CN102741865A - Rfid状况锁存 - Google Patents

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Abstract

一种无源射频识别(RFID)系统具有与RFID标签通信并对其供能的RFID读取器。该RFID标签具有RFID集成电路芯片，该RFID集成电路芯片包含用于存储拟发送至RFID读取器的信息的存储器装置并存储向集成电路芯片供能的能量的能量存储装置。在当RFID集成电路芯片不从RFID读取器接收充足能量时的时段内激活RFID标签的情况下，则要么提供能量存储装置以使激活事件记录在RFID集成电路芯片内，要么提供存储器装置，该存储器装置感测和记录激活事件并且一旦已恢复供能则传达该激活事件。

Description

RFID状况锁存
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年11月30提交的美国临时申请No.61/265,089的优先权益。
背景技术
发明领域
本发明总地涉及射频识别(RFID)技术，且尤其涉及即使当RFID标签未被供能时通过存储和管理RFID标签内的功率而检测RFID标签中发生的状况的基于RFID的系统和方法。
背景技术
射频识别(RFID)是一种远程识别技术，这种技术利用其中存储有信息的RFID标签，该信息一般存储在集成电路(IC)中。所存储的信息可经由RFID标签和RFID标签读取器之间的RF通信而检索到。某些RFID系统利用手持RFID读取器，当该手持RFID读取器足够靠近RFID标签时就能读出由标签发射或从标签反向散射的RFID标签信号。RFID系统可以有多种应用，包括许多不同产业以及图书馆和医院中的库存管理和产品跟踪。
RFID标签通常以三种形式出现：无源、半无源和有源。无源RFID标签其本身没有能量或电源,并通过从由RFID读取器产生的RF信号(场)收集能量而运作。无源标签通过调制和反向散射来自RF读取器的RF信号而反过来与读取器通信。半无源RFID标签以相同方式藉由反向散射的读取器RF信号的调制而与读取器通信，但它们不依靠从读取器场收集能量以向RFID标签IC供能。相反，半无源标签通常具有其本身的电源，该电源经常以一个或多个电池的形式出现。由于由无源标签收集的电量常常限制其距离读取器天线的最大距离，因此半无源RFID标签一般比无源标签具有明显更大的读取距离。有源标签也具有例如电池的电源，该电源不仅向RFID标签IC供能还能主动地产生并发出辐射至RFID读取器。
RFID标签能设计成工作在不同的RF频率。在低频(例如100-130KHz)下，RFID标签经常藉由RFID读取器线圈天线和RFID标签线圈天线之间的互感耦合而通信。在这些频率下，RFID读取器的RF信号不强烈地被水吸收。由于用户的手主要由水构成，这意味着在低RF频率下，RF信号能穿透用户的手并在RFID标签和RFID读取器之间实现双向通信。
这种低频感应耦合方法是适于实用的，只要标签和读取器之间的距离是RF信号的波长的分数。在典型的低频RFID标签应用中，RFID标签和RFID读取器之间的要求间隔(即“读取距离”)必须小于1米。这样的小间隔在包括手持物品的RFID识别的许多场合中是不合适的。尤其，在电信数据中心内的典型物品识别应用中，RFID标签和RFID读取器之间的间隔距离预期为1米至3米。因此，低频RFID标签方案对于这种和其它这类应用来说不是实用性方法。
设计成工作在较高频率(例如900MHz或更高的超高频)下的RFID标签经常通过使用局部单极、偶极或改型的偶极天线(例如“波形天线”)捕获的来自RFID读出器天线发射的远场辐射而运作。
由RFID标签天线形成的电信号由RFID标签的IC芯片内的整流器电路处理，产生向IC芯片的剩余部分供能的能量，并允许IC芯片将返回信号发送给RFID读取器。如前面提到的，与RFID读取器的通信经常经由RFID读取器信号的反向散射调制来实现，而不是通过来自RFID标签的独立RF信号发射。
超高频RFID标签能在比低频RFID标签(例如1米以下)大得多的读取距离(例如5-10米)上与RFID读取器通信。超高频RFID标签因此更适合包括手持物品的RFID识别的应用。
由于高频RF信号功率会被水强烈吸收，因此使用超高频RFID标签以识别手持物品会产生问题。当用户在交互之前将他们的手放在具有RFID标签的物品周围，当用户的手阻断RF通信路径时，用户手中的水使读取器的RF信号衰减。即使在用户的手仅部分地阻断RF通信路径的情形下，也会显著降低RF信号强度。在这种情况下，RFID标签可能无法接受足够的能量以向其内部电路供能。同样，RFID标签对RFID读取器的响应可能因为用户手的存在而被受到妨碍。
在RFID读取器标签未接受足够的功率以运作的情形下，没有信号被通信给RFID标签读取器。当用户将他们的手从物品移走并断开开关时，则RFID标签再次从RFID读取器接受RF功率并加电。描述了一种方法，这种方法允许RFID标签读取器检测在对RFID标签供电已中止时的时间段内何时事件已发生在RFID标签中。
