CN101836242B - 增强的rfid运输设备传感器网络的系统和方法 - Google Patents

增强的rfid运输设备传感器网络的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于管理商店的库存的移动传感器系统和方法包括用于接收来自RFID标签的读数的至少一个射频识别(RFID)扫描仪、用于检测除来自RFID标签的RF信号之外的至少一个外部事件的至少一个外部传感器、以及被配置为更新用于存储来自RFID标签的读数的RFID数据库的处理器，其中，所述更新基于来自RFID标签的读数与在所述至少一个外部传感器处检测的外部事件的相关函数。

Description

增强的RFID运输设备传感器网络的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求题为“Systems，Methods，and Apparatuses Using RFIDTechnology”的2007年8月24日提交的美国临时专利申请No.60/957,767的优先权，该申请整体地通过引用结合到本文中。
技术领域
本发明涉及用于使用射频识别(RFID)标签来管理商店中的库存的系统和方法。特别地，本发明涉及用于使用诸如接近传感器(proximity sensor)之类的附加非RFID传感器来检测商店中的杂散(stray)RFID标签记录的系统和方法。
背景技术
例如，类似沃尔玛商店的商店可以使用诸如传统条形码系统之类的某种编码系统来管理其库存。在此类系统中，可以在库存到达商店时或之前用条形码对其进行编码并将其存储在数据库中。然后，当库存中的产品被出售给顾客时，可以在结帐柜台处基于条形码扫描来从库存中扣除该产品。在商店内，在将库存中的产品移动到前面的货架之前可以首先将其存储在仓库或密室(backroom)中。由于条形码是被附着于产品的无源标签，所以条形码不可能标识这些产品在商店中的位置，例如商店中的地点或货架。
RFID最近作为用于商店库存管理的选择技术而出现。例如，由Richard Ulrich在同日提交的题为“RFID Promotional Compliance”的美国专利申请(通过引用结合到本文中)描述了使用RFID标签来管理促销商品展示的方法。在此类系统中，可以将位置RFID标签放置在位置点上，例如托盘(pallet)、货架或地面区域，以便用RFID标签标识来唯一地标识几何位置。此外，可以例如手动地将几何位置及其相应的RFID标签标识输入到RFID数据库中，以便根据RFID标签来绘制商店的地图。还可以将RFID标签放置在产品上以便唯一地标识单独产品或产品组，例如托盘的一组产品。当将产品放置在商店中的某位置上时，例如在仓库中的托盘上或前面的货架上，RFID扫描仪可以同时读取产品RFID标签和附近的位置RFID标签这二者。通过将产品RFID标签和同时读取的位置RFID标签与存储在RFID标签数据库中的信息相比较，商店可以方便地确定库存中的商品放置的位置。
发明内容
诸如Gen-2扫描仪之类的RFID扫描仪可以从相对远的距离-例如3～5米远处读取RFID标签。在大量产品和位置点附着有RFID标签的商店中，RFID扫描仪很可能可以拾取到预期目标RFID标签信号之外的许多位置和产品RFID标签信号。这些非预期RFID标签读数(reading)一般称为杂散读数，其可能使得难以确定预期的RFID标签。因此，需要一种有效地检测支持RFID(RFID-enabled)的商店中的杂散RFID读数的方法和系统。
除RFID标签和传感器之外，目前存在用于提供关于商店环境的信息的其它类型的传感器。例如，接近传感器可以检测附近对象的存在。在某些情况下，可以使用接近传感器作为检测负载(load)是否已被施加于诸如运输设备的平板之类的表面的负载传感器。运动传感器和加速计(accelerometer)可以检测对象的移动，另外可以检测移动的方向。可以使用激光传感器作为检测与对象的距离的距离传感器(range sensor)。这些现有外部传感器可以提供独立信息以帮助检测杂散RFID读数。
本发明提供了使用例如接近传感器等来自外部源的附加传感器来补充RFID标签读数以便稳健地确定将被存储在RFID数据库中的目标RFID标签以进行商店库存管理的系统和方法。根据本发明的一个示例性实施例，例如用于移动商店中的商品的叉车(forklift)等运输设备可以装配有RFID扫描仪和外部传感器，例如用于检测叉车上的负载的接近传感器。然后可以将负载信息与RFID信号读数相结合以便更准确地确定目标RFID标签。在本发明的一个实施例中，例如负载是已被加载到叉车上还是被从叉车卸载等负载信息可以提供时间窗，在该时间窗内可以提取目标RFID标签。在本发明的另一实施例中，例如叉车的定向移动等运动信息可以提供方向信息，该方向信息与RFID信号强度相结合，可以筛掉(winnow down)不想要的RFID标签读数。
