CN100510771C - 用于对象位置信息的采集管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于采集对象位置信息管理的系统和方法，采用无线电频率标识(RFID)在位置标签中存储位置信息。标签编程器从外部定位系统，如全球定位系统(GPS)从人工输入，如键盘、或其它标签编程器接收位置信息。标签编程器利用所接收到的位置信息对每个位置标签进行编程。标签编程器和位置标签两者均可以是便携式或固定式的。实施包括用于对象位置向导的便携式标签编程器和固定位置标签，以及用于收集采样标记的便携式标签编程器。其它的实施包括用于对象路由记录的固定标签编程器和便携式位置标签。位置标签可以包含用于对象路由的其它相联系的信息如被附着的对象的目的地地址。

Description

用于对象位置信息的采集管理的系统和方法

技术领域

本发明总体上涉及与对象位置信息有关的系统和方法，且更具体 地涉及对象位置信息的采集管理。

背景技术

用于对象位置信息的采集管理的系统和方法在日常商业中具有广 泛的应用。这些传统的系统包括对象先前所占用位置的记录、当前位 置的标识、以及有关对象未来位置的向导。实施细节根据特定的传统 系统而变化。

传统系统的技术可以包括对象的光学、磁或视觉扫描，对象的打 印地址，或对象预计路径的跟踪。这些方法总体上需要对象对于系统 的紧密接近、预定的取向、及高可视性，对象位置向导的不灵活计划， 对记录、标识和向导的人工干涉，以及其它性能降低要求。记录、标 识和向导功能的传统结合还可以包括如此要求，即可增加所涉及系统 的重量、大小和成本。

其它的传统系统使用外部参考系统，如由美国国防部所管理的全

球定位系统（GPS)来提供位置参考数据。不幸地，这些外部参考系 统并不总是如所希望地那样有用，部分是因与如在建筑物和地理结构 内部所发现的信号干扰有关的问题，并且小于由外部参考系统所提供 的对象位置的足够分辨率。

发明内容

所公开的本发明实施例针对对象位置信息的采集管理。在一个实 施例中，提供位置标签，其具有被配置以存储位置信息的存储器、至

4少一个射频天线、以及被耦合到所述至少一个射频天线的接收器电路。 接收器被配置成经由至少一个射频天线来接收控制信号和位置请求信 号，以及响应于位置请求信号经由至少一个射频天线来发送包含位置 信息的信号。存储器被配置成响应于控制信号来存储位置信息，并且 响应于位置请求信号来再调用位置信息。

根据本发明的另一实施例，提供位置标签编程器，其具有至少一 个射频天线、被配置成经由至少一个射频天线从外部位置参考系统接 收位置信息无线信号的接收器、以及被耦合到接收器的标签程序发射 器。标签编程器发射器被配置成经由至少一个射频天线向位置标签发 射位置信息控制信号，用于将从外部位置参考消息系统所接收的位置 信息存储在位置标签中。

根据本发明的另外一个实施例，提供位置标签读取器，其具有至 少一个射频天线、被耦合到至少一个射频天线且被配置成经由至少一 个射频天线向位置标签发射位置信息请求信号的发射器、以及被耦合 到至少一个射频天线的接收器。接收器被配置为从通过由发射器发送 到位置标签的位置信息请求信号所请求的位置标签接收包含位置信息 的信号。

根据本发明的一个方法实施例，提供对射频标识（RFID)标签的 编程方法，其包括：从外部定位系统接收位置信息、以及经由无线信 号向RFID标签发送控制指令和位置信息，以在RFID标签中存储位置 信息。

根据本发明的另一个实施例，提供一种位置标签，包括：被配置 成存储位置信息的存储器；至少一个射频天线；以及被耦合到所述至 少一个射频天线的接收器电路，所述接收器被配置成经由所述至少一 个射频天线来接收控制信号和位置请求信号，以及响应于位置请求信 号经由所述至少一个射频天线来发送包含位置信息的信号，所述存储 器被配置成响应于控制信号来存储位置信息并且响应于位置请求信号来再调用位置信息，所述存储器所存储的位置信息包括与该位置信息 被存储在存储器中的时间相关联的时间印记。