发明概述
本发明的一个方面是与RFID读取器一起使用的RFID标签，该RFID读取器将RF信号经由RF通信路径传送至RFID标签。RFID标签包括RFID集成电路(IC)芯片，该RFID集成电路(IC)芯片电耦合至RF天线系统并适配成由RF信号从外部供能。RFID标签也包括能量存储装置，该能量存储装置可工作地耦合至RFID IC芯片并适配成存储来自RF信号的能量。RFID标签还包括存储器装置，该存储器装置在RFID IC芯片从外部供能不足时由能量装置供能以存储开关状态信息，由此当RFID IC芯片从外部充足供能时，使标签天线系统发送表征所存储的激活信息的RF激活信号表征。
某些无源RFID标签具有开关(例如按钮)，该开关激活RFID标签和/或以某种方式对RFID标签编程。在后一情形下，该编程可包括将RFID标签设定至某一特定工作状态和/或将信息输入至标签。例如，开关可用来存储指示有人已持有RFID标签的信息。开关也可用来在RFID标签的存储器中设定一个标志或位，该标志或位给予标签一特殊状态。例如，可选择某个标志或位，该标志或位允许RFID标签与产生一特定类型询问信号的RFID读取器通信。
当用户作用于RFID标签开关时，例如当用户按下与手持装置结合在一起的按钮开关时，RFID集成电路芯片检测到开关触点闭合事件并将该信息连同识别ID码一起转发至邻近的RFID读取器。RFID读取器将该信息传送至数据处理单元(即数据管理软件系统)以供进一步处理。基于标签ID码，软件系统经由用户界面(即手持单元上的显示器)向用户呈现附加信息。该附加信息可包括例如物品的名称、其位置、生产日期或之前测得的性能数据。
典型RFID标签粘附于物品并包含与物品关联的信息。当用户握住该物品时，用户的手将很可能至少部分地阻断RFID读取器天线和RFID标签天线之间的RF通信路径。由用户的手吸收的RF功率量依赖于RF信号的频率和RF信号的强度，并决定了RFID标签和RFID读取器之间的RF通信是否被中断。
将在以下详细描述中阐述本发明的附加特征和优点，这些特征和优点一部分对于本领域的技术人员来说根据说明书就能理解，或者可通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图的本文所述的本发明认识到。
要理解，前面的一般描述和后面的详细描述两者均展示了本发明的实施例，并如权利要求书所述那样旨在为了理解本发明的本质和特征而提供了概览或框架。附图被包括于此以提供对本发明进一步的理解，并被纳入而构成说明书的一部分。附图示出本发明的各实施例，并与说明书一起用来解释本发明的原理和操作。
附图简要描述
图1是包含可开关RFID标签的RFID系统的第一示例性实施例的示意图，该可开关RFID标签当RFID读取器和RFID标签之间的RF通信路径中断时能保持被供电；
图2是图1的RFID标签的示意图，其中当用户作用于RFID标签开关时用户的手中断RF通信路径；
图3是与图1类似的示意图，其示出用户的手不再中断RF通信路径的情况，但其中RFID标签当RFID标签开关处于断开状态时仍然发送开关状态信号；
图4是与图1类似的示意图，其中RFID读取器将重置信号送至RFID标签以重置RFID标签的存储器装置中的开关状态存储器位；
图5是与图1所示相似的RFID标签的示例性实施例的示意图，其中RFID标签包括本地存储器装置，用来在RFID标签不被供能时存储与开关导通事件有关的信息；
图6是与图1相似但包括图5的RFID标签的示意图，其示出当RF通信路径未被中断由此RFID标签由来自RFID读取器的询问信号供能时RFID标签的正常操作；
图7是图6的示意图，但此时用户的手阻断RF通信路径以使RFID标签不接受来自RFID读取器的询问信号的功率；
图8是图6的示意图，但此时RFID读取器发送存储器状态信号以确定在RFID标签未被供能时开关是否处于导通状态。
图9是与图5相似的示意图，其示出一实施例，其中本地存储器装置包括机械耦合至RFID标签开关的机械锁；
图10是与图9相似的示意图，其示出包含放电电容器的电气本地存储器装置的示例性实施例；
图11是与图10相似的示意图，其示出进一步包含参考电容器的电气本地存储器装置的示例性实施例；
图12是与图5类似的示意图，其示出其中温度传感器充当开关的示例性实施例；
图13是与图12类似的示意图，其示出用户的手如何用来阻断RF通信路径并同时使物品和粘附于该物品的RFID标签受热，由此物品的升高温度被温度传感器所记录；
图14是与图13相似的示意图，但此时用户的手移走，其示出一旦用户的手移走则RF通信路径如何恢复以及物品和RFID标签如何降温。
本发明的详细描述
参照附图对本发明若干示例性实施例更详细地进行了描述。在任何情况下，在所有附图中，使用相同的附图标记以表示相同或相似的部件。
具有导通-断开开关状态的RFID标签
如前所述，当RFID标签和RFID标签读取器之间的RF通信(并因此功率)被中断时，现有技术的无源RFID标签无法存储来自RFID标签读取器的RF信号的功率。这会阻止开关事件由RFID标签读取器所记录。下面给出了解决与记录RFID标签开关事件相关联的问题的RFID系统和方法的若干不同示例性实施例。
