CN100481142C - 利用环形天线的零售架电子商品跟踪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用在零售店中的展台，该展台包括由导体金属制成的并且适于支撑悬挂商品的环体。该环体具有第一和第二端，该环体的第一和第二端均都连接到一绝缘件，利用该绝缘件使所述第一端与第二端电绝缘。一RFID阅读器连接于该环体的第一端和第二端中的每一端。通过该环体和RFID阅读器形成一电路，其中该环体为RFID阅读器提供一天线元件。本发明还提供一种对用在零售店中的展台进行翻新的方法。

Description

利用环形天线的零售架电子商品跟踪系统
技术领域
本发明涉及使用谐振安全/跟踪标签的电子商品安全和跟踪系统。
背景技术
电子商品安全系统(EAS)已经分布广泛，用以跟踪和检测并防止偷窃或未经许可而从零售公司和/或其他工厂移动商品或货物。通常，这种安全系统使用固定在或关联在商品(或其包装)上的安全标签。这种商品通常容易由潜在顾客或工厂客户取得，并因此易遭受未经许可的移动。根据使用的EAS系统的特定类型、被保护的商品类型和尺寸、商品包装等，安全标签可呈现出许多不同尺寸、形状和形式。通常，这种EAS系统被用以检测安全标签存在(或不存在)从而得知受监视的安全区或检测区内的被保护商品的存在(或不存在)。对于防止偷窃的使用，大多数情况下，检测区被设置在工厂(facility)或部分工厂的出口或入口处，或者工厂或部分工厂的出口或入口周围。
例如，关于跟踪零售业中可出售的服装商品，需要跟踪店内这种服装商品的实际位置。例如，当每一单个服装商品被从展台(fixtures)(如一种金属衣服架)移走时，需要跟踪以获取将被使用的数据，例如，根据与从展台移走的商品相关的数据，额外生产倍受顾客关注的服装商品。
然而，部分由于服装展台的缘故，使得用传统的无线射频识别(RFID)技术跟踪零售业中的服装商品有困难。金属衣服架或金属衣服台往往干扰安置于所展服装附近的墙壁或天花板中的天线。而且，在滚动衣服架上的衣服的运动对用于商品跟踪的天线布置呈现挑战。随着在零售场所内跟踪服装的需要的增加，而不只在商店出口跟踪服装，天线的布置愈加困难。
一种已得到广泛普及的EAS系统类型利用一种含有小的通常为平面印制电路形式的/自含式无源谐振电路的安全标签，该平面印制电路在检测频率范围内以预定的检测频率谐振。发送器，也被调制到该检测频率，用于将电磁能量发送到检测区。接收器，被调制到该检测频率，其距该检测区最近放置。当带有附加安全标签的商品移进或移过该检测区时，该安全标签受所发送能量的影响，引起该标签谐振电路谐振，从而提供由接收器可检测到的输出信号。通过接收器检测到该输出信号表示该检测区内存在带有安全标签的商品。
最近，开发了返回唯一或半唯一识别码的无源谐振安全标签。美国专利号5,446,447(Carney等人)、美国专利号5,430,441(Bickley等人)，以及美国专利号5,347,263(Carroll等人)公开了三个这种标签的实例。这些安全标签通常包括产生识别码的集成电路。这种“智能”安全标签提供关于询问器区域中所检测商品的附加信息。
需要在商品跟踪系统中使用这种返回唯一或半唯一识别码的无源谐振安全标签或者甚至有源谐振安全标签，该商品跟踪系统有着来自金属衣服架或金属衣服台的最小的干扰，以及由于滚动架或台的运动而引起的天线布置的难度被最小化。
在此引用的所有参考文献在此被全文引用。
发明内容
本发明提供一种用在零售店中的展台，该展台包括由导体金属制成的环体，并且适于支撑悬挂商品。该环体具有第一和第二端，该环体的第一和第二端的每个都连接到一绝缘件，在此利用该绝缘件使所述第一端与第二端电绝缘。RFID阅读器连接于该环体的第一端和第二端中的每一端。通过该环体和RFID阅读器形成电路，其中该环体为RFID阅读器提供一天线元件(antenna function)。
该展台可包括一底座并且可包括轮子。该展台，例如，可采用直立环、水平环的形式，可适于吊于天花板或可被安装跨于一台面之上。所形成的电路优选适于工作在UFH或FH谱。
优选地，该RFID阅读器可用至少一个可充电电池工作。例如利用标准AC接口、太阳能电池、通过附加在展台上的轮子的运动发电或者近程充电器对该电池充电。优选地，该RFID阅读器包括一待机模式，其中除了在规定的时间间隔期间进行阅读或除了间隔期间操作者或网络对该RFID阅读器进行特定访问之外，大量减小满功率以保存电池电量。优选地，该环体由金属构成，其可以被或可以不被绝缘，以解决长期暴露或安全顾虑。在该展台中可包括多个环体，用以支撑商品，例如，通过衣架。例如，该展台可包括至少两个展架，其中这些环体互相平行或彼此正交。当使用多个环体时可使用单个RFID阅读器或多个RFID阅读器。在使用多个环体时，这些环体可以被或可以不被互相隔离。该环体可适于产生远场取消天线方向图。该环体可被交叉而在其上产生一交叉点从而产生远场取消天线方向图。