附图说明

当结合所附附图时，从下述详细说明中本发明的特点和优点将变 得显而易见，其中：

图1是根据本发明的实施的使用RFID装置的位置采集管理系统的

示意图。图2是示出图1中所示位置标签的附加细节的示意图。 图3是示出与外部定位系统和单个位置标签共同使用的便携式编 程器系统实施的示意图。

图4是示出与图3中所示的便携式编程器系统以及多个位置标签 共同使用的静态编程器系统实施的示意图。

图5是示出与采样收集结合使用的带有单个位置标签的便携式编 程器实施的操作详情示意图。

图6是示出与位置向导结合使用的带有单个位置标签的便携式编 程器实施的操作详情示意图。

图7是示出与路由记录结合使用的带有多个位置标签的静态编程 器实施的操作详情示意图。

图8是示出与位置向导结合使用的、针对带有附着的已赋址标签 的对象路由器网络实施的操作详情示意图。

具体实施方式

在此说明对象位置信息采集管理的系统和方法的实施。位置采集 管理系统唯一性地将射频技术应用到涉及对象先前所占用位置的记 录、当前位置的标识以及有关未来位置的向导的挑战。射频标识(RFID) 标签（其通常的使用在本领域中是公知的）被唯一性地用来在对象行 进的给定时刻存储和检索指定对象的位置信息。

一些实施将利用后面被用作位置参考的预定建筑、地质、地理或 其它位置信息对位置标签进行编程，以辅助对用户、机器人、车辆或 其它对象的行进加以向导。其它的实施使用被配置以存储多个位置标 识的位置标签，以记录与由给定对象所占用的路由有关的信息。在某 些实施中，被赋址的位置标签被附着到对象上，以指示用于传递所述 对象的目的地信息。这些被赋址的位置标签可以包含其它信息，如对 象的起点标识、发送器、以及接收器。实施可以使用便携式编程器以利用包括从外部定位系统，如由国防部所管理的全球定位系统（GPS)所获得的信息在内的位置信息对位置标签进行编程。当位置标签通过预先指定的位置时，静态编程器可被用于例如以路由记录对位置标签进行编程。

如图1中所示，基本的RFID系统IO包括两个部件：询问器或读取器12、以及应答器（通常被称为RF标签）14。询问器12和RF标签14包括相应的天线16、 18。在操作中，询问器12借助发射器部件(未被示出）通过其天线16将射频询问信号20发射到RF标签14的天线18。响应于接收询问信号20， RF标签14产生经调制的响应信号22,所述响应信号22通过标签天线18由被公知为连续波反向散射的过程发射回到询问器12并且由询问器12的接收器部件（未被示出）所接收。

RFID系统的基本优点是：技术的非接触、非视距能力。取决于其功率输出和所使用的射频，询问器12发射具有从一英寸到一百英尺或更高范围的询问信号20。标签可以通过各种物质，如色散、雾、冰、漆、灰尘以及其中条形码或其它光学读取技术将变得无用的从视觉上和环境上具有挑战性的条件下被读取。RF标签还可以在高的速度下被读取，在大多数情况下在小于一百毫秒内作出响应。

RF标签被分成三个主要类别：由束支持的无源标签、由电池支持的半无源标签、以及有源标签。每个均以不同的方法操作。

由束支持的RFID标签经常被称为无源装置，因为它从被照射到其上的询问信号中得到用于其操作所需的能量。标签校正场并且改变标签本身的反射特征，从而使在询问器处所看到的反射率产生变化。由电池支持的半无源RFID标签以类似的形式操作，从而调制其RF横断面以为了将5反射到询问器以建立通信链接。在此，电池是标签的任选电路的操作功率源。最终，在有源RF标签中，发射器被用来建立由电池来支持的其自己的射频能量。

8这种标签的通信范围根据询问器12和RF标签14的发射功率而变化。操作在2,450 MHz且由电池支持的标签传统上已经被限制成在范围上小于10米。然而，取决于频率和环境特征，具有足够功率的装置可以达200米的范围。

