专利名称：读/写器与rfid系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对可移动无线标签的读/写处理。
背景技术：
近年来，一种称为RFID(射频识别)的技术引起了社会的广泛关注，并且RFID系统的应用也正在普及。例如，可以将RFID标签附着在商品上，通过从这些标签读取信息或者向这些标签写入信息，可以对商品进行管理。
RFID在很多领域中得到了使用，例如制造业、物流配送、娱乐业、租赁业。此外，对于RFID系统在移动对象上的使用也具有很大的需求。例如，将RFID系统应用于制造工厂以及物流部门，来管理在带式传送器上传送的产品或生产材料；或者将其应用于机场中来管理行李。此外，RFID系统广泛应用于管理诸如行人的缓慢移动对象以及诸如自行车、汽车、火车的快速移动对象。
然而，与附着于静止对象的标签相比，对附着于移动对象的标签进行的读写是非常困难的。
对于静止标签，可以用每秒几条信息乃至100条信息的速度来读取标签内的信息。但对移动标签，当经过了预定时间之后，标签会从可读取区域中消失(即移动到不可读位置)。换句话说，标签的移动速度越高，读取时间就越短，而对标签的读/写处理也就越是困难。
图27是常规RFID系统的示意图。在这个系统中，利用传送带97沿箭头所示方向以速度S来传送待监测的移动对象90。标签95附着于移动对象90。将诸如移动对象90的物品名称、序列号等信息写入标签95中。读/写器93从标签95读取信息或者将信息写入标签95，以监测移动对象90。准确地说，读/写器93借助于天线94从移动标签95接收信息，或者将信息发送给移动标签95。
读/写器93必须在处于可通信范围(L)期间进行从标签95读取信息或者对其写入信息的操作，所述可通信范围即为读/写器93的天线94能够从标签95接收或者向其发送无线电波的区域。
例如，如果标签95以3m/s的速度移动并且通信范围是1米，那么读/写器93必须在大约333毫秒以内执行从标签95读取信息或者对其写入信息的操作。
如果带式传送器97的速度被加倍到6m/s，那么为了提高生产线的工作效率，读/写器93从标签95读取信息或者对其写入信息的时间(下文中将其称为“可通信期间”)将会缩短成大约167毫秒。如果要从标签95读取或者对其写入更多的信息，则需要更长的可通信期间。而为了延长可通信期间，则必须降低标签的传送速度。然而，传送速度越低也意味着生产线效率越低。
可以如下表示可通信期间可通信期间＝L(米)/S(米/秒) (1)换句话说，标签读取时间与标签与读取设备之间的距离(即读取设备的天线范围)成正比；并且与标签的速度(即标签通过读取设备天线范围的速度)成反比。
一种增大可通信期间的方法是使用范围更长的天线。然而，对来自天线的波束输出而言，由于其电磁场场强通常反比于其与标签之间距离的平方，因此延长标签与天线之间的距离将对在与天线相垂直的方向上的通信距离产生不利的影响。
另一种方法是使用在水平方向上具有更宽的天线指向性(例如60度角)的天线。然而，在这种方法中同样存在很多缺陷，例如垂直方向上的通信距离下降，此外，由于天线变大，因此读取设备也会变得更加昂贵。这些缺陷在只具有小型天线和极小电力输出的标签上将会构成问题。
如果在可通信范围中存在一个以上的标签，则通信将变得困难。其中一种在可通信范围中识别标签的方法是为各个标签指定一个唯一地址。一种用于识别各个标签的方法是冲突判优(collision arbitration)方法。通过使用这种防冲突方法，虽然可以识别可读取区域内的所有标签，但却不能指定各个标签的位置。换言之，不能确定在已识别的标签中哪些标签处于带式传送器的上游而哪些标签处于下游。
此外，在使用防冲突方法从可读取范围内识别出多个标签时，会存在所识别的标签的顺序与标签的实际顺序不相一致的情况。因此，当识别出存在多个移动标签之后，在以随机顺序对各个标签进行读取(或写入)的时候，这些标签会在被读取(或写入)的同时移出通信范围。由于存在这个问题，因此现在正在开发一种能够有效读取多个标签内的信息并且结构简单的RFID系统。
在日本特开2002-37425号公报中公开了一种送货系统，其使用记录在该RFID中的信息来管理在货物上设置RFID，货物在搬运箱中的存储、搬运箱的搬运以及货物的递传。在这些搬运箱中具有天线，并且在利用隔板围绕货物的空间中存储和运输这些搬运箱，此外这些搬运箱还处于各房间的分区中。另外，设置在各个房间的分区中的天线是多个小型天线，将这些天线以直列式或并列式连接，以使无线电场强度均衡。
此外，在日本特开2000-252855号公报中公开了一种应答器(transponder)访问方法，所述方法使用具有预定频率(处于中频段或中频段以下)的电磁波作为从应答器读取器到多个应答器的询问信号，所述多个应答器针对所接收的电磁波发送响应信号。将所述多个应答器分别接收询问信号的时间之间的间隔随机地设定在预定的分发时间之内。在应答器读取器传送过一次询问信号之后，使用了至少上述分发时间与发送响应信号所需时间的总和来保持可接受状况并接收响应信号。此外，将应答器读取器排列在互不相同的位置上并且具有两个或更多个发送/接收天线，并且对发送/接收天线的顺序进行了切换，从而进行对询问信号的发送以及对响应信号的接收。
上述第一种常规技术具有处于各个房间的分区中的多个天线，将各天线以直列式或并列式连接，以使无线电场强度均衡。然而，在这些标签与天线之间的可允许通信范围却无法扩大。由于存在这一限制，因此同样无法延长这些标签与天线之间的可允许通信时间，从而存在无法高速移动标签的问题。另外，由于无法识别移动标签的顺序，因此会存在如下的问题，即为了使读取设备和标签能够进行通信，必须将标签的速度设定得较低。
另一方面，上述第二种常规技术由于切换两个或更多处于不同位置的发送/接收天线的顺序而导致降低了来自多个应答器的响应信号相交叠的可能性。但却无法扩大标签与天线之间的通信范围。这是因为不能延长标签与天线之间的可允许通信时间的限制，由此导致无法高速移动标签的问题。此外，在与多个标签进行通信时，不能识别出移动标签的顺序。由此存在的问题是根据读取设备与标签之间的可允许通信时间必须将标签的速度设定得较低。
发明内容
本发明的目的是至少解决常规技术中的上述问题。
根据本发明的一个方面，用于移动无线标签的读/写器包括多个天线，所述多个天线从无线标签接收读取信号，并且向无线标签发送写入信号，其中各个天线具有一通信范围，并且所述多个天线被定位为如下形式，沿着无线标签移动的路线，所述多个天线中的任何一个的通信范围与相邻天线的通信范围相交叠；以及，信号处理单元，其将写入信号分成多个分立的写入信号，各个分立的写入信号与各个所述天线相对应，并且将通过所述多个天线接收的读取信号组合成一组合读取信号。
根据本发明的另一方面，用于移动无线标签的读/写器包括天线，其从无线标签接收读取信号，并且向无线标签发送写入信号，其中所述天线具有一通信范围；以及，控制单元，其以使无线标签处于所述通信范围内的方式来控制天线的指向。
根据本发明的又一方面，用于多个移动无线标签的RFID系统包括第一读/写器，其包括顺序信息生成单元，该顺序信息生成单元从各个无线标签接收识别信息，并且根据该识别信息来生成表示无线标签移动顺序的顺序信息；以及，第二读/写器，其包括通信单元，该通信单元根据所述顺序信息从无线标签读取信息，并且将信息写入无线标签。
根据本发明的再一方面，用于多个移动无线标签的RFID系统包括多个读/写器，所述多个读/写器从多个无线标签接收无线标签识别信息，并且根据该识别信息来向无线标签写入信息并且从无线标签中读取信息，所述多个读/写器被定位为其间具有一间距，其中根据无线标签的移动速度、相邻无线标签之间的距离以及各个读/写器的通信范围来计算所述间距。
本发明的其他目的、特征和优点在以下本发明的详细说明中得到具体阐述，通过结合附图进行阅读，将使这些目的、特征和优点变得明确。
图1是根据本发明第一实施例的RFID系统的说明图；图2是根据第一实施例的RFID系统的结构的示意图；图3是根据第一实施例的读/写器的结构框图；图4是由各个天线执行的发送和接收的说明图；图5是根据第一实施例的天线的示例图；图6是在根据第一实施例的RFID系统中的用于标签识别的处理的流程图；图7是表示标签识别命令的格式的示例图；图8是表示地址响应的格式的示例图；图9是表示根据第一实施例在RFID系统的标签上执行的写入处理的步骤的流程图；图10是表示写入命令的格式的示例图；图11是表示针对写入命令的响应的格式的示例图；图12是通过各个天线发送和接收的通信数据的示例图；图13是根据本发明第二实施例的RFID系统的系统结构图；图14是根据第二实施例的读/写器的结构框图；图15是根据第二实施例在RFID系统中进行的标签识别处理的流程图；
