CN104903912B - 具有无源询问器的有源rfid标签 - Google Patents

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Abstract

一种射频识别(RFID)设备(100)包括有源RFID标签(102)和无源RFID标签阅读器(104)，有源RFID标签包括电源，无源RFID标签阅读器(104)电耦接至有源RFID标签的电源。

Description

具有无源询问器的有源RFID标签
技术领域
本公开的领域总体上涉及射频识别(RFID)系统。更具体地，本公开涉及无源RFID辅助的有源RFID标签和针对此的方法。
背景技术
RFID是允许识别、跟踪和管理范围广泛的物体的技术。RFID技术基于使用小无线电标签或者应答器和阅读器/编码器连接至信息系统。包含唯一代码连同其他附加信息的这些RFID标签，可以由阅读器/编码器从不接触或者非视距的远处读取。典型的RFID被分类为要么有源要么无源。
有源RFID标签通常由内部电池供电并可以包括读/写功能(即，标签数据可以被重写和/或修改)。有源RFID标签的存储容量可以根据应用要求不同。在典型的有源RFID系统中，RFID标签可以定期地传输其数据(包括部件编号和位置)至中心跟踪数据库。电池供电的有源标签通常比无源RFID标签提供更长的读取范围。然而，与无源RFID标签相比，有源RFID标签产生更大的尺寸、更高的成本，并且工作年限根据运行温度和电池类型局限于大约10年。另外，有源RFID标签由于使用传统的接收信号强度指示(RSSI)和到达时间距离(TDOA)计算的局限性和固有不可靠性，而通常不适于室内使用。
无源RFID标签的运行无需内部电源。无源RFID标签从通过阅读器产生的电磁传输获得工作电力。因此，无源标签可以比有源标签更轻、更便宜，并且提供虚拟无限的工作寿命。无源标签通常是只读的并利用不能修改的唯一的一组数据编程。然而，无源标签也可以是读/写标签，该读/写标签最初利用唯一的一组数据编程并且这种数据可以以期望的间隔被修改和更新。为了运行，无源标签阅读器必须发起与标签的通信，然后标签利用其标识符做出响应。通常，为了获得无源标签的位置，阅读器可以使用标签的先前已知的位置、标签与阅读器之间的RSSI和TDOA、三角测量天线的增益测量值的组合。因此，与有源标签相比，无源RFID标签通常产生标签的更精确的位置。虽然比有源标签便宜并且小，但无源标签具有比有源标签更短的读取范围并且要求更高动力的阅读器。
RFID系统的优势是非接触、非视距类型的技术。可以通过各种物质(包括金属，条型码或者其他)读取标签，然而，传统的光学读取技术是不切实际的。
发明内容
在一方面中，射频识别(RFID)设备包括有源RFID标签和无源RFID标签阅读器，有源RFID标签包括电源，无源RFID标签阅读器电耦接至有源RFID标签的电源。
在另一方面中，确定连接至射频识别(RFID)设备的物体的位置的方法包括：使用无源RFID标签阅读器询问无源标签，并接收来自无源标签的电子产品代码(EPC)数据。将EPC数据传输至连接至无源RFID标签阅读器的有源RFID标签。将EPC数据和有源RFID标签数据从有源RFID标签传输至有源RFID标签阅读器。使用EPC数据和有源RFID标签数据确定物体的位置。
在又一方面中，用于使用射频识别(RFID)确定物体的位置的系统包括：RFID设备，RFID设备具有包括电源的有源RFID标签。设备还包括电耦接至有源RFID标签的电源的无源RFID标签阅读器。RFID设备被配置为将从无源RFID阅读器接收的电子产品代码(EPC)数据和有源RFID标签的标签识别(TID)数据输出。有源RFID阅读器被配置为接收输出的EPC数据和TID数据，并基于所接收的EPC数据和有源RFID数据确定RFID设备的位置。
射频识别(RFID)设备包括有源RFID标签和无源RFID标签阅读器，有源RFID标签包括电源，无源RFID标签阅读器电耦接至有源RFID标签的电源。
在另一方面，RFID设备包括电耦接至无源RFID标签阅读器的天线，天线被配置为定向以发送和接收来自无源RFID标签的信号；和被配置为定位信号的方向的天线定向设备。在另一方面，RFID设备包括被配置为调节信号的传输功率的传输功率控制设备。在另一方面，RFID设备包括位置引擎，该位置引擎被配置为接收来自有源RFID标签的数据和来自无源RFID阅读器的数据，位置引擎基于从有源RFID标签和无源RFID阅读器接收的数据计算目前的位置。在另一方面中，RFID设备包括将位置数据输出至有源RFID标签的陀螺仪和近程检测器中至少一个。
