CN103366148A - 用于与移动数据存储器进行数据交换的读取设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于与移动数据存储器、尤其与超高频无线射频识别应答器进行数据交换的读取设备，其中所述读取设备具有用于将经由天线接收到的高频信号转换成低频信号的接收电子装置和用于将所述低频信号转换成数据的解码装置。在此，读取设备具有用于数字化的模拟-数字转换器和与所述模拟-数字转换器联接的用于存储通信事件的至少一个时段的低频信号的存储装置，并且所述读取设备还具有用于对这样存储的低频信号进行评估的分析装置。这样改型的读取设备可在移动数据存储器的每次读取错误（错误检测）的情况下独立地分析正在处理的低频信号，其中有利地，总归在读取设备中使用的模拟-数字转换器也能够用于将为分析目的存储的低频信号数字化。

Description

用于与移动数据存储器进行数据交换的读取设备

技术领域

本发明涉及一种用于与移动数据存储器、尤其与超高频无线射频识别应答器（UHF-RFID-Transponder）进行数据交换的读取设备，其中所述读取设备具有用于将经由天线接收到的高频信号转换成低频信号的接收电子装置和用于将所述低频信号转换成数据的解码装置。

背景技术

在工业应用中，但是也在其他领域中，为了识别货物和产品而使用移动数据存储器，所述移动数据存储器以无线的方式借助于电磁场被检测和读取。这尤其涉及UHF-RFID应答器，所述UHF-RFID应答器广泛地用于所述目的。与其他的例如为物料管理、零售业和物流的应用领域相比，尤其在工业（制造业）中和在汽车行业中要求非常高的读取率，其中读取率将成功访问的比例提供给数据存储器。典型地，这在加工工业和汽车行业中约为99.98%。

恰恰在要求尤其好的读取率的工业环境中，通常外部条件，例如金属反射面的存在、电磁干扰、借助于数据存储器标记的物体的移动等，使与数据存储器（应答器）的数据交换变得困难。然而，为了能够实现所要求的高的读取率绝对必要的是，在故障的情况下能够实施准确的分析。只有这样才能够识别并且消除故障的原因。

通常，在较常见的故障、即读取错误的情况下，在所使用的读取设备附近使用测量接收器，其中借助于所述测量接收器来记录在读取设备和所检测到的数据存储器（应答器）之间的数据交换并且稍后对其进行评估。这意味着，记录（“已登记”）在所使用的无线电信道的“空中接口”上的全部活动，此后直接地（“在线”）或稍后（“离线”）在高频或中频信号的所记录的进程中寻找故障的原因，例如干扰频率、场衰减、协议错误、信号重叠（重叠、回波）等。

迄今为止，为了进行错误分析，使用所谓的“实时频谱分析仪”（RSA）作为测量接收器。为此，直接在读取部位旁边、即在有效使用的读取设备或其天线的位置旁边放置测量天线，借助于所述测量天线将高频信号输送给RSA。信号被连续地记录以及存储。在错误的情况下，（手动地或通过连接有读取设备的控制装置自动地）停止记录，并且对错误进行分析。

然而，所述方法在故障分析中是有缺点的。因此，例如非常耗费的是，在识别出提高的错误率之后购置并且放置特定的测量接收器，其中所述测量接收器的天线必须尽可能近地设置在有效使用的读取设备的天线旁。因此，除与之相关联的耗费之外，还必须考虑到的是，测量接收器的天线又对所测量的电磁场造成影响，这意味着，测量接收器的天线的存在使测量结果有讹误。此外，虽然能够借助于测量接收器来追踪什么事件发生在“空中接口”上，然而仅间接地做出关于哪个信号实际上由有效的读取设备接收并处理的结论。此外，在这样的分析中困难的是，将各个有错误的读取过程与为了分析目的而记录的材料的特定的部段相关联，这通常要求在测量接收器和有效读取设备之间的精确的时间同步。另一缺点是，借助于所说明的方法，即将特定的测量接收器用在这样的显示出超过平均水平的错误数量的装置中，根本不能够对最初出现的错误进行分析，而是依赖于，只要具有相同原因的错误再次出现，就立即使用测量接收器。

发明内容

因此本发明的目的是，提出一种用于在读取设备和移动数据存储器之间进行数据交换时进行错误分析的简单的、低成本的且可靠的方法。

所说明的目的的解决方案的核心思想是，读取设备（“Reader”）自身配备有用于分析基于无线电的数据交换的必要的机构，由此，一方面可能的是在错误第一次出现时就已对其进行分析，另一方面不由于附加的测量接收器或其天线的存在而对有效情况产生影响，并且由此，此外总归存在于读取设备中的机构，例如天线、高频电路部分和微处理器，也能够用于必要的分析。最终，将分析装置集成到读取设备中能够实现对恰好也被输送给或已被输送给有效读取设备的解码器的高频和中频信号进行访问。因此，通过用“内部分析”来代替常见的“外部分析”，一方面获得时间和成本节约，因为不必购置和安装分析设备。因此，同样也获得较高质量的分析，因为刚好对也由读取设备自身处理的信号进行分析，并且此外在每次错误的情况下存在（事后的）分析的可能性，因为这样改型的读取设备能够持久地存储重要的信号分量。