此外，本发明提供一种表示托架(carriage)上的一组RFID标签的方法，所述托架例如为具有“虚拟”托盘RFID标签的托盘。在确定了一组RFID标签属于某托盘之后，可以将虚拟托盘RFID标签分配给该组标签并将其记录在RFID数据库中。所述虚拟标签可以是例如在时间窗期间被读取最多次的标签。此虚拟托盘标签可能是有用的，因为被附着于托盘的RFID标签-即托盘标签可能不总是可读的。虚拟托盘RFID可以在托盘标签不可读时帮助确定托盘的位置。
附图说明
图1示出根据本发明的一个示例性实施例的示例性商店情况，其中，装配有RFID读取器的运输设备(叉车)正在将商品从第一位置移动到第二位置。
图2示出根据本发明的一个示例性实施例的用于用附加外部传感器信息检测杂散RFID标签读数的示例性RFID运输设备传感器系统。
图3示出根据本发明的一个示例性实施例的用于用附加外部传感器信息检测杂散RFID标签读数的示例性RFID运输设备传感器方法。
图4示出根据本发明的一个示例性实施例的使用从一组产品RFID标签得到的虚拟托盘RFID标签来表示托盘的示例性RFID运输设备传感器方法。
图5示出根据本发明的一个示例性实施例的与一些RFID标签读数和RFID信号强度相关联的外部传感器信息的示例。
具体实施方式
图1示出根据本发明的一个示例性实施例的示例性商店情况，其中，装配有RFID读取器的运输设备(叉车)正在将商品从第一位置(托盘)移动到第二位置(货架)。商店100可以包括用于存储商品的位置点，例如托盘102、104，和/或用于展示商品的位置点，例如货架106。每个位置点可以被附着有至少一个位置RFID标签，其标识号码可以用来在RFID标签数据库中标识位置点。例如，可以将位置RFID标签118和120分别附着于托盘102和104，可以将标签132和134附着于货架106以便标识上下货架106的位置点，并且可以将标签140和142附着于用于放置托盘或货架的地面区域。商店员工可以将位置RFID标签附着于相应的位置点并将例如唯一标签标识的位置RFID标签读数记录在RFID数据库中。
可以将具有RFID标签的商品放置在每个位置点上。例如，可以将分别具有产品RFID标签122和124的产品108和110放置在托盘102上，并且可以将分别具有产品RFID标签126、128和130的产品112、114和116放置在托盘104上。可以在将商品运送到商店之前在商品上附着产品RFID标签。此外，可以扫描产品RFID标签并基于例如读取产品RFID标签和位置标签的定时(timing)使其与位置RFID标签相关联。还可以将产品RFID标签及其与位置RFID标签的关联记录在RFID数据库中以便基于所述关联来标识产品位置。
在商店的正常经营期间，可以将商品从一个位置(例如仓库)移动到另一个位置(例如货架)。可以使用例如叉车136的运输设备来将商品或具有商品的托盘从一处移动到另一处。当移动商品或托盘时，其在商店内的相应位置也可能改变。因此，RFID标签数据库可能需要被更新以反映改变的位置。在仓库或配销中心(DistributionCenter)中可能存在对产品的该同样的操作性移动，因此本发明将同样起作用。
根据本发明的一个示例性实施例，可以为例如叉车136的运输设备装配RFID扫描仪138以提供用于记录产品RFID标签移动的自动化方式。这可以通过在移动之后基于来自移动RFID扫描仪138的RFID读数使产品RFID标签与位置RFID标签相关联来实现。例如，可以将具有产品108、110的托盘102移动到区域140。通过在移动之后使RFID扫描仪138的标签118、112、124和140的RFID读数相关，可以将产品108、110和托盘102的位置确定为在位置140处，并相应地在RFID数据库中进行更新。
在具有许多位置和产品RFID标签的商店中，在任何时间，移动RFID扫描仪138可能接收到除目标RFID标签之外的许多RFID信号。在本示例性实施例中，当叉车136提升托盘102时，RFID扫描仪138可能接收到来自目标RFID标签118、122和124的RF信号。同时，扫描仪138还可能接收到来自托盘104上的附近RFID标签的RF信号，所述附近RFID标签例如为标签120、112、114和116。来自标签120、112、114和116的RF信号不是预期的RFID标签并导致杂散RFID读数。
图2示出根据本发明的一个示例性实施例的用于用附加外部传感器信息检测杂散RFID标签读数的示例性RFID运输设备传感器系统。在本示例性实施例中，除RFID扫描仪134之外，还可以为运输设备138装配用于检测除RF信号之外的信息的至少一个外部传感器。在本发明的一个示例性实施例中，外部传感器202可以包括用于检测负载是在叉车136上还是离开叉车136的接近传感器。接近传感器可以位于例如RFID扫描仪的顶部和叉车的前面，以便确定对象(例如托盘)是被叉车拾取还是放下。此外，示例性外部传感器202还可以包括安装在例如叉车底部的激光传感器。激光传感器可以测量从叉车到例如地面的表面的距离，以便确定拾取或放下操作期间的托盘高度。更进一步地，示例性外部传感器可以包括用于测量与移动相关的参数(即速度和方向，例如叉车136的向前或向后移动)的加速计。