本发明还提供一种对用在零售店中的展台进行翻新的方法，该方法包括以下步骤：提供至少一个由传导性材料形成的环体，其中该环体适于支撑零售商品；在所述环体中打开一缺口，从而得到该环体的第一端和第二端；在所述缺口中插入绝缘件；以及在所述环体的第一端和第二端之间电连接RFID阅读器从而形成包括该环体和RFID阅读器的电路，其中该环体为所述RFID阅读器提供一天线元件。
优选地，该方法包括步骤：为至少一个所述环体提供一底座。在该底座上可包括轮子。提供所述环体的步骤可包括：提供一直立导向的环体或一水平导向的环体；将该环体悬吊于天花板或安装于一台面之上。提供所述环体的步骤也可包括为所述展台提供几个环体。例如，可提供两个平行或两个正交的环体。电连接RFID阅读器的步骤可包括步骤：将一个RFID阅读器与所述多个环体的至少两个相连接。这些环体可以被或可以不被互相隔离。该方法可包括步骤：产生远场取消天线方向图。该方法也可包括步骤：使环体交叉而在其上产生一交叉点从而产生一远场取消天线方向图。
附图说明
现将结合以下附图描述本发明，图中相同的附图标记表示相同的元件，其中：
图1是本发明一优选实施例的展台的立体图，该展台具有一内置环形天线；
图2是适用于本发明的RFID标签的结构图；
图3是适用于本发明的一阅读器(即，一询问器)的结构图；
图4是本发明第二优选实施例的展台的立体图，该展台具有一对内置环形天线；
图5是本发明第三优选实施例的展台的立体图，该展台具有三个内置环形天线；
图6是本发明第四优选实施例的展台的立体图，该展台具有一内置环形天线；
图7是本发明第五优选实施例的展台的立体图，该展台具有一内置环形天线；
图8是本发明第六优选实施例的展台的立体图，该展台具有一内置环形天线；
图9是本发明第七优选实施例的展台的立体图，该展台具有一内置环形天线；
图10是本发明第八优选实施例的展台的立体图，该展台具有一内置环形天线。
具体实施方式
本发明涉及利用谐振安全/跟踪标签的电子商品安全和跟踪系统。通常，服装展台由金属制成，因此，通过很小的改动，服装展台就可翻新式样或重新构造从而变得“智能”。例如，如在此描述的，可以制造像“智能架”、“智能杆”或“智能桌”这类智能展台，或翻新这类现有的展台。这类展台或其中的部分可用作RFID的天线，其中RFID工作在超高频(例如915MHz)和/或高频(例如13.56MHz)谱。
由于本发明的目的，词“展架”和“展台”同义并且广泛包括各类展架、展台或任何其他用于支撑零售店所卖物品的类似物。
例如，用于悬挂衣架上的衣服的滚动架可被修改为大的检测环形天线。为了将现有展架改造成“智能”架，必须在环体上设一断口，该断口可连接到RFID阅读器或询问器上。对于本发明的目的，“阅读器”与“询问器”同义。阅读器提供RF能量以激发在服装商品表面或之中的转发器标签。
过去，“智能货架”已存在，其中单个天线被附于架构元件或展台元件。通过本发明，由相同的对象(即展台)可实现该展架的物理性能和天线的电学性能。
现在参照附图，其中所有图中相同的附图标记表示相同的元件，图1所示为本发明的一个优选实施例中零售店10所用的展台。展台10包括环体22，环体22包括底座12、挂杆14、垂直件16、18以及底座支撑件20。挂杆14、垂直件16、18以及底座支撑件20构成形成天线的导体金属环体22，下面将对此作进一步讨论。如图1所示，展台10与做了某些改动的普通的现有技术的滚动架相似，因此环体22形成天线。图1中的展台10描述了简单的智能展架，其中通过插入绝缘衬套26将该架连接到RFID阅读器(询问器)上。
可选地，如图所示，展架10的底座12可具有协助零售店内展架10运动的轮子28。
图2显示适用于本发明的RFID标签30例子的主要细节。当将标签30贴到商品上使用时，RFID标签30成为智能安全标签。如现有技术中所公知的，当标签30处于受阅读器或询问器监控的区域之内时，标签30包括用于检测的无源谐振射频电路32。一种公知的电路32具有环形天线34和电容器36，它们一起形成具有预定谐振频率的谐振电路，预定的谐振频率为由环形天线和电容器的值决定的被选射频。传统方式中标签30的能量来自天线34。此外，标签30包括用于为标签30提供“智能”的集成电路(IC)38。IC 38电连接于谐振电路32。根据电路32的期望的功能，电容器36既可外设于IC 38之外，也可内置于IC 38之中。IC 38包括可编程存储器40，如20位内存以存储一些识别数据。当天线34提供给IC 38足够的能量时，IC 38输出由所存数据(例如本实施例中20位)组成的数据流。