CN101253782A - 用于资产跟踪的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于实现资产跟踪的方法包括步骤：利用第一频带在第一功率电平接收(710)第一激励信号；和(720)一旦确定了满足第一组参数，就从非激活模式唤醒到激活模式，利用不同于第一频带的第二频带在比第一功率电平大的第二功率电平发送数据，以及返回到非激活模式，其中确定满足第一组参数包括至少确定第一激励信号对应于第一唤醒电路。

Description

用于资产跟踪的方法和设备

技术领域

本发明总的来说涉及资产跟踪，更具体地涉及用于在具有多个标签的环境中有效地实现资产跟踪的方法和设备，这些标签中的一些可以是正在移动的并且可以是紧密接近其它标签的。

背景技术

今天为了跟踪资产，例如，可以在交通工具上运输到存储位置或工厂和从存储位置或工厂运输的集装箱，存在许多应用情形和对应的标签器件与读取器器件子系统的需求。在第一种说明性的应用情形中，具有耦接在其上的标签的资产，一般以大约二十英里每小时(MPH)或更小的速度进入和退出接近观测点的门，并且接近观测点的资产高度集中。在该第一应用情形中，标签器件(在这里也称为标签)和读取器器件(在这里也称为赌气器)子系统应该满足在资产从门内部到外部或从门外部到内部的运输期间检测进入和退出门的资产而不检测接近观测点的资产的最小需求。在第二种说明性的应用情形中，接近观测点的资产高度集中，并且资产对观测点上的读取器器件相对静止。在这种第二使用情形中，标签器件和读取器器件子系统应该满足跟踪所有资产或其一部分同时使耦接在被跟踪的那些资产上的标签器件的电池寿命最大化的最小需求。

由此，需要满足上述应用情形的最小系统需求的标签器件和读取器器子系统以及对应方法，以能够在下面情况中同时进行高效和有效的资产跟踪：在一些标签相对于读取器器件/观测点移动时；在低发送功率；且在密集的标签器件总数中很难传输时，并且同时在标签器件中使电池寿命最大化和使成本最少。

附图说明

贯穿各个图，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件，并且这些图与下面的详细描述结合在一起，并形成说明书的一部分，用来进一步说明各个实施例，并用来解释根据本发明所有的各个原理和优点。

图1示出了根据本发明实施例的资产跟踪系统；

图2示出了图1中示出的跟踪系统的标签器件和读取器器件子系统；

图3示出了根据本发明实施例的更详细的下行链路传输和信令序列；

图4示出了根据本发明实施例的读取器器件和标签器件之间的传输延迟；

图5示出了根据本发明实施例的来自读取器器件的伪噪声偏移透视图；

图6示出了根据本发明实施例的利用多个唤醒信号的下行链路传输信令序列；

图7示出了根据本发明实施例的用来实现资产标签跟踪的方法的流程图；

图8示出了根据本发明实施例的标签器件的状态图；

图9示出了根据本发明实施例的标签器件状态改变决定流程；

图10示出了根据本发明实施例的标签器件中的安全处理；

图11示出了根据本发明实施例的标签器件接收器结构和功能性；

图12示出了根据本发明实施例的标签器件发送器结构和功能性；和

图13示出了根据本发明实施例的读取器器件接收器结构和功能性。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的实施例之前，应该观察到，实施例主要在于涉及用于资产跟踪的方法和设备的方法步骤和设备构件的组合。因而，在仅示出对理解本发明的实施例有关的那些具体细节的图中，已经由图中的常规符号适当描绘了设备构件和方法步骤，以免对于具有这里描述的优点的本领域内的普通技术人员容易明白的细节的公开不明显。由此，应意识到，为了说明简单化和清楚化，可以不描述商业可行实施例中有用或必要的公共和众所周知的元件，以使得几乎不妨碍这些不同实施例的观点。

在该文献中，关系术语例如第一和第二、顶和底等可以单独使用，以区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而没有必要需要或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或次序。术语“包括”、“具有”、“包含”、“含有”或其任何其它变形，指的是覆盖非专用内含物，以便包括、具有、包含、含有一系列元件的工艺、方法、物体或设备不仅仅包括那些元件，还可包括未专门列出的或这些工艺、方法、物品或设备固有的其它元件。由“包括”、“具有”、“包含”、“含有”开始的元件，没有更多的限制，不排除在包括、具有、包含、含有该元件的工艺、方法、物品或设备中存在另外的同一元件。除非这里明确另有规定，否则术语“一”定义为一个或多个。术语“基本上”、“本质上”、“近似地”、“约”或其它变形，定义为接近如由本领域普通技术人员理解的，并且在一个非限定性实施例中术语定义为在10％内，在另一实施例中在5％内、在另一实施例中在1％内以及在另一实施例中在0.5％内。如这里使用的术语“耦接”定义为连接的，但未必是直接连接和未必是机械连接。以某种方式“配置”的器件或结构至少以那种方式配置，但也可以用未列出的方法进行配置。

应该认识到，这里描述的本发明的实施例可以由一个或多个常规处理器和唯一的存储程序指令组成，该存储程序指令结合某些非处理器电路，控制这一个或多个处理器来执行这里描述的资产跟踪方法和设备的一些、大部分或全部功能。该非处理器电路可以包括，但是并不限于，无线接收器、无线发送器、信号驱动器、时钟电路、电源电路和用户输入器件。同样，这些功能可以解释为方法的步骤，以进行这里描述的资产跟踪。可选择地，可以通过没有存储程序指令的静态机器执行一些或全部功能，或在一个或多个的专用集成电路中执行，其中每个功能或一些特定功能的组合可以解释为常规逻辑。当然，能够使用这两种方式的结合。由此，在这里已经描述了用于这些功能的方法和方式。此外，期望普通技术人员，尽管能够通过例如有效时间、现有技术和经济考虑激发显著的成就和许多设计选择，但是当受这里公开的观念和原理指导时，能够用最少的实验容易地生成这种软件指令和程序以及IC。

