专利名称：遥远控制车辆辨识的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车赛车。特别是本发明所公开的装置涉及一种辨识和追踪在特定赛道上的竞赛车辆的方法及其装置。
背景技术：
自从机动车辆本身出现后，赛车就成为一项受人喜爱的体育运动。此类赛事通常使众多汽车彼此竞争，以在最短的时间内环绕特定的轨道完成规定的距离。通常，该距离是绕一个确定长度的赛道的若干单个长度或者圈数。
对于这种一开始赛车就开始环绕的比赛，一个令人苦恼的问题就是比赛中对赛车的追踪。这是因为，为了确定哪辆赛车在比赛中最先完成了规定的距离或者是在最短的时间内完成，必须对总圈数和车辆完成比赛的规定距离所需的总合计时间进行计算。
早期，观察员们实际上要注意车越过起跑线并对完成的圈数计数。这一系统显然很容易发生人为失误和作弊。
近年来，随着处理该任务的技术的出现，可以使用很多系统来追踪比赛中的车辆。目前市场上有四种用于圈数计数的检测方法。
第一种这样的系统涉及激光的运用并主要用于模型或电力玩具赛车。这一系统运用一种在终点线穿过轨道被发射到一接收器上的光束，这种接收器能够感应到光束的轰击。当车辆穿过激光束，它阻碍激光线轰击到赛道对面的传感器，并“计数”相交的次数。然后探测器把登记汽车通过的中断光束的信息通信给计数器或计算机。由于对每一辆比赛的车辆，电力玩具车手使用单独的赛道或车道，横过每个车道都设置了多束激光，或者可以设置在不同的高度，以同时监控多辆车。如果使用了多个车辆，必须在每辆车的天线上相应于每束激光高度的不同高度上附上一面旗(来阻挡激光光线)。然而，这个系统的内在问题在于，由于车道之间所要求的间距以及天线的长度，所以仅有限的车辆可在同一时间驶过。这个系统的另一个缺点是，该激光对用户造成了潜在的危险。
Lapz提出的另一个定时系统应用了红外发射器和接收器。当赛车通过下面装有红外接收器的结构时，接收器就会检测到来自连接到赛车上的响应器所发射的红外线的存在。然而，这一系统的问题是响应器必须安置在赛车上，并与接收器视野在一条直线上，这一要求可能难以在一些车辆上实现。此外，由于使用了红外检测，背景光辐射(因为光线产生红外线波)可以降低该系统的性能。响应器也需要来自于它们所设置的汽车的能量并且相当的大。这就排除了这种系统在一些小型车辆，比如1/64规格的ZipZaps使用，这些小型车辆具有小容量的电池，该电池既不能经受额外的能量消耗，也不能承受响应器的额外重量。
用于模型或电力玩具赛车的来自AMB的第三种探测系统也包括在每辆车上使用电池动力的响应器装置。它和先前的系统有同样的与响应器大小相关的缺点以及有能减慢车速或降低其范围的最大电流。
在由职业赛事，如美国全国汽车比赛协会(NASCAR)所使用的标准系统，即该系统中，一种金属接收器被置于赛道之下。当车辆越过该金属线时，在特定频率下播放的响应器的连续发射信号由金属线接收，然后由接收器进行处理。
在该系统中，通信是仅有的一种方法，响应器不断地在分配给每一单个车辆的指定频率发出信号，仅仅使用传感器接收系统来接收发射信号。当然，由于无线电收发器连续的最大电流，所以这种系统并不能很好地适用于小型电池动力赛车或模型赛车。此外，所需的无线电波段的频率分离也限制了可追踪的参加者数量。
来自Kopropo的第四种探测系统可探测每个无线电遥控汽车产生的特有频率。每个车都采用不同的频率，以允许多辆车同时比赛。这个系统检测由每辆车上的发射器或发动机所产生的特有频率。将金属线置于赛道下面，以检测通过它的每个车辆的特有频率。因此，如果追踪到特有的发动机RF发射，那么该系统就不需要响应器。然而，这个系统只能检测特定数量的有限频率。如果用户想要使用一辆在不同于系统所设频率下行驶的车辆，那么系统就必须用户化或重新设计。
除了与有限的参加者数量和动力消耗相关的问题以外，上述系统都不能提供一种遥远辨识所追踪车辆的装置。最好给每辆车分配某种比赛用标识，当车辆通过起跑线或其他一些监测点时，就广播该标识。这种标识仅适合单个比赛，并且随每次比赛而变化。因此，对于绕特定赛道的比赛，在每场赛事中，比赛参加者必须经过耗时的登记过程。因为每一单个赛道都有自己的标识，所以它排除了远程参加者绕不同赛道进行的远程竞赛，这是因为没有通用的方式来辨识赛道上的车辆。
发明内容
此处公开的装置和方法提供了对参加一场比赛的所有赛车或者对在具有一个或多个同时进行比赛的赛场的任何类型比赛中的参加者进行及时的全程追踪和普遍识别。该装置通过使用一个编码有车辆和其主人信息的具有稳定存储器或光可读条码的标签，存储了每个赛车上的参与者的信息。
这种装置及使用这种装置和系统的方法的优选实施方案，使用了一种带有单板存储器的标签或标识，例如RFID标签，以保存参与者的信息。RFID代表射频识别。它也称为EID或电子识别。RFID标签由微芯片或类似的存储器组成，以存储数据和执行软件指令，其附加于一天线或与一天线通信，所述天线传播数据信息到有限距离。
根据该系统的需要，使用无线电频率研发出了RFID标签，其包括读取范围和读取标签的环境。RFID标签可以是有源的，并且使用少量车载的或可用的电能，或者在目前优选的实施方式下，它们可以是无源的，意味着他们不需要为运转而耗电能。这种无源的RFID标签不需要电能来运转，因为当设置到离读取器足够近时，RFID标签被一读取器利用一在标签中产生电流的磁场激励，以由标签同时进行广播。另一方面，有源RFID标签必须有一个电源，并要具有比无源标签更长的广播范围和更大的存储量，以及储存由收发器所发送的额外信息的能力。无源标签具有无限的寿命，因为它们不需要会随时间而降低的电池或电能。目前，最小的有源标签约有硬币大小。许多有源标签具有数十米的实际广播范围，电池寿命可达数年，所以它们也可以使用在重量不成问题的场合。
