专利名称：用于远程地识别一个电子编码物品的方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及远程地识别电子编码的各种物品，例如IC卡，标签或信标。特别是，本发明提供了一种快速地识别一个已编码的物体的能力，即使在多个物品同时在查验区中出现的情况下。
共同转让的两项美国专利，即，1996年3月26日授予的第5,502,445号专利和1996年2月13日授予的第5,491,482号专利，公开了一种用于远程地识别电子编码的物品(例如，标签、信标之类)的系统和方法。上述这些专利中的每一个都作为参考文献被收入本文。该系统(I/I系统)包括一个查验器和读出器(I/R)单元(简称一个查验器)以及多个信标。该查验器在靠近该查验器的一个被规定的区域(即，该查验区)内向诸信标发送一组微波信号。在每一个信标里面的电路处理该查验信号，并且，响应于该查验信号，该信标向该查验器返送一个信号。通过分析在该返回信号之中的某种编码调制信号，该查验器从该响应信号中识别每一个信标。
更具体地说，每一个信标都含有多个ID寄存器(例如，一个A寄存器，一个B寄存器，等等)，它们存储着唯一的标识数值，即，虽然在一个特定的寄存器中的一个特定数值不是唯一的，但集中在一起的多个寄存器中的数值唯一地标识该信标。该查验器令每一个信标取出诸标识数值并将诸标识数值发送到该查验器。为了完成信标识别，该系统执行一个“双通过”过程。在“第1次通过”中，该系统产生一根查验射束以便激活在该查验区内的诸信标。该系统重复地发送一组查验信号，使得诸信标从它们的诸寄存器中发送诸数值。这次通过使得来自每一个寄存器的所有数值准备发送，即，请求在该查验区内的所有信标的所有A寄存器的数据。随后请求来自所有B寄存器的数据，随后所有C寄存器，等等。诸标识数值被存储在与该查验器连接的一部计算机里面。接着该计算机将诸数值分类到各小组中去，各小组是由该数值从其中取出的该信标里面的该特定寄存器来定义的，即，每一个返回的数值都被存储在一个数组之中，该数组将各个数值跟各个寄存器关联起来。在“第2次通过”中，通过向诸信标发送特定的代码组合，对已分类的诸小组进行排序，该代码组合是从对已分类的诸数值的一次分析所导出的。该特定的代码组合唯一地标识对该第2查验信号作出响应的该信标。
为了积累来自诸ID寄存器的数据，该现有的系统重复地轮询处于该查验区内的诸信标，以便每次从一个寄存器中取出该寄存器数据，即，先轮询所有的A寄存器，然后所有的B寄存器，等等。这种在一段时间内处理一个数值的过程是相当慢的。
本发明通过提供一种实质上提高了一个远程识别系统的速度的改进了的方案来克服迄今为止采用现有技术所带来的各种缺点。具体地说。本发明是一个系统，以及用于对该系统进行操作的一种与之伴随的方法，它包括一个电子编码的物品(例如，一个收发信机信标，一个信标，标签之类)，一个查验器，以及一部计算机。该查验器使用一个无线电频率，例如，微波信号，来发送预定义的各种命令，即，该查验器发送一组查验信号。该信标解释诸命令并发送一组响应信号。随后该计算机处理该返回的数据，以便识别该信标。
更具体地说，该信标含有一个解调器，一个信号处理器和一个调制器，该解调器以及调制器都被连接到一组公用天线，以便接收来自一个查验器的各种查验信号。该解调器能够解调该查验信号，并向该信号处理器提供一组已编码的指令。该信号处理器含有一个计数器，一个指令解码器，一个比较器，以及多个含有唯一地标识该信标的诸代码字的ID寄存器。虽然由该指令解码器解码出来的指令很多，但是感兴趣的指令就是那条“设置”该信号处理器诸部件以便对该查验信号作出响应的指令。当接收到那条唯一的设置指令时，该指令解码器将该计数器复位到零，选择一个特定的ID寄存器，并令该比较器将该计数器的计数数值跟已选定的ID寄存器的内容进行比较。该查验器发出该设置指令之后，该查验器发送一组载波(CW)信号，并产生具有相同于该载频信号频率的一组方波。该方波信号被除以N，并且被用来作为该计数器的时钟脉冲。这样一来，每逢第N个计数该计数器就增加1。类似地，正在提供该载波信号的该查验器也含有一个类似的电路，每逢发送的载波周期的第N个计数它就增加1。名符其实地，该信标计数器以及该查验器计数器都是同步的。