一般而言，按照各种实施例，描述标签器件与读取器器件子系统以及用于启动资产跟踪的方法。通常，标签器件处于非激活状态，而基础设施内部的读取器器件仅在必要时唤醒标签器件。该读取器器件发送接收的激励信号，并能够依照每个都耦合到资产上的一个或多个标签器件工作，以能够使资产被跟踪。响应激励信号，标签器件确定是否由非激活模式唤醒到激活模式以向读取器器件发送数据。

在第一功率电平，利用第一频带，例如具有更高允许能量规则的800或900MHz无限制频带，激励信号被标签器件接收，并且在比第一功率电平大的第二功率电平，利用不同于第一频带且比第一频带低的第二频带，例如433MHz限定频带，传送通过标签传送的任何数据。利用非限定频带传送激励信号使得能够为标签器件使用足够的能量以检测到该激励信号，并且使用限定频带来从标签器件向读取器器件响应地传送数据有助于节约标签器件中的电池寿命。

标签器件可包括多个唤醒电路，唤醒电路可与来自读取器器件的指令信号相结合使用，以控制哪个唤醒电路用于唤醒该标签。这有助于保存标签器件中的电池寿命。该标签器件可进一步包括随机数发生处理器，以限制一旦接收正确的激励信号标签器件被唤醒到激活状态的次数，以减少试图向读取器器件传送数据的标签之间的干扰的发生，并由此进一步保存了标签器件中的电池寿命。本领域内的技术人员将认识到，这里描述的上述认可的优点和其它优点仅仅是示范性的，并不意味着是本发明的不同实施例的所有优点的完全呈现。

现在参考各图，具体地参考图1，在100概括地示出和指示了根据这里的实施例用来实现资产跟踪的系统。这里所示的是可运输一个或多个资产例如集装箱(未示出)的交通工具110。该交通工具可具有利用任何适当的方法耦接到其上的根据这里的实施例的用来跟踪该交通工具和/或其上的资产的一个或多个标签器件。该标签器件可包括：一个或多个E-密封标签112，以例如通过可信任的机构检验集装箱全部或部分的密封；一个或多个牌照114、116，其可以用作交通工具、交通工具底盘(例如，利用底盘标签116)和/或底盘上集装箱的唯一标识；和一个或多个遥测标签(未示出)，其用来监测参数，例如集装箱温度以及其它参数或属性。为了对交通工具110和/或资产进行跟踪或监测，根据这里的实施例，交通工具可开进包括读取器器件(未示出)的观测节点或观测点120的附近。例如，该观测节点可位于公路上、在存储位置或工厂的门处或附近或者在存储工厂例如建筑物或院子的内部。

读取器器件可经由链路124上、例如射频(RF)链路上的天线122，发送一个和典型的许多个激励信号，这些激励信号可被接收，例如，由耦接到交通工具110上的集装箱的一个或多个标签(例如，114)接收。激励信号通常是在一频率和功率电平的RF信号，并且该频率和功率电平必需且足够触发处于非激活模式或状态的标签器件中的至少一个唤醒电路，以唤醒到激活模式或状态。当标签器件准备发送和处于实际向读取器器件发送数据时，其处于激活状态。否则该标签可以认为处于非激活模式。响应正确的激励信号(和在一些实施例中当满足一个或多个附加参数时)，一个或多个标签器件可在链路124上向包括观测节点120的读取器器件发送数据。该数据可以包括如下这些信息，例如，唯一标识资产的唯一标识号或其它信息，或电子遥测(或任何其它类型的测量或分配的数据)，但是并不限于这些信息。此外，该数据可以被从观测节点120传送到远程位置140，例如网关或服务器，其收集和/或分析关于跟踪的资产的信息。例如在一个实施例中，该数据经由在链路128、例如RF链路上的天线126被传送到蜂窝网络130的蜂窝基站132，并进一步在因特网134上传达到远程位置140。

然而，本领域内的技术人员将认识和意识到，该示范性实例的细节不是本发明自己的细节，并且这里列出的教导可适用于选择性设置的变化。例如，由于描述的教导不是基于系统100的具体构造，所以它们能够应用到包括与执行这里描述的不同教导的阅读器件通信的标签器件的任何类型的系统结构。

现在转到图2，在200示出并且概括性指示了可在资产跟踪系统100中执行的说明性的标签器件与读取器器件子系统。通常，根据这里的教导，子系统200包括具有各自的构造和功能性的一个或多个标签器件204(为了说明简单仅示出一个)和一个或多个读取器器件208(为了说明简单仅示出两个)，用于实现对资产(例如，贴有标签204的集装箱202)的有效跟踪和/或监测。标签和读取器都具有合适的发送和接收电路，并且可具有用来执行这里描述的不同实施例的附加电路。读取器器件208可战略性地地理地定位，以检测，例如，一个或多个标签器件204的存在、移动方向和/或相对位置。

在一个实施例中，用于检测标签器件的一个或多个观测节点212(为了说明简单仅示出一个)可位于资产存储工厂的门入口处。观测节点包括用于在一个或多个预定频率上调制激励信号并用来解调来自标签器件的数据的RF模块214。该观测节点进一步包括至少一个合适的天线216，用于接收包含来自标签器件的数据的RF信号和发送激励信号。该观测节点还包括至少一个读取器器件208，其产生激励信号并读取或解码接收的标签数据，并可进一步将该数据传达到其它位置，例如远程位置的计算机。

