利用rfid空中协议使装置进行无线通信的方法和系统的制作方法

专利名称：利用rfid空中协议使装置进行无线通信的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频识别("RFID")通信，并且具体地涉及使用一 种空中接口协议支持除了 RFID标签之外的装置的一种RFID网络。
背景技术：
RFID系统用于很多不同的应用中(包括例如在零售环境中)获 取用RFID识別器做了标签的物件相关的信息。例如，可将RFID标 签附装或者整合到产品或产品包装中。利用RFID询问器(在此也称 之为"RFID读取器")(该询问器可以是固定的、便携的或者手持式 的装置)，位于询问器的询问区中的RFID标签可被启动并且提供与 该RFID标签相关联的物件的有关信息(例如，产品说明符、序列号、 位置、等等)。这些RFID标签接收并且响应于射频("RF")信号以 提供例如与该RFID标签所附装的产品相关的信息。这是典型地利用 一种标准的空中接口协议(例如电子产品代码("EPC")射频识别协 议)来实现的。这类信息可以包括与货架上的物件或仓库中的物件相 关的存货单信息。通常，这些RFID标签内的调制器可以利用发射器 传送回一个信号或者将一个信号返射回RFID读取器。这种发射的/ 反射的信号被称为后向散射信号。另外，利用RFID编码器可以将信 息传送给这些RFID标签(例如编码信息)。因此，RFID系统典型 地被用于监测零售环境中的产品存货单并且利用RFID标签或者转发 器用存储的以及远程检索的数据来提供产品的识别。
另外，某些RFID应用使用一个读取器来通过多路复用器 ("MUX")连接到多个天线。例如在使用RFID系统跟踪存货单的零 售环境中，已知提供许多读取点，每个读取点包括使用多个RF多路复用器和众多电缆以连接到每个读取点。在这种情形中，该MUX基 于来自 一个控制器的多个数字逻辑输入进行RFID信号(例如RF信 号)到多个天线的路径选择。该MUX和连接到该MUX的这些天线 典型地用于扩展读取器的范围，以便能够将命令和/或者数据发送到多 个标签并且能够接收包含来自这些标签的应答和/或者数据的后向散 射信号。一个实例是一种RFID网络，在该网络中将附装RFID标签的物 件置于具有多个天线的货架上，所有这些天线连接到一个中央读取 器。这种网络提供货架上物件的长期存货单。然而，在这种具有多个 天线的网络中，必须将很多电线和电缆连接到MUX上以便为网络功 能度所必要的控制信号和RF信号以及交流/直流(AC/DC )功率进行 路径选择。同样，以 一种嵌套安排连接到多个MUX以扩展RFID读 取器的范围的多个MUX能够迅速导致这些MUX与这些天线之间的 关系变得复杂并且难以跟踪和理解的状况。人们希望有一种方法和系 统，这种方法和系统容易地允许对这些MUX之间的关系进行映射并 得到理解。这些RFID系统的成本和复杂性通常^f艮高。进一步地，例如，当 必须安装笨重的缆线分理夹等时，安装这些部件的时间和复杂度也很 高。在这类系统中使用多个RFID询问器以便在不同的位置监测RFID 标签进一步地增加了安装和维护系统的成本。结果是RFID用户投入 大量资金以安装和维护主要用于存货单管理的RFID网络系统。这些相同的用户还有对其他通信需求。例如，拥有用于存货单管 理的RFID系统的用户可能还有一个保安监测系统，或者至少有对这 种系统的一种需求。这典型地要求安装像机、光-红外检测器、传感器、 等等，它们必须进行连线以便通过无线通信系统与监测站或警报面板 进行通信。这种通信基础结构与用于RFID系统的基础结构是分离的。 人们希望有一种方法和系统，该方法和系统允许共享RFID基础结构 以便用于无RFID标签的通信用途。发明内容本发明有利地提供了在使用RFID接口协议的一种RFID网络中 的一个或多个RFID读取器与一个或多个无标签装置之间的通信的一 种方法和系统。在此3皮露的方法和系统l吏用射频的频^瞽和RFID通信 协议，以允许在一个RFID读取器与一个或多个无RFID标签装置之 间的数据通信。无标签的物件(例如像多路复用器、像机、货架读取 器、警报装置、或者计算机)对该RFID读取器表现为RFID标签， 尽管所交换的数据不是与标签相关的数据。因此，能够在多个RFID 读取器与无标签物件之间可发生网络通信而无需额外的安装过程和/ 或者经常性开支。