在该计数器的每一个计数状态上，该信标的计数器数值跟所选定的ID寄存器数值(代码字)进行比较。当出现二者匹配的情形时，该比较器在该时钟周期的持续时间内激活该调制器，并且该调制器向该查验器发送一个脉冲。当该查验器检测到这个调制信号时，它就在该存储器中存储其内部计数数值(它等同于该信标计数器的当前数值)。对每一个ID寄存器都重复这个过程，直至它们全都被轮询一遍为止。
随后，该I/R单元的计算机将所接收到的响应于该查验信号的所有信标的ID寄存器诸数值跟被轮询过的诸特定寄存器关联起来。根据那些信息，该查验器可以对诸信标进行第2次扫描以便唯一地识别每一个信标。在美国专利第5,502,445号中详细地公开了该第2次扫描过程。
通过考虑以下的结合诸附图的详细说明，就能容易地理解本发明的教义，在诸附图中
图1是是一个利用本发明的收发信机信标的远程识别系统的说明性的简图；图2是本发明的收发信机信标的一份方框图；图3是一个根据本发明的一个实施例、用以识别一个远方编码物品的过程的一份流程图；图4是用于该收发信机信标的定时图的波形；图5是本发明的一个查验器的一份方框图。
为了便于理解，在可能条件下，为了表示在各图中所共有的相同的诸部件，已经使用了相同的参考数字。
图1描述了一个电子查验和识别(I/I)系统100的一份简图，该系统包括一个或多个查验器/读出器(I/R)单元102，一个或多个信标(标签)104，各自的发送和接收天线108和109，以及一部中心计算机122。该I/R单元工作于一个合适的无线电频率或微波频率之上，并且发射微波(无线电频率)波束106。从位于选定位置上的该I/R单元102的方向性天线108所发送的波束106对诸信标104(它唯一地标识个别的诸雇员)进行查验。此外，每一个I/R单元具有一组酷似该发送天线108的接收天线109。该I/R单元102经由各自的诸电缆120被连接到一部中心计算机122。在经由一根来自一个I/R单元的微波波束被查验的过程中，一个或多个信标通过向该I/R单元102的接收天线109返送一组已调制信号，用电子方法作出回答。该已调制信号含有存储在每一个信标之中的各种标识数值。诸信标104根据它们的各自编码的、用电子方法存储的诸ID号码来唯一地标识它们自己。正如将在下面说明的那样，可以用2N×B-1个不同的数中的任何一个来对每一个信标进行编码，这里N是ID数据寄存器的数目，B是每个寄存器的位数。一旦一个信标已经被识别，它的电子电路就被置于不活动或“断电”方式，使得只要该信标(一旦它已经被识别)停留在该波束106的作用范围以内，该信标将不再继续响应该I/R单元102，或者该信标不再响应，直到该不活动方式被一个特定的信号(例如，一个复位信号)复位为止。
图2描述了本发明的收发信机信标的一份方框图。该收发信机信标104包括一组天线200，一个方波转换器202，一个解调器204，一个信号处理器206以及一个调制器210。该天线200接收由该I/R单元发送的一组查验信号。该天线200被连接到一个方波转换器202，在其中，该查验信号被转换为一个逻辑电平信号。该逻辑电平信号被连接到该解调器204，后者从所接收的诸信号中抽取二进制编码的诸命令或者数据。该解调器被连接到该信号处理器206。该信号处理器206处理该已解调的诸信号，以破译包含于所接收的查验信号之中的任何特定指令。响应于在该查验信号之中的已解码信息，该信号处理器206也产生一个响应信号(例如，调制器使能信号)。该响应信号被连接到该调制器210。该调制器210被连接到该天线200，以便向该I/R单元发送一组响应信号。
更具体地说，该信号处理器包括一个指令解码器212，一个分频器214，一个计数器216，一个比较器218，以及多个含有唯一地标识该信标的诸代码字的ID寄存器220。该解调器204被连接到该指令解码器212。该指令解码器212根据从解调器204接收到的诸命令，将诸控制信号发送到其他装置，例如该计数器216，该比较器218以及诸ID寄存器220。在美国专利第5,491,482号中，提供了由该指令解码器处理的诸指令的一个完整的列表。
