CN102378984A - 用于从不可读标签恢复数据的系统 - Google Patents

Abstract

一种系统包括项目的全域，每个项目包括标签，每个标签包括多个标识位和多个冗余位；以及标签阅读器，该标签阅读器被配置为读取标签并基于全域中至少一个可读标签的标识位和冗余位来确定全域中至少一个不可读标签的标识位。

Description

用于从不可读标签恢复数据的系统

背景技术

典型的库存、跟踪和追踪、检验、认证及相关应用利用标识项目全域（population）内的每个项目的序列化数据。该序列化数据常常被写入被附着于全域中的每个项目或集成在每个项目内的机器可读标签或标记。机器可读标签或标记可以包括射频识别（RFID）芯片、条形码、签条或能够指示针对全域中每个项目的序列化数据的其它适当设备。关于RFID系统，虽然其继续提供改善的读取和可靠性特性，但是不存在这样的保证：设计在RFID阅读器范围内实现了全域中所有RFID芯片都将被捕捉。相应地，如果例如签条被损坏、润湿、拉伸或在视觉上受到阻碍，则条形码系统可能遗漏读取条形码签条。对于全域内的项目的此遗漏或不可读序列化数据可能对实现依赖于针对全域内项目的序列化数据的100%读取率的应用产生障碍。

由于这些及其它原因，存在对本发明的需要。

附图说明

图1是图示系统的一个实施例的图。

图2是图示用于确定系统的部署的一个实施例的流程图。

图3是图示用于实行用于确定系统的部署的模拟的一个实施例的流程图。

图4是图示用于确定系统的部署的允许丢失标签百分比（L）对比每个XOR链的长度（N）的一个实施例的曲线图。

具体实施方式

在以下详细说明中，对附图进行参考，这些附图构成其一部分，并且在附图中以图示的方式示出了在其中可以实践本发明的具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下可以利用其它实施例而且可以进行结构或逻辑修改。因此，以下详细说明不是以限制性意思来进行的，而是由随附权利要求来限定本发明的范围。

图1是图示系统100的一个实施例的图。系统100包括标签写入器102、数据库106、标签阅读器110和全域112。全域112包括限定数目的项目114a-114（n）。在一个实施例中，全域112是被运送和/或储存在一起的一组项目。每个项目114a-114（n）包括标签T₁-T_N，标签T₁-T_N提供了针对该标签所属项目的信息。在一个实施例中，由每个标签T₁-T_N提供的信息包括为标签所属项目所独有的信息，诸如序列化数据。

如本文所使用的，“标签”被定义为满位长度的数据的单个载体。标签典型地被印制、施加或附着于项目（例如，产品或包装）以便对该项目进行标识和/或追踪。在一个实施例中，标签包括印制、施加或附着于项目的条形码。在另一实施例中，标签包括施加或附着于项目的射频识别（RFID）芯片。在其它实施例中，标签包括印制、施加或附着于项目以便对该项目进行标识和/或追踪的另一适当器件（例如，记忆点芯片（memory spot chip））。

每个标签T₁-T_N至少包括针对每个项目的标识位和全域冗余位。在一个实施例中，标识位提供为标签所属项目所独有的数据。每个标签T₁-T_N内的全域冗余位包括全域内其它项目的经异或（XOR）的标识位。在一个实施例中，系统100使得能够基于可读标签的全域冗余位内的经XOR的标识位从可读标签恢复不可读标签的标识位。在一个实施例中，统计地并基于期望置信度水平来确定读取或恢复全域中100%的标签所需的可读标签的数目。

标签写入器102通过通信链路104通信地耦合到数据106。数据库106通过通信链路108通信地耦合到标签阅读器110。通信链路104和108包括有线或无线通信链路或者其组合。在另一实施例中，数据库106用通信地耦合到标签写入器102的第一数据库和通信地耦合到标签阅读器110的第二数据库来替换。在此实施例中，第二数据库包括存储在第一数据库中的信息的拷贝。在另一实施例中，不包括数据库106，并且存储在数据库106内的信息被嵌入标签写入器102的存储器103和标签阅读器110的存储器111内。