在另一方面，RFID设备在其中包括有源RFID标签，有源RFID标签被配置为传输标签识别(TID)数据，TID数据包括位置数据。在另一方面，RFID设备在其中包括无源RFID标签阅读器，该无源RFID标签阅读器被配置为询问无源RFID标签阅读器的预定距离内的无源RFID标签，并接收来自询问的标签的电子产品代码(EPC)数据。在另一方面，RFID设备在其中包括RFID标签阅读器，该RFID标签阅读器将EPC数据传输至有源标签，并且有源标签将EPC数据传输至有源标签阅读器。
一种确定连接至射频识别设备的物体的位置的方法，该方法包括：使用无源RFID标签阅读器询问无源标签，并接收来自无源标签的电子产品代码(EPC)数据；将EPC数据传输至耦接至无源RFID标签阅读器的有源RFID标签；将EPC数据和有源RFID标签数据从有源RFID标签传输至有源RFID标签阅读器；使用EPC数据和有源RFID标签数据确定物体的位置。
在另一方面，方法在其中包括询问无源RFID标签，询问无源RFID标签包括将天线定位至预定方向。在另一方面，方法包括在有源RFID标签接收来自陀螺仪的补充位置数据，并且使有源RFID标签数据包括补充位置数据。
在另一方面，方法包括光学扫描位置标记以接收补充位置，并且将补充位置数据传输至有源RFID标签，有源RFID标签包括补充位置数据和有源RFID标签数据。在另一方面，方法包括询问多个无源RFID标签。在另一方面，方法包括将电力从相同的电源供给有源RFID标签和无源RFID标签阅读器。
一种用于使用射频识别(RFID)确定物体的位置的系统，该系统包括RFID设备，RFID设备包括有源的RFID标签和无源RFID标签阅读器，有源RFID标签包括电源，无源RFID标签阅读器电耦接至有源RFID标签的电源；其中，RFID设备被配置为输出从无源RFID阅读器接收的电子产品代码(EPC)数据和有源RFID标签的标签识别(TID)数据；有源RFID阅读器被配置为接收输出的EPC数据和TID数据，并基于所接收的EPC数据和有源RFID数据确定RFID设备的位置。在另一方面，系统在其中包括RFID设备，RFID设备进一步包括电耦接至无源RFID标签阅读器的天线，天线被配置为定向地发送和接收来自无源RFID标签的信号；并且天线定向设备被配置为定位信号的方向。在另一方面，系统在其中包括RFID设备，RFID设备进一步包括被配置为调节信号的传输功率的传输功率控制设备。
在另一方面，系统包括RFID设备，RFID设备进一步包括将位置数据输出至有源RFID标签的陀螺仪和近程检测器中至少一个。在另一方面，系统在其中包括无源RFID，无源RFID被配置为询问预定距离内的无源RFID标签。在另一方面，系统在其中包括无源RFID阅读器，无源RFID阅读器被配置为接收来自至少一个无源RFID标签的EPC数据并且将所接收的EPC数据传输至有源RFID标签。
附图说明
图1是示出根据实施方式的RFID设备的实施的示意图。
图2是示出根据本公开的RFID系统的实施方式的示意图。
图3是示出根据实施方式的方法的流程图。
图4是飞机制造和保养方法的流程图。
图5是飞机的框图。
具体实施方式
图1是示出RFID设备100的一个实施方式的示意图。RFID设备100包括有源RFID标签102和无源RFID标签阅读器104。有源RFID标签102由电源106供电，有源RFID标签102与电源106电通信。在一个实施方式中，电源106是电池，但是电源106可以是允许RFID设备起本文中描述的作用的任何电源。在一个实施方式中，RFID设备100的每个组件容纳在单个整体外壳101内。
无源RFID标签阅读器104与电源106电通信。因而，电源106可以将电力供给至无源RFID标签阅读器104和有源RFID标签102两者。在一个实施方式中，电源106的大小被制作为同时提供电力以足够供电给无源RFID标签阅读器104和有源RFID标签102。无源RFID标签阅读器104可以是具有发送和接收能力的收发器。在该实施方式中，无源RFID标签阅读器104包括配置用于发送和接收数据的天线108。天线108可以是全向天线或者定向天线。在一个实施方式中，天线108机械地和/或电连接至定向设备110，定向设备110能够定位(即，操纵)从天线108传输的信号112和由天线108接收的信号的方向。在一些实施方式中，定向设备110是能够操纵天线信号的方向的电动机、致动器、伺服机构等。在又一个实施方式中，天线108是电子可操纵天线，因此不需要天线的物理移动。
无源RFID阅读器104被配置为传输信号112以询问无源RFID标签。通过功率控制设备(未示出)可调节信号112的强度，功率控制设备可以与无源RFID阅读器104集成在一起。信号112被配置为在无源RFID标签208处接收(图2)，并且发起与无源RFID标签的通信。当无源RFID标签接收到信号112时，无源RFID标签将包括电子产品代码数据的响应传输回至无源RFID标签阅读器104。电子产品代码(EPC)数据可以包括其连接至的结构的序列号、位置、唯一标识符或者其他特征信息，并且如以下进一步描述。