RFID扫描仪114可以同时接收和记录RFID标签标识214和RF信号强度216。另外，RFID扫描仪136还可以记录接收到从标签发射的RF信号时的时间戳220。基于这些时间戳，可以计算特定标签218的RF信号读数的数目。外部传感器可以检测与叉车有关的不同事件，例如对托盘加载222、对托盘卸载224、叉(fork)在垂直阈值之上226、叉在垂直阈值之下228、叉车向前移动230、叉车向后移动232、以及叉车静止不动的事件。外部传感器还可以检测其它信息，例如叉车移动的速度和方向。另外，外部传感器可以记录外部传感器检测到外部事件时的时间戳。
在本发明的一个示例性实施例中，还可以为叉车装配用于记录来自RFID扫描仪134的RFID标签信息和在外部传感器202处检测的外部传感器事件的数据记录器204。可以将RFID标签信息和外部传感器事件传输到处理器210(例如计算机)以便稳健地确定目标RFID标签。在一个示例性实施例中，处理器202可以在叉车上且被直接链接到数据记录器204。在本发明的另一示例性实施例中，可以通过无线链路(例如从连接到数据记录器204的无线发射机206到连接到处理器210的无线接收机208)执行传输。无线传输可以在数据被记录在数据记录器204处时即时地传输数据。在本发明的替换实施例中，数据记录器204可以在叉车完成移动商品并返回停泊站(dock station)时将数据传输到处理器。然后，可以通过例如便携式磁盘的计算机可读介质来转移数据。
处理器210还可以执行用于检测杂散RFID读数并确定目标RFID标签的位置的计算机软件代码。基于该确定，处理器210可以引起RFID数据库212的更新以反映当前商品或托盘位置。
图3示出根据本发明的一个示例性实施例的用于用附加外部传感器信息来检测杂散RFID标签读数的示例性RFID运输设备传感器方法。如上文所讨论的，RFID扫描仪134可以从位置RFID标签和产品RFID标签302扫描RFID标签信息，且外部传感器可以捕捉外部传感器信息304。在306处，可以将所收集的RFID标签信息和外部传感器信息转移到处理器210。
在本发明的一个示例性实施例中，可以使用在外部传感器处检测的外部传感器事件来创建其上可以检测到目标RFID标签的时间窗308。图5(A)示出其中可以使用叉车上的负载作为外部事件的本发明的示例性实施例。在时间T1，外部传感器(例如接近传感器)可以检测“加载”502事件作为外部传感器事件窗506的开始。在时间T2，外部传感器可以检测“卸载”504事件作为外部传感器事件窗506的结束。在该窗内，可以基于模型310使用诸如RFID读数的数目、RFID信号强度、标签标识、以及RFID读数与外部传感器事件之间的时间关系(temporal relationship)之类的特征来检测杂散RFID读数。
在本发明的一个示例性实施例中，在叉车将标有位置RFID标签的托盘和标有产品RFID标签的商品从一个位置提升到另一位置的模型下，可以使用外部传感器信息来检测杂散RFID读数。图5(B)示出在外部传感器事件窗内的用于托盘的标签A、以及产品的标签B、C、和D的所记录的一些标签读数(一些读数由每个标签的区域来表示)。在本示例中，标签A和B示出比标签C和D数目高得多的RFID标签读数。此外，图5(C)示出对于每个RFID标签的检测的RF信号强度。在本示例中，标签A和B示出比标签C和D始终更强的RF信号强度。可以基于一些RFID标签读数和RF信号强度来推断托盘A和产品B被移动的确定。
当确定了目标RRID标签时，可以使其进一步与位置RFID标签(例如指定商店中的货架或地点的标签)相关。基于产品标签与新位置标签之间的相关性，可以更新RFID标签数据库以反映产品或托盘在商店中的新放置。
在本发明的一个示例性实施例中，可以使用外部传感器事件来向RFID扫描仪138提供触发。例如，扫描仪可以在确定接近传感器所检测的“加载”事件时开始对RF信号的扫描，并在确定“卸载”事件时停止扫描。这样，可以限制杂散RFID读数。
参照图4(除在图3中提供的步骤之外)，当检测到托盘上的一组多个产品RFID标签并将其确定为目标RFID标签时，还可以组织该组标签并分配“虚拟”托盘RFID标签402。这可以有助于在例如在RFID扫描仪范围外等不能检测到托盘标签的情况下确定产品位置。可以基于RFID标签的读数和外部传感器事件来将一组RFID产品标签分类为组。在一个示例性实施例中，如果在托盘“加载”事件之后、但在托盘“卸载”事件之前存在多个RFID标签读数，则可以将这些RFID标签分配给某组并作为关联组记录在RFID数据库404中。