在一个实施例中，该读取器可以利用800或900MHz的未限制频带向标签器件发送激励信号，该频带具有更高的允许能量规则，其中激励信号在第一功率电平被标签器件接收。从标签向读取器发送的任何数据都是利用低频带、例如433MHz限制频带、在可比第一功率电平大的第二功率电平发送的。通常，标签用来向读取器发送数据而使用的第二功率电平，典型地高于标签器件接收激励信号的第一功率电平，因为标签器件使用内部电源来发送它们的信息。这使得要进行的从标签器件到读取器器件的发送能够达到例如600米。

利用无限制的频带来向标签器件发送激励信号使得能够利用足够的能量使标签器件检测到激励信号，由于该标签可具有由激励信号提供能量的被动唤醒电路。利用限制频带来从标签器件向读取器器件响应地发送数据有助于保存标签器件中的电池寿命。然而，本领域的普通技术人员将认识到，上述频带仅仅是举例说明，并且用来从读取器向标签发送激励信号和用来从标签向读取器发送信息的其它合适频带都在这里不同教导的范围内。

在示出的实施例中，包含观测节点的读取器器件208同其它读取器器件被容纳在中心位置(例如，机柜206)，使得读取器器件208物理上远离观测节点RF模块214和天线216，但是例如，利用掩埋的电缆210，又耦接到RF模块214。然而，本领域的普通技术人员应该理解，在其它实施例中，读取器208可同RF模块214一起放置。此外，技术人员应该进一步理解，典型的门可以包括多个信道218，通过这些信道携带标签的资产的交通工具可以进出该门，并且观测节点可以位于每个信道上，以检测可以连接到例如交通工具底盘的前面或位于底盘上的集装箱上的某些位置上的标签。

根据这里的教导实现的标签/读取器子系统可描述为包括两个不同的链路，从观测节点/读取器器件到标签的“下行链路”和从标签到观测节点/读取器器件的“上行链路”。通常，下行链路是一个(读取器)对多个(标签)的链路，并且可包括对该读取器的给定接收半径内的任何标签公共的广播信号或信息。然而，上行链路通常是多个(标签)对一个(读取器)。图3是示出读取器的下行链路发送信令序列300和来自单个标签的示范性上行链路应答320的时序图。本领域熟练技术人员应该理解，当然，可以有几百或几千种，例如320种的应答向单个读取器传输，但是为了简单和容易说明，仅示出了一个这样的应答320。

序列300被读取器器件使用来向多个标签发送信号。要发送的第一件事情是窄带“唤醒”序列402，其可以是脉冲并且其在这里还被称为激励信号。为了具有非常长的电池寿命，标签几乎所有时间都处于低功耗模式，表现为除了所有电子器件都共有的漏电流之外，完全不存在能量损耗。该唤醒序列用来在标签中上电，其可通过硬件接收器中的窄带、高Q电路进行，硬件接收器将在下文中更详细地说明。一旦发送了唤醒序列302，就在标签自己准备好接收从读取器传输的数据时，允许经过少量时间304。

来自读取器器的数据传输由同步序列306开始，这在一个实施例中是码分多址(CDMA)导频图形。在本领域中公知的合理同步时间之后，在一个实施例中通过向现有的CDMA导频图形加入第二CDMA图形，发送安全口令308。该安全口令308可以包括至少几个字节的随机测试，随机测试可以与密码一起使用、被存储在每个标签中并且对于每个标签唯一，作为标准口令/响应鉴别算法，例如在InternetEngineering Task Froce Request for Comment 2865中描述的半径算法的输入。来自读取器的另外命令可以跟在指示标签的安全口令之后，以例如用它们的唯一标识响应。

通常要用一些时间使无线传输从读取器传输到标签，一般在零到四微秒之间。标签然后通过首先发送导频序列322作为应答，导频序列322允许读取器来调节它的接收增益控制；随后是导频序列324，导频序列324允许读取器将它的数据恢复电路与标签传送320同步；随后是应答安全口令，其是通过将第二CDMA图形加入导频图形传送的；最后，来自标签的数据字段328可以连同其它事情一道包括标签唯一标识和遥感数据。本领域的普通技术人员应该意识到，在对应于图3的上述实施例中，描述标签和读取器传输序列用于码分存取系统。然而，这里的教导同样应用到其它存取系统，例如时分和频分存取系统或这些存取系统的组合。

按照上面的规定，任何给定的下行链路激励信号可以典型地启动来自多个标签的响应(例如，几百或几千个)。由此，期望一种方法来区分不同标签的响应。对在系统中每个标签分配唯一的信道，例如频率、时隙、代码序列等，或它们中一个或多个的组合，这是简单的方案。然而，例如，在有上百万标签的系统中，这种方案将是不切实际的，并且由于是典型系统的情况，所以仅限于光谱式配置。可选地，可以进行识别随意分配到N个信道的M个标签的方法，这里M＞＞N(例如大约10-100)。

在这种系统中，典型地，读取器命令其发送范围内的所有标签，将它们的数据发送回该读取器。由于对于标签而言每个具有唯一的信道是不切实际的，所以它们必须共享更小数目的信道。在这种情况下，读取器会利用广播信息命令其发送范围内或同可用的信道范围一样的传输半径内的所有标签，并且每个标签从该范围内自由选择信道。已经示出了在可用的信道数目等于响应标签的数目时产生最佳吞吐效率的排队论。本领域熟练技术人员应该理解，如果可用信道的数目小于标签的数目，那么将产生标签传输，并且将要求再次传输，这降低了效率。此外，可用信道的数目越大，在任意给定的信道上产生标签传输的机会就越小，这增加了空闲信道的数目，并且也相应降低了效率。当信道的数目等于标签的数目时，信道效率变为1/e或36.79％，时隙Aloha信道的常见最大效率。由此，如果使提供的信道数目基本等于读取器传输范围内的标签数目，就会有助于效率。