在一个实施方案冲提供了一种使用RFID系统支持与无标签装 置数据通信的方法。该方法包括使用一种RFID空中接口协议与一个 或多个无标签装置进行通信。在另一个实施方案中提供了一种RFID系统。该系统包括与一个 或多个无标签装置进行数据通信的一个或多个RFID读取器，其中每 个RFID读取器具有一个通信范围。该一个或多个RFID读取器通过 RFID空中接口协议与这些无标签装置通信。在又一个实施方案中，本发明提供了一种RFID多路复用器。该 RFID多路复用器包括控制该多路复用器的运行的一个处理单元。该 处理单元运行以询问一个或多个无标签装置从而获得数据。 一个存储 单元存储与这些无标签装置相关的数据。


通过结合附图考虑并参考以下详细说明将会更易于理解对本发 明及其附随优点和特点的更加完整的认识，在附图中相同的参考标记 指代相似的元件，并且在附图中图l是根据本发明的原理所构建的一个系统的框图；图2是根据本发明的原理所构建的一个RFID多路复用器的框图；图3是本发明的一个替代实施方案的框图；以及
图4是展示根据本发明的读取点装置的一种层级安排的框图。
具体实施例方式
现在参考附图，其中类似的附图标记指代类似的元件，在图1 中示出了根据本发明的原理构造的一个示例性系统并且总体上将其 标为"10"。系统10包括与一台主计算机14通信的一个或多个读取器 12。读取器12根据需要与计算机14进行数据交换，例如执行存货单 控制。在这种情形中，主计算机14包括用于跟踪和维护该存货单的 数据库。如下所述，主计算机14还包括跟踪系统10中的其他装置之 间的通信和层级关系的那些部件，如存储器、CPU、 I/O、显示器等， 系统中的其他装置例如是多个MUX、标签、无标签装置以及类似的 装置。这就允许操作人员理解这些部件是如何相互连接的并且还允许 以专一性来使用多个系统部件，例如更新与特定类别的物件相关联的 一个货架读取器视觉显示器上的定价，甚至在一个特定传感器被触发 时从 一 个特定的像机接收图像数据。
系统10包括多个MUX 16a至16c (在此统称为"MUX 16")、 传统的多个RFID标签18a至18d (在此统称为"标签18")以及多个 无标签装置20a至20f (在此统称为"无标签装置20")。注意，图1 中所示的MUX 16、标签18以及无标签装置20的数量纯粹是示例性 的，并且系统10能够包括这些元件中一种特定元件的不同数量(如 果存在的话)。读取器12、 MUX 16、标签18以及无标签装置20利 用多个天线22通过后向散射相互之间进行无线通信。注意，尽管一 些元件(如标签18)示出了在该装置内的天线22，但这种安排仅是 示例性的。在此考虑了天线22可结合在读取器12、 MUX 16、标签 18以及无标签装置20之中，或者连接在它们的外部。
注意，尽管图1示出所有的装置与读取器12均处于直接或间接 无线通信，但本发明并不限于此。可以设想以一种有线的方式将一个 或多个装置(例如一个MUX16)连接到读取器12上。
9本发明有利地允许通过扩展现有的RFID空中接口协议(例如电 子产品代码("EPC")射频识别协议)无线地发送不同的数据。本发 明的方法和系统使用发射至RFID询问器12 (注意，在此可以互换 地使用术语"读取器"和"询问器")或从其发射的无线频谱和协议作为 网络通信的媒介。这些通信装置使用标准协议发射、接收和编码RFID 包，但这些包内的数据并不 一定仅仅是与标签识别和控制相关的数据 和命令。换言之，这些MUX 16和无标签装置20对RFID读取器、 发射器和接收器表现为标签18，尽管与MUX 16和无标签装置20有 关的数据和/或者命令不是与标签相关的数据。这就扩展了常规的标签 识别/写入/读取以允许与这些RFID多路复用器16和其他无标签装置 20进行更牢靠的通信。这还有利地消除或者降低了用于RFID读取点 和其他装置(移动检测器、EAS系统、像机、门报警器、入侵报警器) 的相互连接通常所要求的布线和安装的成本。