在本发明的一实施例中，通过转换横越(across)环形天线34的额外的电容器(未示出)，数据流产生数据脉冲序列以获得数据脉冲的持续。该额外电容器的加入改变射频电路32的谐振频率，以解谐工作频率。因此，RF电路32返回含有预编程序信息包的信号，而不是返回简单的单频响应信号。该信息(数据脉冲)包由询问器接收电路系统接收和处理并解码(如果需要)从而提供有关标签30所附商品的识别信息。利用IC存储器40中的数据以从标签30输出识别数据的其他方法在本发明范围内。IC 38还优选为无源设备，并且以与RF电路32(即，通过利用天线34所接收的来自询问器发送信号器信号的能量)相同的方式被供电。因此标签30是所谓的“无线射频识别(RFID)标签”。其他类型的RFID标签也可用于本发明，如利用调谐天线(如偶极天线)作为RF电路32可选天线的RFID标签，在此使用如915MHz的超高频(UHF)。可用作标签30的其他RFID标签例子公开在如美国专利号5,446,447(Carney等人)、美国专利号5,430,441(Bickley等人)，以及美国专利号5,347,263(Carroll等人)的专利中。典型地，RFID标签不能物理无效(deactivatable)。换句话说，环形天线、电容器或含有这种RFID标签天线电路的任何其他元件不会发生物理变化或磁态变化。不能物理无效的RFID标签与现在通常使用的可物理无效的磁性安全标签和/或现有技术的可物理无效的RF安全标签相比较具有绝对优势，因为这类RFID标签更难以绕过(bypass)。在本发明的一些实施例中，使用不能物理无效的RFID标签。在本发明的其他实施例中，使用可物理无效的RFID标签。
图3是适用于图2中所述标签30的阅读器或询问器42的结构图。如本领域公知的，询问器42和标签30通过感应耦合通信。询问器42包括发送器44、接收器46、天线组件48以及数据处理和控制电路系统50，其中每个单元都具有输入端和输出端。发送器44的输出端连接于接收器46的第一输入端，以及天线组件48的输入端。天线组件48的输出端连接于收发器46的第二输入端。数据处理和控制电路系统50的第一和第二输出端分别连接于发送器44的输入端以及接收器46的第三输入端。而且，接收器46的输出端连接于数据处理和控制电路系统(DPCC)50的输入端。然后该DPCC 50向计算机或数据库55发送输出信号，在计算机或数据库55处检测状态、位置等。DPCC50向远程计算机或数据库无线发送输出信号在本发明最广的范围之内。使用在美国专利号3,752,960、3,816,708、4,223,830以及4,580,041的专利中描述的电路系统建构具有这种普通配置的询问器，上述专利均授权于Walton，在此所有文件被整体引用以作为参考。可选地，在此使用UHF或微波频率，RFID阅读器可使用UHF/微波阅读器，例如由加利福尼亚San Jose WJ通信公司出售的SX2000。
由于，例如彼此正交放置多重环体可实现较好地覆盖随意方向布置的标签，所以诸如展架的展台优于平板架或基座。例如，如图4所示，示出了本发明的另一实施例，该实施例通过在y、z所构成的平面增加第二环体增强展台作用。图4中展台10A包括底座12A、挂杆14A、垂直件16A和18A、底部支撑件20A、环体22A、RFID阅读器24A、绝缘衬套26A以及轮子28A。此外，还示出安装于挂杆14A和底部支撑件20A的第二环体52。第二环体52供衣服悬挂于第一挂杆14A和第二挂杆54上。此外，如环体22A中的一样，环体52包括类似于环体22A中的RFID阅读器24A以及绝缘衬套26A的RFID阅读器56和绝缘衬套58。为了清楚地说明，环体52图示在挂杆14A跨距中心处。如图所示，图4示出两个RFID阅读器。然而，单个RFID阅读器可在环体之间多路复用。应注意在实际中将一个RFID阅读器直接、非多路连接到两个或多个环体是劣等的。图4中所示的两个环体22A、52为完全孤立的(见绝缘体53A和53B)，但这并不是必须的。二者允许共享单个节点。
如图5-9分别显示本发明的其他实施例的例子，如展台10B、10C、10D、10E以及10F。这些特殊实施例的具体细节没有被完全描述，但足以表示这些基本元件与图1和图4中的基本元件具有实质上相同的配置。如图5，示出了展台10B，在展台10B的每一端设有环体60、62，或者设有三个环体，其中展架的每一端有一个，展架的中心有一个(未示出)。如图6所示，示出了展台10C，展台10C被设计为将服装悬挂于台面64之上。在此，示出了环体66，其中该环体的元件被安装于台面(在此，示出了可选的在该台面之下的结构)。如图7所示，示出了展台10D，其中用以悬挂服装的环体68被安装于天花板70上。如图8所示，示出了展台10E，其中用以悬挂服装的环体72被安装于墙壁74上。服装可被悬挂在形成环体72本身的结构上或挂杆76上。类似地，如图9所示，示出了展台10F，其中服装同样可被悬挂在环体本身结构上或者吊钩系统78上。其中后面的两个系统不具有可移动性的优势。