图16是根据本发明第三实施例的读/写器的结构图；图17是对标签移动的顺序进行识别的读/写器的框图；图18是对标签执行读/写的读/写器的结构框图；图19是根据第三实施例用于识别标签移动顺序的程序的流程图；图20是表示根据第三实施例的标签管理信息的改变的说明图；图21是表示根据第三实施例对标签进行读/写的程序的流程图；图22是改变了波束宽度的RFID系统的系统结构图；图23是根据本发明第四实施例的RFID系统的系统结构图；图24是根据第四实施例用于识别移动标签的顺序的程序的流程图；图25是根据第五实施例的RFID系统的系统结构图；图26是用于说明由各个读/写器处理的标签的表；以及图27是常规RFID系统的说明图。
具体实施例方式
以下参照附图来说明本发明的示例性实施例。应该注意本发明并不局限于这些实施例。
图1是用于说明根据本发明的RFID系统的概念的示意图。RFID系统包括无线标签1、多个天线(尽管在该图中仅示出了两个天线2X和2Y)、读/写器10以及诸如个人计算机(PC)5的数据处理单元。
标签1附着于移动对象50。移动对象50是在传送带上传送的物体。因此，移动对象50可以是在生产线上制造的物品，或者是借助传送带分发的物品。此外，移动对象还可以是机场中的空运行李。
读/写器10通过天线2X和2Y从标签1读取信息或者将信息写入标签1。将天线2X和2Y设置在沿移动对象50的移动路线51的预定位置上。将天线2X和2Y分别设置在不同的位置上，并且使二者可以在一预定区域(通信范围21X，21Y)内与标签1进行通信。此外，天线2X的通信范围21X与天线2Y的通信范围21Y是部分交叠的，使得天线2X和2Y可以同时与同一个标签1进行通信。换句话说，标签1可以在天线2X的通信范围21X和2Y的通信范围21Y内分别与读/写器10进行通信。
天线2X和2Y发送地址请求信号。移动对象50沿箭头方向从右向左移动。当标签1进入天线2X的通信范围21X时，响应于来自天线2X的地址请求信号，标签1将其地址发送给天线2X。由于标签1处于天线2X的通信范围21X内，因此仅由天线2X从标签1接收地址。
当移动对象50在天线2X和2Y的通信范围21X和21Y中移动时，标签1从天线2X和2Y接收地址请求，并且将其地址发送给这两个天线2X和2Y。当移动对象50只在天线2Y的通信范围21Y内移动时，则标签1从天线2Y接收地址请求，并且将其地址发送给天线2Y。换句话说，根据标签1的位置，标签1可以仅从天线2X或2Y接收地址请求信号，也可以同时从天线2X和2Y接收地址请求信号。
当标签1从天线2X或2Y接收到地址请求时，标签1发送针对该地址请求的响应(响应信息的发送)。标签1将响应信息(地址响应和写入响应，稍后将说明)发送给2X和/或2Y。
当标签1处在天线2X的通信范围21X内的某一位置时，如果标签1可以将所有的响应信息发送给天线2X，则天线2X可以从标签1接收所有的响应信息。此外，当标签1处在天线2Y的通信范围21Y内的某一位置时，如果标签1可以将所有的响应信息发送给天线2Y，则天线2Y可以从标签1接收所有的响应信息。
在天线2X从标签1接收响应信息的时候，如果标签1移出天线2X的通信范围21X并且进入天线2Y的通信范围21Y，那么天线2Y会接收到来自标签1的地址响应。换句话说，根据标签1的位置，天线2X和2Y都可以接收响应信息。例如，如果响应信息具有12个字节，那么天线2X从标签1接收到具有6个字节的数据，而天线2Y接收到另外的6个字节的数据。
此后，读/写器10通过天线2X和2Y接收响应信息，并且将接收到的响应信号发送给PC 5。在必要时，PC 5会对响应信息等信息进行控制。此外，读/写器10通过天线2X和2Y对标签1执行预定的写入和/或读取操作。并且这个预定的读/写操作也是由与用于地址请求和响应信息的同一程序执行的。
以下将对根据第一实施例的RFID系统的系统结构进行说明。图2是表示根据第一实施例的RFID系统的系统结构的图示。RFID系统包括PC 5、读/写器10、天线2X、2Y和天线2Z以及附着于移动对象50的标签1。
PC5经由LAN(局域网)或类似网络与读/写器10相连，读/写器10对发送给标签1的信息以及从标签1接收的信息进行控制。移动对象50是由RFID系统监测的产品或类似物品，并且移动对象50沿着移动路线51移动其位置。标签1附着于移动对象50并且存储有关于物体50的信息。由读/写器10对标签1进行读取或写入，以获取各种类型的信息。标签1从读/写器10所发送的接收无线电波中产生电功率，并且将预定的响应信息回送给读/写器10(无源标签)。
天线2X到2Z将来自读/写器10的信息发送给标签1，并且将来自标签1的信息接收到读/写器10。天线2X在通信范围21X内发送来自标签1的信息并且接收送至标签1的信息，天线2Y在通信范围21Y内发送来自标签1的信息并且接收送至标签1的信息，而天线2Z在通信范围21Z内发送来自标签1的信息并且接收送至标签1的信息。通信范围21X至21Z共同构成了可通信区域20，在该通信区域20内，读/写器10可以将信息发送给标签1并且从标签1接收信息。
读/写器10使用RFID系统将不同的信息写入标签1，并且通过RFID系统从标签1中读取不同的信息。读/写器10在通信区域20内向标签1发送信息并且从标签1接收信息。
在这里，虽然对读/写器10以及天线2X至2Z是分立单元的情况进行了说明，但是将天线2X至2Z装配到读/写器10中也是可以接受的。同样，虽然将读/写器10以及PC 5表示成分立单元，但是将读/写器10装配到PC5中也是可以接受的。
图3是根据第一实施例的读/写器的框图。读/写器10包括微处理器(MPU)11、发送单元12、接收单元13、信号分割/组合单元(信号处理单元)14、天线2X至2Z以及控制单元19。
MPU 11是非常小型的计算设备，用于对通过天线2X至2Z从标签1中读取的信息和写入标签1的信息进行控制，并且根据来自PC 5的命令信息将预定命令信息发送给控制单元19。
发送单元12根据来自控制单元19的命令信息，通过RFID发送待写入标签1的预定信息(命令)(通信数据)。接收单元13通过RFID从标签1接收预定信息。
信号分割/组合单元14对从发送单元12发送到各个天线2X至2Z的预定信息(信号)进行分割。此外，信号分割/组合单元14还对通过天线2X至2Z接收的预定信息进行组合(以便形成混合信号)，并且将其发送到接收单元13。天线2X至2Z分别将信息发送给标签1并且从标签1接收信息。控制单元19根据来自MPU 11的命令信息来控制发送单元12、接收单元13、信号分割/组合单元14以及天线2X至2Z。
图4是说明各个天线2X至2Z所执行的发送和接收处理的说明图。在读/写器10的MPU 11中对从PC 5发布(发送)到控制单元19的命令进行分析，其后，将该命令作为RF(射频)信号从发送单元12输出。
通过信号分割/组合单元14将这个RF信号分割并且发送到各个天线2X至2Z，并且从这些天线2X至2Z中的每一个分别发送相同的RF信号。这些天线2X至2Z被定位为使得这些波束相对应于标签1的移动方向以连续的方式相交叠而在波束间不存在间隙。通过这种方式，在移动对象50移动时，在这三个天线2X至2Z的波束(信号)的范围以内(即通信范围21X至21Z以内)移动的标签1可以在不出现任何中断或间隙的情况下接收同一RF信号。此外，这三个天线2X至2Z可以从正在通信范围21X至21Z内移动的标签1不间断地接收相同的RF信号。
图5是对根据第一实施例的天线所执行的发送和接收进行说明的示意图。出于说明目的，使用了四个天线2W至2Z。信号分割/组合单元14具有低通滤波器(LPF)140以及三个混合分割/组合单元(在下文中将其称为“混合器(hybrid)”)H1至H3。
LPF 140与发送单元12、接收单元13以及混合器H1相连。此外，混合器H1还与其他混合器H2和H3相连，混合器H2还与两个天线2W和2X相连，而混合器H3与两个天线2Y以及2Z相连。
从发送单元12发送(输入)的RF信号经由LPF 140发送到混合器H1。混合器H1将接收到的RF信号分成两个相同的RF信号，并且分别将其中一个信号发送到混合器H2和H3。此外，混合器H2还将接收到的RF信号分成两个相同的RF信号，并且将分割的信号发送到天线2W和2X。同样，混合器H3将接收到的RF信号分成两个RF信号，并且分别将其中一个信号发送到天线2Y和2Z。