该分频器214将来自该方波转换器的诸信号除以N。该计数器216能够计数每一个第N周期，并且能够被该指令解码器复位到计数值为零。该指令解码器212响应于一条设置指令，将该计数器216以及该分频器214复位。该比较器218能根据来自指令解码器212的控制逻辑，将该计数器的数值(DATA-A)跟在诸ID寄存器220中的任何一个数据寄存器的内容(DATA-B)加以比较。诸ID寄存器220是诸数据存储寄存器，它们含有该标识代码。例如，一组32位的代码可以被存储在4个8位的代码字寄存器之中。响应于一个调制器驱使该比较器218产生信号，该调制器210将一组已调制信号施加到天线200，使之被发往该I/R单元。
在下列实例中，参照于诸ID寄存器A,B,C和D，其中的每一个都是8位宽度。然而，应当明白，本发明可以使用任意数目的寄存器或者各种寄存器宽度。
现在也参看图3的流程图以及图4的定时图，本发明的工作开始于步骤302并进入步骤304，其中，从该查验器102送来一条设置指令，当它被该指令解码器212解码之后，设置该比较器218，使之将该计数器216的数值跟在ID寄存器220中的A寄存器的诸内容加以比较。这条设置指令也将计数器216和分频器204复位到零。紧接着在发送该设置指令之后，一组未调制的无线电频率信号(被称为一组载波(CW)信号)被该查验器102发送出去(步骤306)。这个CW信号被该方波转换器202转换为输入信号的方波形式(即，信号F0’)。该分频器214将该方波信号F0’除以N，并且，名符其实地，该计数器216开始对每一个第N周期进行计数。与此同时，在该查验器102(见图5)里面的一个分频器501以及计数器502也对该被发送的CW信号的每一个第N周期进行计数。由于该计数器216是基于由该查验器所发送的信号来进行计数的，所以诸计数器216和502均被同步。名符其实地，该收发信机信标计数器产生一个计数数值，并且该查验器产生一组计数数值“拷贝”，它相同于由于该收发信机信标所产生的计数数值。
在步骤308，当在该计数器216中的数据等于在寄存器A中的数值时，该比较218就产生一组送往该调制器210的信号(调制器使能)。该调制器210在该第N个时间间隔的持续时间内(步骤310)，将一组信号送往该天线200(天线调制信号)。这个被施加到天线200的信号可能跟F0’有关，例如可以是F0’的某个倍数，或者当F0’是一个被除数时是一个商。然而，若两个或多个标签在相似的诸寄存器中具有相同的诸数值时，每一个将在实质上相同的时间内发送这个相同的信号。而被两个或多个标签所发送的该信号互相之间可以有180°的相位差，这样就可能出现诸信号之间的互相抵消。
因此，最好是用专业人士熟知的其他方法来产生该信号，例如通过将独立的诸振荡器纳入到每一个信标之中。
在另一个实施例中，可以在一个第N个时间间隔的持续时间中的随机的诸时间段内发送个别的诸标签。被施加到该天线200的天线调制信号被发送到查验器102的检测器503，并且被后者检出。当该查验器102检测到该已调制信号时，它的计数器显示在诸ID寄存器中的A寄存器中所包含的数值。例如，图4描述了出现在计数值为3时的调制器使能信号，名符其实地该A寄存器所包含的数值为3。
在步骤312，该查验器继续发送一组CW信号，直到N×256个周期已经被发送完毕为止(256=28=在一个8位寄存器中可能被表示的诸数值的数目)。若在工作现场中有多个信标104，则该查验器102在这段期间内可能接收到多个响应信号。如上所述，若多个信标104在它们的A寄存器具有相同数值，则它们将同时激活它们的诸调制器210。该查验器102不需要在一个或同时有多个信标104之间进行区分。在这一点上，该查验器102仅需要确定在对应于一个特定的A寄存器数值的一段特定时间内某些信标104作出了响应。
在步骤314，该查验器102确定是否所有的寄存器都已经被查验过。若为否，则重复步骤304至312，除了在步骤304中所发送的指令现在被这样改变，使得在该信标104中的该比较器218被设置为将该计数器输出与该B寄存器的内容进行比较。类似地，对该C和D两个寄存器也重复执行步骤304至312，即，直到在步骤314中的条件为真才停止执行。
在对所有的ID寄存器220都已经执行过这个扫描程序之后，该查验器102就拥有一份针对每一个寄存器以及针对位于工作现场(即，该查验区域)以内的所有信标的可能的寄存器诸内容的列表，然而，若存在多个信标，该查验器102就不知道哪一组寄存器数值全都属于一个特定的信标104。为了确定哪一组数值属于该工作区域以内的每一个信标104，在步骤316执行一段排序程序。该过程的这一部分相同于在先前的美国专利第5,502,445号中所叙述的该识别程序中的“第2次通过”部分。