在本发明的一个实施例中，响应信号22被用来从唯一类型的（在此被公知为位置标签30) RF标签发送位置信息。位置标签30被配置以包含有关一个或更多个位置的信息，其通过使用RF信号可以被编程进位置标签并且从位置标签中被检索。位置信息可被存储在位置标签30的存储器中。作为选择地，位置标签30中的指示器可指向位置相关的参考。对于一些实施，位置标签30包含在此也被称为位置信息的附加信息。位置标签30的位置信息还可包括与位置有关的信息，如位置被达到的日时间、以及被加标签对象的特征，如类型（车辆、机器人、个人等)、所有者标识、起点、目的地、预计的接收者、相关的成本、产品的组成、保证信息、相关的购买者、销售地点、出售者标识、回收信息、指导标识、相关的警告、存储信息、以及毁坏指导。

如图2中所示，位置标签30包括位置标签天线32，其用来接收位置信息请求信号34、接收位置信息编程控制信号36、以及发送所请求的位置信息38。在一些实施中可以使用多个天线作为标签天线32。接收器40被通信地链接到位置标签天线32和控制电路42，以处理位置请求信号34，并且响应从存储器44所检索到的被请求位置信息38，处理位置信息编程控制信号36以将位置信息存储进存储器44中。接收器40被配置以使能位置标签30能够返回作为图2中所示无线信号的经请求的位置信息38。 一些实施包括或者由接收器40、存储器44或者由该两者所执行的控制电路42的功能。

在一些实施例中，便携式编程器50被用来将位置信息编程到位置标签30中。便携式编程器50的一些实施包括：对具有大小足够包含有关一个位置（1P)(如图3中所示）的信息的存储器44的一个位置

9(IP)位置标签52进行编程。便携式编程器50包括标签程序发射器54，其被耦合到发射天线56以向位置标签30发射位置信息编程控制信号36。

即将被编程迸位置标签30之一的位置信息被输入到便携式编程器50并且被存储，如在标签存储器54中。在一个实施例中，通过接收天线62和EPS接收器64，由便携式编程器从外部定位系统（EPS) 60接收广播位置信息58。由国防部所管理的全球定位系统（GPS)，连同其基于卫星的位置信息广播是外部定位系统60的一个实例。外部定位系统60的其它实例包括：系统广播其它位置信息如与一个或更多个建筑结构、所感兴趣的地理点、或地质结构有关的时间和位置坐标信息。作为选择，本地输入66，如键盘或其它输入装置可被用来手动地将位置信息输入进便携式编程器50。尽管被示于图3中的便携式编程器50包括EPS接收器64和本地输入66两者，但是便携式编程器的一些实施仅具有将位置信息输入进便携式编程器的一个办法。便携式编程器50的其它实施可以包括使用从功能上等效于发射天线56和接收天线62组合功能的单个天线或多个天线。便携式编程器50的一些实施还包括控制68,其协调位置信息输入到便携式编程器以及从便携式编程器发射位置信息。

在一些实施中，如图4中所示，静态编程器70被用来将位置信息编程进位置标签30。静态编程器50的一些实施包括：对具有大小足以包含有关多于一个位置的信息的存储器44的多位置（MP)位置标签72进行编程。静态编程器70包括标签程序发射器74，其被耦合到发射天线76，以将位置信息编程控制信号36发射到位置标签30。

即将被编程进位置标签30之一的位置信息可以经由几种方法，包括使用从外部定位系统（EPS) 60由便携式编程器50所接收的广播位置信息58，被输入到静态编程器70。便携式编程器50将包含广播位置信息58的位置信息信号78发射到静态编程器70。位置信息信号78被接收天线80所接收，并且由被耦合到接收天线的接收器82所处理。 接收器82还可与便携式编程器50的EPS接收器64相类似地被配置， 以直接地接收广播位置信息58，但是这可增加静态编程器70的单位成 本，有可能影响大量静态编程器的设置。

作为选择地，本地输入84,如键盘或其它输入装置，可以被用来 将位置信息手动地输入进静态编程器70。虽然被示于图4中的静态编 程器70包括接收器82和本地输入84两者，但是静态编程器的一些实 施仅具有将位置信息输入进静态编程器的一种方法。其它实施例可具 有用来接收可拆卸的输入装置的适配器。静态编程器70可包括使用从 功能上等效于发射天线76和接收天线80组合功能的单个天线或多个 天线。静态编程器70的一些实施还包括控制86，其协调位置信息输入 到静态编程器以及从静态编程器发射位置信息。

