CN102918550B - 双应答器射频识别 - Google Patents

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Abstract

这里论述的实施例涉及射频识别(“RFID”),更具体而言,涉及用于将两个应答器集成到标签中的系统、方法、设备、计算机可读介质产品和其他装置,其中每个应答器都独立于其他应答器工作并不与其他应答器耦合。在一些实施例中,应答器之一可以是近场RFID应答器,另一个是远场应答器。近场RFID应答器可用于验证远场RFID应答器等。在一些实施例中,可以对远场RFID应答器编码以发射一般信息,而近场RFID发射更详细或用户特定的信息。此外,在一些实施例中,近场和远场RFID应答器能够根据相同的无线协议工作并包括其自己的电路和天线。

Description

双应答器射频识别
技术领域
这里论述的实施例涉及射频识别(“RFID”),更具体而言,涉及用于发射并从单个RFID标签读取不同数据的系统、方法、设备、计算机可读介质产品和其他装置。
背景技术
有源或无源的RFID应答器有时与RFID读取器一起使用以传送信息。有源RFID应答器可以具有独立电源,例如电池,而无源RFID应答器通常是由无线辐射供电的。RFID读取器可以是这种辐射的源。
RFID读取器通常配置成发射射频(“RF”)电磁场,其能够包括数据信号。对于无源超高频(“UHF”)应答器而言,RF电磁场,有时称为询问信号,为应答器供电,由此使得应答器能够利用称为反向散射的技术调制询问信号来进行响应。至少部分根据选择的应答器是无源还是有源,应答器被配置成近场应答器还是远场应答器和/或其他本领域的技术人员公知的因素,可以使用其他通信协议。
这里指出了与常规RFID应答器的制造、使用、操作和通信相关的若干缺点和问题。通过所采用的工作、技巧和创新,本发明包含了对所发现这些问题中很多的示范性解决方案,下文详细描述本发明。
发明内容
实施例包括用于提供组合式近场(“NF”)和远场(“FF”)UHF卡或可以包含两个独立RFID应答器的其他类型双应答器标签的系统、设备、方法、计算机可读介质和其他装置。如这里使用的,“标签”指包括至少一个应答器的物理介质。这里提到的“应答器”包括至少一个天线和电路。这里使用的“电路”是指处理器、其他类型的控制装置和/或存储器。“存储器”是能够存储数据的任何物品,例如非暂态存储装置。这里提到的“存储装置”能够包括一个应答器的存储器或多个应答器的存储器。例如,标签能够包括两个存储装置(例如NF存储装置和FF存储装置),或包括NF存储器和FF存储器的单个存储装置。每个应答器还可以具有唯一识别码(“UID”),例如有时在制造应答器期间编写的那些。
如这里所述,“读取器”是一种配置成产生、接收和处理来自一个或多个应答器电通信信号的装置。例如,读取器可以是接收机和发射机的组合。本领域的技术人员会认识到,在本发明的实施例之内可以使用包括各种发射机、接收机或发射机-接收机的类似装置。
RFID应答器可以是有源或无源的,有时用于与RFID读取器一起传送信息。如这里所述,通信包括接触通信、磁耦合、反向散射通信和/或任何其他类型的适于RFID应答器的通信。有源RFID应答器能够具有独立的电源,例如电池,而无源RFID应答器通常由无线辐射,例如询问信号供电。如上所述,RFID读取器可以是这种辐射的源。第三种应答器是有源应答器和无源应答器的混合,这里有时称为“半无源RFID应答器”。通常由无线辐射源激活半无源RFID应答器并提供对激活信号的调制响应--类似于无源RFID应答器,但半无源应答器还包括电池或其他独立的电源--类似于有源应答器。可以使用电池扩展混合式应答器的读取范围(与类似的无源RFID应答器相比)。在很多情况下,如果电池没电了,混合式应答器仍然可以像无源应答器那样工作,但比工作在电池供电模式时具有较短的读取范围。
在一些实施例中,近场应答器和远场应答器能够利用相同的通信协议工作,并在例如接收相同询问信号时主动地同时工作(这里使用的“同时”包括接近同时)。例如,可以配置远场应答器以提供几米的读取范围,而可以配置近场应答器以仅在较小区域(例如在几米或十分之几米之内)读取。就此而言,RFID标签的两个应答器都可以被配置成与RFID读取器无线通信,其中所述RFID读取器被配置成实施单种类型的无线通信协议。
尽管近场和远场应答器可以彼此紧密接近(例如在同一信用卡尺寸的标签上),这里论述的实施例提供了一种RFID标签配置,其减少,并在一些实施例中有效防止了在近场应答器、远场应答器和/或两个应答器都活动时(例如调制、发射或以其他方式发送数据信号)近场应答器无线耦合到远场应答器。在其他实施例中,RFID标签能够包括一个或多个独立的电源,例如电池,远场应答器和近场应答器中的至少一个可以是有源或半无源RFID应答器。
独立于应答器使用的协议类型,远场应答器可以配置成发射与同一RFID标签的近场应答器不同的数据。例如,可以配置远场应答器以发射一般数据,而可以配置其对应的近场应答器以发射用户特定数据,用户特定数据可以与一般数据相关或不相关。例如,可以配置用户特定数据以具有与远场应答器发射的一般或其他类型数据的特定关系。例如,一般数据能够包括访问数据,访问数据可以配置成授权用户物理访问一区域,而用户特定数据能够包括交易数据,交易数据配置成授权由被访问区域之内的用户执行财务交易。
近场和远场应答器可以使用各种天线配置。例如,近场天线能够包括环形天线、屏蔽天线或任何其他类型的适当天线(这里论述了其一些范例)。例如,远场天线可以是开放蝶形天线、缝隙天线、蝶形天线等。
在一些实施例中,可以使用FF数据和/或NF数据以验证RFID标签。例如,FF数据可以包括唯一的FF标识符,NF数据可以包括唯一的NF标识符。唯一的FF标识符和唯一的NF标识符可以彼此相关联并存储在RFID标签中和/或在线数据库或服务器中。在这样的在线环境中,然后可以使用唯一的FF标识符或FF数据的其他部分查看标识RFID标签的近场应答器的信息。在一些实施例中,例如,RFID读取器被配置成独立地对RFID标签存储器中存储的NF数据和/或FF数据解密(例如,无需访问另一联网装置,例如网络数据库或服务器,而解密)。例如,NF和FF存储器可以包括在RFID标签中包括的相同存储装置或不同存储装置中,并可以配置成存储唯一的FF标识符和唯一的NF标识符的组合。作为另一范例,每个应答器能够具有其自己的存储装置,其中NF存储装置和/或FF存储装置不包括与另一应答器相关的任何信息。保持FF数据独立于相关的NF数据(以及反之)是另一示范性安全层,可以根据一些实施例由双应答器标签使用。
可以由打印机-编码器或包括例如耦合器阵列的其他装置编程或编码一个或多个双应答器标签的应答器。耦合器阵列能够包括若干收发器,这些收发器配置成在RFID标签上定位并编码每个应答器。例如,耦合器阵列能够包括可移除模块,其包括耦合器,对准为相对于特定类型的RFID标签(例如图5A、6A、7A和8A中所示)上的近场应答器和/或远场应答器最佳定位。耦合器阵列能够利用FF数据和/或NF数据以在编码之前、期间或之后区分远场应答器和近场应答器。在一些实施例中,为了辅助对RFID标签编码,可以利用识别报头数据对远场应答器和/或近场应答器进行预先编程(例如,在制造商处),识别报头数据可以由耦合器阵列用于区分远场应答器和近场应答器。在这样的实施例中,耦合器阵列可以配置成在对应答器中的至少一个编码之后从应答器之一或两者擦除识别报头数据。根据这里论述的实施例可以配置不包括耦合器阵列的其他编码装置以对双应答器RFID标签编码。
在对RFID标签编码之后,可以配置标签以利用一种或多种防冲撞协议(这里有时称为“RFID协议”或更宽泛地“无线协议”)与RFID读取器无线通信。RFID读取器能够包括,例如至少一个RFID天线、独立的电源和各种电路。
RFID读取器可以被配置成,例如同时(这里使用的“同时”包括接近同时,本领域的技术人员将会理解)从一个或多个RFID标签接收超过一个应答器上存储的数据导出的RFID信号(包括唯一的应答器标识符)并判断应答器是否与同一RFID标签相关联。可以响应于发射第一询问信号的RFID读取器接收第一RFID信号。类似地,可以响应于发射第二询问信号的RFID读取器接收第二RFID信号。第一和第二询问信号可以不同或相同(如这里使用的,“相同”包括“基本相同”)。如果RFID读取器被配置成发射不同的询问信号,第二询问信号可以动态地瞄准特定应答器或特定类型的应答器。
响应于和/或判定第一RFID数据信号和第二RFID数据信号与同一RFID标签相关联,RFID读取器被可以配置成发起信息显示(例如与用户相关联的名称和图片),从网络装置取回数据(例如针对关联的近场应答器的唯一标识符),执行动作(例如开门或发起电子支付),任何其他动作或其组合。响应于判定第一RFID数据信号和第二RFID数据信号不与同一RFID标签相关联,RFID读取器可以被配置成发射询问信号并继续等候来自近场应答器的响应,其中所述近场应答器与和第一数据信号和/或第二数据信号相关联的应答器对应。
RFID读取器还可以包括例如配置成与网络装置通信的通信电路。通信电路例如能够执行请求网络装置处存储的数据库记录的指令。数据库记录可以与例如FF数据、NF数据、任何其他类型的RFID标签数据或其任何组合相关联和/或基于它们而被访问。例如,网络装置可以通过向RFID读取器发送标识对应于RFID标签中的远场应答器的近场应答器的网络数据来对接收的数据做出响应。除了使用网络装置之外或作为替代,RFID读取器可以被配置成利用RFID标签的数据独立判断(例如不访问网络装置)近场应答器和远场应答器是否与RFID标签相关联。例如,认证协议可以包括向验证算法中输入RFID读取器存储和/或检索的一个或多个解密密钥和第一和/或第二接收到的RFID标签数据信号的至少一部分,其中该算法事先存储于或下载于RFID读取器中。然后可以使用验证算法的输出判断第一和/或第二应答器的数据是否与RFID标签相关联。在一些实施例中,可以从第一和/或第二接收的RFID标签数据信号导出和/或从网络装置检索密钥。此外或替代地,可以配置任何其他装置(例如联网装置)执行结合RFID读取器论述的一个或多个功能。
一些实施例还能够提供一种与RFID读取器无线通信的方法,包括:接收触发事件;以及响应于接收所述触发事件:发送与RFID标签相关联的FF数据,使得FF数据可以在第一读取范围之内被读取;以及发送与RFID标签相关联的NF数据,使得NF数据可以在小于第一读取范围的第二读取范围之内被读取。NF和FF数据可以不同和/或根据相同无线协议被发送。
实施例还可以包括一种认证RFID标签的方法,包括:接收与RFID标签中并入的第一应答器相关联的第一数据信号;接收第二数据信号(可以与第一数据信号不同);利用电路判断第二数据信号是否与RFID标签中并入的第二应答器相关联。例如,可以利用相同的无线协议发送第一数据信号和第二数据信号。
此外,公开了一种非暂态计算机可读介质。非暂态计算机可读介质可以包括例如计算机程序代码,其包括用于如下操作的指令:等候接收触发事件;判定已经接收到触发事件;以及响应于判定已经接收到触发事件:发射与RFID标签相关联的FF数据,使得FF数据可以在第一读取范围之内被读取;以及发射与RFID标签相关联的NF数据,使得NF数据可以在小于第一读取范围的第二读取范围之内被读取。NF和FF数据可以不同和/或根据相同无线协议被发送。
还公开了一种非暂态计算机可读介质,包括计算机程序代码,其包括用于如下操作的指令:等候接收与RFID标签中的第一应答器相关联的第一数据信号;判定接收到所述第一数据信号:等候接收与第二应答器相关联的第二数据信号;判断第二应答器是否与RFID标签相关联。
这里还论述了制造方法。例如,一种制造RFID标签的方法能够包括:与所述RFID标签中包括的第一应答器耦合;对所述RFID标签中包括的第一应答器编码;与所述RFID标签中包括的第二应答器耦合;以及对RFID标签中包括的第二应答器编码。向每个应答器上编码的数据可以不同和/或根据相同无线协议被编码。
一些实施例还包括一种对RFID标签编码的方法,包括:与均包括在多个RFID标签之一中的多个应答器通信,其中所述多个应答器的每个都是相同类型的应答器;对作为一组的所述多个应答器的每个编码;选择所述多个RFID标签的第一标签;与所述第一标签中包括的第二应答器通信;以及对所述第一标签中包括的第二应答器编码。
附图说明
已经大体上描述了本发明,现在将参考附图,附图未必是按比例绘制的,且其中:
图1A-2B示出了双应答器标签部件的范例和标签中包括的每个应答器的对应读取范围表格;
图3和4示出了两个额外的双应答器标签及其部件的范例,它们包括不同的近场应答器;