数据库106存储用于写入全域112内项目114a-114（n）的标签T₁-T_N的冗余位的对策。数据库106存储经XOR的标识位的定义。同样地，如果标签阅读器110未读取全域112内的所有项目114a-114（n），则能够基于被读取的项目和存储在数据库106中的经XOR的标识位的定义来恢复未被读取的项目的标识位。标签写入器102将标识位和全域冗余位写入全域112内项目114a-114（n）的标签T₁-T_N。在一个实施例中，标签写入器102包括用于印制条形码的印制机、用于对RFID芯片进行编程的RFID写入器或用于将标识位和全域冗余位写入标签T₁-T_N的另一适当设备。在一个实施例中，标签写入器102还包括计算机、微处理器、控制器或其它适当逻辑设备和存储器以便基于针对每个标签的标识位和存储在数据库106中或嵌入标签写入器102内的经XOR的标识位的定义来定义要被写入每个标签T₁-T_N的全域冗余位。

标签阅读器110读取全域112内项目114a-114（n）的标签T₁-T_N的标识位和全域冗余位。在一个实施例中，标签阅读器110包括用于读取条形码的光学扫描仪、用于读取RFID芯片的RFID阅读器或用于读取标签T₁-T_N的标识位和冗余位的另一适当设备。在一个实施例中，标签阅读器110还包括计算机、微处理器、控制器或其它适当逻辑设备和存储器以便解释被读取的标签。在一个实施例中，标签阅读器110读取全域112的项目114a-114（n）的标签T₁-T_N并确定任何项目是否包括不是全域112的一部分的标签。在另一实施例中，标签阅读器110基于可读标签和存储在数据库106中或嵌入标签阅读器110内的经XOR的标识位的定义来恢复不可读标签。在一个实施例中，标签阅读器110在包括已恢复的不可读标签时提供了100%读取率。

在操作中，提供了项目114a-114（n）的全域112。在一个实施例中，全域112包括将被一起运送的一组项目。定义将被写入针对每个项目的每个标签T₁-T_N的标识位。在一个实施例中，使用适当的防冲突策略来定义用于标识位的序列化数据。另外，读取先前存储在数据库106中的针对全域的全域冗余位（即，其中对标识位进行XOR）的定义。下面将描述用于定义全域冗余位的过程。在一个实施例中，标签写入器102基于存储在数据库106中或嵌入标签写入器102内的针对全域冗余位的定义和所定义的标识位来确定针对每个标签T₁-T_N的全域冗余位。标签写入器102于是将所定义的标识位和全域冗余位写入针对每个对应项目114a-114（n）的标签T₁-T_N。

然后将全域112运送到其目的地。在该目的地处，标签阅读器110读取项目114a-114（n）的每个标签T₁-T_N。标签阅读器110识别全域112并确定该全域内的任何项目是否未被读取。另外，标签阅读器110基于项目的标签来确定任何被读取项目是否不属于全域112。在一个实施例中，如果标签阅读器110读取不属于全域112的项目，则标签阅读器110输出指示该项目不属于全域的警报。如果标签阅读器110确定全域112中的一项目未被读取，则标签阅读器110尝试恢复未被读取项目的标识位。在一个实施例中，标签阅读器110基于被读取项目的标识位和全域冗余位以及先前存储在数据库106中或嵌入标签阅读器110中的全域冗余位的定义来恢复标识位。在一个实施例中，如果标签阅读器110不能恢复未被读取项目的标识位，则标签阅读器110输出指示标识位不能被恢复的警报。在另一实施例中，如果标签阅读器110不能恢复未被读取项目的标识位，则标签阅读器110重新读取全域112中的项目114a-114（n）的每个标签T₁-T_N以试图读取先前未被读取的标签。

在一个实施例中，标签包括具有256位的数据（即，满位长度等于256位）的RFID芯片。满位长度包括有效载荷部分（例如，96位）。该有效载荷部分是与特定项目相关联的唯一一组位。满位长度的其余位被分配给标识位和全域冗余位。例如，在一个实施例中，标识位包括16位且全域冗余位包括144位。在项目的全域中标识位用来标识特定项目。全域冗余位用来在询问了整个全域但是某百分比的全域未被成功读取时重构遗漏的标识位。

提供以下实施例作为示例以论证在定义标签T₁-T_N的冗余位时所涉及的数学概念。

在此实施例中，全域112包括三个项目，每个项目包括四个标识位和四个全域冗余位。这三个项目中的任何一个可能是标签阅读器110不可读的。对于此实施例而言，将标识位标记为“A”、“B”和“C”，并将全域冗余位标记为“D”、“E”和“F”。各项目定义如下：

项目1：A | D

项目2：B | E

项目3：C | F

其中，|是标识位与全域冗余位之间的界线。

对于“A”、“B”和“C”的示例数据定义如下：

项目1：1011 | D

项目2：1100 | E

项目3：0110 | F

对于“D”、“E”和“F”的示例分配或定义包括：

D = B                                                

 C

E = A 

 C

F = A 

 B

其中，是（逐位）XOR布尔运算符。注意，1 

  0 = 0 

 1 = 1，并且0 

 0 = 1 

 1 = 0.