由天线2W和2X接收的信号是由混合器H2所执行的OR操作来进行处理的，并且将其作为一个RF信号发送到混合器H1，而由天线2Y和2Z接收的信号则是由混合器H3所执行的OR操作来进行处理的，并且将其作为一个RF信号发送到混合器H1。
由混合器H2和H3接收的信号是由混合器H1所执行的OR操作来进行处理的，并且将其作为一个RF信号发送到LPF 140；LPF 140转而将这个RF信号发送到接收单元13。借助于这个操作，只要标签1处于四个天线波束的范围以内(通信范围以内)，则读/写器10可以接收来自移动标签1的响应信号。
接下来将对RFID系统执行的处理进行说明。在这里，作为由RFID系统执行的处理的一个示例，首先对以下情况进行说明执行相对于移动标签1的标签识别处理(获取标签1的地址)，随后执行针对标签1的写入(标签写入处理)。图6是在根据第一实施例的RFID系统中的用于识别各个标签的处理过程的流程图。
首先，PC 5向读/写器10发布“标签识别请求”，作为用于识别标签1的命令信息(步骤S100)。读/写器10的MPU 11则对来自PC 5的“标签识别请求”的内容进行分析(步骤S110)，并且转而向控制单元19发布“标签识别请求”命令(步骤S120)。
控制单元19命令发送单元12通过无线电广播(the air)发送作为“标签识别命令”的一连串位列，以此作为用于获取标签1的地址的命令。通过信号分割/组合单元14以及天线2X至2Z将“标签识别命令”发送到通信范围21X至21Z(可允许通信区域20)(步骤S130)。当标签1接收到来自读/写器10的“标签识别命令”时，它发送“地址响应”作为响应信号。
图7示出了“标签识别命令”的格式的一个示例；图8示出了“地址响应”的格式实例的一个示例。如图7所述，标签识别命令由多个字段构成，其中包括“前同步码(preamble)”、“定界符”、“命令”、“地址”、“掩码”、“数据”以及“CRC”(循环冗余校验)字段。
“前同步码”是用于在标签1侧执行同步的字段，它表示预定的固定模式。“定界符”是用于决定标签1与读/写器10之间的传输模式(通信速度等等)的参数。
“命令”是表示对标签1的识别处理(地址获取)的命令码；而“地址”则是指示用于标签1的群识别的比较信息的头地址(head adress)的字段。基于“地址”字段信息(8字节)与“数据”字段信息(8字节)之间的比较结果，可以选择是否允许标签1进行响应。
“掩码”是在执行标签1的群识别时进行比较的掩码。例如，如果掩码字段的值是“0”，那么需要对所有标签进行群识别。“数据”是在执行标签1的群识别时指示比较信息的字段。基于“数据字段”的8字节信息与上述“地址”字段的8字节信息之间的比较结果，可以选择是否让标签1做出响应。“CRC”字段则是用于传输数据(标签识别命令)的校验码。
对各个字段的大小进行调整，使得“前同步码”为10比特位，“定界符”为1字节，“命令”为1字节，“地址”为1字节，“掩码”为1字节，“数据”为8字节并且“CRC”为2字节。相应地，例如，“标签识别命令”的总体大小约为16字节。
如图8所述，“地址响应”由多个字段组成，其中包括“前同步码”字段、“ID”和“CRC”字段。在这里，“前同步码”是用于在读/写器10上执行同步的预定固定模式。“ID”是用于指示标签1的8字节固定地址信息的字段。此外，“CRC”是用于校验响应数据(地址响应)的校验码。
对各个字段的大小进行调整，使得“前同步码”为10比特位，“ID”为8字节，“CRC”为2字节。相应地，“地址响应”的总体大小约例如为12字节。可以用例如10千比特/秒的速度来发送和/或接收“标签识别命令”和“地址响应”。MPU 11检查是否接收到了来自标签1的“地址响应”(是否存在来自标签1的响应)(步骤S140)。在从读/写器10发送了“标签识别命令”之后，如果标签1已发送了“地址响应”(步骤S140是)，则读/写器10通过其接收单元13来接收这个“地址响应”(步骤S150)。其中，接收单元13通过天线2X至2Z以及信号分割/组合单元14来接收“地址响应”。换句话说，根据第一实施例，标签1从天线2X至2Z接收“标签识别命令”，并且向同一天线2X至2Z发送“地址响应”。
在读/写器10的控制单元19发送了“标签识别命令”之后，当其在预定时段以内接收到来自标签1的“地址响应”时，控制单元19向MPU 11通报现已完成了标签的地址识别(步骤S160)。另一方面，在读/写器10的控制单元19发送了“标签识别命令”之后，如果它没有在预定时段以内接收到来自标签1的“地址响应”(步骤S140否)，则控制单元19向MPU 11通报没有检测到标签1的地址标识(步骤S160)。
如果发现“CRC”异常或类似现象，亦或是没有检测到“地址响应”，则MPU 11向控制单元19发送请求，由此它会再次发送(重试)关于“标签识别命令”的发送请求。
标签1(可访问对象)是连续移动的由于具有这种移动，因此应该根据标签1的可允许通信范围、标签1的速度以及向标签1发送和/或从其接收的最大数据量，在读/写器10上预先设定是否允许/拒绝由读/写器10执行的重试发送“标签识别命令”的选择或重试发送“标签识别命令”的可允许次数。
读/写器10的MPU 11检查发送“标签识别命令”的重试次数是否超出预定次数，例如10次(步骤S170)。其中，如果MPU 11确定还没有超出发送“标签识别命令”的重试次数(步骤S170否)，则检查发送单元12是否接收到“地址响应”(步骤S180)。
在这个阶段，如果接收单元13接收到来自标签1的“地址响应”，则MPU 11检查由此接收的“地址响应”的相关性(步骤S190，S200)。例如，来自标签1的“地址响应”的相关性是通过检查是否存在CRC错误、编码错误、前同步码错误等等而执行的。
当MPU 11确定“地址响应”的内容是相关的(无异常)时(步骤S200是)，MPU 11将接收单元13接收的“地址响应”发送到PC5。另一方面，在没有检测到“地址响应”时(步骤S180否)，或者在“地址响应”的内容中检测到诸如CRC错误的异常的时候(步骤S200否)，则MPU 11向控制单元19发送请求，以便重新发送“标签识别命令”(步骤S120)。
当控制单元19接收到来自MPU 11的重试发送“标签识别命令”的请求时，控制单元19会通过重复步骤S130至S160来执行“标签识别命令”的发送以及“地址响应”的接收。
读/写器10通过自身的MPU 11来检查发送“标签识别命令”的重试次数是否超出预先设定的次数(步骤S170)。其中，如果重试发送“标签识别命令”的重复次数超出了预定的可允许次数，则MPU 11判定标签1移出了可通信区域20(出现读取跳跃)，并且向PC 5通报出现超时(步骤S210)。
PC 5从读/写器10接收“地址响应”并对“地址响应”的内容进行检查(步骤S220)。如果PC 5在预定时间以内正确地接收到来自标签1的“地址响应”(步骤S230到S250)，则读/写器10使用所获取的标签1的地址来对标签1执行信息写入操作。另一方面，如果在步骤S210中观察到出现了诸如超时现象的异常状况，则读/写器10判定出现了“处理错误”并且不执行写入操作。
图9是根据第一实施例通过使用RFID系统对标签进行写入的处理过程的流程图。采用与标签识别过程相同的方式来执行由RFID系统执行的标签写入过程。也就是说，PC 5向读/写器10发布指定标签1的地址的“标签写入请求”，以作为对标签1执行写入的指令(步骤S300)。
在分析了来自PC 5的“标签写入请求”的内容之后，读/写器10的MPU 11向控制单元19发布将信息写入标签1的“标签写入请求”命令(步骤S310)。
控制单元19命令发送单元12通过无线电广播发送作为“写入命令”的一连串位列，以此作为将信息写入标签1的命令。通过信号分割/组合单元14以及天线2X至2Z将“标签写入命令”发送到通信范围21X至21Z(可允许通信区域20)(步骤S330)。
当标签1接收到来自读/写器10的天线2X至2Z的“写入命令”时，标签1写入与“写入命令”相对应的信息，随后标签1向天线2X至2Z发送表明完成写入操作的“写入响应”。
图10示出了“写入命令”的格式的一个示例；图11示出了“写入响应”的格式的一个示例。如图10所示，“写入命令”由多个字段构成，例如“前同步码”、“定界符”、“命令”、“ID”、“地址”、“数据”以及“CRC”(循环冗余校验)字段。
其中，“命令”是表示对标签1的信息写入处理的命令码，“地址”是在向标签1中写入数据时指示头地址的字段。在这里，“数据”是写入到标签1中的写入数据(固定为4个字节)，而“CRC”则是针对于传输数据(写入命令)的校验码。