图5A和5B示出了根据一些实施例的示范性双应答器RFID标签,其包括蝶形FF天线和屏蔽环形NF天线,以及RFID标签中包括的每个应答器的对应读取范围表格;
图6A和6B示出了根据一些实施例的示范性双应答器RFID标签,其包括开放蝶形FF天线和环形NF天线,以及RFID标签中包括的每个应答器的对应读取范围表格;
图7A和7B示出了根据一些实施例的示范性双应答器RFID标签,其包括开放蝶形FF天线和屏蔽环形NF天线,以及RFID标签中包括的每个应答器的对应读取范围表格;
图8A和8B示出了根据一些实施例的示范性双应答器RFID标签,其包括缝隙FF天线和环形NF天线,以及RFID标签中包括的每个应答器的对应读取范围表格;
图9示出了根据一些实施例可以由双应答器标签的电路执行的机器实施的过程;
图10A-10D示出了根据一些实施例的单RFID读取器系统的范例和双应答器标签的读取范围例示;
图11示出了根据一些实施例的通信流程图;
图12示出了根据一些实施例的可以包括在RFID读取器中的部件的电路图;
图13和14示出了根据一些实施例可以由RFID读取器的电路和/或一个或多个其他装置执行的机器实施的过程;
图15A和15B示出了根据一些实施例的多RFID读取器系统的范例和双应答器标签的读取范围例示;
图16示出了根据一些实施例的通信流程图;
图17示出了根据一些实施例的通信流程图;以及
图18A-18C示出了范例机器实施的过程,可用于印刷和编码一个或多个双应答器标签和/或创建应答器关联的数据库,该数据库可用于识别和/或验证双应答器标签。
具体实施方式
尽管远场RFID应答器较远的范围提供了益处,但从保密和安全等角度来说也可能是问题。另一方面,近场RFID应答器可用于识别和安全访问系统。例如,近场RFID应答器能够存储数据并发送(例如调制、广播或以其他方式发射)对应的无线信号,在RFID读取系统接收并批准该无线信号时,令电控门锁打开。就此而言,可以将RFID应答器集成到钥匙链或信用卡大小的塑料薄片中。
不过,如果黑客处在目标应答器的读取范围之内,没有用户的了解,黑客就可以通过无线方式浏览近场和远场UHF应答器数据。尽管每个应答器通常都具有UID,这有助于减小物理克隆标签的风险,但应答器仍然容易被软件模拟。更具体而言,在了解UID和其他应答器数据(通过浏览卡获得)的情况下,黑客可以通过电子方式模拟应答器电路的行为而无需在物理上克隆应答器。
在使用RFID应答器识别可能对不法市场有价值的合法物品,例如药品时,出现了另一个问题。例如,如果医药公司使用RFID标签识别特定类型的药物,小偷可能能够基于RFID标签的无线信号定位并瞄准运输药物的卡车。对这种问题出现的一种方案是利用双模RFID应答器。可以编程双模RFID应答器以具有两种不同模式,即公共模式和私密模式。在公共模式中,RFID应答器将仅发射一般信息,例如制造商名称,范围内的任何RFID读取器都能够读取。不过,在接收鉴定的激励信号(可以在用户向RFID读取器或其他装置提供口令或验证信息之后产生)之后,RFID应答器能够进入第二模式,使得私密数据可以通过无线获得,例如药品名称和剂量信息。
因为双模应答器仅具有一组电路,所以它避免了在试图将两个独立工作的RFID应答器放得彼此非常接近时出现的若干问题。例如,如果不使用双模应答器,而是由近场应答器存储并无线地提供应答器的私密信息,由远场应答器存储并无线地提供公共信息,两者都位于同一药品标记类型标签上,并且不实施这里论述的实施例,两个应答器接近可能会导致远场应答器与近场应答器无线地耦合并放大近场应答器,由此在大得多的距离内发射私密信息。
尽管在试图将一些信息保持私密时,近场应答器耦合到FF天线可能成为问题,但有若干情况受益于近场应答器的范围被附近的FF天线扩展。实际上,很多研究和创新都集中于使同一RFID标签中的FF天线和近场应答器之间的耦合潜力最大化。图1A、2A、3和4示出了与远场应答器并入同一RFID标签中的近场应答器范例,其中近场应答器与远场应答器无线耦合。这种耦合会扩展近场应答器的读取范围。
尽管扩展近场应答器的读取范围可能对一些应用有益,但这里包括的图1A、2A、3和4范例大部分是为了展示发明人在构思本发明的一些实施例时克服的技术挑战之一。具体而言,发明人在寻找如果定位接近不会耦合在一起的应答器时发现了应答器的这些组合。
图1A示出了标签100,其包括远场应答器102和近场应答器104。远场应答器102包括蝶形天线106和FF电路108。近场应答器104包括环形天线110和NF电路112。
图1B示出了表格120和表格130。表格120和130包括基于近场应答器104相对于远场应答器102的位置物理位于标签100上的位置的示范性模拟结果。如果标签100采取CR80标签(本领域的技术人员已知)或其他类似大小设备的形状因子,在表格120和130的每个中都以点划线示出标签100的边缘。表格120包括与近场应答器104相对于标签100上的位置的读取范围相关联的模拟结果。表格130包括与远场应答器102相对于标签100上近场应答器104的位置的读取范围相关联的模拟结果。
这里论述的模拟结果基于如下情况:近场应答器和远场应答器定位于分开大约50微米的平行平面中。用于产生模拟结果的读取范围基于915MHz处的1瓦发射功率并包括0.5的极化失配。选择该极化失配以模拟与每个标签的线性极化天线通信的RFID读取器的圆极化发射天线。此外,这里论述的模拟结果基于-18dBm的芯片灵敏度。这样一来,模拟结果表示距能够在芯片端子处产生-18dBm功率的RFID读取器或其他询问器之类的RF源的最大距离。该范围是正向链路的,常常是读取范围的限制因素。
就此而言,针对这些参数优化这里论述的一些实施例(例如参见图5A和8B)。本领域的技术人员将认识到,各种水平间隔布置和其他参数也是可能的。
每个表格的X轴和Y轴包括距标签100中心以毫米为单位的测量值。这样一来,标签100被示为40mm宽(如Y轴测量所示)和70mm长(如X轴测量所示)。就此而言,将标签100并入等于或小于45mm乘75mm的面积中。表格120和130仅示出了标签100右半部的模拟结果,因为蝶形天线106的对称属性导致标签100左半部的模拟结果是相对于X轴示出的那些的镜像。
表格120和130每个框中包括的数字分别表示近场应答器104和远场应答器102以米为单位的最大读取范围。例如,在近场应答器104的中心位于标签100上远场应答器102中心上方10mm,远场应答器102中心之右10mm时,近场应答器104的读取范围为4.2m,远场应答器102的读取范围为11.8m。就此而言,RFID读取器能够在远达11.8米处精确地读取远场应答器102发射的数据,在远达4.2米处精确地读取近场应答器104发射的数据。尽管可以认为远场读取范围11.8m是足够的,但4.2m的近场读取范围会被认为不够,或更具体而言,对于很多应用而言,例如安全和识别应用,这样的近场读取范围过大。在一些实施例中,足够的近场读取范围应当优选为例如约0.1m到0.5m。为了补偿制造和/或其他考虑,根据一些实施例的标签可以适于包括标签100上至少10mm×10mm(表格120中的四个方框正方形)的区域,对于标签的目的应用,其具有足够的近场和远场读取范围。
表格120和130示出了本发明的实施例解决的挑战。其中,标签100主体内部未显示出远场应答器102和近场应答器104之间显著耦合的仅有区域是近场应答器104位于蝶形天线106正上方的区域。不过,将近场应答器104放在蝶形天线106的正上方可能使近场应答器104完全去谐,从而即使在非常短距离内也无法读取。即使标签100的主体做得更大,并且近场应答器104定位在表格120和130点划线外部,表格120和130的模拟结果也指出近场和远场应答器之间会发生大量耦合。其中,这带来近场应答器104(和/或其他NF天线)与标签100外部某物耦合的风险,某物例如是另一个智能卡、钥匙链、金属油墨笔等。
图2A示出了标签200,其包括远场应答器202和近场应答器204。远场应答器202包括弯曲天线206和FF电路208。近场应答器204包括环形天线210和NF电路212。
图2B示出了表格220和表格230,类似于上述表格120和130,包括基于近场应答器204相对于远场应答器202的位置物理位于标签200上何处的模拟结果。
如果标签100采取CR80标签(本领域的技术人员已知)的形状因子,在表格220和230的每个中都以点划线示出标签200的边缘。表格220包括与近场应答器204的读取范围相关联的模拟结果。表格230包括与远场应答器202的读取范围相关联的模拟结果。
如表格220和230所示,除了在近场应答器204位于远场应答器202的较大最外导电部分正上方时,近场应答器204与远场应答器202显著耦合。但将近场应答器204定位在远场应答器202的那部分上方可能使近场应答器204去谐,使其失去作用。因此,相对于远场应答器202定位近场应答器204以实现某些应用需要的足够读取范围的最可行地方之一是在标签200的下角中。不过,在标签200的卡体角部中定位近场应答器204可能会增大标签200耦合到标签之外的第二智能卡或其他对象的机会。
图3和4示出了标签的额外范例,每个范例都包括近场应答器和远场应答器,不利用本发明的实施例它们类似地将耦合在一起。尽管对于一些应用而言,近场应答器与FF天线耦合可能具有优点,但本发明的一些实施例设法避免和/或减小,以及在一些实施例中有效地防止并入同一标签、卡、标志或将FF天线放在近场应答器耦合范围之内的任何其他物品中的FF天线和近场应答器之间的耦合。在一些实施例中,因为两个应答器的发射不会无线耦合在一起,所以可以使用近场RFID应答器利用每个应答器的用户标识符(“UID”)等,例如利用结合图14所述的范例过程,验证远场RFID应答器。可以编程或以其他方式配置远场RFID应答器以发射一般或公开可访问的信息,而近场RFID应答器发射更详细的用户特定私密信息。在一些实施例中,标签上的两个应答器都能够基于存储的RFID数据同时激活并提供无线信号(如上所述,如这里所称,“同时”包括“接近同时”)。此外,在一些实施例中,近场和远场RFID应答器能够根据相同无线协议工作并包括其自己的天线和电路(包括本领域的技术人员所知的处理装置和/或存储器)。
现在在下文中将参考附图更充分描述本发明,其中示出了一些但并非全部实施例。实际上,可以在很多不同形式中体现这些发明,不应被理解为限于这里阐述的实施例;相反,提供这些实施例以便本公开将满足适用的法律要求。在所有附图中,类似数字表示类似元件。
图5A-8B示出了RFID标签,每个标签都包括近场应答器和远场应答器。图5A-8B还包括表格,示出了在每个标签上可以如何彼此相对地定位应答器,使得标签的近场应答器和远场应答器均具有充分的读取范围。此外,实施例能够允许标签的近场应答器和远场应答器独立地利用相同或类似的无线通信协议(例如本领域的技术人员已知的抗冲撞RFID协议),它们的发射(例如询问信号的独立调制)不会干扰其他应答器发射的数据的可读性。例如,本领域的技术人员已知的无线通信和接口协议与一致性规范包括如下标准中描述的那些:EPCglobal Inc.发布的标准,例如EPCglobal Generation 1(Class 0,Class 0+和Class 1)以及Generation 2(Class 1),以及ISO/IEC的标准,包括用于射频识别的860MHz到960MHz空中接口通信的ISO/IEC 18000-Part 6c(包括Amendment 1)参数。根据这里论述的一些实施例可以使用很多这样的协议和规范,包括,例如其他ISO/IEC 18000参数以及协议,其定义在其他发布标准中,以及标准中当前未描述的协议。也可以在这里在UHF频率例证的那些之外的不同频率使用这些协议和规范。在一些实施例中,即使能够配置成利用相同协议,也可以将近场应答器和远场应答器都并入本领域的技术人员已知的CR80卡或其他类型的RFID标签(例如标记、镶嵌物等)中,同时减少并在一些实施例中有效防止应答器的交叉耦合。
越界应用是这里所述一些标签的范例应用。可以在政府发放的护照中并入根据一些实施例的双应答器标签或其采取护照的形式。例如,可以在一定距离处读取RFID标签的远场应答器以提供个人的姓,而近场应答器可以配置为提供更详细信息(例如,家庭地址、全名等),所有这些都能够由边界代理系统读取作为辅助验证。在一些实施例中,可以对照安全数据库中的个人记录检查来自两个应答器的数据。也可以将散列或块密码方案用于两个应答器的存储器特定或全部块,作为增加的安全层和/或辅助即刻识别欺诈标签。
作为另一范例,可以在度假村或游乐园应用中使用双应答器标签。就此而言,可以使用远场应答器提供关于乘坐和/或停车场使用情况的数据而无需涉及客户。近场应答器可以用于通过为信用卡或旅馆客房账户充值来支付,例如在餐厅或餐馆区。