结合用于对收集采样进行位置标记（labeling)的IP位置标签52 的便携式编程器50的示范性使用被示于图5。在这个实例中，1P位置 标签52被附着到在收集现场90中所发现的采样88上。然后便携式编 程器50被用来对每个1P位置标签52进行编程，以指示每个釆样88 相对于收集现场90处其原始位置的绝对或相对位置。然后采样如箭头 92所指示被移开到即将被进一步加以研究的采样贮藏室94。对采样88 的附加研究可以由编程的1P位置标签52来辅助，因为它们包含采样 在收集现场90中相对或绝对的原始位置。例如，有可能通过使用被包 含在1P位置标签52内的位置信息，收集现场90被物理地或实际地重 建，以标识被收集釆样88的再定位。收集现场90的实例包括，但不 局限于考古现场、建设现场、挖掘现场、灾难现场、战场、事故现场、 犯罪场地、纵火现场、地质现场以及其中对收集现场90中所收集采样 的原始相对或绝对位置感兴趣的任何其它现场或其它收集。

结合用于对象如机器人、个人或车辆的位置向导的1P位置标签 52的便携式编程器50的示范性使用被示于图6。 1P位置标签52被定位在区域96，如建筑物的内部区域。在这个实例中，区域96还包括障 碍98。 1P位置标签52被示于图6中以具有基本上规则的间隔次序； 然而，在其它实施中，1P位置标签的间隔可以是不规则性质。1P位置 标签52还可以包括有关区域96相对于1P位置标签特定位置的特定属 性的位置信息。例如，被示于定位在障碍98中或接近其角落的1P位 置标签52可包含标识该障碍的信息。其它位置信息可包含上述被总体 上讨论的有关附加信息的信息，包括涉及由1P位置标签52之一所标 识的位置、涉及区域96的用途、以及涉及对象的用途的信息。例如， 如果区域96是用于存储随后被聚集的物品的仓库，并且对象是聚集者， 则一个或更多个1P位置标签52可包含涉及位于1P位置标签位置附近 的物品类型的标识信息。作为选择地，附加信息可涉及通过板上的或 与对象分开的数据库由1P位置标签52所标识的特定位置。

一旦1P位置标签52被适当地定位在区域96中的静态位置，则利 用每个1P位置标签相对于区域的其相应位置（绝对的或相对的），便 携式编程器50被用来对每个1P位置标签进行编程。在从初始阶段过 渡到操作阶段之后，如箭头100所指示，通过使用被配置以用来从1P 位置标签52请求和接收位置信息的唯一一个询问器12，其被示出隐藏 在图6中的操作阶段中，对象，如机器人102，被用来导航路径104。 询问器12和1P标签52就这样被选择并且关于被发射和接收的信号强 度被位置取向，以便于当对象接收位置信息时，该对象从1P位置标签 接收适合于对象位置的位置信息。取决于实施和涉及的对象，路径104 可以被预先确定或可以被实时确定。基于从1P位置标签52所获得的 位置信息的位置向导可包括范围和方位。

区域96的其它实例包括，但不局限于仓库、工厂地面、慢跑或步 行跑道、自行车道、大型购物中心、办公停车场、机场、火车站、公 共汽车站、旅游景点、娱乐场所停车场、地方车行道、州及州际高速 公路和免费高速公路、集市、戏院、展览厅、体育馆、博物馆、美术

12画廊、农场、钻井或采矿现场、建设现场、战场、远洋班轮、货船、 油轮、飞机、海军舰艇、钻探设备、升降机、跑道、高尔夫球场、水 域包括海港、湖泊、入坞区域、运河、铁路场、飞机跑道、学校、大 学、图书馆、医院、食品杂货店、药店、商店、工具房、打捞现场、 宇宙飞船、以及其中对对象的位置向导感兴趣的任何其它区域。