因此，使用以上示例数据：

D = 1100 

 0110 = 1010

E = 1011 

 0110= 1101

F = 1011 

 1100 = 0111

因此，针对每个项目的标识位和全域冗余位如下：

项目1：1011 | 1010

项目2：1100 | 1101

项目3：0110 | 0111

如果项目中的一个是不可读的，则在不知道该不可读项目的标识位或冗余位的情况下恢复该不可读项目。例如，如果项目2是不可读的，则在不知道B或E的情况下恢复项目2，如下：

项目2= B|E = D  C | A 

 C    因为B =（B 

 C） C = D 

 C

因此：

项目2= 1010 

 0110| 1011  0110 = 1100 | 1101

在另一实施例中，使用链式（chained）逐位XOR。在此实施例中，全域112包括八个项目，每个项目包括两个标识位和三个全域冗余位。此外，此示例对于八个项目中的多达三个项目的丢失而言是鲁棒的。在此示例中，用小写字母“a”至“p”来标记标识位，并用“P₁”至“P₂₄”来标记全域冗余位，如下：

通过如下分配每个P₁-P₂₄，由链式逐位XOR来提供针对至少三个标签的丢失的鲁棒性：

在逻辑上以三元组、或三个的集合的方式对P₁-P₂₄进行分组。另外，以全域冗余位的三个唯一的此类三元组的方式来表示每个标识位。例如，P₁₆P₁₇P₁₈是一个此类三元组，其提供项目6的全域冗余位。此外，在该项目所属的其全域冗余位中不重复标识位。这些防冲突策略在本示例中虽然不是必需的，但是总的来说对一组项目或项目全域实施以改善标识位的（全部或百分比）可恢复性。在其它实施例中，使用其它防冲突策略。

全域中这八个项目中的至少三个是可恢复的。例如，如果项目全域中的项目3、5和6不可读的，则信息位e、f、i、j、o和p已经丢失。然而，根据知道至少以下各项能够容易地恢复这些信息位：

基于对未遗漏的项目的标识和如何计算XOR的知识来恢复遗漏的信息位。例如，根据知道P₁₆= b 

 f，能够通过从未遗漏的项目知道P₁₆和b来恢复遗漏的f。在一个实施例中，在不使用存储用于写入冗余位的对策的数据库的情况下知道如何计算XOR的知识。例如，在一个实施例中，N_I是项目的数目且N_IB是信息位的数目。如果i＝0... N_IB - 1且j＝0... N_I - 1，则能够用元素[i，j]按

的排序以矩阵形式来布置所有信息位。然后，一旦选择了XOR链的长度N，则可以针对第一冗余位将前N个这样排序的信息位一起进行XOR，针对第二冗余位可以将接下来的N个这样排序的信息位一起进行XOR等。在一个实施例中，N、N_IB和N_I不具有公因子。

用先前两个示例描述的概念能够扩展至一般实施例，其中，全域112包括任何适当数目N_I的项目。每个项目包括适当数目N_IB的信息位、适当数目N_PRB的全域冗余位、适当数目N_APIB的已分配全域标识符位（assigned population identifier bit）以及适当数目N_WAPIB的内部（within）已分配全域标识符位。在一个实施例中，对于示例RFID配置而言，这些值定义如下：

使用N_WAPIB位依次将各项目标识为二进制0000000000、0000000001、...、1111111111（即，十进制0、1、...、1023）。N_APIB位用来标识该特定项目属于多达32个组（每组1024个项目）中的哪个组。因此，在此示例中，全域能够包括多达32乘以1024或32,768个项目。针对每个项目的96个位，N_IB可以完全是随机的，或者例如使用EPCglobal/GS1格式，在这种情况下，38个位通常是唯一的。

144位的N_PRB提供了对多个项目d的N_IB位的链式XOR运算的144种不同组合。使用下文将描述的计算机模拟来确定最佳链式组（即，得到最低出错率的链式组）。为了确定最佳链接组，使用用于错误代码检验的线性块编码理论。线性块编码理论提供由（n，k，d_min）定义的块码，其中，n是信息加冗余符号的长度，k（其中，k<n）是信息符号的长度，并且d_min是该组中任何两个码之间的最小汉明距离。作为开始，考虑具有尽可能大的d_min的144个链式XOR表达式的生成。例如，如果XOR链在长度上是32位，则由于144 < 2⁸，所以我们假设能够保持32 - 16 - 8＝8的d_min。