用以“扫描”每一个ID寄存器所需的时间就是发送一条扫描指令所需的时间Tt加上该信标作出响应所需的时间Tr之和。对8位宽度的寄存器来说，该响应时间Tr=256(N)×(1/f)，这里f是以赫兹为单位的该CW信号的频率。对上面所讨论的实例来说，该ID程序的全部通过需要大约4×(Tt+Tr)秒才能执行完毕。该乘积(N)/(1/f)实际上是用于从该信标接收数据的位周期Pr。假定诸命令具有8位的长度，则从该查验器102向该信标104发送该扫描命令所需的时间约为(8)×(Pt)，这里Pt是用于向该信标104发送数据的位周期。对于4个寄存器来说，整个扫描时间因此变为(1024)(Pr)+(32)(Pt)。由于诸同步位以及介于诸命令之间的间隙，实际的时间将要更长一些。
根据本系统的发送和接收的位速率(比特率)，跟在美国专利第5,502,445中所公开的过程相比，这个(方案)能显著地减少为执行一次第1扫描程序所需的时间。在(上述专利所公开的)那个方法中，针对每一个可能的寄存器数值，以及针对每一个寄存器，都从该查验器102向该信标104发送一组多字节的命令序列，并且这些指令中的大多数都需要用于从该信标(接收)一组响应信号的时间。对于这里给出的使用4个8位寄存器的实例来说，该查验器102必须将下列命令序列发送255次Data byte follows；(数据字节跟随于后)Data byte(0-255)；(数据字节(0-255))Any Yes；(有任何肯定的回答吗)Match A？；(跟A寄存器的内容匹配吗？)Match B？；(跟B寄存器的内容匹配吗？)Match C？；(跟C寄存器的内容匹配吗？)Match D？；(跟D寄存器的内容匹配吗？)对于只有一个信标的情形来说，在它的诸寄存器中有着4个不同的数值，现有技术的方法要求必须向该信标104发送至少784条命令。在这些命令中，有272条命令(那些带有一个“？”的)必须等待来自该信标的一组响应信号。假定诸命令的长度为8位，一个传输位的周期为Pt，以及一个单独的位响应时间为Pr，则所需时间为6272(Pt)+272(Pr)。对于可比较的位速率来说，这个现有技术的方案比上述技术需要更多的时间，即，将现有技术的扫描时间6272(Pt)+272(Pr)跟本发明的扫描时间32(Pt)+1024(Pr)加以比较。
虽然在本文中已经详细地展现和叙述了采用本发明的教义的各种实施例，但是专业人士可以容易地设计出仍然采用这些教义的许多其他的各种各样的诸实施例。
权利要求
1．为了响应一组查验信号而发送一组信号的装置，包括一个解调器，用于解调所述查验信号；一个被连接到所述解调器的信号处理器，用于解释一条设置指令，并且用于启动一个计数器，以便对包含于所述查验信号之中的一个载波信号的诸周期进行计数；以及一个被连接到所述信号处理器的调制器，用于当所述信号处理器表明所述计数器已经达到一个跟存储于所述信号处理器中的一个代码字相匹配的计数数值时发送一个脉冲。
2．如权利要求1所述的装置，其中所述信号处理器包括一个被连接到所述解调器的指令解码器，用于解释所述设置指令；一个第1分频器，用于将该载波信号的频率除以一个整数数值N，以产生一个第1分频信号；一个被连接到所述分频器的计数器，用于对所述第1分频信号的诸周期进行计数，以便产生一个计数数值；一个代码存储装置，用于存储至少一个代码字；以及一个被连接到所述代码存储装置和所述计数器的比较器，用于将该计数数值跟一个已选定的代码字进行比较，并且当所述计数数值跟所述已选定的代码字相匹配时，产生一个调制器使能信号。
3．如权利要求2所述的装置还包括用于提供一个调制器信号的装置，其中，当所述调制器被所述的调制器使能信号激活时，所述调制器发送所述调制器信号，作为一个天线调制信号。