作为又一范例,标签的近场应答器可以配置有用于授权用户进入楼宇、房间或其他区域的数据,而远场标签可以配置有用于统计火灾或其他类型紧急事件期间离开的人的数据。尽管远场标签可以被配置成没有任何用户特定信息,但可以使用退出楼宇的人数辅助应急人员判断是否(以及多少)人仍然在该区域中。
汽车和其他车辆也可能受益于这里论述的实施例。例如,可以由用户编程汽车的计算机以例如响应于从远场应答器接收数据打开空调、暖气座椅、发动机等。但在检测到标签的近场应答器之前,汽车车门仍然可能是锁住的。
还可以将双应答器标签用于改善文档管理和文件系统,例如用于医疗记录和司法案卷的那些。可以将标签放到或并入每个文件夹中,其中利用可从远方读取的一般信息(例如,客户名或文档编号)对远场应答器编码,利用可从更小距离读取的案例特定信息(例如涉及的人名、即将来临的最后期限等)对近场应答器编码。
图5A示出了标签500,其包括远场应答器502和近场应答器504。远场应答器502包括蝶形天线506和FF电路508。近场应答器504包括屏蔽环形天线510和NF电路512。像这里论述的其他电路一样,FF电路508和NF电路512可以均包括例如任何类型的处理部件、存储部件(包括专用或共享存储装置)和/或任何其他可以方便存储数据发射和接收的电气部件。如上所述,“存储器”是指可以存储数据的存储装置上的空间。就此而言,标签500可以包括两个存储装置,每个都专用于应答器之一,或者可以包括单个存储装置,其上具有专用于每个存储装置的存储器。在其他实施例中,本领域的技术人员将认识到,在这种存储器的离散数据比特或字节被指定到远场应答器或近场应答器时,标签的应答器能够访问同一存储器。
在一些实施例中,像这里论述的其他应答器那样,远场应答器502可以是半无源应答器,其可以使用独立电源(例如电池)。如这里所指,半无源RFID应答器被无线辐射源(例如询问信号)激活并提供调制的响应。可以使用独立的电源扩展半无源应答器的读取范围(与类似的无源RFID应答器相比),从而使用电源来增大半无源应答器的读取范围。例如,如果半无源应答器的电池耗尽,半无源应答器仍然能够像无源应答器那样工作,但读取范围比工作在电池辅助模式时较小。
屏蔽环形天线510与环形天线110或环形天线210相比结构上的不同在于,另一片导电材料,即屏蔽514勾勒或以其他方式围绕屏蔽的环形天线510。在一些实施例中,屏蔽514通过帮助减少,并且在一些实施例中有效防止了远场应答器502和近场应答器504之间的不希望耦合增强了标签500的功能。在图示的实施例中,屏蔽514被示为具有导电性质。例如,屏蔽514可以由导电墨水、体金属、模冲铝、铜、碳或其他导电材料构成。
图5B示出了表格520和表格530,类似于上文结合图1所述的表格120和130。表格520和530包括基于近场应答器504相对于远场应答器502的位置物理位于标签500上哪里的模拟结果。如果标签100采取CR80标签(本领域的技术人员已知)的形状因子,标签500的边缘将位于表格520和530的每个中以点划线示出的地方。表格520包括与近场应答器504的读取范围相关联的模拟结果。表格530包括与远场应答器502的读取范围相关联的模拟结果。
如表格520和530所示,除了在近场应答器504放在靠近远场应答器502中心或底部时之外,近场应答器504的屏蔽环形天线510显著减少了近场应答器504和远场应答器502之间的耦合。但是相对于远场应答器502的其他部分定位近场应答器504减少了,并且在一些实施例中有效防止了耦合,由此将近场应答器504的读取范围在标签500的大多数位置处保持在小于1m,同时仍然允许远场应答器502在大多数可能配置中具有超过11m的读取范围。例如,为了根据一些应用的需要实现足够读取范围,相对于远场应答器502定位近场应答器504的最可行地方之一是标签500的中心右侧(或左侧)(即,标签500中心右侧20mm到30mm之间,标签500中心以上或以下5mm之内)。在标签500上这样定位近场应答器504还减少了,以及在一些实施例中有效防止了近场应答器504无意中耦合到密切接近标签500的不同标签或其他对象上的应答器风险的任何显著增加,因为那些位置远离标签500的角部和边缘。这也有助于在制造标签500时,提供充分大的误差容限。
图6A示出了标签600,其包括远场应答器602和近场应答器604。远场应答器602包括开放蝶形天线606和FF电路608。近场应答器604包括环形天线610和NF电路612。
开放蝶形天线606与蝶形天线506或蝶形天线106相比结构的不同在于,用于形成开放蝶形天线606的导体被示为较薄的金属条,其中有内部空间616。换言之,开放蝶形天线606的宽度相对于远场应答器602的总宽度是小的。就此而言,内部空间616可以包括例如电介质、另一天线、另一应答器、导体、真空、半导体、铁氧体材料、任何其他物质或其组合。在一些实施例中,开放蝶形天线606的结构调整通过帮助减少,并在一些实施例中有效防止远场应答器602和近场应答器604之间不希望的耦合增强了标签600的功能。
图6B示出了表格620和表格630,类似于上文结合图1所述的表格120和130。表格620和630包括基于近场应答器604相对于远场应答器602的位置物理位于标签600上哪里的模拟结果。如果标签100采取本领域的技术人员已知的CR80标签的形状因子,在表格620和630的每个中都以点划线示出标签600的边缘。表格620包括与近场应答器604的读取范围相关联的模拟结果。表格630包括与远场应答器602的读取范围相关联的模拟结果。
如表格620和630所示,在将近场应答器604定位于开放蝶形天线606的内部空间616之内时,远场应答器602的开放蝶形天线606显著减少了近场应答器604和远场应答器602之间的耦合。例如,不论近场应答器604定位于内部空间616之内何处,远场应答器602具有超过11m的模拟读取范围。如这里使用的,被定位在内部空间616之内包括,例如被定位在与开放蝶形天线606相同的平面之内,被定位在开放蝶形天线606上方的平面中(例如开放蝶形天线606上方大约50微米的平面),被定位在开放蝶形天线606下方的平面中,被定位在开放蝶形天线606的平面中包括的平面中(例如,如果近场应答器604比开放蝶形天线606更薄),被定位在包括开放蝶形天线606的平面中(例如,如果近场应答器604比开放蝶形天线606更厚),被包括在与开放蝶形天线606相交的平面中,或其组合。因为那些位置也远离标签600的角和边缘,所以在标签600上这样定位近场应答器604还减少,并且在一些实施例中有效防止了近场应答器604无意耦合到密切接近标签600的第二标签的应答器或其他对象的机会的任何显著增加,并在制造标签600时类似提供了足够的误差容限。
图7A示出了标签700,其包括远场应答器702和近场应答器704。远场应答器702包括开放蝶形天线706和FF电路708。近场应答器704包括屏蔽环形天线710和NF电路712。这样一来,标签700包括类似于或相同于标签500的近场应答器504和标签600的远场应答器602的部件的组合。可以与上文论述的近场应答器604和远场应答器602的相对定位相同或相似方式相对于远场应答器702定位近场应答器704。
并入近场应答器704和远场应答器702中的结构元件和其他调整的组合能够帮助进一步减少,并在一些实施例中有效防止应答器之间的耦合,如图7B中所示。表格720和表格730类似于上文结合图1所述的表格120和130。
如表格720和730所示,开放蝶形天线706和屏蔽环形天线710的组合能够在标签700的大多数地方显著减少近场应答器704和远场应答器702之间的耦合。因为在近场应答器704位于标签700上的若干地方时可以避免耦合,所以标签700可以配置为减少并在一些实施例中有效防止标签700和相邻标签(例如,定位于制造、印刷和/或其他类型处理路径上上游或下游的卡)的应答器之间的不希望耦合。因此,本发明的各实施例可以允许紧密堆积相邻标签,由此改善编码和印刷效率。
此外,组合开放蝶形天线706和屏蔽环形天线710将可能在制造标签700时提供足够大的误差容限。如表格720和730中所示,有大约225mm2的区域(即X轴上25mm和35mm之间和Y轴上-5和5之间),其中可以放置近场应答器704,同时仍然维持较小的NF范围(例如,小于0.5m)和较大的FF范围(例如超过11m)。
图8A示出了标签800,其包括远场应答器802和近场应答器804。远场应答器802包括缝隙天线806和FF电路808。近场应答器804包括环形天线810和NF电路812。像这里论述的其他天线那样,缝隙天线806和环形天线810能够包括任何类型的适当材料,包括能够传导电和/或辐射能量的任何类型的金属或其他材料。与这里论述的其他部件类似或相同,可以利用任何适当方法印刷、蚀刻、胶粘和/或以其他方式形成缝隙天线806和/或环形天线810。
缝隙天线806能够包括不导电空间814。不导电空间814可以在成型缝隙天线806之后并入缝隙天线806中(例如,通过对缝隙天线806的一段进行去除、切割等)和/或通过任何其他手段(例如,在生成缝隙天线806时留下空隙)包括在缝隙天线806中。近场应答器804可以定位于不导电空间814之内。不导电空间814可以是任何尺寸,可以适于接收环形天线810,或另一NF天线,同时适于使环形天线810不接触缝隙天线806的导电部分。例如,不导电空间814可以是近场应答器804或不导电空间814适于接收的任何其他近场应答器尺寸的101%-110%。
缝隙天线806还可以包括缝隙816,其可以是与不导电空间814分开的独立不导电空间。缝隙816可以包括一个或多个部分,即彼此垂直延伸并通过中心点826的部分818、820、822和824。如这里指出的,除非另行指出,垂直包括90度角加或减5度。中心点826是缝隙天线806的中心。
例如,部分818能够从缝隙天线806的边缘828向中心点826垂直延伸。FF电路808至少能够部分地桥接部分818。在到达中心点826之前,部分818可以结束,部分820可以开始。部分820可以在大致远离不导电空间814的方向上垂直于部分818延伸。在一些实施例中,部分820可以比部分818更短,如图8A所示。在其他实施例(未示出)中,部分820可以与部分818具有相同长度或更长。部分820可以结束,部分822可以开始。部分822可以垂直于部分820远离边缘828延伸。部分822可以与部分818大致长度相同(例如,三毫米之内)。在一些实施例中,部分822可以比部分818更短或更长。部分822也可以延伸通过中心部分826。部分822可以结束,部分824可以开始。部分824可以垂直于部分822延伸,总体上平行于边缘828并朝向不导电空间814。部分824可以与部分820大致长度相同(例如,三毫米之内)。在一些实施例中,部分824可以比部分820更短或更长。这样一来,缝隙816可以配置为形成钩子形状,钩子远离近场应答器804。在其他实施例(未示出)中,缝隙816可以向近场应答器804弯曲(例如,部分822可以在中心点826的另一侧上)。
在一些实施例中,缝隙816的宽度可以如图8A所示是一致的。在其他实施例中,缝隙816的宽度可以变化。例如,缝隙816每个部分的宽度可以独立于一个或多个其他部分的宽度。作为另一范例,缝隙816的一个或多个部分的宽度可以随之改变。此外或替代地,各部分的一个或多个交汇未必是垂直的,但可以是任何其他角度和/或抹圆的(而不是图8A所示的方形)。
这样一来,标签800被配置成帮助减少,并在一些实施例中有效防止应答器之间的耦合,如图8B所示。表格820和表格830示出了标签800不同配置的读取范围的模拟结果,类似于上文结合图1所述的表格120和130。
如表格820和830所示,不导电空间814可以并入缝隙天线806之内的任何地方(除了FF电路808所在的标签800的中心)。然后可以在不导电空间814之内定位近场应答器804以生成双应答器标签,其中像这里论述的其他标签那样,近场应答器804独立于远场应答器802工作并且不与其耦合。因为在近场应答器804位于标签800上的若干地方时,可以基本避免并有效防止耦合,所以标签800可以配置为减少,并在一些实施例中有效防止近场应答器804无意耦合到密切接近标签800的第二智能卡或其他对象的机会有任何显著增大(与单应答器标签相比)。还提供了在制造期间定位标签800的部件的足够大误差容限。