根据本发明，多个无标签装置20能够是要求联网通信的任何装 置。例如，多个无标签装置20可以包括但不限于像机、货架读取器、 计算机、PIR、报警器、视觉或音频警报装置和系统、控制器、等等。 更具体地来讲，无标签装置20c可以是捕获图像数据的一个像机，并 且无标签装置20b可以是需要接收、处理和显示该图像数据和/或者控 制该像机运行的一台计算机。如果无标签装置20原本并未配备支持 RFID通信(即后向散射)的能力，那么在此考虑可将一个分离单元 (示于图3并且将在以下讨论)用作在该无标签装置20与支持在此 所描述的RFID后向散射通信的天线22之间的接口。例如，该分离 单元可以使用USB或者其他串行的或者并行的通信连接以便与无标 签装置20接口连接。于是该分离单元可以创建和存储/緩冲这些数据 块并响应于RFID询问4言号。
根据另一个方面，在其询问区内用于对多个标签18进行存货盘 点的一个MUX 16可能需要通过读取器12对该存货单信息进行存储 和传送回主计算机14。在这样的情形中，MUX16包括需要用作一个 读取点(应注意其他的无标签装置20也可包括读取器元件以用作RFID读取点)的元件以便存储和传送标签或者无标签装置的信息。
例如，可将MUX 16c用于在它的询问区内检测和读取来自多个 标签18和无标签装置20 (例如标签18d和无标签装置20e)的标签 数据。对应于标签18d的数据被存储在MUX16c中。反过来，MUX 16c对MUX 16a表现为一个标签。当MUX 16a询问它的区域以识别 多个标签18时，MUX16c表现为标签，并且它所存储的在其询问区 中的标签和其他装置的存货单列表可以作为一个或多个数据块发送 到MUX16a并由其存储。最终，当主读取器12询问在其询问区中的 各个装置时，MUX16a表现为一个标签。当进一步询问时，主读取器 12不仅得知在其询问区中的MUX 16a和任何标签以及无标签装置， 而且还得知在其询问区中的MUX 16c和任何标签(例如标签18d ) 以及无标签装置(例如无标签装置20e)。这样，读取器12可以为主 计算机14提供数据，该数据可以被用于构建这些MUX 16之间的逻 辑关系，以便理解该网络是如何布置的并且理解什么装置(例如，像 机、报警单元、货架读取器、等等)可以与每个MUX16通信。
图2是根据本发明的原理所构造的一个示例性MUX16的框图， 它可用于支持在此描述的功能。MUX 16包括用于控制MUX 16的运 行的微控制器24。存储单元26、 RF检测器28、 RF调制器30以及切 换元件32与微控制器24电连通。可能需要的采样器和耦联器34与 一个或多个检测器28电连通。在运行时，MUX操作代码和数据存储 在存储器26中，该存储器能够包括易失性和/或非易失性存储区域。 调制器30用于经由切换元件32将基带信号调制到一个用于传输的 RF载波上。多个检测器28和抽样器/耦联器34共同运行以便从一个 接收的RF信号(例如符合EPC空中接口标准的信号)检测并且提取 出基带信号和命令以及数据块。微控制器24控制切换元件32以将该 输入切换到输出线路之一上。注意，尽管图2示出了一个微控制器控 制的MUX 16，在此考虑了切换元件32可由 一个不太智能化的逻辑电 路来控制。
再次参见图1，尽管图1包括多个MUX16，但并不要求在多个装置(例如无标签装置20 )之间的所有通信均通过一个MUX 16而进 行。在此考虑了读取器12可以起到多个装置(例如无标签装置20a 和无标签装置20b)之间的通信桥梁的作用。
参见图3，图中示出了本发明的一个替代实施方案。如果无标签 装置20没有配备支持RFID通信(即后向散射)的能力，则一个分 离RFID通信模块36提供在无标签装置20与天线22之间的一个接 口，以便支持RFID后向散射通信。RFID通信模块36可以通过一个 USB或者其他串行或并行通信连接将无标签装置20与读取器12相连 接。RFID通信模块36具有建立、存储和/或者緩沖从无标签装置20 接收的数据块并且响应于RFID询问信号的能力。
作为 一个第 一非限定性实例，本发明的系统和方法可以协助图像 数据从一个像机到一台主计算机的传输。这在一个像机(作为无标签 装置20 )与 一个保安系统结合使用的情形中是有用的，该保安系统被 布置在同样支持RFID系统的环境中，如仓库、零售商店等。在这种 情形中，两个后向散射装置(像机和接收图像数据的主计算机)可以 通过将一个RFID询问器(读取器12或者经由一个或多个MUX16) 用作一个接入点来共享图像数据。例如， 一个启动了后向散射的像机 封装一个图像数据块。然后，RFID读取器12利用该RFID空中接口 协议读取该数据块。换言之，该像机对RFID读取器仅表现为另一个 标签，这样该RFID读取器是在从像机读取具有数据的后向散射信号。