每一个RFID标签，可以用远程RFID读取器进行可视读取或电子读取，使编程到RFID存储器中的信息得以传送。这些信息将会与RFID本身的标识一样的简单，例如一个数字或字母的排列，它们会通过相关的数据库与车辆及车手相联系。或者，RFID可以用存储在可编程存储器中的更多信息来编码，该可编程存储器将会包括有关其所设置的特定车辆，其车手的信息以及其它相关的可快速而准确地传送的存储信息。
RFID技术不再需要“视野直线”进行读取。由于射频识别通讯可以容易地穿透木材，塑料，甚至薄金属，因此标签可以安装在车辆的外部或内部。目前普遍使用有四种不同的标签，它们的差异基于其无线电频率的量级低频标签(125到134千赫)，高频率标签(13.56兆赫)，超高频(UHF)标签(868到956兆赫)，以及微波标签(2.45兆赫)。然而，任何这些频率都是经联邦通讯委员会(FCC)允许的。
在使用中，具有单板存储器的RFID标签优选通过中央权威为那些比赛赛道设计的。在电动玩具汽车竞赛和模型赛车的情况下，发起不同区域竞赛的协会或者权威机构会收到有关参赛者的信息并用数据对射频识别进行编程，以在一个或多个今后的比赛中对其识别。这些信息可以是简单的特有标识或者能包括有关车辆及其车手的信息，以及所需的任何其它的相关信息。对单个RFID特有的信息将会编程到一特定射频识别标签中，该标签将提供给车主，安装在车上。
在以这种预登记的方案对参加者和车辆信息进行编程的场合，有两种目的。首先，当赛车时，射频识别标签将广播车上的数据或信息，使竞赛官员容易地收集有关不同参赛车手所行进的时间信息和距离信息。其次，通过把所有的车手和/或车辆和/或其它所需的参加者信息以一个标准化格式编程到单个RFID部件中，每次比赛的登记将会简单的如同把参加者的车辆足够接近标签读取器以激发标签，这将会简单地将信息传送到追踪参加者的计算机中。参加者报名不再需要任何表格或文字。
在竞赛中使用这种装置和方法时，将使用一种检测或触发装置，例如一种当单个车辆穿过赛道上一点，例如终点线时，将会进行检测的装置。只要获得赛道上车辆的较准确的位置，这就可以通过使用光束检测器或邻近探测器或其它装置来检测汽车通过一个指定点的运动来完成。当检测到驶过正监控的控制门或点时，触发器就启动射频识别以发射信息。就无源射频识别而言，由于射频识别本身也会从静止态变化为激励状态，使其处理并发射编码数据，所以穿过激发场就是触发器。每次汽车通过监测点，射频识别就触发，将识别信息自动发射或随后发射到接收器或读取器的清点请求中。如果射频识别是有源的，那么在车辆上也可以使用一个小接收器，以检测通过点并激发射频识别发射识别信息到适合于接收通信信息的接收器或读取器中，并将其传送到计算机。
控制门也可以是一个有方向性的射频信号，其足以用离检测点附近的短距离发射广播来激励无源射频识别。该信号是连续的，并且由于射频识别标签用信号激励时，只广播它们的程序化识别信息，因此当车辆进入连续激发广播的点时，射频识别标签就只报告车辆。
在一个邻近赛道或远离赛道的位置，依赖于参加者上进行广播的射频识别所产生的信号强度，计算机将追踪比赛中参加者的进度。由于该系统并不依赖于对参加者分离的狭窄射频频谱，也不依赖于象其它系统一样限制视觉方面的赛道的物理方面，所以可以同时追踪的参加者人数是无限的。此外，该系统通过让在其上比赛的参加者使用相同的赛道和所有都具有标签读取器来追踪参加者并将远程控制的参加者的时间和距离通信给中央追踪站，来允许在不同的地点上举行“虚拟赛”。这样，采用所有在相同赛道上比赛的车辆都配备有识别标签，竞赛就可以同时在纽约和洛杉矶举行。由于每个参加者都有特定的标签，所以能监控无限数量的赛道和车辆，而且与所获得的射频频谱的数量无关，所以能够同时追踪。
当多辆车在比赛中基本上同时穿越了控制门，它们各自的射频识别标签受触发而发射，多个响应的射频识别发射会重叠，产生了识别响应车辆各自的RFID的问题。这是因为广播出射频识别信息的接收器或读取器，基本上由于发射冲突而不能破译由两个或多个启动来发射的射频识别标签反射回的无线电波发射。
常规所用的防冲突协议使读取器一次和一个射频识别快序列地进行通信，已经认为这种协议在比赛环境中很欠缺。这是因为，不像购物车辆一样，在静态状态下停在读取器或控制门附近很长时间，赛车在控制门或读取器附近非常短暂或者有限的时间段。这些常规使用的系统依赖很多时间，如允许读取器和射频识别使用大量费时的方法来处理该问题所必需的时间一样。用于车辆接近RFID读取器很短的有限时间的快节奏比赛中，在重叠期间就会有失去追踪参加者或遗漏参加者的大量风险。
在通常的射频识别系统中，其中有一种多个射频识别标签处在天线的读取范围之内的几率，那么读取器就会使用一个多时隙的清点请求(inventory request)。由于标签有多个时隙需要回应，发生冲突的可能性减少(其中两个或多个标签在同一时隙响应)。然而，这种方法并不很适合于赛车，由于它需要太多的时间等待16个或更多个时隙中的每一个进行响应。由于读取器在发出另外的清点请求之前必须等待多个时隙，一辆车有机会碰巧完全通过天线回路而没有听到存盘命令，因而不进行响应。请记住，只有在进行请求之后，标记才响应。
本文在比赛中追踪参加者的装置和方法，通过使用一种系统来处理来自RFID的数据冲突来解决问题，该RFID在发射区只停留很短的时间。此处的装置和方法采用一单个的装置来避免射频识别数据发射的冲突，这种装置使用了一单个时隙的清点请求，并另外指令在每次通过邻近控制门18的读取区域期间，一旦它们做出响应，就保持沉默。
代替使用两者都会丢失数据的多时隙格式或有序响应格式，在一特别优选的实施方式中，本文的装置提供了仅一个时隙，以对所有激励的和期待响应这种请求而发射的射频识别发射器的所有清点请求做出回应。这限制了数据冲突的存在性和参加者在响应之前会通过监测控制门的潜在性。另外，指令做出响应的射频识别保持沉默直到下一个所接收的清点请求。
如果检测到冲突，就会使用一另外步骤来通过应用一种算法来挑选作出响应的射频识别，该算法基于最可能不在组内的射频识别来设法挑选出响应发射。该算法基于追踪每个RFID的响应识别并不断把最迟响应的射频识别置于替代清单中可能做出响应的射频识别的序列末尾。如果检测到冲突，该系统就会把供响应的正常发射的公开清点请求变成替代清单，其中指令射频识别按照替代清单的次序进行响应。由于最迟追踪的射频识别放在替代清单的最后，因此只有最有可能的响应器被指令依次发射信号，从而通过减少潜在的响应器数目来增加响应时间。