通常，系统100提供以下四个组件。首先，系统100包括为标签分配的初始唯一的96个位的装置，诸如标签写入器102和/或数据库106。如果所有96个位是随机分配的，并且每个标签例如包括256个位，则典型地获得在26-31范围内的汉明距离。在随机分配了38位（如在序列化全球贸易项目编号（Serialized Global Trade Item Number, SGTIN）中）且其余58位是静态的（即，在每个标签中是相同的）的情况下，典型地获得10-13的汉明距离。

其次，系统100包括用于向256位标签中的剩余位中的每一个分配链式XOR表达式的装置，诸如标签写入器102和/或数据库106。这些XOR链表示来自全域中其它项目的N个其它位。由这些XOR链同时表示的标签的数目N是针对给定部署被最优化的变量。

第三，针对XOR链的每个组合，计算针对给定的丢失标签百分比（L%）能够恢复所有标签的概率。针对每个组合报告对于100%恢复的最大L%。具有最高最大L%的组合是在系统100中使用的最佳部署。

第四，系统100是可编程的（即，改变每个N值，生成概率曲线并推荐部署）。在一个实施例中，在全域冗余位中仅表示可变位而不表示静态位，这进一步改善了系统完全恢复丢失标签的能力。例如，对于SGTIN、EPCglobal 96位标准（电子产品代码）而言，在分组全域中38位是可变的。在此示例中，这96位包括报头、过滤器（filter）、分区、公司前缀、项目参考（reference）和序号。

8位的报头在分组全域内不是可变的。3位且规定加标签的对象是否是项目、箱（case）或货盘（pallet）的过滤器在分组全域内不是可变的。3位且指示后续字段被如何分区以使得能够恢复并正确解释其数据的分区在分组全域内不是可变的。20-40位（取决于分区位）且包含公司的EAN.UCC公司前缀的公司前缀在分组全域内不是可变的。4-24位（取决于分区位）且包含项目的GTIN项目参考号的项目参考在分组全域内不是可变的。最后，38位且包含项目的唯一序号的序号在分组全域内是可变的。

在此示例中，值N_IB＝38，使得如果N_PRB＝144、N_APIB＝6且N_WAPIB＝10，则对于每个信息位，差不多存在四个全域冗余位。如果这些位确实是针对每个可设想的不可读项目组随机地分布的，则能够定义完全随机化的L%，其中：

总的来说，然后可以由下式来定义完全随机化的L：

或者：

或者：

尝试达到L%的此值。然而，请注意，不存在用于达到这样的L%的闭合式解（并且，由于边界约束原因，在以上等式中难以达到该L%）。

以下图2-4图示了通过模拟来确定用于达到针对预定义全域和标签结构的期望L的策略的方法的一个实施例。

图2是图示用于确定系统100的部署的一个实施例的流程图120。在122处，将N_I、N_IB、N_PRB、N_APIB和N_WAPIB的期望值输入到计算机系统中。在124处，确定输入结构在数据库中是否已经存在。如果该输入结构尚未存在于数据库中，则在126处，确定要运行的适合数目的模拟并运行这些模拟。在128处将模拟的结果存储在数据库中。如果该输入结构确实已经存在于数据库中或者在128处将模拟结果存储在数据库中之后，则在130处，从数据库获得模拟结果。在132处，基于模拟结果来确定最佳N（即，针对每个冗余位的进行链式XOR运算的位数）。在134处，通过将冗余位对策存储到在106处的数据库来部署该系统。在一个实施例中，存储冗余位对策以供在线访问。

图3是图示用于实行用于确定系统100的部署的模拟的一个实施例的流程图138。在140处，将N_I、N_IB、N_PRB、N_APIB和N_WAPIB的期望值输入到计算机系统中。在142处，确定要运行的模拟的数目（N_S）。在一个实施例中，10*N_I*N_PRB是足够的模拟数目。在144处，如下使用嵌套循环来创建针对每个标签中的每个冗余位的长度j的XOR链：

For j = 2 to N_IB/2

For i = 1 to N_S

{针对每个标签中的每个冗余位创建长度j的XOR链}

在128处将模拟结果保存到数据库。在146处，输入L的期望值（即，允许丢失标签百分比）。在148处，确定N＝j的任何值是否满足L要求。如果N＝j的值不能满足L要求，则在152处，推荐替换部署对策。如果N＝j的值能够满足L要求，则在150处，推荐具有链式XOR长度N＝j的当前部署。创建XOR链并使其与该组N_IB个链相关联并存储在数据库中。