a)具有本地能量存储装置的RFID标签
图1是根据本发明的RFID系统10的第一示例性实施例的示意图。RFID系统10包括RFID标签读取器(RFID读取器)20，该RFID标签读取器20包括操作地连接于天线系统(“读取器天线”)26的信号发生/处理电子器件(“读取器电子器件”)22。RFID读取器20被适配成产生被设计成询问RFID标签40的RF询问信号SI并接收来自RFID标签40的RF标签信号ST。询问信号SI也用来向无源RFID标签40供能并在这里又称为“RF询问场”。
在该实施例中，RFID系统10图示为包括多个无源可开关RFID标签40，这些标签40图示为粘附于物品44。为清楚起见，示出两件物品44及其相应的RFID标签40。RFID标签40包括可操作地耦合至RF天线系统(“标签天线”)60的RFID集成电路(IC)芯片56。RFID IC芯片56包括：存储器装置66，该存储器装置66存储拟经由标签信号ST发送至RFID读取器20的信息；以及能量存储单元68，该能量存储单元68存储向芯片供能的功率。在该第一示例性实施例中，存储器装置66存储与物品44关联的信息，例如物品序列号、物品类型、生产商、生产日期、安装日期、地点、批号、性能参数、关联于或连接至物品的其它物品的标识等。这种信息可在生产或安装的同时通过使用RFID读取器将该信息写至RFID IC芯片而预加载到RFID IC芯片56上。也可预期存储器装置66存储其它信息，例如与RFID标签40的开关状态关联的信息，如下文所述。
RFID标签40还包括附加线路90，该附加线路90使RFID IC芯片56电连接于激活装置。图示出例如按钮开关的一开关100作为这种激活装置的一个示例。开关100向上和向下移动，如双箭头所示并具有两种开关状态。当开关100作用以在线路90之间建立连接时(如图1中的上面一个RFID标签所示)，开关处于导通状态(位置)。类似地，当开关100作用以中断线路90之间的连接时(例如图1中的下面一个RFID标签所示)，开关处于断开状态(位置)。在一示例性实施例中，开关100被设计成使用户需要保持作用于开关以使开关保持在导通状态。如若不然，开关100保持在断开状态。关于开关导通事件的信息(当开关已被按下时)经由开关状态信号SS从RFID标签40传向RFID读取器20。
此外，在一示例性实施例中，存储器装置66适配成存储与开关100处于导通状态的次数有关的信息(即“开关导通事件”)。可使用例如开关状态存储器位来存储与开关导通事件有关的信息，当开关100处于导通状态但开关状态信号SS尚未产生时，开关状态存储器位变为“1”，当开关状态信号SS发送导通状态时，开关状态存储器位变为“0”。在一示例性实施例中，开关状态存储器位从0变至1，不管在发送开关状态信号SS前开关处于导通状态的次数如何。
在所述第一示例性实施例中，RFID标签40也包括电耦合至RFID IC芯片56的本地能量存储装置110。本地能量存储装置110作为基于芯片的能量存储单元68的附加(或取代)，并在一示例性实施例中，即使当RFID标签开关100处于断开状态也允许RFID标签40存储来自询问信号SI的能量。
如下面更详细描述的那样，除了询问信号SI外，RFID读取器20也优选地适配成产生其它RF信号，这些RF信号不一定得出RF标签信号ST而是要么得出其它类型的RF信号(例如开关状态信号SS或其它类型的状态信号)，要么得出设定RFID标签内的状态的RF信号(例如下面描述的设置或重置存储器装置66中的开关状态存储器位的信号SR)。
在所述第一示例中，RFID系统10包括数据库单元70，该数据库单元70例如经由无线连接72或非无线连接74(例如光纤或基于线路的连接)操作地耦合于RFID读取器20。在又一实施例中，数据库单元70可直接纳入到RFID读取器20中。数据库单元70适配成存储与一个或多个RFID标签和/或其关联的物品44有关的信息以便于识别、映射或以其它方式处理从一个或多个RFID标签40接收的信息。在一个与管理光纤通信系统和构成这类系统的关联物品相关的更具体示例性实施例中，数据库单元70包括信息，该信息使RFID标签的唯一标识号关联至特定的插头和/或插座，关联至特定的组件(例如具有一个或多个接头的光纤电缆组件)，关联至组件的其它部分(例如将光纤电缆的第一接头关联至第二接头，或对接线板的多个适配器进行分组等)，关联至过去和/或当前的匹配组件，以及任何其它参数、连接、联系或技术人员运作和/或监视一个或多个组件时可能想要知道或记录的其它信息。
当RFID读取器20和RFID标签40在彼此的读取距离DR以内时，RFID读取器20和RFID标签40在RF通信路径114上通信(见图3，这将在后面介绍和讨论)。读取距离DR是基于许多因素确定的，包括来自RFID读取器和RFID标签的各种信号的相对强度以及它们的相对天线强度和所使用信号的频率。