问题存在于最初确定读取器传输范围内的标签数目。在这种情况下，可以使用随机数的处理来确定其传输半径内标签的数目或近似数目，以调节使用的信道数目来最优化标签传输吞吐量。下面描述说明性的随机数处理。在这样的实施例中，可以从要求其传输范围内所有标签的读取器发送广播命令，选取某一范围内的随机数字，例如，从一到十，且如果数目是一，则在第二范围内选取随机数字，例如从一到一百，并在由第二个随机数字给定的信道数目上发送数据分组。在这种情况下，基本10％的标签将回应，并且该读取器将能够估计其传输范围内的标签数目。

在一个实施例中，第二随机数的范围选择为大约是比分成10份的预期标签最大数目高三倍。这样做有很小的概率发生检测标签的数目显著受到冲突的影响。该读取器可通过检查每个信道来尝试检测冲突，以确定如果在信道上发送了能量但是没有接收到数据分组。如果发生这种情况，那么该读取器就会降低第一随机数字，并增加第二随机数字，再次尝试该过程，由此确定该读取器传输范围内的标签数目。一旦知道了标签的数目，那么就可以调节读取器使用的信道数目，以响应每个激励信号优化标签吞吐量。

在集装箱跟踪系统的一个说明性实施例中，例如，在600米的读取器器件的整个覆盖半径(例如，读取器器件传输或发送半径)中，可以分布许多个标签。因此如上面提到的，一个或多个标签可在略微不同的时间看到下行链路激励信号，并且在不同的时间读取器接收器上就会相应接收到来自该标签的相应信息。图4示出了在离读取器器件不同的距离处从读取器器件到多个标签器件延迟引起的不同传输的图示。

在该图中，读取器器件可以位于位置410。对应例如0和1微秒之间的传输延迟范围，包括于第一组标签的标签可以位于位置范围420，例如距离读取器0到150米的范围。对应例如1和2微秒之间的传输延迟范围，包括于第二组标签的标签可以位于位置范围430，例如距离读取器150到300米的范围。对应例如2和3微秒之间的传输延迟范围，包括于第三组标签的标签可以位于位置范围440，例如距离读取器300到450米的范围。对应例如3和4微秒之间的传输延迟范围，包括于第四组标签的标签可以位于位置范围450，例如距离读取器450到600米的范围。

在利用800和/或900MHz频带传输激励信号的情况下，例如，可以使用CDMA多路技术。现有的CDMA采用利用沃尔什编码的N个正交信道。然而，由于正交性仅对于正确的同步编码是保留的，所以这种系统是受限的。在超过1/4码片持续周期(～300nsec)的时间延迟的情况下，就失去了正交性。由此，根据这里描述的不同实施例，可以采用专门的滤波器来正交最大长度编码(MLC)型的伪随机噪声(PN)码。这些码是循环的，因此对延迟不敏感。一个实施例使用单个256长MLC序列，并且通过移位该序列可以创建十六(16)个虚拟信道(用作16码片位移距离)，这通常比标签之间的传输延迟大的多。

在对应于图4的图5中示出了PN域图，在那里每个主偏移存在4微秒的延迟，例如，由于空气传输造成的。在此示出的是读取器发送时间500、PN偏移零(510)和PN偏移十六(520)。分别在PN偏移零和十六上的总传输延迟512和522，反映了对应于如图4中所示的距读取器器件的标签器件的位置范围420、430、440和450的传输延迟范围的和。

当一个或多个标签响应激励信号发送了数据，并且该数据在观察点已经被接收且处理时，期望一旦由观察点发送了附加激励信号，这些标签就保持在非激活状态，以便保存那些标签中的电池寿命。图6示出了一实施例，其中进行利用若干唤醒信号或音调的下行链路发送信号，以防止标签器件在一定距离内被唤醒。图6中示出的是单个观测节点600和多个标签(例如1到n)602。让我们假设，例如，观测节点期望轮询或扫描其发送半径内的所有标签。在第一传输通带上(例如，第一通带)时，观测节点600可以发送(例如，经由广播信息)第一激励信号604(例如，唤醒音调或唤醒信号0)。至少一部分标签602(或所有标签1到n的多半)可接收激励信号604，并响应地被唤醒到激活模式，并向观测节点发送它们各自的数据。例如，激励信号604可对应于触发响应或发送标签中的相应第一唤醒电路的功率电平和/或频带。

通常，观测节点600将仅具有足够的能力来“听”或解码来自一些发送标签602的数据，例如来自具有标识1到k的标签，这里k可以小于(通常)或等于n(如箭头606所示)。在k小于n的情况下，观测节点可以在第二传输带期间发送另一激励信号610(例如，唤醒音调x)。激励信号610可与激励信号604不同，例如，激励信号610处于与激励信号604不同的频带，并且对应于触发响应标签中的相应第二唤醒电路的功率电平和/或频带，第二唤醒电路不同于第一唤醒电路。说明性的响应标签可以包括，例如，具有标识1到k1的标签，这里k1小于或等于(n-k)，如线612所示出的。

在一个实施例中，读取器器件600可利用800MHz频带(例如，800-810MHz)发送激励信号604，以唤醒标签器件602中的第一唤醒电路，并且可以利用800或900MHz频带(例如810-820MHz或900-910MHz)发送激励信号610，以唤醒标签器件中不同的第二唤醒电路。然而，本领域的技术人员应该理解，使用的不同唤醒音调(和相应频带和唤醒电路)的数目会取决于系统中标签器件的数目，并且更具体地，取决于多少标签器件可以典型地位于每个读取器器件的传输半径内。