可以使用上文论述的标签以及根据本发明实施例的其他标签以改进现有的系统,实施新颖过程并根据本发明的各实施例执行。根据实施例的一些示范性方面,每个应答器电路之内包括的处理器可以在从计算机程序产品接收的指令和/或其他代码控制下工作。例如,可以将每个应答器的存储器配置成存储固件,一个或多个应用程序和/或其他由应答器的处理器执行以控制应答器工作的软件。此外,可以利用打印机-编码器将计算机程序产品上存储的代码转移到例如标签的应答器,打印机-编码器可以包括阵列耦合器,例如2009年11月13日提交,题为“Encoding Module,Associated Encoding Element,Connector,Printer-Encoder and Access Control System Access Control System”的共同转让美国专利申请No.12/618107中所论述的那些,在此通过引用将其全文并入本文。还结合图17论述了范例打印机编码器。
因为可以配置阵列耦合器以瞄准定位在标签上各个位置的应答器,因此可以配置这样的编码系统以识别和/或存储每个应答器相对于标签边界和/或标签上其他应答器的位置信息。没有识别标签的位置、存储位置信息和/或以其他方式被配置成区分近场应答器和远场应答器,编码器冒着向远场应答器上编码NF数据的风险,反之亦然。
尽管阵列耦合器和/或其他类型的编码器可以被配置成瞄准定位于标签上各个位置的应答器,但也可以配置传统的单耦合器编码系统以识别近场应答器和/或远场应答器。类似地,也可以配置具有阵列耦合器的编码系统以使用其他手段瞄准应答器进行编码。例如,可以预先利用NF数据(例如近场应答器的UID)和/或FF数据(例如远场应答器的UID)编程耦合器编码器。可以在标签制造期间编码或以其他方式存储NF和FF数据,并接下来用于瞄准通过编码器的每个应答器。这样一来,这可能需要为与RFID标签相关联的每对应答器提供的相关NF和FF数据(例如,与同一RFID标签相关联的UID)的列表。在一些情况下,创建该列表可能带来不必要的安全风险(因为它将远场UID与近场UID相关联),但在其他情况下(这里论述了其范例),由于使用的额外的安全层,可以减轻这种安全风险。
在编码过程期间识别每个应答器的另一种方法可以包括在制造期间将识别报头编码到每个应答器的存储器(例如,EPC或用户存储空间)中。在编码每个应答器时可以读取识别报头并由耦合器用于识别和区分近场和远场应答器。在编码之后,可以由编码器擦除识别报头数据。如果为标签规划的验证方案所需要的话,也可以在编码期间记录编码到标签上的UID对和/或数据。就此而言,仅在发卡时知道,且仅由发卡单位知道关联的UID和/或其他数据。
一旦由打印机编码器或其他类型的装置编写了标签的存储装置,编写的代码就能够指导标签中包括的每个应答器的处理器的一个或多个功能的执行。标签的存储装置可以是非暂态计算机可读存储介质(与电磁信号或其他类型的传输介质相对)。例如,计算机可读存储介质可以包括非易失性存储介质,其包括软件或其他类型的计算机可读程序代码部分,从而在每个应答器的非暂态计算机可读存储介质中包含一系列计算机指令。就此而言,远场应答器和/或近场应答器能够存储用于访问关于RFID标签上其他应答器的数据的存储器地址或其他类型的指针信息,由此允许RFID读取器或其他装置迅速证实RFID标签。这样一来,可以将标签视为一种可以制造并在非暂态计算机可读存储介质上包括计算机可读代码部分的制品。
每个标签还可以包括可见的人可读或机器可读的印刷信息,例如条形码、人的照片或其他识别信息。在一些实施例中,将人和/或机器可读信息印刷到卡上。
将要认识到,还通过向标签的电路、RFID读取器和/或其他装置上加载计算机程序代码来生产机器。这样一来,在标签、RFID读取器或其他可编程设备上执行的代码部分生成用于实施这里所述功能的装置。计算机程序指令也可以被加载到计算机或其他可编程设备上,例如RFID标签和/或RFID读取器,以导致在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤,包括例如结合图9所述的那些,以产生计算机实施的过程。
图9示出了过程900作为由双应答器RFID标签的电路实施的功能范例,该标签包括两个UHF应答器,都被配置成同时(即接近同时)工作而没有无线耦合在一起,尽管它们被并入同一标签中并使用相同的RFID协议。过程900在902开始。
在904,应答器等候询问信号。在一些实施例中,询问信号能够为应答器提供RFID标签的处理器工作并开始发送从标签的相应存储部件上存储的数据导出的反向散射数据信号所需的无线功率。在其他实施例中,例如在应答器中的至少一个有源并具有独立电源(例如电池)时,询问信号仍然可以充当触发事件,导致有源应答器做出相应响应。只要在906未接收到询问信号,标签的每个应答器就在904继续等候适当的询问信号。例如,应答器可以配置成对符合标准的询问信号做出响应,标准例如是国际标准化组织(“ISO”)设立的那些。
适当的询问信号例如可以是以预定频率、利用预定跳频协议发送的任何信号,其中,应答器被配置成检测和/或响应在给定功率水平检测的任何信号。就此而言,可以利用跳频扩展频谱技术或“先听后说”技术在860-960MHz之间的频率下发射询问信号。在一些实施例中,可能需要更高级的握手过程(例如,涉及RFID读取器的UID等)以判断询问信号是否与一个或多个标签的应答器适当关联。可以连续地、周期性地和/或响应于检测到刺激(例如传感器检测到询问区中存在卡)而产生询问信号。
响应于在906处基于标签的配置判定接收到的询问信号是适当的,标签中的一个或多个应答器可以开始发送相应的响应信号(例如,基于存储的RFID数据调制询问信号)。例如,远场应答器和近场应答器可以同时开始调制询问信号以响应于在906处接收到询问信号而在908和910发射反向散射数据。就此而言,远场应答器可以包括与近场应答器不同的数据,结果提供了不同的反向散射信号。
在其他实施例中,一些有源应答器可以响应于本地标签产生的触发事件,标签没有接收到询问信号,就开始发送信号。例如,有源和半有源应答器能够包括计时器、用户按钮、环境传感器(例如运动传感器,包括速度、加速度和/或振动传感器,气体检测传感器、生物检测传感器、湿度传感器、温度计、光检测传感器、RF信号检测传感器、放射性传感器、病原体检测传感器、倾斜计、磁场强度传感器、标签附着/脱离传感器等和/或其组合)或唤醒应答器的其他部件。
在这样的实施例中,询问信号可能不是过程900前进到908和/或910所必要的。RFID标签的每个应答器都可以被配置成工作在一种或多种示范性模式中,即无源响应模式(由此应答器保持关闭,直到接收到询问信号)、有源响应模式(由此应答器保持工作并仅对接收询问信号做出响应)以及有源产生模式(由此应答器能够自我开始RFID信号广播)。
尽管图中未示出,但本领域的技术人员会认识到,不同的触发事件可能导致近场应答器开始在908发射或远场应答器开始在910发射。例如,可以配置近场应答器或远场应答器之一以响应于具有例如不同频率(或不同频率范围)的询问信号,响应于不同的询问信号强度阈值,和/或响应于接收或检测到与询问或其他类型信号(包括内部产生的信号)相关联的其他特征或特征组合发射数据。
图10A-10D示出了实施过程900的一些实施例的系统,即系统1000。例如,标签1002可以是双应答器标签,包括近场应答器和远场应答器,配置成减少,并在一些实施例中有效防止应答器间的耦合。上文论述了这种标签的范例。结合图12更详细论述的RFID读取器1004能够发射询问信号。尽管信号强度可能作为距离和其他变量的函数以不均匀方式逐渐减小,但询问范围1006被示为具有均匀的半径,以避免使附图过于复杂。在标签1002在询问范围1006外部时,标签1002的应答器能够保持在图10A所示的待机、就绪或其他非发射模式。
图10B示出了标签1002可以配置为对进入询问范围1006做出响应的示范性反应。在适当询问标签1002的应答器时,近场和远场应答器都可以被激活。例如,近场应答器能够在NF范围1008之内调制询问信号。远场应答器能够在FF范围1010之内调制询问信号。尽管应答器的读取范围未必按比例示出,但图10B示出NF范围1008小于FF范围1010,RFID读取器1004的询问范围1006被示为大于FF范围1010。上文论述了NF范围1008和FF范围1010以米为单位的范围范例,其可能与如何在标签1002上定位应答器等相关。
图10C示出了标签1002物理上移动得更接近RFID读取器1004,使得RFID读取器1004在FF范围1010之内之后的标签。结果,RFID读取器1004能够开始接收由标签1002的远场应答器发射的数据。如果RFID读取器1004或类似装置正在由未被授权的第三方使用,这样的第三方会仍然需要在物理上更接近(例如在NF范围1008之内)标签1002,以便能够读取NF范围1008之内发射的数据。结果,在大多数情况下,第三方将不能从远距离(例如超过1米)读取标签1002发射的所有数据。
在一些实施例(这里论述了其范例)中,可以将RFID读取器1004配置成即使在离线和/或与网络装置(例如网络数据库、服务器等)无通信时仍然对数据解密。在其他实施例(这里论述了其范例)中,标签1002的一个或多个存储装置中存储的数据可以被加密和/或需要远程装置1012解密。
尽管图10C示出,即使在从标签1002的远场应答器接收数据信号(例如,调制响应的形式)之后RFID读取器1004未与网络1014通信(例如,保持“离线”),本领域的技术人员会认识到RFID读取器1004可以配置成响应于从远场应答器接收数据和/或在从标签1002接收数据之前开始发起通过网络1014与远程装置1012的通信。在其他实施例中,例如根据图10D实施例中,RFID读取器1004可以响应于从标签1002中包括的近场应答器和远场应答器都接收到数据信号来发起与远程装置1012的通信。
网络1014能够包括任何类型的联网硬件、固件和/或软件,包括用于提供无线(蜂窝、WiFi、蓝牙、网格、星、卫星等)网络、有线(例如以太网、通用串行总线、光纤等)网络和/或其组合的那些。网络1014同样能够包括一个或多个公共网络(例如因特网)、专用网络(例如局限于零售店或游乐园)或混合式公共/专用网络。此外,系统1000可以包括一个或多个未示出的其他装置,例如其他计算机、RFID读取器、标签、显示监视器、摄像机、条型码读取器、打印机等,其可以被配置成执行各种功能,例如这里论述的功能以及这里未明确详述的那些功能(包括,例如系统诊断、系统配置、统计收集、远程监测等)。
在RFID读取器1004中继接收的数据和/或发送从标签1002导出的相关RFID读取器数据之后,远程装置1012可以配置为接收和/或处理RFID读取器数据。例如,可以配置远程装置1012以参考一个或多个数据库以基于标签1002的应答器提供的数据验证标签1002。例如,标签1002的每个应答器都能够调制询问以包括其UID。在接收并处理RFID读取器数据之后,远程装置1012能够向RFID读取器1004发回数据,RFID读取器1004从其能够验证标签1002是有效的并做出相应响应(例如打开门锁、显示信息、提供附务等)。RFID读取器1004还能够判定标签无效,并不执行或导致任何动作,或通知用户标签无效。
图11示出了根据一些实施例的通信流程图。RFID读取器(例如RFID读取器1004)能够通过发射询问信号来开始一些实施例。响应于双应答器标签(例如标签1002)接收到询问信号,双应答器标签可以被激活和/或发射从远场应答器的存储器中存储的数据导出的调制响应。这里有时将这称为发射FF数据。例如,标签包括一个或多个有源应答器,其被配置成仅响应于接收到预定询问信号或在执行信号交换(这可能需要双向通信,由于和RFID读取器的距离,近场应答器不能执行)之后以无线方式提供数据。在其他实施例中,FF和NF数据都是由RFID标签无线提供的,但应答器的相应读取范围允许RFID读取器仅接收FF数据。
RFID读取器能够处理从RFID标签接收的FF数据。作为发起与FF数据相关联动作(例如打开自动门、公路收费站电子支付等)的补充或替代,RFID读取器能够开始执行离线和/或本地处理,用于确认标签的可靠性。可以将RFID读取器配置成发射第二或继续发射初始询问信号。如果发射第二询问信号,它可能与初始询问信号相同或不同。响应于接收到第二询问信号,双应答器RFID标签可以通过发送NF数据做出响应。不过,RFID读取器可以在RFID读取器在近场应答器范围之内之前不接收NF数据。
在接收到RFID标签的FF数据和NF数据之后,RFID读取器例如能够继续确认双应答器RFID标签的可靠性而无需参考远程存储的数据(由此省略图11中虚线所示的功能)。例如,可以将RFID读取器配置成逐个验证远场应答器和近场应答器和/或一起验证该对应答器。参考例如图14论述了验证RFID标签而无需访问网络和/或网络装置的一些范例。