参见图2，在图1的RFID系统10的操作中，用户设法通过用手握住物品44并作用开关100来激活物品44。如图2所示，在如此作用开关100时用户的手很可能处于这样一种状态，即他们的手120介入RF通信路径114并因此阻断来自RFID读取器20的询问信号SI到达RFID标签40。这阻止RFID标签接受充足的功率以运作，也就意味着当用户将开关100置于导通状态时，RFID标签40不具有足够的功率以发送开关状态信号SS。一般来说，如果用户要使开关100返回到断开状态，由于开关导通事件将不会被记录，当在RFID标签和RFID读取器之间重建RF通信并将足够的功率传递给RFID标签时将不发送开关状态信号SS。
然而，在当前实施例中，如前所述，当用户作用开关100至导通状态时，RFID标签40将继续由能量存储单元69或本地能量存储装置110供电，由此允许存储器装置66记录该开关转变事件。存储器装置66中的开关状态存储器位保持在1，不管用户在RFID标签40发送开关状态信号SS前将开关导通和断开了多少次。
现在参见图3，在用户将手120移去后，RF通信路径114不再被中断并且RFID标签40能从来自RF读取器20的询问信号SI接受充足的功率。由于开关状态存储器位被置为1，因此RFID标签通过向RFID读取器20发送开关状态信号SS而以延迟方式作出应答。在存在一个以上RFID标签40的情形下，来自各RFID标签的开关状态信号SS的发送和接收优选地以有序方式执行，即为了避免在相同的时段与同样开关处于导通状态的其它RFID标签干扰。这是通过使用标准RFID通信算法来达成的。
在接收到开关状态信号SS并由RFID读取器对其进行处理之后，存储器装置66中的开关状态存储器位被置为0。例如图4所示，这是例如通过RFID读取器20一旦接收和处理开关状态信号SS即发送一重置信号SR来完成的。
如果用户要将他们的手120保持在阻断RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信路径114的位置达一足够长的时间，则基于芯片的能量存储单元68将会耗尽能量直至RFID IC芯片56无法正确工作的程度。这将导致开关导通存储器位丢失。然而，如果RFID标签40也能(使用例如下面描述的附加技术)检测到它已完全丧失功率，则它将知道“开关导通”存储器位的状态是无效的并且不会使开关状态存储器位发送开关状态信号SS。
因此，在所述第一示例性实施例中，本地能量存储装置110用于向RFID IC芯片56供电，直到RFID读取器20和RFID标签40之间重建RF通信并且由RFID标签接收到充足功率为止。能量存储装置110通过在RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信中断之前的时间段内收集RF询问信号SI中的功率而被充电。能量存储装置110被设计成在比用户将开关100保持在导通状态所需的典型时间(例如5-10秒或以上)更长的时间段内对RFID IC芯片56供能。在一示例性实施例中，能量存储装置110是电容器或长寿命涓流充电电池，或者包括电容器或长寿命涓流充电电池。
b)用于锁存开关导通事件的本地存储器
在一些RFID应用中，可能因为尺寸、成本和/或使用寿命的考量而希望避免增设如前所述的本地能量存储装置110。在这种情形下，RFID读取器20和RFID标签40之间由于例如用户手介入的RF通信中断抑制了RF功率收集并使RFID IC芯片在短时间段(一般远小于1秒)之后丧失功率。结果，RFID IC芯片56将不能主动检测到开关100是否处于导通状态或何时开关100处于导通状态。
在第二实施例中，图5是RFID标签40的示意图，该RFID标签40包括或可操作地耦合于本地存储器装置150。本地存储器装置150用来记录物品44和RFID标签40的激活事件。尽管在本实施例中，激活事件是由按下开关100表示的，但物品44可以多种方式激活，例如单纯地触摸物品44。本地存储器装置150提供基于机械、电或热效应的本地存储器存储功能，如下文中描述的那样。
不管使用的本地存储器装置150的类型为何，使用图5的RFID标签40的RFID系统10的总体操作如下。参见图6，RFID IC芯片56首先由来自RFID读取器20的RF询问信号S1供能。此时，开关100是断开的，因此本地存储器存储装置150被置位(或重置)至一状态，该状态指示开关尚未处于导通状态。接着，参见图7，RFID读取器20和RF标签40之间的RF通信路径114被阻断，由此中断RF通信并使RFID IC芯片56在短时间段内（也就是在大约4秒内）丧失功率。如前所述，这一般发生在用户将其手120放在RFID读取器20和RFID标签40之间的时候。应当注意，即使当RF通信路径114被阻断时，由于该阻断可能仅使询问信号衰减，因此RFID标签40仍可经由询问信号SI接受一些功率。然而，RFID标签40需要接收一些阈值信号电平，这些阈值信号电平足以对RFID IC芯片56加电以使其能正确运作。在这种情形下，正确的操作需要足够的能量以将激活事件记录至本地存储器装置150，以使该事件能被正确地传达给RFID读取器20。