4．一个用于识别电子编码的物品的系统，包括一个查验器，用于发送一组查验信号，其中包括一条设置指令以及一组载波信号；一部被连接到所述查验器的计算机，用于处理对所述查验信号的诸响应信号；一个用于响应所述查验信号的电子编码物品，包括一个解调器，用于解调所述查验信号；一个被连接到所述解调器的信号处理器，用于解释一条设置指令，并且用于启动一个计数器，以便对包含于所述查验信号之中的一个载波信号的诸周期进行计数；以及一个被连接到所述信号处理器的调制器，用于当所述信号处理器表明所述计数器已经达到一个跟存储于所述信号处理器中的一个代码字相匹配的计数数值时发送一个脉冲。
5．如权利要求4所述的装置，其中所述信号处理器包括一个被连接到所述解调器的指令解码器，用于解释所述设置指令；一个第1分频器，用于将该载波信号的频率除以一个整数数值N，以产生一个第1分频信号；一个被连接到所述分频器的计数器，用于对所述第1分频信号的诸周期进行计数，以便产生一个计数数值；一个代码存储装置，用于存储至少一个代码字；以及一个被连接到所述代码存储装置和所述计数器的比较器，用于将该计数数值跟一个已选定的代码字进行比较，并且当所述计数数值跟所述已选定的代码字相匹配时，产生一个调制器使能信号。
6．如权利要求5所述的系统还包括用于提供一个调制器信号的装置，其中，当所述调制器被所述的调制器使能信号激活时，所述调制器发送所述调制器信号，作为一个天线调制信号。
7．在一个电子编码物品里面的用于响应一个查验信号的一种方法，包括下列诸步骤接收所述查验信号，其中包括一条设置指令，其后跟随着一组载波信号；将该载波信号的频率除以一个整数数值N，以产生一个第1分频信号；对在所述第1分频信号中的诸周期进行计数，以便产生一个计数数值；将该计数数值跟一个代码字进行比较；当所述代码字匹配于所述计数数值时，产生一个调制器使能信号；以及当出现所述调制器使能信号时发送一个脉冲。
8．如权利要求7所述的方法，其中所述比较步骤还包括将所述计数数值跟多个代码字进行比较，当该计数数值匹配于在所述多个代码字中的任何一个代码字时，产生所述调制器使能信号。
9．一种用于查验一个电子编码物品的方法包括下列诸步骤从一个查验器发送一组查验信号，该查验信号包括一条设置指令，其后跟随着一组载波信号；在所述电子编码物品里面接收所述查验信号；将该载波信号的频率除以一个整数数值N，以产生一个第1分频信号；对在所述第1分频信号中的诸周期进行计数，以便产生一个计数数值；将该计数数值跟一个代码字进行比较；当所述代码字匹配于所述计数数值时，产生一个调制器使能信号；以及当出现所述调制器使能信号时发送一个脉冲。
10．如权利要求9所述的方法，其中所述比较步骤还包括将所述计数数值跟多个代码字中被选定的一个进行比较，对于在所述多个代码字中的每一个代码字都重复所述方法，并且当该计数数值匹配于在所述多个代码字中的任何一个代码字时，产生所述调制器使能信号。
11．权利要求9所述方法还包括下列诸步骤在所述查验器里面，将该载波信号的频率除以一个整数数值N，以产生一个第1分频信号的拷贝；对在所述第1分频信号的拷贝中的诸周期进行计数，以产生一个查验器计数数值；以及当该查验器接收到针对所述多个代码字中的每一个的所述已发送的脉冲时，存储该查验器计数数值。
12．权利要求9所述方法还包括下列诸步骤在所述查验器里面，将该载波信号的频率除以一个整数数值N，以产生一个第1分频信号的拷贝；对在所述第1分频信号的拷贝中的诸周期进行计数，以产生一个查验器计数数值；以及当该查验器接收到所述已发送的脉冲时，存储该查验器计数数值。
13．权利要求9所述方法还包括下列诸步骤将该载波信号的频率除以一个整数数值M，以产生一个第2分频信号；以及调制所述脉冲以发送所述第2分频信号。
全文摘要
用于响应从一个位于远方的查验器发出的一组查验信号的装置,以及一种用于运行该装置的与之相伴随的方法,包括:一个解调器,用于解调该查验信号;一个被连接到该解调器的信号处理器,用于解释包含于该查验信号之中的一条设置指令,以及用于启动一个计数器,以便对包含于该查验信号之中的一组载波信号的诸周期进行计数;以及一个被连接到该信号处理器的调制器,用于当该信号处理器表明该计数器已经达到一个跟存储在该信号处理器里面的一个代码字相匹配的计数数值时发送一个脉冲。
文档编号G06K19/07GK1231040SQ98800958
公开日1999年10月6日 申请日期1998年7月9日 优先权日1997年7月10日
发明者尤纳瑟·劳德·施普斯, 亨利·查尔斯·约翰逊, 林闽龙(音译) 申请人:沙诺夫公司, 希科姆株式会社