所述目的尤其通过根据本发明的读取设备来实现。在此，提出一种用于与移动数据存储器、尤其与UHF-RFID应答器进行数据交换的读取设备，其中所述读取设备具有用于将经由天线接收的高频信号转换成低频信号的接收电子装置和用于将所述低频信号转换成数据的解码装置。在此，读取设备具有用于数字化的模拟-数字转换器和用于存储通信事件的至少一个时段（例如，读或写周期）的低频信号的、与所述模拟-数字转换器联接的存储装置，其中读取设备具有用于对这样存储的低频信号进行评估的分析装置。这样改型的读取设备能够在移动数据存储器的每次读取错误（错误检测）的情况下，独立地实施对正在处理的低频信号的分析，其中有利地，总归使用在读取设备中的模拟-数字转换器也能够用于使为了分析目的而存储的低频信号数字化。

根据本发明的读取设备的有利的设计方案在本发明中得出。在此说明的特征既能够单独地、也能够以相互自由组合的形式实现。

有利地，将与中频混合并且随后滤波的高频信号作为低频信号连接到模拟-数字转换器的至少一个输入端上，这具有的优点是，总归已经存在于常用的读取设备中的中频或低频信号能被“抽样”以用于存储。因此，不再需要单独的混合级。在此，尤其有利的是，将总归通常需要的正交信号作为低频信号存储和处理，其中存储装置有利地构造为用于分开存储两个正交分量，并且其中分析装置设计成用于对已数字化且已存储的正交信号的两个分量进行分析。

在一个有利的设计方案中，将存储装置或用于存储为分析而设置的信号的存储器组织成环形存储器，其中因此读取设备设计成，使得连续地进行对数字化的低频信号的存储，直至决定或开始对所存储的低频信号进行分析。这具有的优点是，仅必须为分析目的保留有限数量的存储器，所述存储器在无事件的情况下总是能够被再次重写。在本发明的一个尤其有利的设计方案中能够设有另一存储器或者还能够设有第二环形存储区域以用于更长期地存储分析数据，以至于在对已存储的信号部分的分析还没有结束的情况下，仍能够“在后台”继续存储数字化的低频信号。因此还可能的是，在不能够通过读取设备自身满意地进行分析的错误中，将相应的信号部分持久地存储并且提供给事后的、需要时的外部分析。因此例如还可能的是，将需要时的外部的大容量存储器用作第二存储区域，所述大容量存储器不必满足与“实时”待填充的环形存储区域相同的速度要求。所述外部存储器例如也能够实现为USB存储器、硬盘或网络存储器。那么，在将相应的数字化的信号部分传输到所述外部存储器中之后，能够再次为检测后续的通信事件提供“内部”存储区域（环形存储器）。

有利地，设有用于使评估开始的触发设备，其中能够为触发设备预设至少一个、然而有利地多个可选的触发条件。除对有错误的读取过程（访问）的“触发”之外还可能的是，为了比较目的存储和分析用于通信事件的正例。只要触发条件针对错误的确定，那么能够为不同类型的错误有利地设有不同的触发条件，其中根据触发条件、进而根据触发分析的事件类型，也能够设有不同的分析方法以用于对所存储的低频信号进行评估。这意味着，例如在确定接收到的数据有错误（例如，校验和错误）的情况下，对与例如由于在通信周期中有错误的“前同步码”而没有实现通信的情况下不同的信号部分进行检查。有利的是，在此，触发设备设计成用于对已解码的低频信号进行分析，其中在数据具有符合触发条件的特性的情况下进行评估。

有利的是，分析装置设计成用于对所记录的低频信号的至少一个频谱分量进行频谱分析和评估。例如能够借助于快速的傅里叶变换实施的这样的频谱分析能够尤其有利地识别出由于其他高频信号的干扰。

有利地，读取设备具有接口以用于访问评估结果、并且也进一步有利地用于访问所存储的原始数据、即所存储的低频信号。这样的接口能够有利地构造成用于借助于外部设备的Web浏览器进行访问的Web界面。