当用户随后将开关100置于导通状态时，激活事件发生。本地存储器存储装置150被适配以记录和保持所述激活信息，即关于开关100处于导通状态(即“开关导通”事件)的信息。随后重建RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信——也就是通过用户将他们的手120从物品44或RFID标签本身移开——以使RF通信路径114不再被阻断。这允许RFID标签40接收询问信号SI并对RFID IC芯片56供能。
在RFID IC芯片56恢复供能后，参见图8，在一示例性实施例中，通过RFID读取器20使用存储器状态询问信号SM来询问本地存储器存储装置150的状态，从而确定在RFID标签40未被供能的同时开关100是否处于导通状态。在另一示例性实施例中，开关状态信号SS由询问信号SI触发，这通常用来引出标签信号ST的传输。在另一示例性实施例中，一旦RFID IC芯片56被加电并检测到1的开关状态存储器位值，则自动发送开关状态信号SS。
一旦发送开关状态信号SS，本地存储器存储装置150被重置以允许检测接下来的开关激活。在一示例性实施例中，本地存储器存储装置150通过RFID读取器20发出重置信号SR而主动重置(如前面结合图4描述的那样)，或通过RFID IC芯片或一些其它本地感应的重置发起源来被动地重置。
下面接着描述用于实现本地存储器存储装置150的三个不同示例性实施例。
机械本地存储器存储装置
图9是与图5相似的示意图，其示出RFID系统10的另一示例性实施例，其中本地存储器存储装置150就是或者包括机械锁160。机械锁160机械地耦合至开关100并也可选择地经由电连接154电耦合至RFID IC芯片56。在一个实施例中，如图9所示，机械锁160被适配成将开关100保持在导通状态，例如在用户将开关置于导通状态后维持线路90之间的电连接。当RFID IC芯片56恢复供能时，其检测开关100已经由开关电路的完成和/或经由单独的电连接154被直接置于导通状态。
使用该机械方法，重要的是在RFID IC芯片56已对来自RFID读取器20的询问信号SI作出应答后解开机械锁160。该解锁操作可以许多方式完成。在第一示例性实施例中，机械锁160被设计成在某一时间段后自动地解锁。该解锁等待时间可例如通过诸如柱状元件或圆拱(blister)元件的变形或带扣部件的机械松开而提供。松开时间可由变形元件的机械特性和几何形状来确定。在另一示例性实施例中，机械锁160包括机械双位摇臂开关或滑动开关(未示出)。在该机械双位摇臂实施例中，用户在检测到任何接下来的开关之前手动地将开关移回其原始状态。
在另一示例性实施例中，机械锁160经由来自RFID读取器20或RFID IC芯片56的命令(例如重置信号SR)来解锁，所述命令经由电连接154传输至锁。这种方法需要机电解锁机构，例如螺线管激活的锁或热激活的形状记忆合金或双金属致动器。尽管激活这类机电致动器所需的功率电平看上去可能很高，但从询问信号SI收集的能量可被存储在可选的本地能量存储装置110(例如电容器)中以允许快速脉冲放电通过该机电致动器以对机械锁进行解锁。
在另一示例性实施例中，机械锁160藉由双金属带(未示出)的弯曲部分解锁。双金属带被设计成基于来自用户激活开关100的机械压力弯曲成一不稳定变形状态。来自用户手的热量使双金属带短时间段内保持在弯曲状态。在双金属带冷却后，开关100经由双金属带的挠曲而回到其非压下状态。双金属带附近的材料的厚度、比热容和导热性受到调整以获得在用户将其手从开关100移走的时间和开关返回到其断开(例如非压下)状态的时间之间的要求时延。
在另一示例性实施例中，机械锁160充当存储器存储装置150并进一步消除了对独立开关100的需要。在这一实施例中，激活事件使机械锁160从第一状态移动至第二激活状态并保持在所述第二激活状态。因此，一旦恢复从RFID读取器20对RFID IC芯片56的供电，RFID芯片56读取机械锁160的位置并传达激活事件已发生。
电气本地存储装置
图10是与图9相似的示意图，其中本地存储器装置150包括放电电容器170。在一示例性实施例中，放电电容器170并联在将RFID IC芯片56连接至开关100的线路90之间。RFID IC芯片56被适配成对放电电容器170充电并感测何时电容器放电。电容器170可实现为位于RFID IC芯片56和RFID标签40外部的分立电气组件（如图所示），可位于RFID IC芯片外部但在RFID标签40内部，或可集成在RFID芯片上。
在图10的本地存储器装置150的操作的一个示例性实施例中，RFID IC芯片56首先由来自RFID读取器20的RF信号(例如询问信号SI)供能，RFID读取器20也导致放电电容器170被完全充电。然后中断RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信(例如通过用户将手放在物品44周围)。这使RFID芯片56在短时间段内(例如4秒或更少事件)丧失功率。放电电容器170在该时间段内保持充电。用户然后将开关100置于导通状态，这使电路闭合并使电流流出并对放电电容器170放电。