接着，该RFID读取器将从摄像机接收的数据块写入一台启动 了 RFID后向散射的主计算机上，该主计算机可以对显示数据采取进 一步的行动，例如显示或者存储图像。因此，在这种情形中，RFID 读取器12 (或者MUX 16 )起到用于该摄像机和主计算机的一个网络 接入点的作用。
本发明的另一个示例性实现方式是与一个货架读取器系统有关。 在此实现方式中，可以将多个独立行事的货架读取器(例如电池供电 的货架读取器)的无线系统组成网络，这些读取器收集并传送存货单 数据和其他数据，例如状态和事件数据。另外，该货架系统可包括利用该RFID空中接口协议将数据提供给多个装置的能力，以更新和显 示价格数据。
在本实施方案中，可将图像数据从一个读取点(即从摄像机)传 送到如以上所描述的主计算机系统。另外，能够将事件数据发送到主 计算机系统，例如移动报警事件数据，这种数据被收集自并源于在每 个货架读取点(启动了 RFID的通信装置)范围内启动了后向散射的 (启动了 RFID空中接口协议的)装置或者读取点本身。单个的货架 读取点能够通过该RFID网络收集、存储它们的存货单数据并将其传 送到一台中央主计算机。这允许远处的读取点通过RFID空中协议将 数据传送到一个中央主机上。该主机能够将定价、促销信息、广告内 容等下载到该货架读取点，用于显示给位于采用RFID空中接口协议
的货架位置上的顾客。
在此还考虑了该顾客能够在一台计算装置(例如，计算机终端、 个人计算机、手持式计算装置、等等)上进行商店存货单的查询或者 搜索。可将这种信息发送至一台主计算机，该主计算机进而将提示信 息下载到采用该RFID空中接口协议的货架读取点上。该提示信息能 够包括一些指令，以使该货架读取点打开一个可视的、可听到的、或 者其他指示器来允许顾客在商店货架上快速发现所希望物件。
本发明提供了 一种以串行格式(例如XML )封装数据项的方法。 本发明还提供了将一定范围内的多个RFID读取点和后向散射装置 (例如一个主读取点和从属后向散射装置)相关联的一种方法。根据 本发明的一个方面，将多个读取点以主/从读取点的层级安排形式进行 安排。本发明的另 一个方面提供了使用 一个主读取点从多个从属读取 点收集数据、存储该数据、然后在网络中向更高级传送该数据的一种 方法。
本发明还提供了用于主计算机系统将数据块写入网络内的读取 点和后向散射装置的一种方法。图4提供了本发明的一个实施方案的 图示，由此使多个无标签装置20和MUX 16安排在一种主从层级形 式中。本发明提供了用于发现位于一个所希望的物理位置内的所有后向散射和读取点装置的一种方法，即使这些装置中的很多位于附接到
主计算机上的RFID读取器的范围之外。例如，在图4中，多个无标 签装置20与其他无标签装置20和/或者MUX 16通信。每个通信连接 代表一个主/从关系，由此使一个装置(无标签装置20或者MUX 16 ) 可以与通信"链条"中更高处的另一个装置进行通信。这种层级关系使 一些无标签装置20 (通常位于一个RFID读取器12的询问区的外部) 能够从一个RFID读取器接收RFID询问指令。本发明还提供了用于 在网络IO内通过主计算机14分配和设置例如图4所示的主从关系的 一种方法。
本领域中熟练的技术人员将会理解，本发明不限于以上所具体示 出和描述的内容。另外，除非有相反描述，应注意所有的附图不是按 比例绘制的。在不偏离本发明的范围和精神的前提下，可根据上述教 授内容进行各种修改和变化，本发明的范围和精神仅受以下权利要求 书的限制。
权利要求
1.一种通信方法，该方法包括使用一种RFID空中接口协议与一个或多个无标签装置进行通信。
2. 如权利要求1所述的方法，进一步包括将数据从该一个或多个 无标签装置传送到一台启动了 RFID后向散射的主计算机。
3. 如权利要求1所述的方法，该方法进一步提供与该一个或多个 无标签装置数据通信的一个或多个RFID读取器，该一个或多个RFID 读取器各自具有一个相应的询问区，其中该一个或多个无标签装置对 该一个或多个RFID读取器表现为RFID标签。
4，如权利要求3所述的方法，进一步包括提供一个或多个多路复 用器以协助该一个或多个RFID读取器与该一个或多个无标签装置之 间的数据通信。
5. 如权利要求4所述的方法，其中该一个或多个多路复用器包含 用于读取从该一个或多个无标签装置接收的数据的多个数据询问元件。