在本发明的一个示例性实施例中，可以将在外部传感器事件窗内具有最高数目读数的RFID产品分配作为虚拟托盘RFID标签并将其存储在RFID标签数据库中作为到相关联RFID标签组的钥匙(key)。任何后续的托盘移动还可以引起RFID数据库中的虚拟RFID托盘标签的更新。
可以使虚拟RFID托盘标签与一组RFID标签相关联作为族树(即从父母到孩子)。例如，如果相对于一组标签1～8号而言将3号标签分配作为虚拟RFID托盘标签，则可以将3号标签存储在数据库中作为1～2、和4～8号标签的父母。这样，如果稍后连同该组RFID标签一起检测到其它RFID标签，例如9和10号标签，则可以从与虚拟托盘标签组相关联的托盘去除9和10号标签，因为它们不是家族的成员。此外，如果用新位置RFID标签看到2、6～8号标签，则可以基于来自2、6～8号标签的信息将虚拟托盘标签更新为与新位置相关联。
本领域技术人员可以从前述说明认识到可以以多种形式来实现本发明，而且可以单独地或组合地实施各种实施例。因此，虽然已经结合本发明的特定示例描述了本发明的实施例，但本发明实施例和/或方法的真实范围不应被如此限制，因为熟练从业人员在研究附图、说明书、以及以下权利要求时，其它修改对其而言将是显而易见的。

Claims (16)

1.一种用于管理商店的库存的移动传感器系统，包括：
至少一个射频识别(RFID)扫描仪，用于接收来自RFID标签的读数；
至少一个外部传感器，用于检测除来自RFID标签的RF信号之外的至少一个外部事件；以及
处理器，被配置为：
基于该至少一个外部传感器检测的第一外部事件确定时间窗的开始并且基于该至少一个外部传感器检测的第二外部事件确定时间窗的结束；以及
基于在时间窗的开始和结束之间获取的来自RFID标签的读数来检测杂散读数。
2.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述移动传感器系统位于运输设备上。
3.权利要求1的移动传感器系统，其中，来自RF标签的读数包括唯一RFID标签标识和射频(RF)信号强度指数中的至少一个。
4.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述RFID标签包括用于标识产品的产品RFID标签和用于标识商店中的位置的位置RFID标签。
5.权利要求4的移动传感器系统，其中，所述处理器还被配置为更新用于存储来自RFID标签的读数的RFID数据库，并且其中所述RFID数据库包括产品RFID标签与位置RFID标签之间的关系。
6.权利要求5的移动传感器系统，其中，虚拟托盘RFID标签被分配给将被存储在RFID数据库中的产品RFID标签，基于在时间窗内的杂散读数来确定虚拟托盘RFID标签。
7.权利要求4的移动传感器系统，其中，商店中的位置包括货架、托盘和地面区域。
8.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述至少一个外部传感器包括接近传感器、激光传感器、加速计传感器中的至少一个。
9.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述至少一个外部事件包括在所述至少一个外部传感器处检测的对运输设备的加载和卸载中的至少一个。
10.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述至少一个外部事件包括在所述至少一个外部传感器处检测的运输设备向前、向后移动和静止不动中的至少一个。
11.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述至少一个外部事件包括在所述至少一个外部传感器处检测的运输设备的承载部分在垂直方向上在阈值之上或在垂直方向上在阈值之下。
12.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述时间窗的开始基于对运输设备的加载的外部事件且所述时间窗的结束基于对运输设备的卸载的外部事件。
13.权利要求1的移动传感器系统，还包括：
数据记录设备，用于记录来自RFID标签的读数和所述至少一个外部事件；以及
无线数据传输链路，将所述数据记录设备链接到所述处理器。
14.权利要求1的移动传感器系统，其中，所述商店包括零售店、仓储式商店、以及配销中心之一。
15.一种使用至少一个RFID扫描仪和除所述至少一个RFID扫描仪之外的至少一个外部传感器来管理商店的库存的方法，包括：
接收来自RFID标签的读数；
检测第一外部事件；
基于该至少一个外部传感器检测的第一外部事件确定时间窗的开始；
检测第二外部事件；
基于该至少一个外部传感器检测的第二外部事件确定时间窗的结束；以及
基于在时间窗的开始和结束之间获取的来自RFID标签的读数来检测杂散读数。
16.权利要求15的方法，其中，时间窗的开始基于对运输设备的加载外部事件并且时间窗的结束基于对运输设备的卸载外部事件。
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