该算法减少了汽车或比赛参加者可能飕飕驶过天线回路而听不到清点请求的可能性(因为发出另一个请求之前发出者必须要等待时隙的数目)。使用一个时隙或很少时隙的缺点是，由于对于所有要做出响应的标签只有一个时隙，所以可能会导致更多的冲突。当发生冲突时，通过仅查询(querying only)通过下一天线回路的最有可能的车辆，可使用确定最有可能没有做出响应的车辆的算法或别的电子装置或机械装置来解决该难题(确定刚刚产生冲突的两个或多个标签的标识)。这样可节省时间，因为不浪费时间去设法与车辆上的射频识别标签进行通信，该车辆在瞬间时刻处于天线回路中有很低的可能性。
对于上面的描述，可以认识到，对于发明的部分的最佳尺度关系包括尺寸、材料、形状、形式、功能和运作方式、装配和使用的变型，对本领域的技术人员而言认为是显而易见的。附图所示例的和说明书中所阐述的所有的等同关系都确定包含在本发明中。另外，尽管上述说明书说明了一个快节奏赛车中使用的系统，但该装置的系统也可以用于任何有许多参加者的赛事，比如赛跑或全美普通汽车赛车(NASCAR)比赛或其他任何比赛。它在参加者同时在不同的赛道上，不同的地理位置参赛的比赛中用于追踪所有单个的参加者并确定优胜者是特别有用的。上述系统也适用于处理追踪快速移动目标在彼此间非常接近或者与追踪点非常接近时所固有的问题和适用于根据所遇到的相关问题采用一些步骤来避免追踪的丢失。因此，上述内容可认为仅解释了本发明的原理。更进一步，由于对本领域的技术人员而言很容易想到大量的改进和变化，因此不希望将本申请限定于所展示和说明的确切结构和操作上，所有适当的修改和等同物均落入本申请的范围内。
本发明的一个目的是提供一种装置和方法，以被动地追踪赛车的参加者。
本发明的另一个目的是提供一种装置和方法来追踪在汽车模型比赛中的这种参加者。
本发明又一目的是提供一种装置和方法，以通过将有关信息编程到追踪车辆上的标签内来登记参加者，而无需纸张或者记录。
本发明的再一目的是提供这种车辆追踪装置，该装置将允许有无限同时进入的参加者，而与监测所使用的无线电频率无关。
本发明的再一另外目的是提供这种追踪车辆和监控车辆的装置以及方法，它们允许对不同地理位置上相似赛道上的竞赛者之间同时进行比赛。
本发明更进一步的目的是提供用于追踪比赛中车辆的射频识别系统，该系统所提供的方法用于避免因紧密相邻车辆上射频识别的紧密邻近而引起的大多数的无线电广播的冲突以及导致的数据丢失。
本发明的另一个目的是提供这种追踪比赛中车辆的射频识别系统，该系统如果探测到，就提供补救RFID无线电广播冲突的方法。
本发明进一步的目的将在以下的说明书部分中加以说明，其中详细说明的目的是完全公开该发明而并不是对其加以限制。
图1是显示车辆射频识别标签的装置的透视图。
图2显示了贴花印刷(decal)或者背部粘合形态(adhesive-backed form)的RFID标签。
图3示出了在一个启动RFID发射的赛道上监控点的侧视图。
图4是使用第一和第二装置来避免出现数据冲突和补救正在发生的数据冲突的系统的操作框图。
具体实施例方式
现在参照附图，图1-4显示了用于远程控制车辆的识别和追踪的装置和方法的部件。这些部件也可用于全地区范围或全国范围的比赛参加者的登记系统。除了对绕单个赛道的比赛的参加者进行追踪外，该装置和系统也可用于追踪具有基本上相同的赛道的多个赛场的单个参赛者和车辆。基本上，使用位于远程比赛地点的本质上相同或者相等距离的赛道，赛车可以相互间全速前进，该系统将对在多个轨道上附近的多个参加竞赛者的进程进行追踪，从而决定优胜者。
通过使用一个微芯片或通过运用可编程存储器或只读存储器的其他存储器，应用将具有单板存储器能力的RFID标签12，车辆的身份连同车手和任何其它与比赛期间追踪车辆必要的可能加入的相关信息一起编程在只读存储器中。该RFID标签12及其存储器中的数据将被附着到车辆上将被激励的可操作位置处。一个可编程的存储方案很适合参加者的远程登记，因为识别笔或者其它的无线电广播类型的编码器可将相关信息输入到RFID标签12中。当然，RFID标签12也可能仅仅广播一个数字或者信息的识别字符串，其能够被交叉引用到与每个参加者相关的特定信息的数据库中，该特定信息当RFID标签12分配给那一参加者时，就存储在中央数据库中并被接收。
在电力玩具赛车和模型竞赛的情况下，发起不同区域比赛的协会或者权威部门将接收到在登记程序期间与车、车手相关的信息以及其它相关信息，并且将上述信息进行编程或者联系到一特定的RFID标签12中，该RFID标签12将提供给车手，以安装到将比赛的特定车辆上。
在应用中，确定通过的触发器能够以感应器的形式加以使用，如使用能被车辆14中断的光线22、能感应顶部通过的埋地电线圈24或者能感应正在通过的车辆14的埋地的发光器26。或者，提供了一种激励无源RFID12的装置的位于控制门18的射频(RF)或者电磁场发射器(EMF)20，其通过简单地激励RFID12，可以是一种触发经过控制门18的信号的简单装置，从而使它发射车辆上的保存于存储器中的标识数据。或者可以结合使用上述的装置来触发车辆14已通过控制门18的信号。而且，本领域的技术人员毫无疑问可认识到，可以使用其它装置来触发车辆14已经通过控制口18或者经过赛道上被测量的追踪点的信号，也期望这种装置来确定在任何其它种类的比赛中，什么时候单个车辆或者参加者的越过赛道上的一个点，例如终点线。因此，只要能够获得在赛道16上的每个车辆14的相对精确位置，那么测定通过赛道上的点就可以通过使用光线或者邻近探测器或者射频或者其他装置来触发通过控制门而完成。
当检测到通过控制门18或者所监测的点时，在无源RFID情况下的RFID12将被激励，从而使它通过发射其与单个车辆相关的单个RFID12的保存标识而随后识别自身。这些来自射频识别12的RF发射数据，在适当的频率和在离开车辆的适当距离处通信给接收器或者读取器21，以接收和处理该发射。