对字段的大小进行调整，使得“前同步码”为10比特位，“定界符”为1字节，“命令”为1字节，“地址”为1字节，“数据”为4字节，以及“CRC”为2字节。因此，“写入命令”的总体大小例如约为19字节。
在这里，“前同步码”是用于在读写器10中执行同步的预定固定模式。“响应”则表示写入操作的结果。在这里，“CRC”是用于响应数据(写入响应)的校验码。
例如，如果“前同步码”是10比特位，则“响应”是1字节，“CRC”是2字节。也就是说，“写入响应”约为5字节。例如，以10千比特/秒的速度来发送和/或接收“写入命令”和“写入响应”。
MPU11检查是否接收到来自标签1的“写入响应”(步骤S340)。在从读/写器10发送了“写入命令”之后，如果标签1发送“写入响应”(步骤S340是)，则读/写器10使用其接收单元13来接收这个“写入响应”(步骤S350)。在这里，接收单元13通过天线2X至2Z以及信号分割/组合单元14来接收“写入响应”。换句话说，根据第一实施例，标签1从天线2X至2Z接收“写入命令”，并且向相同天线2X至2Z发送“写入响应”。
在读/写器10的控制单元19发送了“写入命令”之后，当其在预定时段以内接收到来自标签1的“写入响应”时，控制单元19向MPU 11通报现已完成了对标签1的写入操作(步骤S360)。另一方面，在发送了“写入命令”之后，如果读/写器10的控制单元19没有在预定时间以内接收到来自标签1的“写入响应”(步骤S340否)，则它向MPU 11通报未完成对标签1的写入操作(步骤S360)。由于随后根据与执行图5所示的标签识别的过程相类似的过程来执行重试对标签1的写入操作，因此在这里省去与之相关的描述。
在这里将对通信数据(“标签识别命令”，“地址响应”，“写入命令”以及“写入响应)”与在天线2X至2Z与标签1之间进行通信数据的发送/接收所耗费的时间之间的关系进行说明；该说明与步骤S130到S150中执行的过程以及在步骤S330到S350中执行的过程相对应。图12是由各个天线发送和接收的通信数据的说明图。在图12中，横轴表示从读/写器10发送诸如命令的通信数据(“标签识别命令”和“写入命令”)的时间，并且在时间线上显示了从标签1发送的命令(“地址响应”和“写入响应”)。应该注意在该图中时间是从左向右前进的。
在图12的下方，根据时间推移示出了在各个天线2X至2Z上进行的传送/接收的变化。换句话说，天线2X在通信范围21X内进行向标签1发送有效数据并且从其接收有效数据，天线2Y则在通信范围21Y内进行向标签1发送有效数据并且从其接收有效数据，而天线2Z则在通信范围21Z中进行向标签1发送有效数据并且从其接收有效数据。标签1通过天线2X和2Y的范围向天线2Z的范围移动。
在图6和图9的流程图中对来自读/写器10的命令流程以及来自标签1的响应信息进行了说明。首先，从读/写器10向标签1发送“标签识别命令”，然后，从标签1向读/写器10发送“地址响应”。从读/写器10向标签1发送“写入命令”，而从标签1向读/写器10发送“写入响应”。
标签1连续地在通信范围21X中与天线2X进行通信，在通信范围21Y中与天线2Y进行通信，并且在通信范围21Z中与天线2Z进行通信。天线2X和通信范围21X以及天线2Y的21Y是部分交叠的，并且天线2Y的通信范围21Y与天线2Z的通信范围21Z也是部分交叠的。换言之，将天线2X至2Z设置成这样一种方式各天线的通信范围21X至21Z沿着标签1的路线51上是连续的。因此，标签1在21X与21Y相交叠的通信范围内与天线2X和2Y都进行通信，而在21Y与21Z相交叠的通信范围内则与天线2Y和2Z都进行通信。
借助于这种结构，标签1在可允许通信区域20内与读/写器10不间断地进行通信。换言之，即使跨越了多个天线通信范围来发送和/或接收一个命令分组(命令序列)，也还会在标签1与读/写器10之间连续地进行通信，而与在2X至2Z相互之间从一个到另一个的天线转换以及命令/数据分组和序列的定界符无关。
例如，如果传送标签1(移动对象50)的带式传送器的移动速度是3米/秒，并且这些天线中的一个天线的可允许通信范围L是1米，那么在天线与标签1之间进行通信的可允许时间将是1/3秒(大约333毫秒)。
如果将标签1与读/写器10之间的命令或响应的数据传输速度设定为10千比特/秒(大约1字节/0.8毫秒)，那么处理各个后续操作所需要的时间将会如下所示。
(1)在MPU 11中构造识别命令所需要的时间大约是0.5毫秒(未示出)。
(2)从发送单元12向标签1发送“标签识别命令”(大约16字节)所需要的时间约为13毫秒。
(3)在标签1中执行处理所需要的时间约为0.5毫秒(未示出)。
(4)从标签1向读/写器10发送“地址命令”(大约12字节)所需要的时间约为10毫秒。
(5)在MPU 11中执行处理所需要的时间约为0.5毫秒(未示出)。
(6)从MPU 11向标签1发送“写入命令”(大约19字节)所需要的时间约为16毫秒。
(7)在标签1中执行一个处理所需要的时间约为0.5毫秒(未示出)。
(8)从标签1向读/写器10发送“写入响应”(大约5字节)所需要的时间约为4毫秒。
完成所有上述处理所需的时间约为45毫秒，由此在一个天线的可通信范围内可获得的333毫秒的通信时间是足够的，此外还可以应对通信过程中因为噪声造成的数据破坏而引发的执行重试操作所需时间的增加，并且可以应对通信数据量的增加。
现在将对把带式传送器的速度提升至30米/秒而在RFID系统中实现更好的操作性的情况进行说明。在这种情况下，标签1与读/写器10之间的可允许通信时间为33.3毫秒，这个时间是333毫秒的1/10。因此，标签1与读/写器10之间的可允许通信时间要短于完成一系列处理(1)到(8)所需经历的时间(45毫秒)。
然而，即使在这种情况下，如果RFID系统包括3个位置连续的天线2X至2Z，那么读/写器10将会得到约为100毫秒(＝33.3毫秒×3)的可允许通信时间，这个时间是只布置一个天线的情况的三倍。
与执行一系列处理(1)到(8)所需要的时间(45毫秒)相比，这个100毫秒的可允许通信时段是非常充足的，并且该时间足以应对出现异常状态或是通信数据量增大时执行一次重试或多次重试的情况。
例如，当天线2X开始从读/写器10接收“标签识别命令”时。在这种情况下，例如，天线2X从“标签识别命令”接收“前同步码”。
当标签1从通信范围21X移至通信范围21X与通信范围21Y之间的区域时，由天线2X和2Y二者接收“标签识别命令”。天线2X和2Y从“标签识别命令”中接收“地址”。
当标签1从通信范围21X与通信范围21Y之间的区域移至通信范围21Y时，由天线2Y接收“标签识别命令”。天线2Y从“标签识别命令”中接收“掩码”到“CRC”字段。
当标签1在处于通信范围21Y期间发送“地址响应”时，天线2Y接收这个“地址响应”。在这种情况下，例如，天线2Y将从“地址响应”中接收“前同步码”到“CRC”字段。
当在标签1处于通信范围21Y期间从读/写器10发送“写入命令”时，通过天线2Y开始接收“写入命令”。在这种情况下，例如，天线2Y将从“写入命令”中接收“前同步码”至“地址”字段。
当标签1从通信范围21Y移至通信范围21Y与通信范围21Z之间的区域时，将由天线2Y和2Z二者来接收“写入命令”。例如由这两个天线2Y和2Z来接收“写入命令”的“数据”。
当标签1从通信范围21Y与通信范围21Z之间的区域移至通信范围21Z时，由天线2Z来接收“写入命令”。在这种情况下，例如，天线2Z从“写入命令”中接收“CRC”字段。
当在标签1处于通信范围21Z期间从标签1发送“写入响应”时，“写入响应”会由天线2Z接收。在这种情况下，例如，天线2Z将从“写入响应”中接收从“前同步码”到“CRC”的所有字段。
通过这种方式，由于读/写器10具有多个天线2X至2Z，因此读/写器10可以扩展其与标签1进行通信的范围，并且，即使标签1在天线2X至2Z之间的区域中移动(通信范围21X到21Z)时，也可以确保通信的连续性，而不会出现数据通信路线的任何中断。
应该注意的是，第一实施例具有读/写器10以及三个天线2X至2Z，但是读/写器10也可以具有两个天线、或是四个乃至更多的天线。
在第一实施例中，标签1是以线性方式在带式传送器上移动的，但是标签1的移动并不局限于线性路线。也就是说，如果标签1的路线51包括一条曲线，那么天线2X至2Z同样是根据标签1的路线51定位的。在这种情况下，将天线2X至2Z定位为这样一种方式通信范围21X至21Z在包含该曲线的路线51上是相交叠的。