用户随后将他们的手从物品44移走，这重建了RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信。这允许RFID IC芯片56接收询问信号SI并使用该信号来恢复供能。在RFID IC芯片56恢复供能后，通过RFID读取器20询问放电电容器170的状态以确定在RFID IC芯片56未被供能的同时开关100是否置于导通状态。与前述内容相似地，该询问可藉由独立的存储器状态询问信号SM来完成。在放电电容器170的状态被读取后，它被再充电以允许检测下一个开关导通事件。
现在读者可以明白，放电电容器170可用作存储器存储装置150并消除对独立开关100的需求。在该实施例中，激活事件使放电电容器170从第一充电状态移至第二完全放电状态。一旦恢复从RFID读取器20至RFID IC芯片56的供能，RFID IC芯片56读取放电电容器170的状态并且如果放电电容器170处于完全放电状态，则传达激活事件已发生。
由于放电电容器170即便开关100不处于导通状态最终也会自己放电，因此RFID IC芯片56需要周期地检查放电电容器170上的电荷。如果放电电容器170仅部分地放电(例如电荷量降低至低于电荷阈值水平)，则RFID IC芯片56重新对电容器充电而不登记开关导通事件。如果放电电容器170被完全放电，则RFID IC芯片56登记开关导通事件并随后等待接下来(经由状态信号SS)与开关导通事件有关的RFID读取器询问。这种情况例如对应于在用户作用开关100的同时用户的手120不充分地阻断询问信号SI的情形。
如果开关100未被置于导通状态，在RFID IC芯片56未被供能达一长时间段的情形下，即大于放电电容器170本身放电所需的时间，放电电容器170的放电碰到难题。在这种情形下，RFID IC芯片56无法实现前面描述的放电电容器检查过程。放电电容器170将最终放电。当RFID IC芯片56后来恢复供能时，它将发现放电电容器已被放电并可能不正确地推断出该放电是当RFIDIC芯片未被供能时开关100处于导通状态的结果。
参见图11，在一涉及防止错误地推断开关导通事件的示例性实施例中，本地存储器装置150包括第二参考电容器174，其物理上类似于放电电容器170并电耦合至RFID IC芯片56。参考电容器174可设置在数个位置，例如设置在RFID IC芯片56上或作为例如图11所示的外部分立部件。每当放电电容器170被充电时，参考电容器174被充电。如果开关100不处于导通状态，由于两电容器是相似的(或基本如此)，它们以基本相同的速率放电。参考电容器174用来检测RFID IC芯片56已未被供能长达一充分的时间段以使电容器170放电至完全放电的状况。
当RFID IC芯片56在断电后被再次供能，则检查参考电容器174的状态。如果参考电容器174被放电，则RFID IC芯片56知道它已未被供电长达一很长的时间段并因此忽略将放电电容器170的状态作为开关导通事件的指标。另一方面，如果参考电容器174被充分充电，则RFID IC芯片56知道放电电容器170的充电状态是有效的，并遵循前述的开关导通协议作出响应。
当来自RFID读取器20的询问信号SI甚至暂时中断时，由于功率丧失事件对于不同RFID标签40中的许多RFID IC芯片56可能同时发生，因此前述检测和防止错误开关导通事件的方法是重要的。检测错误开关导通事件防止RFID读取器20被开关状态信号SS淹没，该开关状态信号SS代表了伴随大量位于RFID读取器的读取距离内的这些RFID标签40的同时功率丧失的无效开关导通事件。
基于温度的本地存储器装置
图12是与图11类似的示意图，其示出一示例性实施例，其中本地存储器装置150包括适配成检测由于用户的手120接近RFID标签40或RFID标签粘附在的物品44所造成的温度变化的温度传感器180。在一示例性实施例中，温度传感器180设置在物品表面上或附近并与RFID IC芯片56形成电气接口。在另一示例性实施例中，温度传感器180与RFID IC芯片56集成。在另一示例性实施例中，温度传感器180位于RFID标签40内但保持在RFID IC芯片56外部。当用户将物品44握在它们的裸手120中时，物品快速升温若干℃，尤其是当物品44相对较小并具有较大的比热时。然后通过温度传感器180检测该温度变化，该温度传感器180将温度信号ST提供给RFID IC芯片。
继续参见图12，在其中示出的RFID系统10的操作中，RFID IC芯片56一开始由来自RFID读取器20的询问信号SI供能。在一示例性实施例中，RFID芯片56在存储器装置66中具有用来对“开关导通事件”作出标志的专用存储器位置。相应的开关事件存储器位一开始被置为0。
如图13所示，用户随后将他们的手放在物品44周围，这中断了RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信，致使RFID IC芯片56在短时间段(例如4秒或更少时间)内丧失功率。由于从用户的手120至物品的热传递184，物品44也开始升温。RFID IC芯片56将超出预定阈值的温度变化速率解读为开关导通事件，并将开关导通事件存储器位设置为1。该开关导通事件可以由或不由RFID读取器20检测，这取决于RFID IC芯片56保持供能的时间量。