每次车辆通过任何的控制门18或者赛道上的监测点时，使射频识别开始广播的装置提供触发器以这样进行，然后将编码到那一单个RFID12中或者与其相关的信息自动发射给接收器。上述用于触发射频识别广播的装置可以通过当将激励射频识别的装置设置在控制门18附近并开始通信时，激励无源下的射频识别而提供，或者通过接收来自与已触发的激励RFID通过的控制门进行通信的读取器的清点请求来提供。如果该RFID12是有源的并且具有车载电源，那么车辆上的与该RFID12进行通信的小的接收装置也可以感应到正在通过该点，并且对射频识别提供触发，由RFID12开始通信，以自动发射其数据或者在大多数情况下随后传送到来自读取器的标识的清点请求。
当然，如果RFID12是无源的，那么合适的能量场将同时在靠近正在被通过的控制门18的RFID12附近形成，以提供能量供RFID12操作及激励RFID12在该场中自动进行发射或在激励RFID12在接收到所述读取器的清点请求之后进行发射。当无源的RFID12位于该能量场中时，与附着有该RFID12的单个车辆14相关的车载信息将会发生随后的发射。两种类型的RFID通常都包括一个小的数据处理器，以执行命令软件并对来自接收RFID12所发射信息的读取器21的指令进行响应。当然，一旦通信开始，有源的RFID12所发射的数据格式相同或相似于来自无源的RFID12的数据格式。
控制门18也可以以具有监测点处的短距离发射广播的方向信号的形式来为RFID提供触发。一个或者多个RF发射器20将激励控制门18附近的区域，并提供持续的能量源，以激励正在控制门18附近通行RFID12。因为RFID标签仅广播已编码的信息，所以当通过接收激励信号和/或来自读取器的清点请求而触发它们这样做时，它们将仅报告当车辆14穿过或越过连续广播点时的识别信息，该点与追踪通过于其中的车辆的控制门18邻近。
因为赛车倾向于具有非常接近的结果和非常邻近的参与者，在该装置的优选实施方式中，优选在单个车辆的车道上使用一些光束，如上所述，在两辆车辆14非常接近地穿过控制门18的情况下，优选使用作为确定赛道上相邻车道内的车辆14的相对位置的装置并交替用作一触发器，以使相邻车辆开始向控制门18进行清点请求。其它用于提高确定非常接近的车辆14的相对位置的装置，例如下文所述的避免数据发射冲突和防冲突的算法的装置或者相同的防冲突的避免方法，也可单独地或者与光束结合地用于该目的。
如上所述，在靠近轨道16或者远离轨道16的位置，依赖于广播的RFID12所产生的信号强度，与来自广播RFID12的发送信息的读取器21进行通讯的计算机将会根据接收自RFID12的独有地识别各个参与者的识别信息，对比赛中各个参加者的进度进行追踪。因为RFID12标记了对于识别每一单个参与者特有的各个广播识别信息，所以可在无限个位置对无限的轨道和无限的汽车进行监测。在追踪赛车的装置的实施方式中，包含了为此目的而研发的赛车用射频识别广播防碰撞技术并在此公开，所有在多车、多赛道比赛中的参与者都可同时被追踪，而与可用射频频谱的频带宽度和数据争用无关。
因此，使用该追踪系统的部件可提供一种追踪竞赛中每一个体参与者的方法，也可同时将它们用于登记一个或多个赛季期间环路上一个或多个竞赛中的参与者。上述的系统通过不同比赛中车辆14的追踪的网络化，极大地增加了可能的比赛地点，由此能够在具有相似或相同轨道的多个地区性的比赛地点追踪多个车辆14，从而在环球的多个不同地点在许多参与者之间同时进行比赛。
该装置可使用以下步骤结合登记方法加以使用以标准化的格式将所有的车主和车辆以及一些其它的必要信息编程到RFID12中，使用RFID读取器21读取每个竞赛地点的发射RFID的编程的RFID识别信息，将该读取信息传送给计算机并根据射频识别所存储和广播的个人识别信息记录个人赛的登记者和单个车辆。这可通过简单地使车辆14经过将会提供一种装置来触发RFID12发射其程序化数据的一个控制门或其它地点来完成。这可在比赛之前或者事实上在比赛期间来完成，以免去预登记。将数据格式标准化成合适的信息区将免于登记参与者的纸张和进行记录。而且，如上所述，一场比赛或一系列比赛中的参与者数量不再受到单个赛场的赛道的限制，因为可对每个都具有RFID车辆14的多个赛场的多个相同赛道进行网络化。
一旦登记，就可使用该装置和系统来追踪一场比赛中一个或多个赛道上的车辆14或参与者。通过把来自每个车辆14上的RFID12的广播标识数据与那辆特定的车辆相关联，可将上述的步骤用于登记参加比赛者。然后通过其它步骤，即在对于穿过控制门18的比赛期间监控参与车辆，和步骤，即添加通过控制门18的总次数以根据所移动的距离确定优胜者和/或添加整个确定的赛道行程中所追踪每个车辆的行进的总时间来对每次比赛中的车辆进行追踪。
如上所述，参与者之间的比赛可在一个或多个具有相同或相似赛道的赛场上发生，经过相似地设置在相似车道上的控制门18的车辆14的数据可通过网络反馈到中央计算机中，该计算机将使用软件来追踪整个比赛形成上的全部参与者。如果比赛仅在一个赛道上，那么网络就不再必要了，因为该追踪车辆14就在原位上。如上所指出的，当比赛中多个车辆14同时地或者非常接近实时地通过控制门18时，它们各自的RFID将被触发，以发射识别信息，如果由多个RFID对接近控制门18的RFID的无编址的清点请求进行发射和接收，那么多个RFID发射的响应就会重叠，从而引起识别两车辆14的问题。在RFID发射的情况下，RFID读取器21通常在给定时间周期内不能读取一个以上的RFID发射。这是因为，由于来自一个或多个车辆14几乎同时的发射将会引起发射数据的冲突，所以读取器21不能对两个RFID标签反射回来无线电波发射进行译码，这两个RFID标签当它们非常接近地到达控制门18时，基本上同时被启动发射。