为了限制响应激励信号610发送数据的标签的数目，观测节点600可以向一部分标签发送指令信号608(在此也称为“掩码”)。例如，观测节点600可以向在第一通过期间被观测节点听到的具有标识1到k的标签602发送指令信号608。这些指令信号可以使这些标签选择多个唤醒电路中的一个(例如，第一唤醒电路)以唤醒该标签从而传送数据，并有效地禁止包括这些标签的其余的多个唤醒电路。

可选地，该读取器可例如，通过单个广播信息指示其传输范围内的所有标签，利用标签内在的随机数产生器，从掩码值范围，也就是，一到十，随机地拾取掩码值。这使得标签分开成基本平均的组，在这种情况下，为总数的十分之一大小。该方法的优点是：关于标签传输，例如阅读器范围内的标签数目或标签的唯一标识数目，不需要预先知道，并且一个相对简洁的广播信息使得大量的标签采取掩码。该掩码持续有效，直到发送新的掩码命令或暂停时间失效。在一个实施例中，该暂停时间将作为最初掩码信息的一部分从读取器发送，这包括掩码值的范围，随机数发生器将从该范围内选取。

在一个实施例中，指令信号608可包括关于优选的唤醒状态的信息，例如，如果掩码包括对应于给定唤醒音调的ON位(和相应的唤醒电路)，则仅当收到那个音调时唤醒接收掩码的标签至激活态。相反，如果掩码包括对应于给定唤醒音调(相应的唤醒电路)的OFF位，则收到那个音调时接收掩码的标签可保持在非激活态。一般，听到的标签会在观测节点将随后的音调传输至不应响应那些标签之前接收来自观测节点的掩码。观测节点可使用已知技术将指令信号引向已经听到节点的标签，因为节点一般会接收到关于这些标签的识别信息。

通过利用掩码608减少响应激励信号610的标签数，接收掩码608的标签通过保持在非激活态保存电池寿命，因为已经听到这些标签。而且，观测节点通常仅听到仍未被听到的标签。同样，如果仍保留未被听到的节点(如由观测节点600确定的，例如，利用如以上描述的合适方法)，在第三传输通带期间观测节点600可传输第三区别激励信号616(例如，唤醒音调y)和相应的指令信号614(例如，不能唤醒音调y和仅唤醒音调x的具有标识符1至k1的掩码指令标签)。观测节点可继续传输区别唤醒音调和相应的掩码直至检测了在其传输半径内的所有标签602。

在另一实施例中，读取器器件可使用掩码来限制响应于正进入给定状态的标签的标签。在该实施例中，例如，在具有贴附标签的交通工具载送财产到达之前，读取器会将掩码发送给在其传输半径内对于给定唤醒音调指示标签器件不被唤醒的其它标签。然后，读取器会将那个给定音调作为激励信号传输给交通工具上的标签以唤醒那些标签而将它们的数据传输给读取器。对于跟踪离开门的交通工具上的标签可依照类似的方法。

现在转到图7，在700示出了并概括地指示了根据这里的实施例使得能够实现财产标签跟踪的方法的流程图。可在标签器件/读取器器件子系统例如参考图2以上描述的子系统200中包括的标签中执行方法700。标签器件可包括：一个或多个合适的天线，其上可接收激励信号并且可传输标签数据；接收电路，其耦合至一个或多个天线并且包括在下面所描述的一个或多个唤醒电路，该唤醒电路用于接收激励信号和将标签从非激活模式唤醒到激活模式；和发送电路，其耦合至一个或多个天线和接收电路，用于在激活模式时传输数据并且一旦完成了数据传输通常用于使标签返回到非激活模式。标签器件进一步包括存储数据的存储器且可进一步包括合适的逻辑电路，用于执行根据这里的实施例例如随机数发生器过程的方法。

根据方法700，通常，标签可利用第一频带(例如，在800MHz频带内)接收(710)第一功率电平或能量的激励信号。当标签离开读取器时，标签接收的激励信号或脉冲的该第一功率电平具有比激励信号的功率电平(例如，0dBm)更低的功率电平(例如，-60dBm)。一旦确定了(720)满足第一组一个或多个参数，则标签器件可：被从非激活模式唤醒到激活模式；利用不同于第一频带(例如，433MHz)的第二频带以比第一功率电平(例如，-40dBm)大的第二功率电平发送数据；以及例如，一旦完成了数据传输就返回到非激活模式。

确定满足第一组参数包括至少确定了接收的激励信号对应于唤醒电路，在一个实施例中，该唤醒电路可以是多个唤醒电路中之一。激励信号可对应于唤醒电路，例如，其中标签检测收到的脉冲在功率电平(例如，接收的能量大于预定的功率阈值(例如，-60dBm))对应于唤醒电路，并且在如例如由包括标签器件的一个或多个滤波器(例如，包括唤醒电路的滤波器)确定的预定频率范围内的频带接收。其中激励信号在所需的频带上被接收并超过预定的功率阈值，标签会被唤醒到激活模式，在第二频带将数据传输至读取器器件，然后返回到非激活模式以保存能量。

在另一实施例中，当收到的激励信号在所需的频带上被收到并且在预定的功率范围内例如-60dBm至-40dBm时，可使标签器件唤醒到激活模式以传输数据。利用用于通信的未限制频带，激励信号能够实现具有足够能量的足够的大功率脉冲被传输，以使得当以太低的能量被标签器件接收时具有足够的能量以触发标签器件中的至少一个唤醒电路。利用用于使数据从标签器件传达到读取器器件的限定频带促进在标签器件中的电池保存。

所示例的唤醒电路可包括天线和调谐到所期望唤醒信号的高选择性的射频滤波器。当在读取器的预定范围内时，唤醒信号可具有足够的功率，当利用公知的RF检测电路(在一个实施例中，二极管之后是平行结构的电容和电阻)检测时，在RF滤波器的输出处产生的电压足以触发能将RF电压电平转换到数字逻辑电平的比较器电路，其反之会导致双稳器件(一般称为“触发器”)锁存并保持检测唤醒信号，结果，导致标签进入其激活模式。之后，当然，双稳会复位到预检测状态以使标签回复到其非激活模式。