图10所示展台10G是本发明的另一个可选实施例。除去其在“图8”中的结构，展台10G与图1相似，也就是，展台10G为一成对的环体组，该环体组实际上有两个环体，而不是单个环体。对于每套成对的导环，一个导环形成一个“有源”天线环。另一个导环形成一个“无源”环，即，其不被驱动或驱动，而仅通过环体之间的互相耦合与各自环体相互作用。
如图10所看到的，垂直件90、92向上延伸，然后相交于交叉点94。环体96的交叉产生远场取消天线方向图，也降低来自外来射频能量的远程源的干扰。这种交叉技术已公知，例如，在美国专利号5,103,235(Clemens)中所示，在此该专利的整个说明书被作为参考包括进来。
本展台发明的范围包括提供悬挂衣服以及其他无需在此说明的各种零售商品的性能。
本发明系统的进一步的实施例包括使用带有RFID阅读器的展台，该RFID阅读器由电池供电并通过标准电源线充电，以及/或，例如，使用太阳能电池80(如图6)，由轮动82，或类似于这些用于电动牙刷(未示出)的近程充电器发电。这种充电系统可被集成到RFID阅读器中，并且在电池供电系统的技术中已被公知。
通过低负载因子可实现低平均功耗，例如，仅以规定的时间间隔或响应操作者或网络访问进行阅读。
通过无干扰或协议扩展的无线强制同步、定时交错(timedinterleave)实现与其他阅读器的同步以适应通过标签信道的交互阅读器通信。
展架材料(包括，例如，图1中的悬挂杆14，垂直件16、18和底部支撑件20，以及在此所示的其他实施例中的类似元件)可为保持裸露的金属或涂覆有绝缘材料以适应任何长期的暴露或安全考虑。
在多个实施例中所描述的多种环体的准确尺寸和这些环体中的每一个所需的功率可改变很大。然而，这些尺寸和能量要求也在天线设计领域技术人员的知识范围之内。
本发明已被详细描述并且参考特定的实施例，可在其中做多种不脱离本发明精神和范围的改变和修正对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (42)

1.一种用在零售店中的展台，包括：
(A)一环体，该环体由导体金属制成，并且适于支撑悬挂商品，该环体具有第一和第二端，该第一和第二端的每个都连接于一绝缘件，利用该绝缘件使所述第一端与第二端电绝缘；以及
(B)一RFID阅读器，该阅读器连接于所述环体的第一端和第二端中的每一端；
因而通过所述环体和RFID阅读器形成电路，其特征在于，所述环体为该RFID阅读器提供一天线元件。
2.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述展台还包括一底座。
3.根据权利要求2所述的展台，其特征在于，所述底座具有多个轮子。
4.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述展台形成一直立环体。
5.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述展台形成一水平环体。
6.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述展台以适于吊于天花板的形式形成一环体。
7.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述环体被安装在一台面之上。
8.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所形成的电路适于工作在UFH谱。
9.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所形成的电路适于工作在FH谱。
10.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述RFID阅读器可用至少一个可充电电池工作。
11.根据权利要求10所述的展台，其特征在于，所述可充电电池通过与一标准AC接口连接而充电。
12.根据权利要求10所述的展台，其特征在于，所述可充电电池通过与一太阳能电池连接而充电。
13.根据权利要求10所述的展台，其特征在于，所述可充电电池通过附于展台的轮子运动发电而充电。
14.根据权利要求10所述的展台，其特征在于，所述可充电电池通过与一近程充电器连接而充电。
15.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述RFID阅读器包括一待机模式，其中除了在规定的时间间隔期间进行阅读之外，大量减小满功率以保存电池电量。