这种装置的生产者已经发展一种防冲突的协议，以使读取器能在快速序列中每次与一个标记进行通信。最常用的防冲突方案称作“aloha”和“tree walking”Aloha分配给每个RFID一个向读取器通信的时隙，基本上对多个发射时隙指定时间周期，为5毫秒，在此期间，要求所有在读取器范围内的RFID发射应答器发射它们的数据到其分配的时隙中。在通常的多时隙请求中，发射响应器例如能在16个分配的时隙中对清点请求进行响应。这种情况下的RFID读取器将根据RFID的识别号或其它所定义的参数向每个RFID发出指令，以在特定时隙内进行响应。因为广播RFID能在不同时隙进行响应，所以发生冲突的几率很低。
然而，因为赛车14行驶很快，这个方案在相关方面很慢，并且因为在发出另一个来自经过的RFID的清点请求之前，该读取器要等待16个时隙，所以已经发现多时隙清点请求的一大弊端。时序会象这样清点请求→时隙1→时隙2→时隙3→...→时隙16。如果在时隙1-16期间车辆飕飕驶过控制门20，那么它不会响应，因为当该读取器作出初始清点请求时，它并不在场。已经发现，这会导致一遗失的重叠部分，由此不能正确地检测到驶过该控制门18的车辆14，因为在RFID开始广播之前，它已离开了读取区域。
对于工业上用于避免冲突的“tree walking”方式，读取器要求RFID标签依序发出首先从0开始的序号的所有标记，然后是1，然后是00和01，再然后是10和11等等。该“tree walking”方案类似老师仅要求名字从“A”开始的学生回答，而不是让所有的学生同时喊出他们的名字。但是，因为赛道上车辆的高速度和对读取器21接收清点请求来说足够接近控制门18的有限的时间，所以很有可能在传送到车辆RFID的批准的响应序列中间或结尾，车辆上的RFID的响应会在离开控制门18的范围外响应，可能会错过计数。
为了解决在比赛环境的高速度、短读取时间下RFID所发射的标识数据的冲突问题，通过试验，本文中的该系统提供了第一装置和第二装置来避免数据冲突。这可通过一种独特的方法加以完成，即将高速比赛中的每个车辆上的RFID编制存盘，以无数据冲突地或者以无单个RFID响应缺失地发出它们的响应，该单个RFID仅在发射区域逗留很短时间。在避免数据冲突的第一装置中，此处的方法使用了单个时隙的清点请求，代替了常规的多时隙请求，另外，每次经过邻近控制门18的读取区域期间，在完成它们个体的数据发送以后，指令任何车辆14上的响应RFID对下一个随后所接收的清点请求广播保持安静。
代替使用两者都会丢失数据的多时隙格式或顺序响应格式，在特别优选的实施方案中，本文公开的方法将仅使用一个时隙，以响应所有激励的RFID发射器的所有清点请求，并兼顾响应这种请求的发射。当然，本领域的技术人员将会意识到，通过调整时间和时隙以及包括保持安静的指令，可以研发出避免冲突的其它装置。然而，通过试验发现的目前的最佳方式表明，将单个时隙用于发出的响应和使响应的RFID安静的指令是最好的。
在设计用来避免丢失新的数据单元和避免数据冲突的使用单时隙的第一装置中，按时间接近RFID的清点请求顺序将会是清点请求→时隙1→清点请求→时隙1等等。然后，为了进一步降低非常接近的两车14所发射数据的冲突几率，在车辆14上的RFID向清点请求发射其响应之后，那辆响应车辆14上的RFID将受到指令，停止在邻近那个控制门18的那一单个周期内响应清点请求。随后开始清点请求的跟随第一辆到达控制门18附近的第二个车辆14将接着让其RFID车上的数据，并也被指令在通过读取器21的周期中停止响应。每个控制门18附近的每个响应的RFID都设置相同的响应和无源周期。这一使用一个时隙并指令响应停止的第一步骤有助于大大地限制彼此十分接近并接近控制门18的车辆14上RFID数据的冲突。
如果两个或多个RFID响应器非常接近或者基本上在同时靠近控制门18广播出它们的识别信息，那么即使使用上述的方法，在即使指令第一响应器停止发射的一个时隙期间，也存在数据冲突的可能。这样，如果由读取器21接收到失真的或不可读的发射而检测到数据冲突，那么本文的装置可通过应用算法函数使用作为第二装置的第二步骤来避免数据冲突，该算法函数直接影响下一周期中向RFID进行清点请求广播的顺序。该冲突循环示于图4，其中“N”为检测到冲突次数，对于响应清点请求所接收到的失真信息来说，N大于0。所检测到的冲突次数为1或更大，就开始该系统的此冲突循环，其中使用冲突算法立即整理和补救遇到的问题。研发用来在比赛中清点单个参与者的RFID识别的算法可对该快节奏环境中的RFID的数据冲突进行智能处理。使用从读取器21接收识别数据的存储于计算机上的软件，该系统可连续地追踪每个所接收的对上述连续清点请求的RFID响应。该软件可连续地调整请求响应的顺序，以制定一交替连续顺序的清点请求，并可用于随后检测的数据冲突的清点请求并可用由读取器21发射到RFID以识别它们自己。
用这种方法，通过来自其RFID的广播信息检测到单个车以后，将那一单个RFID标签以RFID标签的顺序单进行设置，并存储在与RFID信息进行通信的计算机的存储器中。该存储的连续变化的清单容纳了从最早到最迟顺序已进行检测的车辆。在通常的四车竞赛中，发射到RFID的正常发射的清点请求将初始化为ID1、ID2、ID3、ID4进行排序。只要没有检测到数据冲突，在单个时隙下这会运行得很好。在接收到的响应中，当检测到每个响应器的特定RFID标签时，如例如ID2，存储在计算机存储器中的改变清点清单将重新排序为ID1、ID3、ID4、ID2，从而将清点请求ID2，该最后检测的RFID，设置在改变顺序的清点请求清单的结尾。
即使使用第一装置来避免上述的这种问题，当如所示的检测到数据冲突时，其中图4上N也会大于0，该系统会模拟第二装置来避免数据冲突和数据损失，并将改变正常发射的响应清点请求(此处仅具有匹配ID的响应器能响应)成改变顺序的清单，该清单将不断地进行更新以将最迟检测到的RFID标签ID设置在清单的结尾(清点请求的最后)。