在一些实施例中,可以实施图11中虚线所示的一个或多个通信交换以使RFID读取器能够进行基于网络的双应答器标签验证(这里有时称为“在线验证”)。例如,在从双应答器标签接收FF数据之后,RFID读取器可以被配置成向远程装置(例如远程装置1012)发送与远场应答器相关联和/或从远场应答器导出的数据。例如,RFID读取器可以发射UID或其他RFID标签数据(不论FF数据是否加密),远程网络装置能够使用其查看数据库项。数据库项例如可以标识用于识别与标签上的远场应答器相关联的近场应答器的近场标签UID或其他信息。
远程装置然后能够返回与标签相关联的网络数据。除了近场UID和/或其他针对近场应答器的识别数据之外,网络数据还可以包括例如表示RFID读取器应如何寻找NF数据的数据。例如,网络数据可以包括针对RFID读取器的询问频率设置信息,询问脉冲持续时间信息和/或可以(或应当)由RFID读取器用于产生信号的任何其他通信参数,使得信号瞄准或以其他方式导致标签的近场应答器以无线方式提供其NF数据。
响应于接收和处理网络数据,RFID读取器能够发射第二询问信号。在一些实施例中,第二询问信号可以基于网络数据。在一些实施例中,第二询问信号可以与第一询问信号相同。
第二询问信号能够导致标签的近场应答器以无线方式提供从NF存储器中存储的数据导出的NF数据。在一些实施例中,响应于RFID标签判定其位于近场应答器范围之内提供一些或所有NF数据。例如,可以通过进行双向通信交换做出这样的判断。例如,可以配置RFID标签的近场应答器以询问RFID读取器,并仅响应于从RFID读取器接收到查询的接收确认而发送私用或更完整的数据。因为除非接收到查询,RFID读取器不能发送接收确认,所以因为接收到RFID读取器的查询响应,标签可以确认RFID读取器在近场读取范围之内。查询响应可以包括识别对于RFID标签发送的特定查询而言唯一的数据。还可以配置远场应答器以执行相同或类似的查询确认过程。
一旦RFID读取器接收到NF数据,RFID读取器就可以验证标签或以其他方式读取由标签提供的数据而无需访问任何其他装置。在其他实施例中,RFID读取器可以与同一或不同远程装置发起额外通信并在响应中接收与标签相关联的额外网络数据。
图12示出了根据这里论述的实施例RFID读取器1004或其他收发装置中可以包括的部件电路图。RFID读取器1004包括处理器1202。处理器1202可以是例如微处理器,被配置成执行软件指令和/或其他类型的代码部分,用于执行定义的步骤,这里论述了其中一些步骤。处理器1202从电源1204接收电力,电源还根据需要向RFID读取器1004的其他部件提供电力。处理器1202例如利用数据总线1206进行内部通信,数据总线可以是16、32、64或更多比特宽(例如,平行)。数据总线1206可用于在处理器1202和存储器1208之间传送包括程序指令的数据。
存储器1208可以被视为主存储器,并包括在例如RAM或其他形式的易失性存储器中,其仅在工作期间保持其内容,和/或存储器1208可以包括在非易失性存储器中,例如ROM、EPROM、EEPROM、FLASH或其他类型的存储器,其独立于RFID读取器1004的电源状态保持存储内容。存储器1208还可以包括在辅助存储装置中,例如外部磁盘存储器,其存储大量数据。在一些实施例中,磁盘存储器可以利用输入/输出部件经由总线1206或其他路由部件与处理器1202通信。辅助存储器可以包括软盘、硬盘、紧致盘、DVD、存储卡或本领域技术人员公知的任何其他类型的大容量存储器。
处理器1202还可以利用一个或多个RFID天线1210与RFID标签通信。例如,RFID天线1210能够便于与有源或无源应答器的通信。RFID应答器能够工作在各种频率,包括860-960MHz,13.56MHz和125-130kHz,RFID天线1210能够利用任何适当技术(例如,跳频扩展频谱技术、先听后说技术等)在这些和任何其他频率,包括今后可能发展的那些频率,实现通信。在一些实施例中,为了发起通信,RFID读取器1004将标签的应答器暴露于RF电磁场或信号,这里称为询问信号。对于无源应答器而言,RFID天线1210发射的询问信号为询问范围之内的应答器供电,由此提示应答器通过在称为反向散射的已知技术中调制场对RFID读取器1004做出响应。对于有源应答器而言,应答器可以通过向RFID读取器1004发射独立供电的应答信号对电磁场做出响应,应答信号可以由RFID天线1210接收。类似地,半无源RFID应答器可以利用具有更大读取范围(相对于类似无源RFID应答器的读取范围)的调制信号做出响应。
在一些实施例中,处理器1202还可以被配置成利用通信电路1212与外部通信网络和装置通信,并可以使用各种接口,例如面向数据通信的协议,包括X.25、ISDN、DSL等。通信电路1212还可以结合调制调解器,用于和标准电话线、以太网接口、有线系统和/或任何其他类型的通信系统接口连接并通信。此外,处理器1202可以利用例如如下协议之一,通过操作性连接到通信电路1212以与其他装置无线通信的无线接口进行通信,协议例如为IEEE802.11协议、802.15协议(包括蓝牙、Zigbee等)、蜂窝协议(高级移动电话服务或“AMPS”)、个人通信服务(PCS)或标准3G无线电信协议,例如CDMA 2000 1xEV-DO、GPRS、W-CDMA、LTE和/或任何其他协议。
图13示出了过程1300,作为由RFID读取器的处理器,例如处理器1202,结合双应答器标签实施的功能范例,其中标签的两个应答器都被配置成利用相同协议独立地工作,不会彼此无线耦合。过程1300开始于1302。
RFID读取器在1304发射询问信号并在1306等候来自标签的应答器的响应。如果未接收到响应,过程1300返回到1304并发射另一询问信号和/或继续发射第一询问信号。在1306接收响应时,RFID读取器能够在1308判断响应的数据是否与双应答器标签相关联。该响应可以是无线RFID信号并且像这里论述的其他信号那样,在1306处接收的信号可以是调制的反向散射信号、独立广播的信号或由任何类型的RFID标签发送的任何其他类型信号。可以由RFID读取器在1308做出判断,无需RFID读取器访问网络装置以验证RFID标签。RFID读取器能够基于在1306接收的信号之内包含的RFID应答器数据在1308处做出判断。在其他实施例中,可以利用在线和/或其他类型外部装置和/或网络访问装置的辅助做出1308的判断。
响应于在1308判定从应答器接收的数据与双应答器标签相关联,过程1300前进到1310并发射第二询问信号。第二询问信号可以与在1304发射的询问信号相同或类似,或者第二询问信号可以是例如瞄准特定应答器或某种应答器(例如基于从远程装置导出的数据或在1306接收的响应)。
在1312,判断是否接收到新数据(与连续仅接收原始数据或在1306处接收的其推导相反)。就此而言,可以将RFID读取器配置成等待来自RFID标签的NF数据,同时从相同的RFID标签接收FF数据。可以配置RFID读取器以在1310连续、周期性或随机发射第二询问信号,直到例如计时器期满,发生另一事件和/或在1312处接收到新数据。
响应于在1312处接收新数据,RFID读取器可以配置成处理新数据,包括在1314判断新数据是否与原始RFID数据相关联。可以基于在1306和/或1312接收的数据并且在一些实施例中结合RFID读取器的存储器中存储的或远离RFID读取器(例如在网络装置)存储的数据做出1314的判断。这里论述了如何可以离线(例如上文和下文例如参考图14所述的不使用网络)做出1314的判断的一些范例。这里还论述了如何利用网络访问做出1314的判断的一些范例。
可以通过将不同类型和/或集合的数据与同一RFID标签的不同应答器关联来实现若干优点。例如,RFID标签的FF数据可以是更一般性的公共数据,而RFID标签的NF数据可以是更为用户特定的私密数据。除了上述范例之外,可以将标签并入政府发放的驾驶执照中。FF数据能够识别发证的州政府和/或驾驶员是否超过18和/或21岁,可以配置NF数据以包括更个性化信息,例如驾驶员的姓名、驾照号码和家庭住址。就此而言,警车的计算机可以在警官要求查看驾驶执照之前就开始访问适当的数据库。一旦警官手中拿到驾驶执照,就可以将驾驶执照放到驾驶执照近场读取范围之内,可以通过数据库读取和发送驾驶员的个人信息,由此缩短交通停止的时间。
作为与旅游业相关的范例,FF数据可以表示是否允许旅行者访问游船或航线休息室,而NF数据可以提供旅行者的信用卡或其他个性化账号信息,可以用于在游船或休息室中购买商品及服务。就此而言,可以仅利用指向数据库记录的标识符或甚至仅利用“类型”标识符来(利用,例如打印机编码器,如上文通过引用而并入的那些)对远场应答器编码。例如,在飞行常客的卡中,可以对远场应答器编码以仅识别银、金和铂等级的成员,但不包括唯一的用户ID。滑雪胜地也可以使用双应答器标签(远场充当电梯票,而近场允许在景区饭店或礼品店购买商品或服务)。
这样一来,同样一般组的不同标签(例如,状态、成员等级、访问等级等)在近场读取范围之外将是相同的,由此消除了从远处识别个人的风险。不过,近场应答器可能包含个体的私人或其他类别的信息(例如驾驶执照号码、飞行常客编号等),由此能够在较短距离内进行人员识别。
响应于在1314判定新数据不和原始RFID标签相关联,过程1300能够返回1310并继续发射第二询问信号。在一些实施例中,如果新数据与提供原始数据的RFID标签无关,过程1300可以同时返回到1308,并开始与针对原始RFID标签的第一循环并行地针对第二RFID标签执行过程1300的第二循环。
响应于在1314判定新数据和原始RFID标签相关联,过程1300能够进行到1316。过程1300还可以响应于在1308判定原始数据不与双应答器RFID标签相关联而是与单应答器RFID标签相关联而前进到1316。RFID读取器从标签(无论是否为双应答器标签)接收的数据可以包括发起自动化动作的命令或其他信息。自动化动作的范例可以包括自动化的访问授权(例如打开门锁),显示信息(例如人的照片和飞行常客编号)、电子支付的交易、任何其他动作或其组合。
响应于在1316判定数据与可显示信息或可执行命令相关联(基于例如从标签接收的数据内容和/或格式化,从网络装置接收的数据或其组合),RFID读取器和/或其他装置能够便于在1318执行命令和/或显示关联的信息。在1318之后或响应于在1316判定数据不与可显示信息或可执行命令相关联,过程1300能够返回1304并再次开始发射第一询问信号。在其他实施例中,可以从过程1300省去1308的判断,可以在RFID读取器的存储器中存储在1306接收的数据供将来参考,以及可以与1316同时执行1310。
如上所述,RFID读取器的处理器,例如处理器1202,可以被配置成使用散列函数、块密码、其组合和/或任何其他类型方法和/或算法以独立于近场应答器验证远场应答器,独立于远场应答器验证近场应答器,或至少部分基于另一个的数据验证该对应答器。图14示出了过程1400,这是如何能够配置RFID读取器或其他类型的装置以判断从两个应答器接收的数据彼此关联和/或与同一RFID标签相关联的范例。通过判定两个应答器彼此关联,可以将RFID读取器配置成断定其正与合法的双应答器标签通信并能够相应做出响应(例如,提供动作,这里论述了其范例)。可以在RFID读取器离线时(例如不能与网络通信)或即使在线且配置成通信也未与网络装置通信时,执行过程1400。
过程1400开始于1402,RFID读取器能够通过将数据的至少一部分输入到算法中来处理从两个应答器(例如在图13的1306和1312)接收的数据,算法可以保存在RFID读取器的存储器中。例如,可以在1404向算法中输入从第一应答器接收的UID和/或其他数据(例如,在1306处接收的原始应答器数据或在1312处接收的新应答器数据)。该算法可以利用例如散列函数、私钥、块密码和/或任何其他类型的验证工具。块密码和密码散列函数例如一般适于获取一组数据并通过特定函数和/或密钥转换它,数据可以存储或不存储在RFID存储器中。
例如,可以通过在1404输入先前加密或散列化的远场UID(和/或其他FF数据)来验证远场应答器而无需RFID读取器与网络装置通信,其中该FF数据是从RFID标签的FF存储器中存储的信息导出的。作为另一范例,可以通过在1404输入加密和/或散列化的近场UID(和/或其他NF数据)来验证近场应答器,其中该NF数据是从标签的NF存储器中存储的数据导出的。
RFID读取器(具有密钥的知识)然后能够利用RFID读取器的存储器中存储的密钥验证输入的应答器数据。例如,在1406,RFID读取器的处理器能够基于输入的应答器数据和密钥产生算法输出。然后能够在1408将算法的输出与RFID读取器接收的其他应答器数据比较。例如,如果在图13的1306接收的数据(或其部分)用作过程1400的1404处的算法输入,可以在1408将图13的1312处接收的数据与算法输出比较。作为另一范例,如果在图13的1312接收的数据(或其部分)用作算法的输入,可以在1408将图13的1306处接收的数据与算法输出比较。