6. 如权利要求3所述的方法，进一步包括提供一个RFID通信模 块以协助在这些无标签装置与该一个或多个RFID读取器之间的 RFID空中接口协议通信。
7. 如权利要求2所述的方法，其中该一个或多个无标签装置中的 至少一个是一个主读取点装置，该方法进一步包括利用该RFID空中 接口协议从该启动了 RFID后向散射的主计算机将信息传输至该主读取点装置。
8. 如权利要求7所述的方法，进一步包括提供一个从属读取点装 置，该主读取点装置从该从属读取点装置收集数据以创建一种主/从读 取点装置的层级安排用于进一步的数据传输。
9. 如权利要求8所述的方法，其中根据该层级安排，该主计算机 将数据写入这些读取点装置。
10. 如权利要求8所述的方法，其中至少一个读取点装置是位于 该一个或多个RFID读取器的询问区的外部。
11. 如权利要求2所述的方法，其中至少一个无标签装置是一个像机。
12. 如权利要求11所述的方法，进一步包括 捕获一幅图像；将该图像存储为一个数据块，并且利用该空中接口协议检测后向散射信号，这些后向散射信号包括 该数据块。
13. 如权利要求12所述的方法，进一步包括将该数据块写入该启 动了 RFID后向散射的主计算机。
14. 一种RFID系统，包括与一个或多个无标签装置数据通信的一个或多个RFID读取器， 每个RFID读取器具有一个询问区，其中该一个或多个RFID读取器 经由一个RFID空中接口协议与这些无标签装置进行通信。
15. 如权利要求14所述的系统，进一步包括与该一个或多个RFID 读取器数据通信的一个启动了 RFID后向散射的主计算机。
16. 如权利要求14所述的系统，进一步包括一个或多个多路复用 器以协助在该一个或多个RFID读取器与该一个或多个无标签装置之 间的数据通信。
17. 如权利要求16所述的系统，其中该一个或多个多路复用器包 含用于读取从该一个或多个无标签装置接收的数据的多个数据询问 元件。
18. 如权利要求14所述的系统，进一步包括一个RFID通信模块 以协助在这些无标签装置与该一个或多个RFID读取器之间的RFID 空中接口协议通信。
19. 如权利要求15所述的系统，其中该一个或多个无标签装置中 的至少一个是一个主读取点装置，该主读取点装置能够利用该RFID 空中接口协议从该主计算机接收信息。
20. 如权利要求19所述的系统，进一步包括一个或多个从属读取 点装置，该主读取点装置从该一个或多个读取点装置收集数据来创建 一种主/从读取点装置的层级安排用于进一步的数据传输。
21. 如权利要求20所述的系统，其中根据该层级安排，该主计算 机将数据写入该RFID系统中的这些读取点装置。
22. 如权利要求20所述的系统，其中至少一个读取点装置是位于 该一个或多个RFID读取器的询问区的外部。
23. 如权利要求15所述的系统，其中至少一个无标签装置是一个像机。
24. 如权利要求23所述的系统，其中该像机捕获一幅图像并且将 该图像存储为一个数据块，并且其中该RFID读取器利用该空中接口 协议从该像机数据块中检测后向散射信号，这些后向散射信号包括该 数据块。
25. —种RFID多路复用器，包括控制该多路复用器运行的一个处理单元，该处理单元的运行询问 一个或多个无标签装置以获取数据；以及用于存储与这些无标签装置相关的数据的一个存储单元。
全文摘要
一种方法和系统，该方法和系统利用RFID空中接口协议用于在一个RFID系统中在一个或多个RFID读取器和一个或多个无标签装置之间交换数据。一种RFID系统包括在一个询问区上与一个或多个RFID读取器进行数据通信的一个或多个无标签装置。无标签装置利用RFID空中接口协议将无线数据信号传输至RFID读取器并从其接收无线数据信号，而无需实施一种分离的通信基础结构。该RFID读取器可以将数据传送至用于处理所接收信号的一个启动了RFID后向散射的主计算机。作为读取点的无标签装置与其他无标签装置进行通信以建立一种主/从读取点层级。一个或多个多路复用器可以协助在RFID读取器和无标签装置之间的数据交换以便提供一种更为牢靠的通信网络。
文档编号H04B5/00GK101517595SQ200780035990
公开日2009年8月26日 申请日期2007年10月1日 优先权日2006年9月29日
发明者G·M·谢弗, M·埃利克斯 申请人:传感电子公司