参见图14，用户随后将他们的手120从物品44移去，这重建RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信。这允许RFID IC芯片56恢复从询问信号SI的供能，同时也允许物品44通过辐射热186而降温。在RFID IC芯片56恢复供能后，通过温度传感器180随时间周期地测量物品44的温度。如果物品温度的变化速率减小超出一预定阈值，则RFID芯片56检测开关导通事件并将开关导通事件位设置为1。
在一示例性实施例中，RFID读取器20随后询问附近的所有RFID标签40以引出开关状态信号SS，从而标识检测出开关导通事件并将关联存储器装置66中的相应开关状态存储器位设置为1的那些RFID IC芯片56。在另一示例性实施例中，RFID标签只是在RFID标签被上电并检测到为1的开关状态存储器位值时发送其开关状态信号SS。
在一示例性实施例中，RFID读取器20从其读取范围内的一个或多个RFID标签40接收开关状态信号SS并发送一重置信号SR作为响应，该重置信号SR将开关状态存储器位重置为0(图14)。可通过调整构成物品的材料的厚度、比热容和导热性来修正或控制物品44的温度变化速率。
另外，在一示例性实施例中，温度传感器180可充当存储器存储装置150并消除对独立开关100的需要。在该实施例中，激活事件使温度传感器180的温度快速上升，从第一温度状态移动至第二温度状态。一旦用户将他或她的手120从物品44移开而撤去热源184，这也就重建RFID读取器20和RFID标签40之间的RF通信。这允许RFID IC芯片56从询问信号SI恢复供能，同时也允许物品44通过辐射热186而冷却。在RFID IC芯片56恢复供能后，通过温度传感器180随时间周期地测量物品44的温度。如果物品温度的变化速率减小超出一预定阈值，则RFID芯片56检测到激活事件已发生并将该信息传达给RFID标签40。
对本领域内技术人员而言，显然可对本发明作出各种修正和变化而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在覆盖本发明的所有修正和变化，只要他们落在所附权利要求书及其等效物的范围内。

Claims (18)

1.一种与RFID读取器一起使用的射频识别(RFID)标签，所述RFID读取器经由RF通信路径将RF信号发送至RFID标签，所述RFID标签包括：
RFID集成电路(IC)芯片，所述RFID IC芯片电耦合至RF天线系统并适配成通过所述RF信号从外部供能；
能量存储装置，所述能量存储装置操作地耦合至RFID IC芯片并被适配成存储来自RF信号的能量；
开关，所述开关操作地耦合至所述RFID芯片并配置成要么处于导通状态要么处于断开状态；以及
存储器装置，所述存储器装置操作地耦合至所述开关和所述能量存储装置并由所述能量装置供能，从而当所述RFID IC芯片外部供能不足时存储开关状态信息，由此当所述RFID IC芯片从外部供能充足时其允许所述标签天线系统发送代表所存储的开关状态信息的RF开关状态信号。
2.如权利要求1所述的RFID标签，其特征在于，所述能量存储装置处于所述RFID IC芯片的外部。
3.如权利要求1所述的RFID标签，其特征在于，所述存储器装置与所述RFID IC芯片一体集成，并经由RFID IC芯片操作地耦合至所述开关。
4.如权利要求1所述的RFID标签，其特征在于，所述存储器装置位于所述RFID IC芯片的外部，其中所述RFID IC芯片包括用于存储标签信息的内部存储器装置。
5.一种与RFID读取器一起使用的无源射频识别(RFID)标签，所述RFID读取器经由RF通信路径将RF信号发送至RFID标签，所述RFID标签包括：
RFID IC芯片，所述RFID IC芯片电耦合至RF天线系统并适配成通过所述RF信号从外部供能；
锁存存储器装置，所述锁存存储器装置一旦对所述RFID标签的激活事件发生就从第一状态移动至第二状态，即使当该激活事件发生在所述RFID读取器和RFID IC芯片之间的功率中断时也是如此，由此当所述RFID IC芯片从外部供能充足时，其允许所述标签天线系统传达代表所存储的第二状态信息的RF信号。
6.如权利要求4所述的RFID标签，其特征在于，在所述RFID IC芯片外部的所述存储器装置包括电耦合至所述开关并电耦合至所述RFID IC电路的至少一个电容器。
7.如权利要求5所述的RFID标签，其特征在于，所述锁存存储器装置包括电耦合至所述RFID IC电路的温度传感器，其中所述第一状态由第一温度关联的阈值定义而所述第二状态由第二温度关联的阈值定义。
8.如权利要求7所述的RFID标签，其特征在于，所述第一和第二温度关联阈值中的至少一个是温度变化速率阈值。
9.一种无源RFID系统，包括：