如果算法的输出(基于来自1306的原始数据被用作输入)例如不同于第二应答器的数据(或其推导结果),在1412处判定新数据(例如来自1312)不与先前(例如在1306)接收的数据相关联,因此,发送数据的应答器不彼此相关联和/或与同一RFID标签相关联。方框1412表示,例如,在1314之后图13的过程1300会前进到1310,过程1400然后会在1416终止。
如果算法的输出与第二应答器的数据(或其推导结果)相关联(例如,至少基本相同,是其子集,或以其他方式相关等),在1412判定新数据(例如来自1312)与先前(例如在1306)接收的数据相关联,因此,发送数据集的应答器彼此相关联和/或与同一双应答器RFID标签相关联。方框1414例如表示过程1300会在1314之后前进到1316,过程1400然后会在1416结束。
仅有几个算法的范例能够提供可以无需访问网络装置就执行的较强验证方法(与上述UID关联协议相比)。没有解密密钥和/或函数,如果从统计上将不是不可能,但也较难预测判断RFID标签是否可信所需的输出。例如,可以使用至少一个块密码和/或密码散列函数对标签数据的至少一部分(例如,UID和/或其他标签数据)编码,结果可以存储在同一标签上的独立存储位置中。然后可以将RFID读取器配置成仅利用对密钥和/或函数的了解来验证标签。此外,使用非对称密钥算法能够允许使用不同的公共/私用密钥对数据编码和验证。就此而言,仅标签发行者可以知道私钥,而RFID读取器会知道用于基于加密的或编码的NF和FF数据(例如,近场和远场UID)验证标签的公共密钥。
此外,一些实施例可以包括基于从两个应答器导出的数据和/或从印刷到标签上的(例如可视、红外、紫外等)标记导出的数据验证标签的方法,其中由RFID读取器执行该方法。例如,可以将RFID读取器配置成使用从RFID标签接收的UID组合作为防护应答器克隆的方法,因为每个UID被确保是唯一的。UID当前包括数字标识符,一般用16和64比特之间的数据表示,其被应答器的制造商编程入并持久锁定。远场应答器和近场应答器可以具有不同的UID。可以(通过级联或以其他方式)组合两个RFID标签应答器的UID并可以将组合数据加密或散列化并仅存储在NF存储器中,仅存储在FF存储器中,或存储在两个存储器的组合中。例如,如果仅在NF存储器中存储组合的加密数据,远场应答器可以不包含近场信息和/或不能访问关于标签的近场应答器的信息。
在其他实施例中,可以由RFID读取器使用多种算法验证双应答器标签,其中第一算法专用于远场应答器数据,第二算法(可能具有不同密钥)专用于近场应答器数据。就此而言,可以配置RFID读取器(了解密钥和/或其他算法)以使用例如远场UID作为第一验证算法的输入,使用近场UID作为第二验证算法的输入,然后比较每种算法的输出。
图15A和15B示出了一种系统,即系统1500,类似于上述系统1000,并可以配置成实施例如上述一个或多个过程,例如过程900。如图15A和15B所示,可以在系统1500中包括若干系统1000的相同和/或基本相似部件、装置和/或特征。例如,标签1002、RFID读取器1004、NF范围1008、FF范围1010、远程装置1012和网络1014可以与上文结合系统1000论述的那些相同或相似。
系统1500还包括一个或多个额外的RFID读取器,例如读取器1502A、1502B和1502C,其可以配置成从一个或多个RFID应答器接收一个或多个无线信号和/或其他通信。读取器1502A、1502B和1502C的每个都可以定位于给定区域中的不同位置。例如,读取器1502A、1502B和1502C可以位于单个越界区域的不同越界口处,一家或多家零售商店的零售店收银机和/或订价设备上,同一游乐园的游乐园线路上,整个汽车商车场/陈列室中和/或其中形成线路和/或人/动物/物品可能分散的任何其他地方。
在一些实施例中,一个或多个读取器1502A、1502B和/或1502C可能没有能力产生其自己的询问信号,相反能够被配置成侦听由RFID读取器1004提供的询问信号的反向散射调制。在这样的实施例中,如图15A和15B所示,可以将读取器1502A、1502B和/或1502C定位在接收RFID读取器1004的询问信号的区域(例如结合图10A和10B所述的询问范围1006)之内的各种位置。
不论一个或多个读取器1502A、1502B和/或1502C是否配置成提供其自己的询问信号,但读取器1502A、1502B和1502C的位置可以固定、已知的和/或以其他方式由系统1500使用。例如,如果读取器1502B能够如图15B所示与标签1002的近场应答器通信,系统1500可以被配置成判定标签1002的位置接近(或至少应当接近)读取器1502B。在访问与读取器1502B的已知和/或相对位置相关的表格和/或其他信息时,可以基于与读取器1502B相关联的信息判断标签1002的相对和/或绝对位置。
作为另一范例,系统1500的远程装置1012、RFID读取器1004和/或任何其他部件(可能示出或未示出)可以替代地或额外地配置成判断标签1002的位置(例如,可以配置RFID读取器1004以提供实时定位系统(“RTLS”)功能)。除了判断标签1002的位置之外,还可以(例如基于标签的FF UID和/或存储装置中存储的数据)判断与标签1002相关的其他信息。然后可以使用位置信息和/或其他信息利用系统1500的一个或多个特定部件调用并执行一个或多个特定子例程。如这里所述,子例程可以包括一条或多条指令和/或其他命令,令一个或多个部件(和/或部件的处理器)被配置成执行一个或多个特定功能。例如,子例程可以存储在非暂态存储介质上。
例如,RFID读取器1004可以利用RTLS功能定位标签1002。可以将标签1004的FFUID发送到RFID读取器1004,可以由RFID读取器1004将标签1004的位置和FF UID都经由网络1014发送到远程装置1012。远程装置1012可以被配置成处理从RFID读取器1004接收的数据,检索存储器中存储的验证协议,并命令标签1002的NF应答器范围之内的读取器(例如图15B中的读取器1502B)尝试通过例如与标签1004通信并验证与标签1004相关联的NF UID来执行验证协议。如果不能验证NF UID判定标签1002在哪里,可以由系统1500产生提示,例如指出正在使用仿真程序模拟标签1002的FF应答器。系统1500中包括(但未示出)的个人、摄像机和/或其他设备可以指向RFID读取器1004判定标签1004应该所在的区域。
在验证标签1002(例如利用RTLS确定的位置中读取预期的NFUID)和/或替代调用验证子例程时,可以由系统1500(例如,响应于接收与标签1002相关联的位置和/或其他信息)调用和/或执行另一子例程。例如,系统1500可以安装在宾馆室内停车场中并用于向宾馆雇员和客人授予通行权。标签1002的FF应答器可以提供至少一些与其他标签的FF应答器提供的FF数据相同或相似的数据,可以使发射该FF数据的所有标签都能够向所有经授权的人授予进出室内停车场的权力。此外或替代地,可以由系统1500使用FF UID和/或其他与标签1002相关联的其他FF数据以判断是否向特定用户和/或特定类型用户(例如雇员、客人等)分配标签1002。在判断是否向例如雇员或客人分配标签1002时,系统1500能够开始预先加载和/或执行与用户对应的子例程。例如,可能有与重要客人标识符相关联的第一子例程(例如,呼叫门卫、侍者等)以及对应于雇员标识符的第二子例程(例如,记录抵达时间用于工作的“打卡”等)。例如,重要客人可以持有既包括NF又包括FF应答器的信用卡,宾馆的系统可以识别信用卡的FF UID和/或其他FF数据与重要客人相关联(例如,基于过去的造访、与当前预定相关联的信息等)。响应于判定信用卡已经到达宾馆的室内停车场和/或宾馆中的其他位置并响应于从标签接收到信息,系统可以开始执行贵宾(“VIP)客人到达子例程(例如,呼叫侍者,开始入住流程等)。
作为又一范例,系统1500可以位于零售店和/或医院之内。读取器1502A、1502B和/或1502C可以包括在电话亭和/或其他类型的购物、配给和/或信息站中,等等。在定位与双应答器标签,例如标签1002相关联的FF应答器时,系统1500可以激活最近的电话亭以能够读取标签1002的NF应答器并为客户/工人/患者/用户提供获知更多信息、获得使用权和/或购买产品等能力。就此而言,可以通过允许电话亭保持在待机和/或锁定模式直到经授权的或其他类型用户需要时来实现能量节约和/或安全。
上述子例程不过是可以响应于从双应答器标签中包括的应答器之一接收信息检索和/或执行的各子例程几个范例。在一些实施例中,可以由系统1500(或系统1000和/或根据这里所述实施例的任何其他系统)执行一个或多个额外或替代子例程。类似地,可以响应于从双应答器标签中包括的两个应答器都接收信息来执行一个或多个额外或替代子例程。
图16示出了根据一些实施例,例如结合图15A和15B所述实施例的通信流程图。在一些实施例中,第一RFID读取器(例如RFID读取器1004)能够通过发射询问信号开始工作流程。响应于双应答器标签(例如标签1002)接收到询问信号,双应答器标签可以被激活,发射和/或以其他方式发送从远场应答器的存储器中存储的数据导出的调制响应。在一些实施例中,双应答器标签的近场应答器也可以响应于询问信号开始发送其NF数据,但应答器的相应读取范围可以允许第一RFID读取器仅接收FF数据,如图15A所示。在一些实施例中,根据第二RFID读取器的相对定位,第二RFID读取器也可以接收双应答器标签的FF数据和/或NF数据。
第一RFID读取器能够处理从RFID标签接收的FF数据。除了或替代发起与FF数据相关联的动作(例如打开自动门,方便高速公路收费站电子支付等),RFID读取器能够开始执行离线和/或本地处理,例如上述子例程。
第一RFID读取器可以被配置成发射第二或继续发射初始询问信号。此外或替代地,第二RFID读取器能够从远程网络装置接收命令以发送和/或正发送其自己的询问信号。远程网络装置可以基于从第一RFID读取器接收的数据在确定和/或开始执行子例程之后发送命令。如果由第一RFID读取器和/或第二RFID读取器发射第二询问信号,询问信号可以与第一RFID读取器发射的初始询问信号相同或不同。
响应于接收询问信号,双应答器RFID标签可以通过发送NF数据做出响应。尽管直到且仅当第一RFID读取器在近场应答器范围之内时第一RFID读取器才接收NF数据,但第二RFID读取器可以被配置成侦听和/或以其他方式接收由双应答器RFID标签提供的NF数据。例如,第二RFID读取器可以被配置成侦听特定UID,然后通知中央系统部件是否接收到UID(例如在预定时间内)。
在一些实施例中,可以实施图16中虚线所示的一个或多个通信交换以使RFID读取器能够进行基于网络的双应答器标签验证(这里有时称为“在线验证”)和/或执行各种其他基于位置的,利用双应答器标签独特架构的功能。例如,在从双应答器标签接收FF数据之后,第一RFID读取器可以被配置成向远程装置(例如远程装置1012)发送与远场应答器相关联和/或从远场应答器导出的数据。第一RFID读取器可以发射FF UID或其他标签数据(不论数据是否加密),远程网络装置可以用其查看数据库项。数据库项例如可以标识用于识别与标签上的远场应答器相关联的近场应答器的近场标签UID或其他信息并指示最近的第二RFID读取器侦听NF UID。在听到预期的NF UID时,第二RFID读取器能够执行一个或多个命令,或首先向远程网络装置发射NF UID(和/或任何其他数据,例如标识第二RFID读取器、其位置等的数据)。远程网络装置然后可以基于从第一RFID读取器和/或第二RFID读取器接收的数据产生要由第二RFID读取器和/或第一RFID读取器执行的一个或多个命令(例如,停止发射询问信号)。然后可以由第一RFID读取器、第二RFID读取器和/或耦合到其上的任何其他装置(图示或未示出)(例如,显示监视器、电子付款系统、电子门锁、安全警报器等)执行命令。在一些实施例中,可以由远程装置和/或另一耦合到其上的装置执行一个或多个命令。
图17示出了范例系统,即打印机-编码器1700,其可以被配置成向一个或多个多应答器标签(其范例可以包括上述标签1002)的数字存储装置上打印标记(利用例如红外、可见、紫外和/或任何其他类型的墨水等)和/或编码数据。在一些实施例中,打印机-编码器1700可以是配置成打印和编码标签和/或应答器系列或流的RFID打印机-编码器。打印机-编码器1700包括几个部件,例如打印头1702、压纸卷轴1704、进纸路径1706、推杆1708、介质退出路径1710、辊1712、载体退出路径1714、带拾取卷轴1716、带供应卷轴1718、读取器1720、控制器1722和编码元件1724(有时这里也称为“耦合装置”)。