16.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述RFID阅读器包括一待机模式，其中除了在间隔期间操作者或网络对该RFID阅读器进行特定访问之外，大量减小满功率以保存电池电量。
17.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述环体由金属构成。
18.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述环体被涂覆有绝缘体以适应长期暴露或安全考虑。
19.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述展台包括多个环体。
20.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，包括至少两个环体，所述环体互相平行。
21.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，包括两个环体，所述彼此正交。
22.根据权利要求19所述的展台，其特征在于，所述一个RFID阅读器被用于所述多个环体中的至少两个。
23.根据权利要求19所述的展台，其特征在于，所述多个环体互相隔离。
24.根据权利要求19所述的展台，其特征在于，所述环体中至少两个互相隔离。
25.根据权利要求19所述的展台，其特征在于，所述多个环体不互相隔离。
26.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述环体适于产生一远场取消天线方向图。
27.根据权利要求1所述的展台，其特征在于，所述环体被交叉而在其上产生一交叉点从而产生一远场取消天线方向图。
28.一种对用在零售店中的展台进行翻新的方法，该方法包括步骤：
(A)提供至少一个由传导性材料形成的环体，该环体适于支撑零售商品；
(B)在所述环体中打开一缺口，从而得到该环体的第一端和第二端；
(C)在所述缺口中插入一绝缘件从而为所述环体提供结构支撑；以及
(D)在所述环体的第一端和第二端之间电连接一RFID阅读器从而形成一由所述环体和RFID阅读器构成的电路，其中该环体为所述RFID阅读器提供一天线元件。
29.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述方法包括步骤：为至少一个所述环体提供一底座。
30.根据权利要求29所述方法，其特征在于，所述提供底座的步骤包括：在所述底座上提供多个轮子。
31.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述提供至少一个环体的步骤包括：提供一直立导向环体。
32.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述提供至少一个环体的步骤包括：提供一水平导向环体。
33.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述提供至少一个环体的步骤包括步骤：将所述环体悬吊于一天花板。
34.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述提供至少一个环体的步骤包括步骤：将所述环体安装于一台面之上。
35.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述提供至少一个环体的步骤包括：提供多个环体。
36.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述提供至少一个环体的步骤包括：提供至少两个环体，其中所述环体互相平行。
37.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述提供至少一个环体的步骤包括：提供至少两个环体，其中所述环体彼此正交。
38.根据权利要求35所述方法，其特征在于，电连接RFID阅读器的步骤包括：将一个RFID阅读器与所述多个环体中的至少两个相连接。
39.根据权利要求35所述方法，其特征在于，所述方法包括步骤：使所述环体互相隔离。
40.根据权利要求35所述方法，其特征在于，所述环体互相不隔离。
41.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述方法包括步骤：产生一远场取消天线方向图。
42.根据权利要求28所述方法，其特征在于，所述方法包括步骤：使所述环体交叉而在其上产生一交叉点从而产生一远场取消天线方向图。
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