此外，虽然对标签1在传送器平面上的移动进行了说明，但是标签1的移动并不局限于平面上的移动。也就是说，即使标签1的路线51包括一条三维路线，天线2Z至2Z也仍是根据标签1的路线51定位的。在这种情况下，将天线2X至2Z定位为这样一种方式通信范围21X至21Z在三维路线上是相交叠的。
如上所述，根据第一实施例，可允许通信区域20是通过提供多个天线2X至2Z来扩大的，并且可以确保在可允许通信区域20内的通信路线的连续性。因此，可以延长在标签1与读/写器10之间执行数据通信的时间，从而可以在快速移动的标签1与这些天线之间执行通信，并且可以确保在标签1与读/写器10之间对大量数据的发送/接收。
此外，根据第一实施例，可以在不改变传输能力的情况下通过设置多个天线2X至2Z来扩展标签1中所包含信息的读取空间。这样，还可以提升移动对象50的速度(并且由此提升带式传送器的速度)而不改变读/写器10与标签1之间的通信状况，例如通信速度、通信协议等等，从而可以有效进行由读/写器10执行的标签识别以及对标签1的读/写。
接下来参考图13至15来描述本发明的第二实施例。
在这个第二实施例中，通过使读/写器10的天线转动或者以相似方式对其进行驱动来进行扩展天线的通信范围。以如下方式使天线转动天线的通信范围跟随移动对象50的移动。
图13是对根据第二实施例的RFID系统的概念进行说明的示意图；图14是根据第二实施例的读/写器的框图。在图13和14的组成部件中，那些与图2和图3所示的第一实施例的RFID系统和读/写器10的组成部件具有相同功能的部件分配了相同的标号，以免重复进行相同的说明。
RFID系统包括PC 5、读/写器30、天线2R以及附着于移动对象50的标签1。天线2R在通信范围P1至Pn内向标签1发送信息或从标签1接收信息(n是自然数)。在这里，通信范围P1至Pn形成了可以在标签1与读/写器30之间进行信息的发送/接收的可允许通信区域20。
如图14所示，读/写器30包括MPU30、发送单元12、接收单元13、转动控制单元(指向控制单元)31以及天线2R。天线2R可以转动并且可以向标签1发送信息或从标签1接收信息。
转动控制单元31通过控制天线2R所面对的方向而将天线2R的通信范围方向(位置)改变为通信范围P1至Pn中的一个。也就是说，在与标签1进行通信时，转动控制单元31对天线2R所指向的方向进行控制。转动控制单元31将天线2R的指向控制为面对通信范围P1至Pn中的一个方向，由此使天线2R的通信范围跟随标签1的移动。转动控制单元31通过使天线2R的指向按如下方式变化来控制天线2R的指向在与标签1的移动方向相平行的直线上例如沿圆形或椭圆形的弧形路线移动。转动控制单元31将天线2R的指向控制为使得波束角(其中包含了由通信范围P1至Pn所构成的通信区域20)覆盖180度。
图15是在根据第二实施例的RFID系统中进行的标签识别的处理过程的流程图。移动对象50在带式传送器上沿路线51移动(步骤S500)。
将天线2R预先设定为使波束方向(向着通信范围的中心的方向)面对与标签1的路线51平行的方向。也就是说，将天线2R的初始位置设定为面对标签1进入的方向(右起0度)。
当读/写器10通过天线2R开始与标签1进行通信(从标签1接收响应信息)时，转动控制单元31使天线2R转动，以跟随标签1的移动。使转动控制单元31以与带式传送器的速度相对应的速度来转动。这样一来，转动控制单元31使天线2R转动来追踪标签1(步骤S510)。
发送单元12通过天线2R将诸如“标签识别命令”和“写入命令”的命令发送到标签1(步骤S520)。同样，接收单元13通过天线2R从标签1接收诸如“地址响应”和“写入响应”的命令(步骤S530)。
转动控制单元31使天线2R从其波束与标签1的路线51相平行的位置开始反时针转动(右起0度)。其后，当转动控制单元31将天线2R转动至接近其波束与标签1的路线51的方向相平行的位置时(右起180度)，则完成了为了跟随标签1而对天线2R进行的控制操作。此外，可以进行调整，使得在转动控制单元31接收“地址响应”和/或“写入响应”时，完成为了跟随标签1而对天线2R进行的控制操作。
如果转动控制单元31将天线2R的指向控制为使之面对标签1，则它还对下一个天线2R的指向进行控制，使之面对标签1。在转动控制单元31通过控制天线2R的指向而使天线2R面对标签1之后，转动控制单元31然后控制天线2R使之面对预期标签1会从此处到来的初始位置(右起0度)。也就是说，在转动控制单元31首先从标签1接收到信息之后，当天线2R到达其无法接收标签1的信息的位置时，所述转动控制单元31将控制天线2R，使之面向相反一侧(右起0度)。通过这种方式，通过控制天线2R使之面对与路线51平行的方向(右起0度或180度)，可以扩大其与标签1进行通信的范围。
转动控制单元并不局限于对天线2R进行控制，以使所述天线从“右起0度”转动到“右起180度”。转动控制单元31还可以控制天线2R，以使天线2R的通信范围可以面对通信范围P1至Pn中的一个。可以接受的是对转动控制单元31进行设定，以使转动控制单元31在完成了对天线2R的指向的控制之后控制天线2R的初始位置，使之面对下一个标签1的位置。
虽然在第二实施例中说明的是标签1在带式传送器上线性移动的情况，但是标签1的移动并不局限于线性移动。也就是说，可以设置为当标签1的路线51包括曲线时，使天线2R的指向根据标签1的路线51而改变。在这种情况下，转动控制单元31将以如下方式来控制天线2R的指向天线2R的通信范围21R在包含该曲线的路线51上是相交叠的。
如上所述，根据本发明第二实施例，通过控制天线2R的指向，可以用一种相对简单的结构来展宽用于读取标签1中包含的信息的区域，而不会改变读/写器10与标签1之间的通信状况，例如通信速度、通信协议等等。这样则可以用较高的速度来移动移动对象50。
接下来将参考图16至21来描述本发明的第三实施例。
根据第三实施例的RFID系统包括用于识别标签顺序的第一读/写器41，以及用于执行读/写操作的第二读/写器42A。
图16示出的是根据第三实施例的RFID系统。图17是识别标签1的顺序的读/写器41的框图。图18是执行从标签1读取/向标签写入的操作的读/写器42A的框图。在图16至18的组成部件中，对那些与图2和3所示第一实施例中的RFID系统以及读/写器10的部件具有相同功能的部件分配了相同的标号，以免重复进行相同说明。
如图16所示，RFID系统包括PC5、读/写器41以及读/写器42A(在下文中可以将多个读/写器设备称为“读/写器”)、两个天线2P和2A、多个移动对象50以及附着于各个移动对象50的标签1。读/写器41位于移动对象50的移动方向的上游，读/写器42A则位于下游。当移动对象50在带式传送器上移动时，读/写器41与标签1进行通信，并且生成关于标签1的顺序的信息(稍后将对标签监测信息90加以说明)(即移出通信范围或是从通信范围之外移入通信范围的标签1的顺序)。
与读/写器41相比，读/写器42A位于移动对象50的移动方向的下游。当移动对象50在带式传送器上移动时，读/写器42A进行通信，并且根据包含在由读/写器41生成的标签管理信息90中的顺序管理表92A(稍后将说明)来执行从各个标签中读取/向各个标签写入。
天线2P与读/写器41相连，并且在通信范围21P内与标签1进行通信。而天线2A与读/写器42A相连，并且在通信范围21A内与标签1进行通信。PC5经由LAN 49与读/写器41和42A相连，并且对读/写器41和42A所获取的信息进行控制。
如图17所述，读/写器41包括MPU 11、发送单元12、接收单元13、顺序管理单元(顺序信息生成单元)45以及天线2P。顺序管理单元45根据接收单元13从标签1接收的“地址响应”来生成与标签1的顺序相关的信息。读/写器41的顺序管理单元45则使用一种防冲突算法来连续地读取(识别)逐个时刻依次流动的多个标签(地址)(同时读取多个标签)，并且通过那些进入天线2P的通信范围21P的(新增加的)标签与那些离开通信范围21P(从通信范围21P消失)的标签之间的关系来检测标签顺序，并且生成关于标签1的顺序的监测列表(标签管理信息90)。
顺序管理单元45生成标签出现管理表91(稍后将说明)，该表示出各个标签1的出现顺序(各个标签1进入通信范围21P的顺序)与这些标签的各个标签地址之间的关系；此外顺序管理单元45还生成顺序管理表92A，该表示出各个标签1的消失顺序(各个标签1离开通信范围21P的顺序)并以此作为移动顺序。将标签出现管理表91和顺序管理表92A都作为标签管理信息90。