使用该第二装置来避免数据冲突，使清点请求广播成为改变顺序清点请求的顺序，直到通过没有接收到识别冲突所表示出ID已确定。因此，在该改变顺序请求的实例中，因为它是最可能通过下一个标志杆的车辆，所以向标记为ID1的RFID发送编址清点请求，后面是ID3和ID4。代用清单能够检查整个清单或者仅一部分清单，直到一个RFID响应。一旦从RFID之一接收到一响应，表明没有数据冲突，该系统就退出冲突算法，并返回到正常的序列无编址清点请求。其中将已响应的最后的RFID设置在一顺序响应清点请求的结尾的这种算法的其它变型也是可能的，并且对本领域的技术人员而言，在该快节奏比赛环境中数据冲突以后，可作为一种获得RFID的手段，这正是所期望的。然而，该系统目前的最佳实施方案，也最优选的是上述的方法，即改变清点请求的顺序，以将最后响应的RFID设置在改变顺序清点请求的最后并且在任何数据冲突以后，持续地更新该供使用的改变顺序清点请求。
最后，如上所述和图4中所示，对比赛中参与者的清点请求广播的响应会产生它们的单个标识信息。该信息也能用于实际登记比赛的参与者，而不需要将它们预先登记在比赛中。这要么通过接收和索引来自每个参与者的特定RFID标签的广播标识信息来完成，要么通过比较标识信息和存储信息来完成，该存储信息与当将RFID标签分配给他们时所收集的那一特定RFID标签相关。总之，因为RFID标签可用于消除比赛登记的繁冗步骤，所以这一步骤有助于加速比赛的进行。
虽然参照其大量变型的特别的实施方案在此已经对本发明的所有基本特征和特点进行了说明，但是在上文公开内容中也旨在各种变化和替换，显而易见的是，在一些情况下，本发明的一些特征可以使用，而同时不相应地使用其它的特征，这些都不脱离本发明所提出的保护范围。应该理解的是，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围下，可作出这种替换、修改和变型。因此，所有的这种变化和变型都包括在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种自动追踪在一绕道比赛中多个车辆中的每一单个车辆的系统，其包括信息电子存储装置，所述信息与所述车辆的身份相关，所述电子存储装置安装在所述车辆上；所述信息的RF发射装置；所述RF发射装置的启动装置；接收包含在RF发射中的所述信息的接收装置；与所述信息的所述接收装置进行通信的计算机；以及常驻在所述计算机内的软件，所述软件提供一装置，以根据所述信息的所述接收装置所接收的所述信息，来追踪比赛中所述多个车辆中每一个所述单个车辆的进度并确定领先者。
2.权利要求1所述的系统，其特征在于，与所述车辆的身份相关的所述信息电子存储装置是具有供所述信息存储的电子存储器的RFID标签。
3.权利要求2所述的系统，其特征在于，所述RF发射装置的所述启动装置包括发射器，所述发射器邻近所述车辆在其上比赛的赛道；所述发射器产生足够的电磁场(EMF)来激励所述RFID标签成激励状态；以及所述RFID标签仅在所述激励状态下发射所述信息。
4.权利要求2所述的系统，其特征在于，所述RF发射装置的所述启动装置包括测定所述车辆经过所述赛道上一确定位置的测定通过的装置；发射器，所述发射器邻近所述车辆在其上比赛的赛道；仅当所述车辆经过所述确定位置时，所述测定所述车辆通过的装置启动所述发射器产生所述EMF；所述发射器发出足够的EMF来激励所述的RFID标签成激励状态；以及所述RFID标签在所述激励状态下发射所述信息。
5.权利要求1所述的自动追踪在一绕道比赛中多个车辆中的每一单个车辆的系统还包括所述比赛在多个赛道上同时进行；每一个所述赛道基本上与另一个相似；将来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息传送给所述计算机的一网络；以及所述软件提供一装置，以根据所述计算机从所述网络接收到来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息，来追踪每个所述多个赛道上的所述多个车辆中每一个所述单个车辆的进度，由此确定所述领先者。
6.权利要求2所述的自动追踪在一绕道比赛中多个车辆中的每一单个车辆的系统还包括所述比赛在多个赛道上同时进行；每一个所述赛道基本上与另一个相似；将来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息传送给所述计算机的一网络；以及所述软件提供一装置，以根据所述计算机从所述网络接收到来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息，来追踪每个所述多个赛道上的所述多个车辆中每一个所述单个车辆的进度，由此确定所述领先者。
7.权利要求3所述的自动追踪在一绕道比赛中多个车辆中的每一单个车辆的系统还包括所述比赛在多个赛道上同时进行；每一个所述赛道基本上与另一个相似；将来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息传送给所述计算机的一网络；以及所述软件提供一装置，以根据所述计算机从所述网络接收到来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息，来追踪每个所述多个赛道上的所述多个车辆中每一个所述单个车辆的进度，由此确定所述领先者。
8.权利要求4所述的自动追踪在一绕道比赛中多个车辆中的每一单个车辆的系统还包括所述比赛在多个赛道上同时进行；每一个所述赛道基本上与另一个相似；将来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息传送给所述计算机的一网络；以及所述软件提供一装置，以根据所述计算机从所述网络接收到来自接收所述信息的每个相应接收装置的所述信息，来追踪每个所述多个赛道上的所述多个车辆中每一个所述单个车辆的进度，由此确定所述领先者。
