，那么SAW标签可以被构造成将返回某些响应脉冲的某些SAW标签分成组。在几乎每一种情况下，某些识别码都将不是感兴趣的。这些码可以从由SAW标签读取器考虑进行可能识别的码中除去。即，使用由探询信号传递的可预知特性，信号处理技术可以被用来给可能的候选者分类。某些编码响应可以被除去不再进一步考虑，而用于进一步处理的可能候选者可以通过响应脉冲的码分特性而被识别。有关码分分类的更多细节在与本发明一起被共同转让的Hartmann，Clinton S.，Bellamy和John C.的题目为“ATransfer Function System for Determining an Identifier on a SurfaceAcoustic Wave Identification Tag and Method of Operating theSame”的美国专利申请序号10/268,108中给出，在这里通过引用将该专利全部内容包含在内。
其余可能的候选者，如果还有，然后可以在使用已知识别信号偏离步骤240中被调整为除去不感兴趣的某些候选者。为了使SAW识别标签码的广泛使用有序并确保分配给物体的每一个SAW标签的全球唯一性，必须使用物体命名协议。该协议将给每一类或每一种物体分配特定的一批或一组SAW识别标签码。一类或一种内的每一个物体然后将被用已经从为该类或该种预留的一群或一组码中被分配全球唯一识别码的SAW标签标记。物体命名协议及其在网络环境中的使用在与本发明一起被共同转让的Hartmann，Clinton S.和Bonner，William C.的题目为“Obiect-naming Network Infrastructure ForIdentification Tags And Method of Operation Thereof”的美国专利申请序号10/062,791中详细描述，在这里通过引用将该专利全部内容包含在内。
因为SAW标签的高数据容量，所以可以实现使全球唯一识别码分配给每一个可能的SAW识别标签的协议。该数据容量使得几个不同域的信息能够被编码到标签上，所述域可以包括例如有关标签制造商、行业识别域、误差校正域、物体识别号域等等的信息。消费者域可以被用来例如提供有关使用SAW标签或标签系列来标识物体的一个或多个商业信息。如果某组或某块SAW识别标签号被分配给特定的行业或消费者，那么另外的分级域可以被用来标识处于不同等级的物体。例如，如果一个域指示SAW标签已经被分配给汽车制造行业，那么另一个域就可以被用来指定具体的制造商，而另一个用于汽车模型，等等。所有这些信息被保存在与SAW标签读取器相关联的数据库中。
继续使用汽车行业作为例子，假设一种或一类识别号被预留给引擎部件，而另一类或另一种用于传送部件。现在回去参照图1，如果汽车行业使用者正在识别货盘上的物体110，并且已知货盘正承载传送部件，那么与SAW标签读取器140相关联的数据库160将不再考虑用于引擎部件的所有码和所有其它不相关的种类。对不在已知潜在候选者的数据库内的探询脉冲的所有编码响应脉冲都将被从编码响应脉冲的可能发生中去除，并且可能的候选者将被相应地调整。
其余可能的候选者，如果还有，然后被进行到相关步骤250，以标识可能的候选者用于进一步处理。再次参照图1，随着传送带130上的物件120向前移动，SAW标签读取器140将发出大量的探询脉冲，脉冲中每一个都从被辐照的每一个SAW标签120上产生响应脉冲。这些响应脉冲被存储在与SAW标签读取器140相关联的数据库160中用于进一步的处理。当然，这一过程将会在物件120仍旧被SAW标签读取器140探询的同时发生，但是重要的是，本发明允许在物件110已经通过探询区之后的进一步处理。这是可能的，因为SAW标签120识别不依赖于“树”方法来解决潜在冲突。这只是使用基于SAW识别标签120的系统的主要优点之一。
在本发明的一个实施例中，数据库中响应信号的各种组合可以使用匹配过滤技术来相关，以将最有可能是正确响应信号的那些信号标识为与特别的SAW标签120相关联。一旦被标识，该信号就可以被进行进一步处理以真正地解码信号。在信号被解码并且已经确定它是由特定SAW标签120产生的之后，在SAW标签120上的场之一中被解码的错误检查信号可以被用来证实该SAW标签实际上是发出由SAW标签读取器所读的解码响应脉冲的那个。该方法通过停止步骤260结束。
现在转到图3，图示的是用于与SAW标签读取器310一起使用的将探询脉冲集中到限定区域320内的天线系统300。这只是可以被用来将探询信号集中到限定区域320内的几个实施例中的一个。定向天线330的使用限制了同时向SAW标签读取器310产生响应的SAW标签的数量。例如2.44GHz的高频载波的使用将大大便于具有小物理尺寸的高度定向天线330的使用。定向发射天线330不仅会限制接收到限定区域340内的探询脉冲的SAW标签340的数量，而且定向接收天线330还会限制由SAW标签读取器310同时接收的SAW标签340响应脉冲的数量。