如图18所示，读/写器42A包括MPU 11、发送单元12、接收单元13、通信监测单元(通信单元)47以及天线2A。通信监测单元47根据由读/写器41的顺序管理单元45所生成的标签管理信息90来执行对标签1的读/写操作。
接下来将对根据第三实施例而对RFID系统所进行处理的过程进行说明。图19是表示用于识别第三实施例的标签移动顺序的过程的流程图。读/写器41的顺序管理单元45对通过单轮冲突判优(在预定时刻)即可识别的标签1的所有地址进行检测，由此构成用于表示标签1的移动顺序的标签监测信息90(标签移动顺序)(步骤S600，S610)。也就是说，读/写器41在一循环中执行防冲突操作，在所述循环中，在预定的状况下覆盖了单轮冲突判优周期，而顺序管理单元45在各个循环中更新标签出现管理表91以及顺序管理表92A。
这里，将对冲突判优周期与标签1的移动时间之间的关系加以说明。首先，在这里将单轮冲突判优所需要的时间设定成冲突判优周期(T)(秒)，而将标签1的移动速度设定为(S)(米/秒)，此外还将标签1与读/写器41之间的可允许通信范围设定成可允许通信范围L(米)。
对在下一轮的一个单轮判优周期(T)期间新进入通信范围21P的标签1来说，确保了对其进行读取的条件，并且所述条件为标签1在一个单轮时间中的移动距离(TS)不超过可通信范围(L)的1/2。由如下公式(2)来表示这一条件。
TS≤L/2 (2)其中，假设所要处理的标签数目为N，并且标签处理速度为M，那么冲突判优周期(T)将如下所示。
T＝N/M (3)因此，在这里可以使用以下的公式(4)来计算速度(S)。
S≤L/2T＝ML/2N (4)例如，读/写器41在一个单轮周期中可以处理的标签数目N是通过如下公式得到的；
N＝L/(相邻标签之间的距离)＝1/0.15＝6.7，其中可允许通信范围(L)是1米，而相邻标签1之间的距离则是0.15米。
由顺序管理单元45对标签出现管理表91进行的更新过程是通过将先前第(m-1)个循环(m是自然数)的读取结果与当前第m个循环的读取结果进行比较来进行的(步骤S620)。
顺序管理单元45判断与先前循环的读取结果相比，在当前循环的读取结果中是否包含有新标签1(步骤S630)。如果在当前读取结果中包含有新标签1(步骤S630是)，那么顺序管理单元45将这个标签1的地址添加到标签出现管理表91的尾部(步骤S640)。另一方面，如果当前读取结果中不包含新标签1(步骤S630否)，那么顺序管理单元45不向标签出现管理表91中添加任何标签地址。
此外，顺序管理单元45判断与先前循环的读取结果相比，在当前循环的读取结果中是否存在从通信范围21P中消失的标签1(步骤S650)。如果当前读取结果所包含的当前循环的读取结果中存在从通信范围21P中消失的标签1(步骤S650是)，则顺序管理单元45将这个标签1的地址添加到顺序管理表92A的尾部(步骤S660)。另一方面，如果在当前循环的读取结果中没有从通信范围21P中消失的标签1(步骤S650否)，则顺序管理单元45不向标签出现管理表92A中添加任何标签地址。
这样一来，由于顺序管理单元45将从通信范围21P中消失的标签1的标签地址添加到顺序管理表92A的尾部，因此可以获取与标签1的移动顺序有关的正确信息，从而读/写器42A可以减少那些在对标签1的读/写操作处理中出现的意外遗漏。
图20是对根据第三实施例的标签管理信息的改变进行说明的图示。标签管理表90由标签出现管理表91与顺序管理表92A组成。在这里，例如，标签出现管理表91与顺序管理表92A的结构全都受控于FIFO(先进先出)方法(最先删除最早存储的信息)，并且通过在需要添加和/或删除信息(标签地址)的时候移动先前存储信息来更新信息存储顺序。标签出现管理表91以各个标签1在通信范围21P中的出现顺序来存储各个标签1的标签地址(8字节)。在这里，按照标签1(E)、标签1(F)、标签1(G)以及标签1(H)的顺序来存储各个标签的标签地址。
顺序管理表92A按照各个标签从通信范围21P中消失的顺序来存储各个标签的标签地址(8字节)。在这里，将按照标签1(A)、标签1(B)、标签1(C)和标签1(D)的顺序来存储每一个标签的标签地址的情况作为在顺序改变之前的顺序管理表92A示出。
如果在顺序管理单元45将标签出现管理表91(顺序变更之前)和顺序管理表92A(顺序变更之前)作为标签管理信息90进行了存储时，标签1(E)从通信范围21P中消失并且出现新标签1(I)，那么标签出现管理表91将在顺序变更之后按照标签1(F)、标签1(G)、标签1(H)以及标签1(I)的顺序来存储各个标签1的标签地址。顺序管理表92A将在顺序变更之后重新存储消失标签1(E)的标签地址，同时还删除先前存储的(最早的)标签1(A)的标签地址。这时，顺序管理表92A在顺序变更之后按照标签1(B)、标签1(C)、标签1(D)以及标签1(E)顺序的来存储各个标签1的标签地址，作为标签从通信范围21P中消失的顺序。
顺序管理单元45将顺序管理表92A或是新添加到顺序管理表92A的标签地址作为(顺序管理表92A的)更新信息发送到读/写器42A(步骤S670)。
应该注意的是，将标签出现管理表91和/或顺序管理表92A的FIFO深度显示为4层而不是通常的三层，这是因为存在这样一种情况为了便于处理或者根据防冲突处理的定时，可以对四个标签进行识别。
此外还应该注意的是，对删除顺序管理表92A的最低的流中的标签地址的处理而言，该处理可以通过添加新信息和推出该标签地址来进行，或者可以通过在读/写器42A处接收到完成处理的通知来进行。
此外还应该注意是，虽然在第三实施例中，标签管理信息90是由标签出现管理表91与顺序管理表92A这两个表构成的，但在不存在标签的情况下，例如在初始激活带式传送器的时候，则标签出现管理表91也可以执行顺序管理表92A的功能。
此外，当从标签出现管理表91中删除标签地址时，可以设置为考虑到由于噪声导致的临时读取失败，可以对标签1进行再次或者更多次读取。此外，标签管理信息90并不局限于由读/写器41的顺序管理单元45来执行存储的情况，而是可以设置为使得可以由PC 5代替地进行存储。更进一步，还可以设置为使得顺序管理单元45可以存储标签出现管理表91或顺序管理表92A，而PC 5则存储其他的管理表。
图21是示出了根据第三实施例对标签进行读/写的过程的流程图。读/写器42A开始进行处理，而读/写器42A的通信管理单元47则检查它是否从读/写器41接收到顺序管理表92A的更新信息(步骤S700，S710)。
当通信管理单元47从读/写器41接收到关于顺序管理表92A的更新信息时，它会对先前存储的顺序管理表92A进行更新(步骤S720)。通信管理单元47判断是否存在已存储在顺序管理表92A中并且尚未完成读/写处理的标签1(步骤S730)。如果存在这种尚未完成读/写处理的标签1，则读/写器42A在尚未完成读/写操作的多个标签1中的最低的流中指定该标签1的地址(步骤S740)。读/写器42A根据图6所示的关于第一实施例的过程来执行对所指定的标签地址的读/写处理(步骤S750)。
通信管理单元47从顺序管理表92A中删除已经执行过读/写处理的标签1的标签地址(步骤S760)。如果必要的话，通信管理单元47将读/写器42A已经执行过读/写处理的标签1的标签地址通报给顺序管理单元45(步骤S770)。
通信管理单元47判断是否存在已存储在顺序管理表92A中并且未完成读/写处理的标签1(步骤S780)。如果存在这种存储在顺序管理表92A中并且尚未完成读/写处理的标签(步骤S780否)，则重复执行从步骤S740到S780的程序。通过进行这个重复操作，读/写器41可以按照标签从通信范围21A中消失的顺序来执行对这些标签的读/写处理。
应该注意的是，在根据第三实施例的RFID系统中，可以通过窄化设置在带式传送器上游的天线2P的波束以及展宽设置在下游的天线2A的波束，来有效地执行对标签1的读/写处理。
图22是改变了波束宽度的RFID系统的系统结构的示意图。由于如果位于带式传送器上游的天线2P仅能对流经的所有标签1的标签地址进行读取既已足够，因此，从防冲突处理的角度来看，单次可处理标签的数目越少则越为有益。相应地，在单轮冲突判优时间之内，如果可允许通信范围(L)双倍或多倍于标签移动距离(TS)的长度则已经足够。