现在转到图8，在800示出并概括地指示了根据这里的实施例的标签器件的状态图。如可以从状态图看到的，标签一般在非活动(或空闲)模式，其中时钟是断开的。在该非活动模式，标签器件中一个或多个唤醒电路可以处于非激活模式(例如，作为多个[空闲或非激活]模式，同样示于图8中)，并且低功率高Q模拟接收器正监测800或900MHz频带的高功率脉冲。一旦检测到了如由超过已知阈值的接收能量指定的足够脉冲，接收器就开启时钟804(在一个实施例中其可以是激活模式的开始)，等待系统(例如，时钟)稳定并等待在其中检测了能量脉冲的同一载体(例如，800或900MHz频带)上给定的例如CDMA的同步(“SYNC”)图形(806)。在一个实施例中，如果在预定的时间段内没有检测到SYNC，则接收器会返回到非激活状态。然而，如果检测到SYNC，则接收器可排列它的内部时钟和定时器以同步，并移动到接收包含安全挑战信息的下一个状态808。基于成功的安全授权，标签器件可：生成和扰频一个或多个信息分组(810)以传输所需要的数据或信息；在准备至少一部分信息传达给读取器器件之后等待传输时隙(812)；发送可用的有源时隙上的信息分组(814)；并返回到非激活模式。

一会儿返回到图7的步骤720，确定满足第一组参数可进一步包括确定接收到对应于唤醒电路的激励信号如例如利用标签器件中实施的随机数发生器过程确定的至少预定数量的次数。而且，确定满足第一组参数可进一步包括确定对应于接收的激励信号的给定唤醒电路未被禁止。图9是确定是否满足这两个另外参数的标签器件的图。

现在转到图9，在900示出并概括地指示了根据这里的实施例的标签器件状态改变确定流程。每个标签可包括一个或多个包括其接收器的“被动”唤醒电路。在这里唤醒电路称为被动的，因为它们被触发响应于来自基础单元例如观测节点/读取器器件的激励信号从非激活模式唤醒到激活模式。被唤醒之后，接收器激活接收激励信号、所期望的掩码和安全挑战的处理部分。在该实施例中，当满足两个条件：唤醒状态是强制状态(920)；在实施随机数决定制作处理(910)之后决定继续时，例如，通过开启它的时钟(图8的804)，该标签可继续唤醒工序(930)。

随机数决定处理910能使标签选择多个信道上面发送数据的信道，其中基于在给定读取器发送半径中标签器件的数量使信道的总数量最佳化(利用如上所述的合适的方法)。当许多标签被封入到一个区域中且例如它们中的许多或全部都立刻被唤醒时，该处理减少了潜在的干扰。由于，读取器一般不会立刻接收和解码来自所有潜在的响应标签的信息，所以这种处理使标签有更好的机会分布被听到。

而且，如以上简述的，标签器件可接收来自指示标签器件关于当前激活状态的读取器器件的掩码(例如，指令信号)。该指令信号可用例如如上描述的方式指示一个或多个唤醒电路，即使接收到正确的响应激励信号正确的次数，标签也应被禁止(例如，标签将保持在非激活模式)。指令信号可进一步用例如如上所述的方法指示不应被禁止(例如，当前的激活状态)的唤醒电路，当接收到正确的相应的激励信号时将被唤醒。由此，当当前的激活状态是用激励信号接收的部分掩码(例如，掩码不能失败)时，标签可继续它的唤醒和应答模式。

现在转到图10，在1000示出并概括地指示了根据本发明的标签器件中的安全处理。在一个实施例中，处理是以两个信息挑战-应答方法为基础的，并且可用在标签中来保护不受记录/重放攻击。根据图10用于安全处理的以下描述的信息交换可在标签器件中实现。通常，为了保护不受重放攻击，基础结构(例如，观测节点/读取器器件)对于每个调查请求可发布不同的挑战节点(例如，1002)。在每个标签内，可存在用于产生电流转键的循环计数器。基础结构监测该计数器。于是，当该基础结构接收一个或多个数据信息(1004)时，发现记数值已用于扰频该数据(1006，1008)。实际的记数值离所期望的记数值越远，信息是由重放攻击产生的欺骗就越可能。

当标签响应于轮询时，其可仅利用振铃键扰频它的标识符(ID)，而信息本体(例如，遥测字段)可通过组合的振铃键和转键(1004)扰频。可配置观测节点解密该ID，但不是信息本体。扰频的本体+ID+振铃键则可发送给用于处理(1006)的网络(例如，远程服务器)。网络服务器可保持转键的图像，并且可进一步具有对于每个处理应具有指针的好想法。通过从扰频的本体+ID+振铃键(1008)推断出正确的籽晶键，例如，转键或旋转代码数(例如，其可以通过穷举搜索和匹配循环冗余码校验(CRC)进行)，该网络知道在旋转数(1010，1012)中是否存在大的调频。新指针离老指针的距离表明标签被缓和了(1016)(其中可以在网络中生成适当的警报)，或是有效信息(1014)。

现在转到图11，在1100示出并概括地指示了根据这里的实施例的标签器件接收器结构(和一些相应的功能性)。接收器可实施参考图3描述的链路时序和波形。接收器1100一般包括用于接收激励信号和发送数据的一个或多个天线1102。接收器前端可包括一个或多个(在该实例中示出了两个)唤醒电路1104、1110，每个都具有利用合适的方式可工作地耦合至检测器电路(分别，1108，1114)的无源高Q滤波器(分别为1106、1112)。在该说明中，高Q滤波器1106以约800MHz的频率F1检测信号，而高Q滤波器1110以约900MHz的频率F1检测信号。这些唤醒电路检测具有足够能量(如由包络检测器电路限定的)和具有预定频率(如由高Q滤波器限定的)的各个激励信号。