图4是图示用于确定系统100的部署的L对比N的一个实施例的曲线图160。曲线图160包括x轴162上的N和y轴164上的L。曲线166图示了在172处的最佳N。如168处所指示的，低于最佳N，可能丢失位的总冗余度的量减少，这增加了个别标签丢失将去除对丢失位的一个或多个参考的可能性。如在170处所指示的，在最佳N以上，在XOR链中所使用的其它标签的数目增加，这增加了个别标签丢失将影响任何给定冗余位的可能性。

实施例提供了一种在其中即使当有时大百分比的标签是不可读的时也能够成功地询问或恢复标签的系统。在一个实施例中，可以使用推理（即，较大的标签组到较大的标签的链接等，等等递归）以允许将许多标签分组在一起，其中恢复统计在批量水平是可管理的。在一个实施例中，可以针对分组的每个选择（即，N_I、N_IB、N_PRB、N_APIB、N_WAPIB）和XOR对策生成恢复曲线的概率。这允许构思系统的部署以提供在标签中可变位的期望数目与恢复能力之间的权衡。例如，减少标签中可变位的数目增加了从被成功读取标签的链式XOR位完全恢复被不成功读取标签的概率。

虽然本文已经图示并描述了具体实施例，但本领域的技术人员应认识到在不脱离本发明的范围的情况下所示出和描述的这些具体实施例可以由多种替换和/或等价实现方式代替。此申请意图覆盖本文所讨论的具体实施例的任何适改或变化。因此，目的是此发明仅仅由权利要求及其等价物限制。 

Claims (15)

1.一种系统，其包括： 

项目的全域，每个项目包括标签，每个标签包括多个标识位和多个冗余位；以及 

标签阅读器，其被配置为读取标签并基于全域中至少一个可读标签的标识位和冗余位来确定全域中至少一个不可读标签的标识位。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述标签阅读器被配置为确定项目是否属于全域并确定全域中的哪些标签是不可读的。

3.如权利要求1所述的系统，其中，每个标签包括射频识别（RFID）芯片和条形码签条中的一个。

4.如权利要求1所述的系统，还包括：

标签写入器，其被配置为将所述多个标识位和所述多个冗余位写入全域中的每个标签，

其中，所述标签写入器被配置为向全域中每个标签的每个冗余位写入来自全域中其它标签的标识位的XOR链，并且

其中，所述标签阅读器被配置为根据全域中至少一个可读标签的每个冗余位中的XOR链确定所述至少一个不可读标签的标识位。

5.如权利要求4所述的系统，其中，标识位的每个XOR链的定义被存储在数据库中或嵌入所述标签写入器和所述标签阅读器内。

6.如权利要求4所述的系统，其中，将每个XOR链的长度设置为针对给定的不可读标签百分比提供全域中不可读标签的标识位的100%恢复的所选概率。

7.一种系统，其包括： 

用于读取标签的全域的装置，每个标签被关联到项目，每个标签包括多个标识位和多个全域冗余位；以及 

用于基于全域中至少一个可读标签的全域冗余位和标识位来恢复全域中不可读标签的标识位的装置。

8.如权利要求7所述的系统，还包括： 

用于对标签的全域进行写入的装置，包括将全域中其它标签的标识位的XOR链写入全域中每个标签的每个全域冗余位。

9.如权利要求8所述的系统，还包括： 

用于确定每个XOR链的最佳长度以针对给定的不可读标签百分比提供全域中不可读标签的标识位的100%恢复的所选概率的装置。

10.一种用于从每个包括标签的项目的全域中的不可读标签恢复数据的方法，该方法包括： 

对标签的全域进行读取，每个标签包括多个标识位和多个全域冗余位； 

确定全域中哪些标签是不可读的；以及 

基于全域中至少一个可读标签的全域冗余位和标识位来确定全域内不可读标签的标识位。

11.如权利要求10所述的方法，还包括： 

对标签的全域进行写入，包括将全域中其它标签的标识位的XOR链写入全域中每个标签的每个全域冗余位。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

将每个XOR链的定义存储在数据库中。

13.如权利要求11所述的方法，还包括： 

通过运行模拟以确定每个XOR链的最佳长度来确定每个XOR链的长度以使全域中不可读标签的标识位的恢复最大化。

14.如权利要求13所述的方法，还包括：

基于全域中的项目数目和每个标签的全域冗余位的数目来确定要运行的模拟的数目。

15.如权利要求13所述的方法，其中，确定每个XOR链的长度包括针对全域中不可读标签的定义百分比来确定每个XOR链的长度以使标识位的恢复最大化。

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