如果展宽天线2P的波束，则有必要从受控于防冲突处理的众多标签1中识别出所有的标签1，并且需要检测新进入通信范围(L)以及从通信范围21P中消失的标签1。因此如上所述，这时不但需要将单轮冲突判优时间中的标签移动距离(TS)调整为不超过可允许通信范围(L)的一半，而且还应该窄化天线2P的波束宽度，以使单次可处理标签的数目变得更少。而天线2P的波束则可以基于标签1的速度或是相邻标签之间的距离来进行设定。
此外，由于预先将标签1的标签地址信息(标签地址)通报给了位于带式传送器下游的天线2A，因此读/写器42A可以利用标签1的标签地址来直接指定标签1，从而访问标签1。借助于这种直接访问，读/写器42A不需要进行冲突判优，由此读/写器42A可以致力于对各个标签1进行读/写处理。相应地，通过展宽天线2A的波束，天线2A可以扩展其与标签1的可允许通信距离(标签1与天线2A之间的可允许通信范围的长度)，并且处理对标签1的读/写操作所需要的时间也会延长。由于通信距离被扩展，因此可以暂时增大由读/写器42A执行读/写处理所需要的时间。
应该注意的是，虽然读/写器41与读/写器42A是独立构成和定位的，但是也可以将这些读/写器组合成一个设备。在这种情况下，可以仅由一个读/写器来执行天线2A与2P之间的通信控制。
此外，虽然读/写器41将顺序管理表92A发送给读/写器42A，但是也可以设置为使得读/写器41可以将顺序管理表92A通过PC 5发送给读/写器42A。
如上所述，由于位于下游的读/写器42A根据上游的读/写器41发送来的顺序管理表92A来执行读/写处理，因此读/写器42A不需要防冲突处理。由于具有这一优点，因此读/写器42A可以用由此不再必要的防冲突处理的时间来执行标签1的读/写处理。
如上所述，在第三实施例中，由于可以由读/写器41预先获取与标签1的顺序(标签1进入通信范围21P的顺序)有关的信息，因此读/写器42A可以按照标签1从通信范围21P中消失的顺序来执行对标签1的读/写处理。因此，读/写器42A可以减少对标签1的读/写处理的意外遗漏，从而有效执行对标签1的读/写处理。
此外，通过窄化读/写器42A的天线2P的波束，可以不需要对多个冗余标签进行识别，由此实现了有效的标签识别。此外，通过展宽执行读/写操作的读/写器42A的天线2A的波束，可以得到更多时间，以供读/写器42A执行读/写处理。
接下来将参考图23和24来说明本发明的第四实施例。
根据第四实施例的RFID系统包括多个读/写器。
图23是根据第四实施例的RFID系统的系统结构的示意图。在图23的组成部件中，对与图16所示的第三实施例的RFID系统的部件具有相同功能的部件分配了相同的标号，以免重复进行相同的说明。
如图23所示，RFID系统包括PC 5；多个读/写器41、42B、42C；多个天线2P、2B、2C；多个移动对象50以及附着于各个移动对象50的标签1。
与移动对象(标签)50的路线51中的其他读/写器42B和42C相比，读/写器41位于标签1的流动的上游(图的右边)。
顺序管理单元45生成发送到读/写器42B的顺序管理表92B，以及发送到读/写器42C的顺序管理表92C。标签管理信息90由标签出现管理表91以及顺序管理表92B和92C构成。
读/写器42B、42C与读/写器42A具有相同的结构，各读/写器根据由读/写器41生成的标签管理信息90中的顺序管理表92B和92C来执行对每一个标签1的读/写处理。以与顺序管理表92A、顺序管理表92C的结构相同的方式来构造顺序管理表92B和92C，其中顺序管理表92B表示将由读/写器42B处理的各个标签1的标签地址；而顺序管理表92C表示将由读/写器42C处理的各个标签1的标签地址。天线2B与读/写器42B相连并且与通信范围21B中的标签1进行通信；而天线2C与读/写器42C相连并且与通信范围21C中的标签1进行通信。
图24是示出在第四实施例中对标签移动顺序进行识别的过程的流程图。读/写器41的顺序管理单元45对可以通过单轮冲突判优识别的所有标签1的地址进行检测，以便创建表示标签1的移动顺序的标签管理信息90(步骤S800，S810)。
通过将先前循环中的读取结果(即先前的标签出现管理表)与当前循环中的读取结果(即最新的标签出现管理表)进行比较来进行由顺序管理单元45执行的对标签出现管理表91的更新处理(步骤S820)。顺序管理单元45根据先前循环的读取结果，判断在当前循环的读取结果中是否包含有新标签1(步骤S830)。
如果在当前读取结果中包含有新标签1(步骤S830是)，则顺序管理单元45将这个标签1的地址添加到标签出现管理表91的尾部(步骤S840)。另一方面，如果当前读取结果中不包含新标签1(步骤S830否)，则顺序管理单元45不向标签出现管理表91添加任何标签地址。
此外，顺序管理单元45还判断与先前循环的读取结果相比，在当前循环的读取结果中是否存在从通信范围21P中消失的标签1(步骤S850)。如果相对于先前循环的读取结果而言，在当前循环的读取结果中存在从通信范围21P中消失的标签1(步骤S850是)，则顺序管理单元45检查标记为“1”还是“0”，这确定了消失的标签1是存储在顺序管理表92B还是顺序管理表92C中(步骤S860)。
在这种情况下，如果标记显示“1”，则从通信范围21P消失的标签1的地址存储在顺序管理表92B中。如果标记为“0”，则从通信范围21P中消失的标签1的地址存储在顺序管理表92C中。
当标记的值为“1”时(步骤S860是)，顺序管理单元45将那些从通信范围21P中消失的标签1的地址添加到顺序管理表92B的尾部(步骤S870)。
顺序管理单元45将顺序管理表92B或是新近添加到顺序管理表92B中的标签地址发送给读/写器42B，作为与标签1的顺序有关的信息(顺序管理表92B的更新信息)(步骤S880)。
另一方面，当标记的值为“0”时(步骤S860否)，顺序管理单元45将那些从通信范围21P中消失的标签1的地址添加到顺序管理表92C的尾部(步骤S890)。
顺序管理单元45将顺序管理表92C或是新添加到顺序管理表92C中的标签地址发送给读/写器42C，作为与标签1的顺序有关的信息(顺序管理表92C的更新信息)(步骤S900)。
在向顺序管理表92B和92C通报了所述更新之后，该标记将被反转(步骤S910)。就标记反转而言，它意味着标记“1”变成“0”并且标记“0”变为“1”。
当在标签出现管理表91中按照标签1(A)、标签1(B)、标签1(C)、标签1(D)、标签1(E)以及标签1(F)的顺序存储标签地址时，在顺序管理表92B中，按照标签1(A)，标签1(C)和标签1(E)的顺序来登记这些标签地址；而在顺序管理表92C中，按照标签1(B)，标签1(D)和标签1(F)的顺序来登记这些标签地址。由于这种排列，以交替方式对位于下游的两个读/写器42B和42C授予有关标签1的处理权(执行读取和写入的权利)。
在步骤S850，当最新读取结果指示没有标签1从通信范围21P中消失时，不向顺序管理表92B和92C中添加标签地址。由于读/写器42B和42C按照与图21所述的第三实施例相同的过程来执行对标签1的读/写处理，因此为了避免重复，在这里略去与之相关的详细说明。
应该注意的是，虽然在第四实施例中具有对标签1执行读/写处理的两个读/写器(读/写器42B和42C)，但是也可以存在对标签1执行读/写处理的三个或是更多个读/写器。即使在存在三个或更多个读/写器时，读/写器41也会为执行读/写处理的各个读/写器创建顺序管理表。
如上所述，由于RFID系统具有多个读/写器42B和42C，因此可以在这些读/写器42B和42C之间分配多个对标签1的读/写处理。
因此，由于可以在读/写器42B与42C之间分配对标签1的多个读/写处理，因此可以分散对标签1的各个读/写处理负担。从而将RFID系统中的标签1的速度设定得更高。
接下来参考图25和26来描述本发明的第五实施例。
根据第五实施例的RFID系统包括多个读/写器，并且将这些读/写器设置为其间具有一预定间隔。此外，各读/写器对相对应的标签1执行标签识别处理以及读/写操作。RFID系统使连续流动中的标签1与多个读/写器之间的访问同步，以便形成多个时隙，由此使得这些读/写器(天线)可以交替地进行处理，从而分散其上的负担。
图25是根据第五实施例的RFID系统的示意图。在图25的组成部件中，与图16中所示的第三实施例的RFID系统具有相同功能的部件具有相同标号，以免重复进行相同说明。
如图25所示，RFID系统包括PC5、读/写器42D和42E、天线2D和2E以及附着于各个移动对象50的标签1。与读/写器42E的位置相比，读/写器42D位于更上游处。