因此，如果在指定带中接收到足够的能量，则相应幅度检测器的输出将足够高以触发开启电路1116，其例如可包括比较器电路以将RF电压电平转换到数字逻辑电平，反之会导致双稳器件(常称为“触发器”)锁存和保持唤醒信号的检测。在允许接收器1118开始其接收功能(例如，1120-1142)之前，开启电路1116可激活现有的接收器和数字部分(1118)，以开启时钟并使稳定性有效。在检测足够的信号强度和唤醒之后，接收器1100寻找激励信号(例如，唤醒字符组)的终点(1120)，由此，标记延迟周期的开始和触发例如实现时序恢复的导频信号的搜索(1122)。

导频搜索时序恢复电路1124可进一步包括接收器1100并且可同步到能量的降低，以使搜索时序恢复的量减到最小。搜索和导频恢复电路1124输出信道估算1126和信息时序1128至可进一步包括接收器1100的去扩展器和信道校正电路1130。例如，可配置去扩展器和信道校正电路1130，以将宽带CDMA信号变换到窄带信息(例如，去扩散数据1132)并且可进一步输出时序数据1134。例如，电路1124和1130可利用现有的相关器CDMA方案来实施。去扩展和时序数据1132、1134可输入到进一步包括接收器1100的信息处理器1136中，其可用于从读取器收回数据1142，例如可包括对得起ID 1138、安全口令码1140和/或可存在于一个或多个下行链路消息中的其它命令参数。

现在转到图12，在1200示出并概括地指示了根据这里的实施例的标签器件发送器结构(和一些相应的功能性)。如在该实施例中可以看到的，在被触发和接收了时序(Sync)和口令(安全)之后，通过接收器(1202)开始发送操作，如参考图11以上详细说明的。例如，发送器1200可开启下面的同步脉冲，提供口令信息通过成功的CRC测试。一旦触发了发送器，时序和控制单元1204就将序列移到一个或多个不同发送块。在一个实施例中，可利用中心的800KHz时钟实施所有的标签操作(接收和发送)，例如，每秒CDMA操作对应于800,000个码片。

标签发送器1200可进一步包括扩增量长度256M序列发生器1206、偏移掩码1208和加法器1234，都用于控制次数和信道偏移以用于从一个或多个扰频分组产生发送数据流。单个(例如，主要的)PN产生器1206可用于产生256个长增量M序列。PN发生器1206一般在传输开始之前复位，并且偏移掩码1208用于产生对于PN发生器1206的16可能信道偏移1210。标签发送器可进一步包括每次PN发生器1206缠绕在周围可递增的码元计数器1210。这会导致每秒800,000/256或3125码元的码元(字符传输)速率。如果例如使用二进制相移键(BPSK)调制传输，则会导致1位/码元的比率。

标签发送器1200可进一步包括报头产生器1212、标签识别产生器1214、遥测产生器1216和CRC产生器1218，以产生用于将标签数据发送给阅读器件的一个或多个信息分组。传输分组可具有以下结构：

struct tx_packet{

        tx_packet.preamble.agc     (1 symbol)       //adjust receiver AGC

        tx_packet.preamble.timing  (1 symbol)       //timing recovery

        tx_packet.id               (128 symbols)    //unique ID number，

        tx_packet.telemetry        (512 symbols)    //tag data(if any)

        tx_packet.CRC              (32 symbols)     //data integrity check

} 676 symbols；

标签发送器进一步包括ID扰频器1220，用于加密来自ID块1214的标签ID；遥测扰频器1222，用于加密来自遥测块1216的标签遥测数据；和传输计数器1224，用于进一步加密遥测数据。标签发送器1200还包括开关组1226和1228和加法器1230，以使要形成的加密分组实现，其最终被发送1232。在一个实施例中，用于标签ID 1220的扰频器仅以安全口令为基础，由此能够使观测节点解码该ID。然而可利用如上所述的安全口令和转键的组合扰频该遥测数据。假设85％的占空因数，可以在一秒内发送的信息分组的数量为：3125*0.55/676～4。例如利用跳跃方案，重复信息分组以增加被听到的且通过读取器器件解码的标签器件信息的几率，传输可持续约5秒。

为了利用同一CDMA信道分解多个标签，可重复信息十五(15)次，每次都利用不同的跳跃方案。在一个实施例中，跳跃方案看起来可以是随机的，但也可以以唯一的标签ID为基础。这将使两个标签紧跟着实际的同一跳跃序列的可能性减到最小。用标签ID作为种子，一般的跳跃产生可以包括PN序列产生器，例如1206，对于15次复算产生信道数(4位)，或用ID作为种子从PN产生器产生总共60位。这些可以基于飞行计算，或被存储在预定义的信道跳跃矩阵中。观测节点阅读器可使用干扰注销，以重构发送的信息。

例如，四个标签存在于一个位置，信道跳跃序列可以是如下面的表1所示。

标签1	1	3	7	9	11	13	15	2	4	6	8	10	12	15	6
																标签2	1	9	3	11	15	12	2	6	8	4	14	13	5	7	9
标签3	5	6	3	8	12	13	14	15	4	11	2	7	8	9	10
																标签4	1	9	7	2	3	4	5	6	15	8	10	11	12	13	14