如上所述,标签可以包括标记、卡等,由网1726承载,其可以是例如衬底衬垫。网1726可以沿着进纸路径1706并在打印头1702和压纸卷轴1704之间指向,用于向一个或多个标签上打印标记。带供应卷轴1718提供热敏带(未示出,以免不必要地使图过于复杂),热敏带沿路径延伸,使得带的一部分位于打印头1702和标签之间。打印头1702可以被配置成发热并对着带的一部分压到标签上以打印标记。拾取卷轴1716可以被配置成接收并卷绕用过的带。这种印刷技术有时称为热转印。不过,可以使用几种其他印刷技术,包括,但不限于直接热敏打印、墨喷式印刷、点阵印刷和/或电影印等。
在印刷之后,网1726前进到介质退出路径1710,在此可以从网1726逐个移除标签。例如,在一个实施例中,可以利用图示的剥离杆1708从网1726剥离预先切割的标签。在其他实施例中,可以将一组多个标签一起印刷并传输到下游的在线切割器,用于后续的分离(未示出)。本领域技术人员显而易见的是可以使用各种其他标签去除技术。在诸如所述实施例的应用中,一个或多个标签由网1726支撑,可以在与标签分离后由辊1712和/或其他部件沿着朝向载体退出路径1714的方向引导网。这里有时将执行用于沿着打印机-编码器1700整个馈送路径传送或引导标签网的技术的结构称为输送系统。
读取器1720可以被配置成产生并发射RF通信信号,由接近介质馈送路径1706的编码元件1724广播所述RF通信信号。为了本描述的目的,可以将读取器1720和编码元件1724统称为形成通信系统的至少一部分。在一些实施例中,编码元件1724可以包括,例如阵列耦合器,在如下共同转让的申请中论述了一些范例:2009年11月13日提交,题为“EncodingModule,Associated Encoding Element,Connector,Printer-Encoder and AccessControl System”的美国专利申请No.12/618107,在此通过引用将其全文并入。作为另一范例,编码元件1724可以包括单个天线耦合器。
可以配置通信系统以发射一个或多个电磁波,用于在读取器和位于打印机-编码器1700的应答器编码区域中的标签的一个或多个瞄准应答器之间建立相互耦合,例如无线通信路径或其他通信手段,这样可以从标签的应答器读取和/或向应答器写入数据。这样一来,应答器编码区域可以接近读取器1720(几厘米之内),可以将其用作将电信号变换成无线电磁信号的手段,其中无线电磁信号接着又能够用于利用计算机可读数据对标签的应答器进行编程或以其他方式编码,类似于如何使用常规印刷头将电信号变换成人可读的印刷文字。还可以将读取器1720用作读取介质应答器中存储的数据的手段,类似于条形码读取器或扫描仪如何能够将介质上印刷的条型码变换成电信号并然后解释电信号的含义。图18A-18C中示出了用于对一个或多个双应答器标签编码的过程范例。
除以上和以下论述之外,从标签的应答器读出的数据,例如UID,也能够或替代地由打印机-编码器1700(例如控制器1722和/或任何其他类型的处理器)使用以确定要印刷到标签上的至少一部分信息。例如,标签上打印的信息可以与标签的第一应答器、第二应答器或两者上存储的数据相关联和/或以其他方式对应于该数据。例如,可以从标签的NF应答器、FF应答器和/或两者导出标签上印刷的一个或多个条型码和/或其他机器可读标记。作为另一范例,可以基于从标签的NF应答器、FF应答器和/或两者读出的数据,向标签上印刷人可读的信息,例如一个或多个字母数字符号串、图像(例如照片、剪贴画、图片等)和/或人可以理解含义的任何其他信息。此外或替代地,可以使用标签上打印的数据向标签的NF应答器、FF应答器和/或两者上编码数据。在这样的实施例中,打印机-编码器1700可以包括一个或多个光学和/或其他类型的标记读取部件/装置,其被配置成辅助从印刷、蚀刻、模制、雕刻于和/或以其他方式位于标签上的标记提取数据。
根据与编码元件的距离、天线尺寸/形状等,每个电磁波(例如用于建立相互耦合,从每个应答器读出和/或写入每个应答器)可以具有不同的信号强度。近场中的强度通常与远场中的强度不同。通常,编码元件的远场常常太弱,不能激活任何应答器或与其通信,而编码元件的近场通常在应答器编码区域中足够强,使其仅激活应答器编码区域中的标签应答器。
可以配置打印机-编码器的处理器和/或其他电路(例如打印机-编码器1700的控制器1722)以编码和/或印刷一个或多个双应答器标签。图18A和18B示出了过程1800,这是如何可以配置打印机-编码器的处理器或其他类型或装置组合以印刷和编码一个或多个双应答器标签和/或创建可用于识别和/或验证双应答器标签的应答器关联数据库的范例。像这里所述的其他方法那样,过程1800是根据这里论述的一些实施例的范例。
过程1800开始于图18A中的1802。在1804,打印机-编码器能够发起与双应答器标签中包括的第一应答器的通信。例如,打印机-编码器能够发起与要由过程1800编码的双应答器标签中包括的FF应答器或NF应答器的RF通信。在一些实施例中,在1804处,打印机-编码器也可以或替代地配置成同时(包括接近同时)编码同一类型的一组应答器。例如,可以在1804同时开始打印机-编码器和若干双应答器标签中包括的若干FF应答器之间的通信。尽管有时将这里论述的打印机-编码器和一个或多个应答器之间的通信称为RF通信,但通信也可以或替代地包括应答器和打印机-编码器之间任何类型的无线通信和/或有线通信(例如接触通信)。
在1806,可以与为编码选择的应答器和/或应答器组进行通信。与应答器通信可以包括,例如提供至少一个询问信号,接收一个或多个反向散射调制信号和处理接收的信号。
在1808,可以配置打印机-编码器以编码为编码而选择的应答器和/或应答器组。例如,打印机-编码器可以发射更高功率信号(例如比用于读取和/或发起与一个或多个应答器通信所用更高)并使数据被编码到一个或多个应答器上。在一些实施例中,利用相同数据(例如一般数据,上文论述了其一些范例)对所有应答器编码。也可以利用数据(例如针对FF应答器的数据)对不同类型的一个或多个应答器(例如NF应答器)编码,但如果需要可以在过程1800中接下来对这些应答器重新编码。例如,可以利用相同和/或相似数据对多个双应答器标签上的所有应答器,包括多个近场和远场应答器整体编码,并且接下来可以利用独特的数据对标签的近场应答器重新编码。作为另一范例,接下来可以利用独特数据对远场应答器重新编码。就此而言,在1808对一个或多个应答器编码可以利用打印机-编码器的编码元件发射的一个或多个近场信号发生于打印机-编码器的内部应答器编码区域之内。替代地或此外,在对多个应答器整体编码时,在应答器位于打印机-编码器的外部、供应卷轴(例如带供应卷轴1718)上和/或打印机-编码器的应答器编码区外部任何别处时,可以利用一个或多个远场信号对应答器编码。为什么利用相同数据对多个双应答器标签编码的一个范例是上文给出的室内停车场范例,其中被配置成发送同样或类似数据子集的所有的FF应答器能够使用户能够获得停车平台的进入权,不论用户是宾馆工作人员还是客人。
在1810,可以由打印机-编码器判断每个应答器的编码是否成功。例如,打印机-编码器能够尝试读取已经编码的一个或多个应答器并确认读出的信息与应当编码的内容一致(在预定阈值之内)。
响应于判定在1808未成功编码为编码而选择的应答器中的至少一个,过程1800前进到1812,可以配置打印机-编码器以确定不成功编码周围的细节。例如,可以配置打印机-编码器以测试编码过程期间是否使用了足够功率,信号是否定向在标签的正确部分,应答器的天线(和/或其他部件)是否工作正常和/或执行任何其他诊断测试。
在1814,打印机-编码器能够判断是否再次尝试对在1808经历过编码问题的应答器编码。1814的判断可以基于例如1812的诊断测试。例如,响应于表示应当在标签的不同位置集中更多功率的诊断测试,过程1800能够返回1804并尝试对一开始编码不成功的应答器编码。作为另一范例,响应于表示应答器有故障的诊断测试,可以不重新尝试编码,过程1800可以前进到1816。
在1816,打印机-编码器可以将未适当编码的应答器识别为故障。例如,可以存储故障应答器的UID,可以在对应标签上印刷表示应答器故障的标记,和/或可以采取任何其他动作以防止用户和/或打印机-编码器试图使用和/或编码标签中包括的另一应答器。过程1800然后结束于1818。
返回到1810,响应于判定在1808成功编码了为编码而选择的应答器中的至少一个,过程1800前进到1820,打印机-编码器能够发起与要编码的第二应答器的通信。第二应答器可以包括在已经对其其他应答器编码的双应答器标签中。例如,可能已经在1808处对标签的远场应答器编码,现在正在1820发起与其近场应答器的通信。发起通信可以包括,例如尝试从第二应答器读取数据,例如UID和/或近场应答器存储的任何其他数据。可以通过防止与标签上另一应答器通信的方式方便与第二应答器的通信。例如,可以在适当功率水平进行通信和/或可以将通信隔离到标签的特定部分,该部分至少使与其他应答器的无意耦合最小化,即使其他应答器与被瞄准的第二应答器在同一标签上。
在1822,可以判断是否应当使用来自另一应答器的数据(例如UID等)对现在正准备编码的第二应答器编码。例如,可以判断是否应当使用过程,例如图14的过程1400对目标应答器编码,或是否应当利用独立于编码到标签的其他应答器上的数据的数据对目标应答器编码。
响应于在1822判定应当使用来自另一应答器的数据确定要在第二应答器上编码的数据,过程1800可以前进到1824并停止与第二应答器通信。在一些实施例中,可以省略步骤1824,并可以继续与第二应答器通信。类似地,这里论述的任何步骤和/或其他类型的功能可以被省略、组合、重新排序和/或进行其他修改,而不脱离本发明的精神。
在图18B中过程1800继续进行。在1826,可以发起与源应答器(即将使用来自其的数据对第二应答器编码的应答器)通信。例如,源应答器可以是标签中包括的远场应答器,第二应答器可以是同一标签中包括的近场应答器。作为另一范例,源应答器可以是标签中包括的近场应答器,第二应答器可以是同一标签中包括的远场应答器。作为又一范例,源应答器和第二应答器可以包括在完全不同的标签中(例如,在一卷标签中彼此相邻的标签等等)。
在1826,可以从源应答器接收数据。在1830,可以停止与源应答器的通信,以准备发起与准备编码的第二应答器的编码通信。在1832,打印机-编码器可以配置为产生要编码到准备编码的第二应答器上的数据。数据可以基于从源应答器接收的内容。例如,要编码到第二应答器上的数据可以是先前编码到标签的其他应答器上的数据的子集。作为另一范例,要编码到第二应答器上的数据可以至少包括标签其他应答器上存储的部分数据。作为又一范例,可以产生要向第二应答器上编码的数据,使其完全或至少部分与标签上其他应答器上存储的数据不同。
要向第二应答器上编码的数据也可以或替代地基于打印机-编码器从远程装置(例如远程网络装置1012)接收的和/或从加密和/或其他类型算法(例如结合图14所述的那些)导出的信息。此外或替代地,打印机-编码器可以包括源信息或从光学扫描仪和/或其他类型的部件/装置接收源信息,接着又可以将其用于产生要向第一应答器(或应答器组)和/或第二应答器上编码的数据。在这样的实施例中,过程1800可以包括一个或多个类似于1822到1830的步骤,从另一应答器的存储装置之外的某物接收源数据。
1832的功能也可以响应于在1822处决定不使用另一应答器的数据对要编码的第二应答器编码而跟随1822之后。在1832跟随1822之后时,产生要向第二应答器上编码的数据可以没有与存储在另一应答器上的数据的任何相关性或其他种类关系(其可以导致或不导致每个应答器上存储的数据相关和/或类似,因为不实施特殊算法以令数据不同)。
在产生要向第二应答器上编码的数据之后,可以在1834对第二应答器编码。类似于以上论述,可以由打印机-编码器以任何适当方式对第二应答器编码。例如,第二应答器可以物理地移动到和/或以其他方式定位在/通过打印机-编码器的应答器编码区域以进行编码。此外,可以通过不影响任何其他应答器上存储的数据的方式进行第二应答器的编码。例如,可以利用防止其他应答器被编码的定向窄近场电磁链路和功率水平建立第二应答器和打印机-编码器之间的通信链路。