9.一种登记和自动追踪在一比赛中的多个车辆的方法，其包括将报名参与所述比赛的每个车辆的至少与身份相关的信息编程到附加于所述车辆的RFID标签中；在所述比赛的赛场使用一RFID读取器来读取编程的信息；将所述编程的信息传送给一计算机；以及使用常驻在所述计算机上的软件来编写在所述比赛中的一参与者清单。
10.权利要求9所述的方法还包括以下步骤使用一邻近于一读取点的RFID读取器，所述读取点设置在所述比赛在其上进行的一赛道上；当在一比赛中所述多个单个车辆经过所述读取点时，读取使用于每一个所述多个单个车辆上的单个RFID的所述编程的信息；将所述编程的信息传送给一计算机；以及使用所述计算机上的软件来追踪所述比赛的进度，并确定胜者。
11.权利要求10所述的方法还包括以下步骤在具有基本上为相等设计的多个不同的赛道上进行所述比赛；使用一邻近于所述读取点的一RFID读取器，所述读取点设置在所述比赛在其上进行的每个所述多个赛道上；当在一比赛中使用的多个不同的赛道上的多个单个车辆经过所述相应的读取点时，读取使用于每一个所述多个单个车辆上的单个RFID的所述编程的信息；将所述编程的信息传送给一远程计算机；以及使用所述计算机上的软件来追踪所述比赛的进度，并从所述多个赛道上的多个车辆中确定胜者。
12.一种自动追踪在一绕道比赛中多个参与者中的每一单个参与者的系统，其包括信息电子存储装置，所述信息与每一参与者的身份相关，所述电子存储装置安装在所述参与者上；所述信息的RF发射装置；所述RF发射装置的启动装置；接收包含在RF发射中的所述信息的接收装置；与所述信息的所述接收装置进行通信的一计算机；以及常驻在所述计算机内的软件，所述软件提供一装置，以根据所述信息的所述接收装置所接收的所述信息，来追踪比赛中所述多个参与者中每一个所述单个参与者的进度并确定领先者。
13.权利要求12所述的系统，其特征在于，与所述参与者的身份相关的所述信息电子存储装置是具有一供所述信息存储的电子存储器的一RFID标签。
14.权利要求13所述的系统，其特征在于，所述RF发射装置的所述启动装置包括发射器，所述发射器邻近所述参与者在其上比赛的赛道；所述发射器发出足够的电磁场(EMF)来激励所述RFID标签成激励状态；以及所述RFID标签仅在所述激励状态下发射所述信息。
15.权利要求13所述的系统，其特征在于，所述RF发射装置的所述启动装置包括测定所述参与者经过所述赛道上一确定位置的测定通过的装置；发射器，所述发射器邻近所述参与者在其上比赛的赛道；仅当所述参与者经过所述确定位置时，所述测定所述参与者通过的装置启动所述发射器发射所述EMF；所述发射器发出足够的EMF来激励所述的RFID标签成激励状态；以及所述RFID标签在所述激励状态下发射所述信息。
16.权利要求12所述的自动追踪在一绕道比赛中多个参与者中的每一单个参与者的系统还包括多个所述赛道。
17.权利要求13所述的自动追踪在一绕道比赛中多个参与者中的每一单个参与者的系统还包括多个所述赛道。
18.权利要求14所述的自动追踪在一绕道比赛中多个参与者中的每一单个参与者的系统还包括多个所述赛道。
19.权利要求15所述的自动追踪在一绕道比赛中多个参与者中的每一单个参与者的系统还包括基本上相等尺度的多个所述赛道；测定所述参与者经过每一个所述多个赛道上一确定位置的测定通过的装置；发射器，所述发射器邻近每个所述参与者在其上比赛的每个赛道；仅当所述参与者经过所述确定位置时，所述测定所述参与者通过的装置启动所述发射器发射所述EMF；所述发射器发出足够的EMF来激励所述的RFID标签成激励状态；以及所述RFID标签在所述激励状态下发射所述信息至一具有追踪所述参与者的软件的远程计算机。
20.一种追踪在一比赛中的参与者的方法，其特征在于，每个参与者都附加有一RFID标签，可响应所述RFID在一赛道上的一监测点处所接收的一清点请求广播，广播出该参与者的特定辨识信息，所述方法包括以下步骤分配RFID’s，所述RFID’s在接收到一清点请求后，发射比赛中单个参与者的特定识别信息；向接近赛道上的一监测点的所述参与者广播所述清点请求；监测从每个响应所述清点请求的所述RFID发射的与特定响应参与者相关的辨识信息，以确定是哪个参与者响应所述清点请求；依序存储每个响应参与者的每个所述辨识信息在一数据存储器中；对以其所述辨识信息响应所述清点请求的每个特定参与者广播一停止响应下一个随后的所述清点请求广播的命令；存储最迟的响应参与者的辨识信息；提供一触发器以感应接近所述监测点的参与者；所述信息的RF发射装置；所述RF发射装置的启动装置；接收包含在RF发射中的所述信息的接收装置；与所述信息的所述接收装置进行通信的计算机；以及常驻在所述计算机内的软件，所述软件提供一装置，根据所述信息的所述接收装置在所述清点请求之后的设定时间段期间所接收的所述信息，来追踪比赛中所述多个车辆中每一个所述单个车辆的行程并确定领先者；所述清点请求是请求包含有所述比赛参与者的特定辨识信息的响应。
21.一种追踪在一比赛中的多个参与者的方法，其特征在于，每个参与者都附加有一RFID标签，可响应所述RFID在一赛道上的一监测点处所接收的清点请求广播，广播出该参与者的特定辨识信息，所述方法包括以下步骤分配RFID’s，所述RFID’s在接收到一第一序列顺序的清点请求后，发射比赛中单个参与者的特定识别信息；存储每一个所述单个参与者的所述辨识信息在一数据存储器中；向接近赛道上的一监测点的所述参与者广播所述清点请求，从而从任何被所述清点请求辨识出来并接近所述监测点的所述单个参与者中引出一所述辨识信息的响应广播；监测包含在每个所述响应广播中发射的辨识信息，以依次确定所述多个参与者中哪一个响应了所述清点请求；存储每个响应参与者相应的所述辨识信息在一数据存储器中；使用一第一装置来避免由所述响应参与者基本上同时发射所述辨识信息而引起的数据冲突；持续地更新存储在所述数据存储器中的所述辨识信息，以从所述响应参与者中确定最迟的响应，辨识出一最迟的响应参与者；以及使用常驻在一计算装置上的计算机软件来监测所述数据存储器中的所述辨识信息，以确定所述比赛中的领先者。