一组静态编程器70的示范性使用被示于图7中，其结合了被附着 到移动对象106，如机器人、个人、或车辆的MP位置标签72之一， 用于对移动对象106的路由记录。最初地，每个静态编程器70利用有 关其位置的信息被编程。在实施中，静态编程器70沿着移动对象106 所取的路径108被定位，以便当移动对象经过每个静态编程器附近之 内时，允许移动对象的MP位置标签72从每个静态编程器接收位置信 息编程控制信号36。

在完成路径108后，移动对象106的MP位置标签72包含沿着该 路径所发现的每个静态编程器70的位置信息。然后这个位置信息可以 被特殊的询问器12请求和接收，所述询问器被配置以将位置信息请求 信号34发射到移动对象106的MP位置标签72并且从移动对象的MP 位置标签接收所请求的位置信息38。在这个实例中，对于每个静态编 程器70被请求的位置信息38将包括接近静态编程器的固定位置及其 绝对或相对位置以及移动对象106经过该固定位置的相对或绝对时间。

图8示出由具有对象路由器110的路径连接到一起的分支节点网 络的示范性使用，每个对象路由器110位于网络的分支节点之一处且 包含询问器12之一。每个询问器12被配置以请求且接收位置信息， 其用于引导具有被附着的己赋址标签114的对象112的过渡。当对象 112经过对象路由器110之一时，对象路由器向已赋址的标签114发送 位置信息请求信号134。反过来，对象112的已赋址标签114将被请求 的位置信息38发送回到请求对象路由器110。由已赋址标签114所包 含的位置信息包括相关对象112的目的地地址。目的地地址可以采取许多形式，包括街道地址和GPS坐标或其它地址形式或坐标。 一旦接 收到被包含在已赋址标签114的位置信息内的目的地地址，则对象路

由器110执行将对象112适当地引导到下一个对象路由器所必需的任 何调节，以最终允许对象到达由从已赋址标签114所接收的位置信息 来标识的其最终目的地。操作研究原理被用在一些实施中，用于引导 对象112。已赋址标签114的其它实施不需要使用对象路由器110。例 如，已赋址标签114的另一实施可涉及如此对象，其被由其已赋址标 签所指示的其目的地地址所整理。

从上述中将理解到，虽然出于示例的目的本发明的具体实施例已 经在此被说明，但是可进行各种修改而不偏离本发明的实质和范围。 因而，本发明并不被局限于此，除了被所附的权利要求及其等效物所 局限以外。

Claims (13)

1. 一种位置标签，包括：被配置成存储位置信息的存储器；至少一个射频天线；以及被耦合到所述至少一个射频天线的接收器电路，所述接收器被配置成经由所述至少一个射频天线来接收控制信号和位置请求信号，以及响应于位置请求信号经由所述至少一个射频天线来发送包含位置信息的信号，所述存储器被配置成响应于控制信号来存储位置信息并且响应于位置请求信号来再调用位置信息，由所述存储器所存储的位置信息包括与该位置信息被存储在存储器中的时间相关联的时间印记。

2. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的位置信息包括与位置标签的位置相关联的位置坐标。

3. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的 位置信息包括与所述位置标签相关联的对象的预计接收者的标识。

4. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的 位置信息包括基于外部定位系统的位置坐标。

5. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的 位置信息包括与建筑物相关联的位置坐标。

6. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的 位置信息包括与采样收集现场相关联的位置坐标。

7. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的 位置信息包括：由被附着到位置标签的对象在该对象穿过路由的时间 周期内所获得的多个位置的位置坐标。

8. 根据权利要求1所述的位置标签，其中所述存储器的大小足够 用来存储有关一个位置的信息。

9. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的 位置信息包括被附着到位置标签的对象的目的地地址。

10. 根据权利要求1所述的位置标签，其中存储器通过使用指向位置参考的一个或多个指示器来存储位置信息。

11. 根据权利要求1所述的位置标签，其中存储器通过存储绝对位 置参考来存储位置信息。

12. 根据权利要求1所述的位置标签，进一步包括被耦合到存储器 和接收器的控制，所述控制被配置成响应于控制信号来指令存储器存 储位置信息并且响应于位置请求信号来再调用位置信息。

13. 根据权利要求1所述的位置标签，其中由所述存储器所存储的 位置信息包括由美国国防部所管理的全球定位系统所广播的位置坐 标。