                                           表1

如可以看到的，标签1、2和4在第一标签传输通带期间在同一CDMA信道上发送。因此，可以仅解码来自标签3的数据。因此，传输给读取器的标签1、2和4未能在第一通带上实现解码过程。然而，一旦解码了来自标签3的数据：标签3的ID是已知的；标签3的数据是已知的；并且可以推断出标签3的跳跃序列。读取器接收器可保存标签3的幅度，以便在来自标签的随后的传输反复上，可以从接收的原始数据取消(减去)标签3的数据，由此提高了系统信号-干扰。在第二传输通带上，标签2和4碰撞(都使用代码信道9)，但可以解码标签1。一旦解码了，也可以将它的数据添加到干扰取消电路上。结果，从标签1上的该点也不再干扰其它标签，即使它们在随后的带中使用同一代码信道。在第三传输通带上，标签2和4没有彼此冲突，但标签4与标签1冲突，标签2与标签3冲突。然而，由于在前的解码标签1和3已经被取消，因此不管该冲突，可以成功地解码标签4和2。

现在转到读取器器件，其可包括如本领域中公知的常规发送器电路。然而，在图13中，在1300示出并概括地指示了根据这里的实施例的读取器接收器结构(和一些相应的功能性)。接收器1300包括常规的接收电路(未示出)例如用于接收标签数据的一个或多个天线、数字信号处理器(DSP)等。如可以看到的，该图示的接收器为15个代码信道1302和与主要指状物中的每个有关的五个可能偏移1304提供了单一的指状物去扩展。由此，接收器可包括PN 256相关器1306、后面是75个不匹配滤波器1308的总共75个支撑组合以从接收的标签数据产生七十五个可能的码元流1312。可选地，可捕获来自标签数据的原始样品，并且接收器处理在利用商业可获得的DSP的软件中执行。

对于前同步码1314(例如，已知的序列)可搜索75个可能的码元流1312。如果检测(1316)到了有效的前同步码，则接收器可解调和解码标签ID。如果ID CRC是有效的(1320)，则可以认为信息分组是有效的(1322)，信息解码可继续并且可提取数据(例如，遥测)。该数据与接收(RX)功率一起，可被提供给干扰取消电路1326、1328并且还发送给用于处理的网络(例如，遥控服务器)。在一个实施例中，在下一次反复期间在减去数据之前对于已知的标签ID利用存储的前同步码幅度和已知的代码跳跃，读取器接收器可使有效信息重新扰频和去扩展。

另一方面，如果因为前同步码检测失败1330而使流失败，则很可能对应于空的代码信道。而且，如果ID CRC检验1320失败(例如，检测有效的CRC 1332)，则很可能存在在那个代码和偏移上的用户的碰撞或冲突。此外，来自读取器接收器的时序可从读取器发送器得到，以便不需要延迟锁定环(DLL)来满足系统定时。由于对于所有可能的偏移的短范围和多假设处理，这是可以的。

在前述说明书中，描述了本发明的具体实施例。然而，本领域普通技术人员意识到，可以进行各种修改和改变，而不脱离如以下权利要求中提出的本发明的范围。因此，说明书和图被认为是说明性的而不是限制性的意义，并且所有的这些修改指的是包括在本发明的范围内。会导致好处、优点或解决方案出现或变得更显著的好处、优点、问题的解决方案和要素不构造为一些或所有权利要求的关键的、需要的或基本特征或要素。本发明仅由所附权利要求单独限定，该权利要求包括在论述的该申请和那些权利要求的所有等效物悬而未决期间进行的一些改进。

Claims (10)

1.一种用于实现资产跟踪的方法，包括以下步骤：

利用第一频带在第一功率电平接收第一激励信号；和

一旦确定满足第一组参数，

从非激活模式唤醒到激活模式，

利用不同于第一频带的第二频带在比第一功率电平大的第二功率电平发送数据，和

返回到非激活模式，

其中，确定满足第一组参数包括至少确定第一激励信号对应于第一唤醒电路。

2.如权利要求1的方法，其中，当第一频带包括对应于第一唤醒电路的预定频带时第一激励信号对应于第一唤醒电路，并且该第一功率电平超过对应于第一唤醒电路的预定阈值，并且具有对应于第一唤醒电路的预定范围。

3.如权利要求1的方法，其中，确定满足第一组参数进一步包括确定还没有禁止第一唤醒电路。

4.如权利要求1的方法，其中，该第一唤醒电路是多个唤醒电路的其中之一。

5.如权利要求4的方法，进一步包括，接收指令信号的步骤包括禁止除多个唤醒电路中的一个之外的所有唤醒电路的指令。

6.如权利要求1的方法，其中，在从多个信道选择的第一信道上发送数据。

7.一种设备，包括：

天线；

接收器电路，其耦合至天线并且包括至少一个唤醒电路，该接收电路，

利用第一频带在第一功率电平接收第一激励信号；和

一旦确定了满足第一组参数，则从非激活模式唤醒到激活模式，利用不同于第一频带的第二频带在比第一功率电平大的第二功率电平发送数据，以及返回到非激活模式，其中确定满足第一组参数包括至少确定第一激励信号对应于至少一个唤醒电路；和

发送器电路，其耦合至天线和接收电路以发送数据。

8.根据权利要求7的设备，其中，该接收电路包括多个唤醒电路以唤醒标签器件，在多个唤醒电路中的每个由不同的激励信号激活。

9.如权利要求7的设备，进一步包括随机数发生器，用于选择多个信道中的一个来发送数据。

10.一种用于实现资产跟踪的方法，包括如下步骤：

利用第一频带在第一功率电平接收第一激励信号；和

一旦确定了满足第一组参数，

从非激活模式唤醒到激活模式，

利用不同于第一频带的第二频带在比第一功率电平大的第二功率电平发送数据，和

返回到非激活模式，

其中确定满足第一组参数包括至少确定第一激励信号对应于多个唤醒电路的第一唤醒电路。

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