22.权利要求21所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤检测到所述数据冲突时，使用一第二装置来避免由所述响应参与者基本上同时发射所述辨识信息而引起的数据冲突。
23.权利要求21所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法，其特征在于，使用一第一装置来避免由所述响应参与者基本上同时发射所述辨识信息而引起的数据冲突包括以下步骤对以其所述辨识信息响应所述清点请求的每个特定的参与者广播一停止响应至少一个随后的所述清点请求广播的命令。
24.权利要求22所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法，其特征在于，所述使用一第二装置来避免由所述响应参与者基本上同时发射所述辨识信息而引起的数据冲突包括以下步骤监测所述响应广播以确定数据冲突的存在；在所述的数据冲突之后，根据一特定次序将从所述多个参与者引出响应的所述清点请求依次排序，以形成第二个序列顺序的清点请求；以及将所述最迟的响应参与者置于所述的特定次序的最后。
25.权利要求23所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法，其特征在于，所述使用一第二装置来避免由所述响应参与者基本上同时发射所述辨识信息而引起的数据冲突包括以下步骤监测所述响应广播以确定数据冲突的存在；在所述的数据冲突之后，根据一特定次序将从所述多个参与者引出响应的所述清点请求依次排序，以形成第二个序列顺序的清点请求；以及将所述最迟的响应参与者置于所述的特定次序的最后。
26.权利要求24所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤监测所述响应广播以确定所述数据冲突停止存在；以及返回所述第一序列顺序的清点请求。
27.权利要求25所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤监测所述响应广播以确定所述数据冲突停止存在；以及返回所述第一序列顺序的清点请求。
28.权利要求25所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法，其特征在于，监测所述响应广播以确定数据冲突的存在包括以下步骤使用计算机常驻软件来监测在每个响应时间段内所接收到的所述响应广播；以及在所述计算机常驻软件中包括确定数据冲突的指令，其在所述响应广播获分配的任何单一时隙期间，当所述响应广播中接收到表示有数据冲突的不可译的数据，便确定数据冲突。
29.权利要求21所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
30.权利要求22所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
31.权利要求23所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
32.权利要求24所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
33.权利要求25所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
34.权利要求26所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
35.权利要求27所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
36.权利要求28所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤在所述清点请求中，指令所述比赛中的所述单个参与者于一单一时间段内响应。
37.权利要求21所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤将来自每一所述单个参与者的所述辨识信息用作登记所述比赛的所述参与者的手段，从而免去了预先登记。
38.权利要求22所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤将来自每一所述单个参与者的所述辨识信息用作登记所述比赛的所述参与者的手段，从而免去了预先登记。
39.权利要求23所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤将来自每一所述单个参与者的所述辨识信息用作登记所述比赛的所述参与者的手段，从而免去了预先登记。
40.权利要求24所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤将来自每一所述单个参与者的所述辨识信息用作登记所述比赛的所述参与者的手段，从而免去了预先登记。
41.权利要求25所述的追踪在一比赛中的多个参与者的方法还包括以下步骤将来自每一所述单个参与者的所述辨识信息用作登记所述比赛的所述参与者的手段，从而免去了预先登记。
全文摘要
自动追踪在一绕道比赛中多个车辆中的每一单个车辆的装置和方法。该装置在每个车辆上使用了RFID标签，在控制门处，当确定经过该控制门时，经调整使RFID激励并广播出车辆的身份。通过向RFID响应的命令可减少数据传输的冲突和引起的辨识数据的丢失，并可根据最可能的响应者的清点指令加以修正。该装置既可用于追踪比赛中的单个车辆参与者也可用于登记比赛中的参与者。通过在所有参与者上设置RFID标签并远离中心位置的单个远程赛道上追踪它们的进度，可在不同地理位置的不同路线上追踪比赛。
文档编号G08B13/14GK101073099SQ200580042060
公开日2007年11月14日 申请日期2005年10月6日 优先权日2004年10月7日
发明者米高·Q·勒 申请人:米高·Q·勒