如果发射和接收天线330被定位为彼此垂直来形成限定区域320，那么就可以实现SAW标签340隔开的最大量，使得只有位于两个天线图案交点处的那些SAW标签340才能被读取。总之，在反冲突方法环境下的这些实施例的重要性就是如果更少的响应脉冲被检测到，那么冲突候选者的数量被减少，并且需要解决冲突问题的时间也将被减少。所图示的实施例在美国专利申请序号10/103,650及其与本发明被共同转让的Hartmann，Clinton S.和Claiborne，Lewis T.的标题为“Anti-Collision Interrogation Pulse Focusing System for Use withMultiple Surface Acoustic Wave Identification Tags and Method ofOperation Thereof”的部分继续申请序号10/326,540中被详细讨论，这里通过引用将这两个专利的全部内容包含在内。
现在转到图4，图示的是包含通过将探询脉冲集中到限定区域内的步骤215来解决来自多个SAW识别标签编码响应的码冲突的发明实施例的图2中图示的流程图。通过使用本发明将探询脉冲集中到有限空间内，使得只有该空间内的SAW标签被探询，因此码冲突的问题就更容易被控制，从而简化了其余步骤。
本发明还提供了用于从多个SAW识别标签编码响应脉冲中标识出特殊的SAW识别标签编码响应脉冲用于进一步处理的几种方法。根据上面的详细描述，这种方法对于本领域的普通技术人员来说是清楚。
虽然本发明被进行了详细的描述，但是本领域的普通技术人员应该了解他们可以在这里做出各种变化、替换和改变而不脱离最广形式的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种解决来自多个SAW识别标签编码响应脉冲的码冲突的方法，包括通过时域区分可能的候选者；通过码分区分将所述可能的候选者分类；使用已知编码识别信号来调整所述可能的候选者；以及将所述多个SAW识别标签编码响应脉冲相关以识别所述可能的候选者用于进一步的处理。
2.如权利要求1所述的方法，还包括将探询脉冲集中到限定空间内。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述相关步骤还包括将所述多个SAW识别标签编码响应脉冲存储在数据库中用于进一步的处理。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述相关步骤还包括将所述多个SAW识别标签编码响应脉冲过滤用于匹配信号。
5.如权利要求1所述的方法，还包括从所述可能的候选者中除去某些已知的编码识别信号。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述已知编码识别信号包括已知的信号模板。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述时域是基于等级顺序的。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述等级顺序是从一般的物体分类到包含在所述一般物体分类内的具体的物体。
9.如权利要求1所述的方法，还包括对所述SAW识别标签编码响应脉冲进行错误检查。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述区分、分类、使用和相关步骤是按照预定顺序的。
11.一种从多个SAW识别标签编码响应脉冲中识别出唯一的SAW识别标签编码响应脉冲以用于进一步处理的方法，包括通过时域区分所述多个SAW识别标签编码响应脉冲以识别可能的候选者；通过码分将所述可能的候选者分类；使用已知编码识别信号来调整所述可能的候选者；以及将所述多个SAW识别标签编码响应脉冲相关以识别所述可能的候选者用于进一步的处理。
12.如权利要求11所述的方法，还包括将探询脉冲集中到限定空间内。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述相关步骤还包括将所述多个SAW识别标签编码响应脉冲存储在数据库中用于进一步的处理。
14.如权利要求11所述的方法，其中，所述相关步骤还包括将所述多个SAW识别标签编码响应脉冲过滤用于匹配信号。
15.如权利要求11所述的方法，还包括从所述可能的候选者中除去所述已知的编码识别信号。
16.如权利要求11所述的方法，其中，所述已知编码识别信号包括已知的信号模板。
17.如权利要求11所述的方法，其中，所述时域是基于等级顺序的。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述等级顺序是从一般的物体分类到包含在所述一般物体分类内的具体的物体。
19.如权利要求11所述的方法，还包括对所述SAW识别标签编码响应脉冲进行错误检查。
20.如权利要求11所述的方法，其中，所述区分、分类、使用和相关步骤是按照预定顺序的。
全文摘要
本发明提供了一种解决来自多个SAW识别标签编码响应脉冲的码冲突的方法。在一个实施例中，方法包括(1)通过时域区分可能的候选者；(2)通过码分区分给所述可能的候选者分类；(3)使用已知编码识别信号来调整所述可能的候选者；以及(4)使所述多个SAW识别标签编码响应脉冲相关以标识所述可能的候选者用于进一步的处理。
文档编号H04Q5/22GK1817051SQ200480019343
公开日2006年8月9日 申请日期2004年7月6日 优先权日2003年7月8日
发明者克林顿·S.·哈特曼, 约翰·C.·贝拉米 申请人:射频表面声波元件公司