在一个尤其有利的设计方案中，分析装置能够构造成，使得根据分析的结果来匹配读取设备的，例如在其高频分量中的至少一个运行参数。

当将总归存在于读取设备中的、用于在生产操作中对低频信号进行解码的微处理器也用于对所存储的低频信号进行评估时，获得根据本发明的读取设备的尤其经济的实现方案。这同样也适用于可能已经存在的模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器的输出信号，即数字数据，既被提供给常规的解码，也被记录在存储装置中以用于之后的分析。因此有利地，在通信事件完全结束之后才进行评估，以至于读取设备的微处理器在通信事件期间不必为分析留出计算时间或处理周期，然而另一方面，能够将各个通信事件之间的所谓的“空闲时间”用于处理所存储的数据。

附图说明

下面根据附图来阐明根据本发明的读取设备的实施例。

在此，唯一的附图示出了具有天线和所连接的外部设备（个人计算机）的读取设备的示意图。

具体实施方式

在图中扼要地且示意地作为方框图示出了用于与（没有示出的）移动数据存储器、例如与UHF-RFID标签（超高频无线射频识别标签）进行数据交换的读取设备LG（“Reader”）。读取设备LG与个人计算机PC连接并且与天线ANT连接；天线当然也能够是读取设备LG的集成的组件。替代于或除了所示出的个人计算机PC以外，读取设备LG也能够连接在工业控制装置（可编程逻辑控制器，PLC）上，其中在一个有利的设计方案中，读取设备LG连接在数据网络（例如，以太网、Profinet等）上，由此还可能的是与多个其他部件同步进行数据交换。

读取设备LG包括接收模块RB（“Receiver-Block”），其中下述实施形式也是可能的，在所述实施形式中使用组合式发送和接收模块、即所谓的“高频模块”。在接收模块RB中，将天线ANT的高频信号输送给输入放大器HF LNA（“高频低噪声放大器”），此后将这样放大的信号输送给混合级MIX，在那里所述信号与振荡器LO（“本地振荡器”）的中频和同一振荡器LO的相移的信号混合。两个合成的信号分量分别通过放大器级IF LNA（中频低噪声放大器）被放大并且输送给中频滤波器IF滤波器（“中频滤波器”）。两个合成的信号分量I、Q共同形成低频信号，现在将其在根据现有技术的装置中解码，其中从所接收到的信号中重新获得有效数据。为了解码，将信号输送给模拟-数字转换器ADC，此后这样被数字化的低频信号被解码。为了解码，能够使用具有设定的逻辑的模块，例如ASIC；在本实施例中为此使用微处理器CPU。

在本实施例中也被称作“下变频的基带信号”的低频信号作为双分量正交信号被分开地处理；在一个替选的实施形式中，也能够例如按照绝对值和相位角，对（已混合且滤波的）基带信号的另一种表示方式分开地进行处理，这随后，即在模拟-数字转换之后，也导致不同的数字表示方式。在相对快速的AD转换器和存储器中，也能够对与在此考虑的信号相比更高频的信号进行存储和评估，尤其在具有多个混合级和中频的接收器的情况下；在相应的设备中不同处理级的信号的同步存储也是可能的。

根据本发明，将低频信号I、Q（下变频的基带信号）在模拟-数字转换之后连续地存储在存储区域中，其中将所述存储区域组织为环形存储器（也称作环形缓冲器）。所述环形存储器的尺寸在理想情况下至少大到使得能够记录至少一个通信事件，即写入或读取周期。在此，负责组织存储的微处理器CPU和对包含存储区域的存储器MEM（“Memory”）的访问可能性必须设计成使得存储能够足够快地并且也能够与读取设备LG的实际的读写命令无关地进行。

借助于微处理器CPU或借助于其软件（没有在原理图中示出）来实现触发，所述触发根据确定的状态或事件停止在环形存储器中的记录并且然后触发对所存储的低频信号的时间进程的评估。在理想情况下，能够将不同的错误状态或非错误状态配置成触发事件。在一个有利的实施形式中，能够将单独的或全部的触发事件配置成，使得对环形存储区域的、即对存储器MEM的或对存储器MEM的用作为环形存储器的部分的在事件发生时存在的内容进行存储。这意味着，保护相关的存储内容防止进一步的重写，或者复制到用于随后的评估的另一存储器中，其中所述另一存储器也能够是具有网络存储器、外部硬盘等形式的外部存储器。还可能的是限定多个依次且彼此无关地填充的环形存储区域，其中还可能的是，将不同的环形存储区域分配给单独的或多个错误类型或触发事件。

在待检查的通信事件结束之后，即在理想状况下，当微处理器CPU不再需要将其几乎完全的处理能力用于读取设备LG的常规操作时，所存储的数据例如准备用于稍后的可视化。对此，读取设备LG具有能够实施所述任务的相应的软件模块，其中所述软件模块例如包括用于频谱分析（例如，快速傅里叶变换）、统计评估、信号强度和信号质量评估等的方法。为了将数据可视化，例如能够使用已连接的个人计算机PC的Web浏览器，其中与此相应地，读取设备LG应具有集成的Web服务器。有利的是，读取设备LG也能够将必要时已检查的“原始数据”（“空中接口发射”，Air Interface Shot）、即将所存储的低频信号为了附加的或替选的外部评估而传输给例如为个人计算机PC的外部设备。