RFID读取器，所述RFID读取器具有能够发送RF询问信号的RFID读取器天线；以及
附着于所要识别的物品的RFID标签，所述RFID标签包括：
RFID集成电路芯片，所述RFID集成电路芯片包含用于存储拟发送至所述RFID读取器的信息的存储器装置；
耦合至所述RFID集成电路芯片的RFID标签天线，所述RFID标签天线能够将RFID响应信号发送至RFID读取器；
存储用于向所述集成电路芯片供能的能量的能量存储装置，所述能量存储装置电耦合至所述集成电路芯片；以及
具有第一状态和第二状态的状况感测装置，所述状况感测装置电耦合至每个RFID标签；
其中选择所述能量存储装置以存储来自所述RF询问信号的能量，从而在当操作者作用所述开关以将开关从所述第一状态改变至所述第二状态时向所述RFID集成电路的供能中断的情况下向所述IC芯片供能。
10.如权利要求9所述的RFID系统，其特征在于，所述能量存储装置是电容器。
11.一种无源RFID系统，包括：
RFID读取器，所述RFID读取器具有能够发送RF信号的RFID读取器天线；以及
附着于所要识别的物品的RFID标签，所述RFID标签包括：
RFID集成电路芯片，所述RFID集成电路芯片能够从RF信号接收能量；
用于存储拟发送至所述RFID读取器的信息的存储器装置，所述存储器装置具有第一状态和第二激活状态，并操作地连接至所述RFID集成电路芯片；以及
耦合至所述RFID集成电路芯片的RFID标签天线，所述RFID标签天线能够将RFID响应信号传达至RFID读取器；
其中所述存储器装置能够在当来自所述RF信号的能量不足以使所述RFIC集成电路芯片记录存储器装置状态变化时的时段内记录从其第一状态至其第二激活状态的变化。
12.如权利要求11所述的RFID系统，其特征在于，所述存储器装置包括具有第一休止状态和第二锁闭状态的机械锁，从而在RFID标签被激活时对所述RFID集成电路的供电将中断的情形下，所述机械锁仍然处于所述第二锁存状态，并且当在已恢复能量后所述RFID集成电路被询问时，所述存储器装置传达所述机械锁已被合上的事实。
13.如权利要求12所述的RFID系统，其特征在于，一旦所述RFID集成电路已受到询问，所述机械锁解开。
14.如权利要求13所述的RFID系统，其特征在于，所述机械锁在某一时间量后自动解开。
15.如权利要求11所述的RFID系统，其特征在于，所述存储装置包括具有第一充电状态和第二完全放电状态的电容器，所述电容器电耦合至所述RFID集成电路芯片，从而当所述RFID标签激活时，所述电容器放电以使所述电容器处于第二完全放电状态，因此当已对RFID标签恢复供能之后所述RFID集成电路芯片受到询问时，则传达所述完全放电状态。
16.如权利要求11所述的RFID系统，其特征在于，所述存储器装置包括具有第一充电状态和第二完全放电状态的第一电容器，所述电容器电耦合至所述RFID集成电路芯片；以及
同样具有第一充电状态和第二完全放电状态的第二电容器，所述电容器电耦合至所述RFID集成电路芯片；
由此当所述RFID标签被激活时，所述第一电容器被放电以使所述电容器处于所述第二完全放电状态，由此当已恢复对所述RFID标签供能后询问所述RFID集成电路芯片时，所述RFID集成电路芯片将所述第一电容器与所述第二电容器作比较，并且如果所述第一电容器处于完全放电状态同时所述第二电容器保持在第一充电状态，则通过所述RFID集成电路将激活事件传达至所述RFID读取器。
17.一种在如权利要求16所述的RFID系统中提供的方法，所述方法用于在所述RFID读取器和所述RFID标签之间已断开功率的时间段内传达激活事件已发生，所述方法包括下列步骤：
向所述第一电容器能量存储装置供电，所述第一电容器能量存储装置电附连至与所述RFID标签相关联的所述RFID集成电路芯片，由此使所述第一电容器处于充电状态；
同时向所述第二电容器辅助能量存储装置供电，所述第二电容器辅助能量存储装置也附连至所述RFID标签的所述RFID集成电路芯片，由此使所述第二电容器也处于充电状态；
激活所述RFID标签，但在这样做时，中断至所述RFID标签的RF信号，并由此中断对RFID标签的供电；
在激活所述RFID标签时使所述第一电容器放电，由此使所述第一电容器从充电状态移动至完全放电状态；
一旦恢复对所述RFID集成电路的供电，将所述第一电容器与所述第二电容器比较，且如果所述第一电容器处于完全放电状态同时所述第二电容器保持在充电状态，则
将所述RFID标签的激活事件已发生的事实传达给所述RFID读取器。
18.如权利要求11所述的RFID系统，其特征在于，所述存储器装置包括电耦合至所述RFID集成电路芯片的温度传感器，
从而当由用户的手激活所述RFID标签时，所述温度传感器温度升高，并且当手移走时，温度传感器表现出温度下降，由此当已恢复供能后询问所述RFID集成电路芯片时，所述RFID集成电路芯片计算所述温度传感器正在温度下降的速率并由此推断出激活事件已发生。
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