在一些实施例中,可以在对一个或多个个体应答器编码之后对该组应答器编码。例如,1834可以发生在1808之前。此外或替代地,个体编码的应答器能够充当用于将一个或多个其他应答器作为一组编码的源应答器。例如,单个近场应答器可以被配置成充当若干双应答器标签的验证密钥,而不是使用每个标签自己的近场应答器验证标签的可靠性。
在1836,可以由打印机-编码器判断第二应答器的编码成功还是不成功。可以通过,例如发起与第二应答器的通信并读取其上存储的数据来做出判断。
响应于在1836判定第二应答器的编码不成功,过程1800前进到1838,打印机-编码器可以配置为确定不成功编码周围的细节。例如,打印机-编码器可以配置为测试编码过程期间是否使用了足够功率,信号是否定向在标签的正确部分,第二应答器的天线(和/或其他部件)是否工作正常和/或执行任何其他诊断测试。
在1840,打印机-编码器能够判断是否再次尝试对在1834经历过编码问题的第二应答器编码。1840的判断可以基于例如1838的诊断测试。例如,响应于表示应当在标签的不同位置集中更多功率的诊断测试,过程1800能够返回1834并尝试对第二应答器编码。
作为另一范例,响应于表示第二应答器有故障的诊断测试,可以不重新尝试编码,过程1800可以从1840前进到1842。在1842,打印机-编码器可以将未适当编码的第二应答器识别为故障。例如,可以存储故障应答器的UID,可以在对应标签上印刷表示应答器故障的标记,和/或可以采取任何其他动作以防止用户和/或打印机-编码器试图再次使用和/或编码第二应答器。过程1800然后结束于1818。
响应于在1836判定第二应答器的编码不成功,过程1800前进到1838,打印机-编码器可以配置为存储与标签的应答器相关联的数据。可以在本地和/或远程存储数据,并且随后用于验证应答器。打印机-编码器也可以配置成在存储之前和/或之后对数据加密。该数据有时也称为“标签数据”,因为该数据可能特定于具体标签。
过程1800在图18C中继续。在1846,打印机-编码器能够判断是否应当使用向标签的应答器之一或两者上编码的数据产生用于向标签上印刷标记的命令。例如,一些实施例可以包括向标签上印刷代码(例如条型码)、字符串(例如名称、文字、代码等)、图片(例如人的图片)、图像、图形和/或任何其他内容,它们与标签上存储的数据和/或考虑到其上存储的数据标签的期望用途相容、互补和/或以其他方式关联。
响应于判定应当使用来自标签的应答器的数据产生要在标签上印刷的标记,过程1800前进到1848,以及打印机-编码器可以配置为基于来自标签应答器的数据产生要在标签上印刷的印刷命令和/或其他数据。在某个实施例中,打印机-编码器可以重新发起与标签的应答器的通信以检索印刷标记需要的数据。此外或替代地,作为另一范例,打印机-编码器可以简单地从本地和/或联网存储装置检索标签的数据。
在1850,可以由打印机-编码器产生印刷标记所需的命令(例如Zebra程序设计语言命令)并可以向标签上印刷标记。标记可以是人可读的、机器可读的或两者均可读的。
步骤1850还可以响应于在1846判定不应使用来自标签的应答器的数据产生要在标签上印刷的标记而跟在1846之后。在这样的实施例中,可以独立于被印刷标签上存储的任何数据产生印刷命令。
在1850之后,过程1800在1818结束。
尽管如果有人能够捕获两个标签上存储的完整数据,实施一些以上验证方法的单个标签仍然(但显著更弱地)容易被仿真,黑客能够创建新卡的风险大大减小,即使能够访问一个或很多有效卡。可能需要完全了解功能和/或密钥以兼顾不需要访问网络装置的验证协议。
受益于以上描述和关联附图中给出的教导的益处的这些发明所属领域的技术人员将想到这里阐述的发明的很多修改和其他实施例。例如,近场和远场应答器能够采取各种形状,包括立方体、球形或不规则形状。作为另一范例,远场应答器可以是狭缝、直导体、更大环路(相对于近场应答器)或完全独立的RFID标签的形式。因此,要理解的是,发明不限于公开的具体实施例,修改和其他实施例意在包括在所附权利要求的范围之内。尽管这里采用了特定术语,但它们仅用于一般和描述性意义上,并非为了限制。

Claims (39)

1.一种无源射频识别RFID标签,包括:
远场FF应答器,用以经由无线通信协议来与RFID读取器进行通信,所述FF应答器包括:
配置成访问FF数据的FF电路;以及
配置成界定FF读取范围的FF天线;以及
近场NF应答器,用以经由所述无线通信协议来与所述RFID读取器进行通信,所述NF应答器包括:
配置成访问NF数据的NF电路;以及
配置成界定比所述FF读取范围更小的NF读取范围的NF天线。
2.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中至少一部分FF数据是与至少一部分NF数据基本同时发送的。
3.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述无线通信协议符合EPCglobal Generation 1标准、EPCglobal Generation 2标准和ISO/IEC标准中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF应答器和所述NF应答器都是无源RFID应答器。
5.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF数据包括相对于所述NF数据的通用数据。
6.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF数据是所述NF数据的子集。
7.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述NF数据是所述FF数据的子集。
8.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF数据不同于所述NF数据。
9.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述NF数据包括用户特定数据。
10.根据权利要求9所述的无源射频识别RFID标签,其中所述用户特定数据具有与所述FF数据的特定关系。
11.根据权利要求10所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF数据包括配置成授权物理访问一定区域的访问数据,所述用户特定数据包括配置成授权所述区域之内财务交易的交易数据。
12.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,还包括靠近所述NF天线定位的屏蔽。
13.根据权利要求12所述的无源射频识别RFID标签,其中所述屏蔽包括金属环,所述金属环基本与所述NF天线形状相同。
14.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF天线被构造成开放蝶形。
15.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述RFID标签界定边缘,且其中所述FF天线的一部分延伸得比所述NF天线任何部分都更靠近RFID标签的所述边缘。
16.根据权利要求15所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF天线界定不导电空间,且其中所述NF天线整体集成在所述FF天线的不导电空间之内。
17.根据权利要求15所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF天线被构造成蝶形。
18.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述RFID标签界定边缘,且其中所述NF天线的一部分延伸得比所述FF天线的一部分更靠近所述边缘。
19.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述NF数据包括唯一NF标识符,所述FF数据包括唯一FF标识符。
20.根据权利要求19所述的无源射频识别RFID标签,其中所述唯一NF标识符和所述唯一FF标识符能够接近同时地由定位于所述NF读取范围之内的读取器读取。
21.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述NF读取范围小于两米。
22.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF读取范围超过九米。
23.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF数据和所述NF数据用于验证所述RFID标签。
24.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,还包括:
存储器,其中所述NF数据被加密并存储在所述存储器中。
25.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,还包括:
存储器,其中所述FF数据被加密并存储在所述存储器中。
26.根据权利要求25所述的无源射频识别RFID标签,其中基于使用所述NF数据作为输入的算法对所述FF数据加密。
27.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,还包括:
存储器,其中所述NF数据被加密并存储在所述存储器中。
28.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,还包括:
存储器,其中所述FF数据和所述NF数据被组合并存储在所述存储器中。
29.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,还包括:
FF存储装置;以及
NF存储装置,其中所述NF存储装置没有与所述FF应答器相关的任何信息。
30.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,还包括:
NF存储装置;以及
FF存储装置,其中所述FF存储装置没有与所述NF应答器相关的任何信息。
31.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述RFID标签并入一种形式的人员识别之内。
32.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述RFID标签并入等于或小于45mm乘75mm的区域中。
33.根据权利要求1所述的无源射频识别RFID标签,其中所述FF应答器和所述NF应答器由耦合器阵列编程。
34.根据权利要求33所述的无源射频识别RFID标签,其中所述耦合器阵列包括至少两个耦合器,所述两个耦合器被对准,以相对于所述NF应答器和所述FF应答器在所述RFID标签上的相对位置而定位。
35.根据权利要求33所述的无源射频识别RFID标签,其中所述耦合器阵列利用所述FF数据和所述NF数据来区分所述FF应答器和所述NF应答器。
36.根据权利要求33所述的无源射频识别RFID标签,其中利用FF识别报头数据对所述FF应答器进行编程,利用NF识别报头数据对所述NF应答器进行编程,且其中所述耦合器阵列使用所述FF识别报头数据和NF识别报头数据来区分所述FF应答器和所述NF应答器。
37.根据权利要求36所述的无源射频识别RFID标签,其中在对所述FF应答器和所述NF应答器中的至少一个编码之后,所述耦合器阵列从所述FF应答器擦除所述FF识别报头数据,从所述NF应答器擦除所述NF识别报头数据。
38.一种与射频识别RFID读取器无线通信的方法,包括:
在无源RFID标签处,从所述RFID读取器接收触发事件;以及
响应于接收所述触发事件:
利用所述无源RFID标签经由无线通信协议来发射远场FF数据,使得所述FF数据能够在FF读取范围之内被所述RFID读取器读取;以及
利用所述无源RFID标签经由所述无线通信协议来发射近场NF数据,使得所述NF数据能够在小于所述FF读取范围的NF读取范围之内被所述RFID读取器读取。
39.一种无源射频识别RFID标签,包括:
用于从RFID读取器接收触发事件的装置;
用于响应于接收到所述触发事件而经由无线通信协议来发射远场FF数据以使得所述FF数据能够在FF读取范围之内被RFID读取器读取的装置;以及
用于响应于接收到所述触发事件而经由所述无线通信协议来发射近场NF数据以使得所述NF数据能够在小于所述FF读取范围的NF读取范围之内被所述RFID读取器读取的装置。
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