在本发明的另一个有利的设计方案中，也能够将涉及读取设备LG自身的参数的变化的指令作为分析的结果。这例如能够涉及集成放大器HF LNA、IF LNA的运行参数的变化、本地振荡器LO的频率的匹配、天线ANT的调谐或定向的改变等。

在理想情况下，根据本发明的读取设备LG的硬件与在现有技术中的读取设备的不同基本上仅在于设有足够大的存储器MEM，所述存储器除常用的读取设备LG的实际操作软件（固件）之外应能够接收附加的数据、即记录在环形存储区域中的低频信号，以及用于对这些所记录的低频信号进行评估的软件。

在一个有利的设计方案中，读取设备LG具有例如呈信号灯或字母数字显示器的形式的附加的显示机构，其中借助于所述显示机构能够输出所确定的错误和错误类型（错误代码、纯文本）。在另一个替选的实施形式中，读取设备LG也能够配备有附加的接口，例如USB接口，其中在读取设备LG能够对经由空中接口的数据交换进行分析的情况下，将存储介质（U盘等）耦联到所述外部接口上，其中读取设备LG随后将其分析的结果和/或“原始数据”记录在所述存储介质上。

Claims (16)

1.用于与移动数据存储器、尤其与超高频无线射频识别应答器进行数据交换的读取设备（LG），其中所述读取设备（LG）具有用于将经由天线（ANT）接收到的高频信号转换成低频信号（I、Q）的接收电子装置和用于将所述低频信号转换成数据的解码装置，

其特征在于，

所述读取设备（LG）具有用于数字化的模拟-数字转换器（ADC）和与所述模拟-数字转换器联接的、用于存储通信事件的至少一个时段的低频信号（I、Q）的存储装置（MEM），并且所述读取设备（LG）具有用于对这样存储的低频信号（I、Q）进行评估的分析装置。

2.根据权利要求1所述的读取设备（LG），

其特征在于，

与中频混合且随后被滤波的高频信号作为所述低频信号（I、Q）被连接到所述模拟-数字转换器（ADC）的至少一个输入端上。

3.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述低频信号（I、Q）是正交信号，其中所述存储装置（MEM）构造为用于分开存储所述正交信号的两个分量，并且其中所述分析装置设计成用于分析已数字化且已存储的所述正交信号的两个分量。

4.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，所述存储装置（MEM）具有组织成环形存储器的存储器，其中所述读取设备（LG）设计成，使得连续地进行已数字化的所述低频信号（I、Q）的存储，直至开始对所存储的所述低频信号（I、Q）进行评估。

5.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，

设有用于使评估开始的触发设备。

6.根据权利要求5所述的读取设备（LG），

其特征在于，

能够为所述触发设备预设至少一个触发条件。

7.根据权利要求6所述的读取设备（LG），

其特征在于，

能够预设多个触发条件，其中为所述分析装置针对至少两个不同的触发条件设有用于对所存储的所述低频信号（I、Q）进行评估的两种不同的分析方法。

8.根据权利要求5至7之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述触发设备设计成用于对已解码的所述低频信号（I、Q）进行分析，其中在数据具有符合触发条件的特性的情况下进行评估。

9.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述读取设备（LG）具有至少另一存储装置（MEM），其中在所述至少另一存储装置（MEM）中能够存储有一个时段的所述低频信号（I、Q）以用于稍后的评估。

10.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，所述分析装置设计成用于对所记录的所述低频信号（I、Q）的至少一个频谱分量进行频谱分析和评估。

11.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述读取设备（LG）具有用于访问评估结果的接口。

12.根据权利要求11所述的读取设备（LG），

其特征在于，

借助于所述接口能够调用已存储的所述低频信号（I、Q）。

13.根据权利要求11或12所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述接口构造为用于借助于机器（PC）的Web浏览器进行访问的Web界面，所述机器借助于通信连接与所述读取设备（LG）连接。

14.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述分析装置构造成，使得所述分析装置设计成用于根据评估结果来改变所述读取设备（LG）的至少一个操作参数。

15.根据上述权利要求之一所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述读取设备（LG）包括微处理器，其中所述微处理器（CPU）设计成既用于对所述低频信号（I、Q）进行解码也用于对所存储的所述低频信号（I、Q）进行评估。

16.根据权利要求15所述的读取设备（LG），

其特征在于，

所述读取设备（LG）构造成，使得在通信事件完全结束之后进行评估。

Images