根据移动对象50的移动速度以及相邻移动对象50之间的距离，以预定间距布置读/写器42D和42E。读/写器42D和42E对在带式传送器上相隔预定距离并且按顺序流动的标签1交替地进行处理(执行标签识别，读/写操作)。
准确地说，将读/写器42D和42E置于带式传送器上，将读/写器42D的控制单元19设置为仅处理位于通信范围21D内的“A系统”标签，例如A1，A2，A3，……，Ax(其中x是自然数)，而将另一个读/写器42E设置为仅处理位于通信范围21E内的“B系统”标签，例如B1，B2，B3，……，Bx。
应该以如下方式进行设置将标签1的移动速度、相邻标签1之间的距离、通信范围21D的区域(距离)预先设定，以免多个A系统标签1同时进入通信范围21D，而将标签1的移动速度、相邻标签1之间的距离、通信范围21E的区域(距离)预先设定，以免多个B系统标签1同时进入通信范围21E。
应该将读/写器42D设定成仅对以预定时间间隔进入通信范围21D的“A系统”标签1进行处理，而忽略以预定时间间隔进入通信范围21D的“B系统”标签1。在这里，基于标签1的移动速度、相邻标签1之间的距离以及通信范围21D的区域(距离)来设定该时间间隔。
另一方面，应该将读/写器42E设定成仅对以预定时间间隔进入通信范围21E的“B系统”标签1进行处理，而忽略以预定时间间隔进入通信范围21E的“A系统”标签1。在这里，基于标签1的移动速度、相邻标签1之间的距离以及通信范围21E的区域(距离)来设定该时间间隔。
图26是用于对各个读/写器所处理的标签进行说明的图示。如图26所示，读/写器42D在时刻T0处理标签A1，(在时刻T1)忽略标签B1，而在忽略标签B1之后，在时刻T2处理标签A2。但是，也可以将读/写器42D设置为，在时刻T1还继续处理标签A1。此外，当在时刻T2处理标签A2之后，读/写器42D进行处理，(在时刻T3)忽略标签B2，在时刻T4处理标签A3。但是，可以将读/写器42D设置为，在时刻T3还继续处理标签A2。另一方面，在时刻T0之前，读/写器42E在忽略标签A1和A2之后处理标签B1和B2(未示出)。读/写器42E在时刻T0处理标签B3，(在时刻T1)忽略标签A4，但在忽略了标签A4之后，在时刻T2处理标签B4。但是，可以将读/写器42E设置成，在时刻T1还继续处理标签B3。此外，读/写器42E在处理了标签B4(在时刻T2)之后继续进行处理，并且(在时刻T3)忽略标签A5，以及在时刻T4处理标签B5。然而，可以将读/写器42E设置成在时刻T2还继续处理标签B4。此后，读/写器42D可以对读/写器42E已忽略的标签A4和A5进行处理。
利用这种结构，可以使读/写器设备42D和42E为处理各个标签1所能够花费的时间是只有一个读/写器的情况时的两倍，这意味着由于增大了处理这些标签的时间，所以可以提高标签1的速度。
应该注意的是，虽然第五实施例的RFID系统具有两个读/写器；即读/写器42D和42E，但是它也可以具有三个或多于三个的读/写器。在这种情况下，与RFID系统具有两个读/写器的情况相比，可以处理更多的标签，从而允许提高带式传送器的速度。还应该注意的是，读/写器42D和42E既可以只执行标签1的读/写操作，也可以同时执行针对标签1的标签识别处理和读/写操作。
如上所述，由于RFID系统具有独立地处理标签的多个读/写器，因此可以同时处理更多的标签。
此外，如上所述，可以在读/写器42D和42E之间分配对标签1的多个读/写操作，由此可以分散对各个标签1的读/写操作的负担。因此在RFID系统中，标签1的移动速度可以得到很大提升。
此外还应该注意的是，RFID系统并不局限于第一到第五实施例所显示的结构，而是可以将这些实施例中描述的两个或更多个RFID系统组合起来，以对标签1的标签识别和读/写操作进行处理。
根据本发明的一个方面，由于多个天线的通信范围是沿着无线标签的预定路线连续布置的，因此扩展了无线标签与天线之间的可通信范围，并且可以有效地进行从标签的读取和对标签的写入(在下文中将其称为对标签的“读/写操作”或“读/写处理”)。
根据本发明的另一个方面，由于对天线面对的方向进行控制使得天线的通信范围跟随无线标签的移动位置，因此可以用一种相对简单的结构来扩展无线标签与天线之间的可通信范围，从而可以有效地进行对无线标签的读/写操作。
根据本发明的另一个方面，由于RFID系统具有生成有关无线标签移动顺序的信息的第一读/写器，因此第二读/写器并不需要直接从标签获取信息，而是根据从第一读/写器获取的信息来执行对无线标签的读/写操作，由此可以有效地进行对无线标签的读/写操作。
根据本发明的另一个方面，由于第一读/写器根据无线标签移出其与第一读/写器进行通信的通信范围的顺序或者根据无线标签从外部移入通信范围的顺序来生成顺序信息，因此可以正确地获取有关无线标签移动顺序的信息，从而有效地进行对无线标签的读/写操作。
根据本发明的另一个方面，由于将第一读/写器的通信范围设定成窄于第二读/写器的通信范围，因此第一读/写器不需要掌握关于多个多余标签的识别信息，同时第二读/写器可以以充裕的时间来执行对无线标签的读/写操作，从而可以有效且稳定地执行对无线标签的读/写操作。
根据本发明的另一个方面，由于与多个第二读/写器相对应的顺序信息是针对各个第二读/写器生成的，因此可以由多个第二读/写器设备以分布方式来执行对多个无线标签的读/写操作，从而可以分担对多个无线标签进行读/写操作的负担。
根据本发明的另一个方面，由于在考虑无线标签的移动速度、相邻无线标签之间的距离以及各个读/写器的通信范围的情况下，将多个读/写器中的每一个读/写器都与其相邻的读/写器间隔开来，因此可以在多个第二读/写器之间以分布方式来对多个无线标签执行读/写操作，从而可以分担对多个无线标签进行读/写操作的负载。
尽管出于完整和清楚公开的目的，针对具体的实施例描述了本发明，但是后附的权利要求并不由此受到限制，而应该将这些权利要求解释为包括本领域的技术人员可以想到并且明显落入本文所阐述的基本教导的范围以内的所有修改和变化结构。
权利要求
1.一种用于移动无线标签的读/写器，包括多个天线，所述多个天线从所述无线标签接收读取信号并且向所述无线标签发送写入信号，各天线具有一通信范围，并且所述多个天线被定位为如下方式沿所述无线标签移动的路线，所述多个天线中的任何一个的通信范围与相邻天线的通信范围相交叠；以及信号处理单元，其将所述写入信号分成多个分立的写入信号，各分立的写入信号与各个所述天线相对应，并且所述信号处理单元将通过所述天线接收的多个读取信号组合成一组合读取信号。
2.一种用于移动无线标签的读/写器，包括天线，其从所述无线标签接收读取信号并且向所述无线标签发送写入信号，所述天线具有一通信范围；以及控制单元，其将所述天线的指向控制为，使得所述无线标签处于所述通信范围之中。
3.一种用于多个移动无线标签的RFID系统，包括第一读/写器，其包括顺序信息生成单元，该顺序信息生成单元从所述多个无线标签中的每一个接收识别信息，并且根据所述识别信息来生成表示所述无线标签移动顺序的顺序信息；以及第二读/写器，其包括通信单元，该通信单元根据所述顺序信息来从所述无线标签读取信息并且向所述无线标签写入信息。
4.根据权利要求3所述的RFID系统，其中所述顺序信息生成单元根据所述无线标签移出所述第一读/写器的通信范围的顺序或者所述无线标签进入该通信范围的顺序来生成所述顺序信息。
5.根据权利要求3所述的RFID系统，其中所述第一读/写器的通信范围比所述第二读/写器的通信范围窄。
6.根据权利要求3所述的RFID系统，还包括多个第二读/写器，并且所述顺序信息生成单元生成与各个所述第二读/写器相对应的顺序信息。
7.一种用于多个移动无线标签的RFID系统，包括多个读/写器，所述多个读/写器从所述多个无线标签接收无线标签识别信息，并且根据该识别信息来向所述多个无线标签写入信息或者从所述多个无线标签读取信息，所述多个读/写器被定位为其间具有一间距，其中所述间距是基于所述多个无线标签的移动速度、相邻无线标签之间的距离以及各个读/写器的通信范围而计算出的。
全文摘要
读/写器与RFID系统。一种读/写器包括两个天线，这些天线从移动中的多个无线标签读取/向其写入信息。所述天线被定位成如下方式这些天线的通信范围在所述多个无线标签移动的路线上是相交叠的。
文档编号G06K7/00GK1755704SQ20051005114
公开日2006年4月5日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年9月30日
发明者井比俊明, 桥本繁, 杉村吉康, 小野隆, 宫泽秀夫 申请人:富士通株式会社, 富士通先端科技株式会社