在另一个实施方式中，RFID设备100包括检测器114。检测器114被配置为基于RFID设备的位置，检测物体、标记或者条件(诸如检测器的位置标记、条型码或者定向等)。检测器114被配置为基于检测的物体、标记或者条件输出位置数据至无源RFID标签阅读器104和有源RFID标签102中至少一个。例如，检测器114可以是陀螺仪、近程检测器、光扫描器或者能够检测条件并基于检测的条件输出位置数据的其他检测设备。例如，在一个实施方式中，检测器114是光学扫描、或者检测位置处的条型码或者其他条件的光检测器。检测器114能够读取这种条型码并且输出与条型码有关的位置数据。在这种实施方式中，检测器114可以用于微调以确定RFID设备100的位置。例如，在一方面，可以通过用于检测与墙壁或者其他结构的接近度的检测器114实现微调，然后基于与结构的接近度调节信号112的强度。在该实施方式中，信号112的强度可以增加或者减小，使得仅询问期望范围内的无源RFID标签208。在又一实施方式中，可以基于通过检测器114检测的物体、标记或者条件调节信号112。
每个有源RFID标签102包括唯一标签识别(TID)数据。TID数据与无源RFID标签208的EPC数据类似。例如，TID数据可以包括序列号、位置数据、唯一标识符或者其连接至的结构的其他特征信息。
现在参考图2，示出了RFID系统的实施方式。在该实施方式中，RFID设备100与有源RFID阅读器200通信。在一些实施方式中，有源RFID阅读器200与计算机202通信，计算机202可以与RFID标签位置引擎204和位置数据库206通信。如在此所使用的，“通信”是指任何形式的数据通信，例如，有线或者无线电子数据通信，诸如Wi-Fi、蓝牙等。
在示例性实施方式中，RFID设备100配置为使无源RFID标签阅读器104能够与无源RFID标签208通信(即，读取)。在一些实施方式中，无源RFID标签208在存储在位置数据库206内的预定的、或者已知的位置，该位置通过位置引擎204可搜索到。
现在参考图2和图3。在一个实施方式中，RFID设备100耦接至存在于环境(例如，制造环境、生产线等)中的物体(例如，手推车、工具、贮存箱或者其他便携式支架(未示出))。在示例性实施方式中，包括RFID设备100的手推车在制造环境内可移动。无源RFID标签阅读器104(从电源106汲取其电力)在步骤300传输信号112以发起与一个或多个无源RFID标签208的通信(即，询问)。当信号到达无源RFID标签208时，无源RFID标签208在步骤302将EPC数据返回至无源RFID标签阅读器104。无源RFID标签阅读器104可以被配置为通过调节信号112的传输功率和/或通过调节天线108的方向，询问在距无源RFID标签阅读器104预定距离内的无源RFID标签208。在一个该实施方式中，信号112通过天线108连续地传输。在其他实施方式中，信号112以一个或多个分离的时间间隔传输，该时间间隔可以是用户编程的。
在步骤304，无源RFID标签阅读器104接收来自至少一个无源RFID标签208的EPC数据。之后，在步骤306，无源RFID标签阅读器104然后将所接收的EPC数据传输至有源RFID标签102。有源RFID标签102将有源RFID标签102TID数据和从无源标签208所接收的EPC数据传输至有源RFID标签阅读器200。在一个实施方式中，有源RFID标签102被配置为在步骤308将有源标签102TID数据和从无源标签208所接收的EPC数据组合为组合数据文件，并且之后在步骤310将该数据传输至有源标签阅读器200。
在步骤312，有源标签阅读器200接收来自有源RFID标签102的数据(即，组合数据文件)。在步骤314，有源标签阅读器200然后使用所接收的数据查找无源RFID标签208的最近已知的位置。例如，步骤314可以包括将EPC数据传输至计算机202，计算机202利用位置引擎204在位置数据库206内查找无源RFID标签208的最近已知的位置。
在步骤316，有源RFID标签阅读器200或者计算机202利用在步骤314检索的位置数据补充有源RFID标签102的标签识别(TID)数据，以基于TID数据和EPC数据的组合确定RFID设备100的位置。因此，可以基于有源标签102的TID数据和一个或多个无源RFID标签208的EPC数据确定RFID设备100的位置，从而与仅通过TID数据或者EPC数据确定位置相比，能够更准确地确定RFID设备的位置。
在一个示例性实施方式中，无源RFID标签208放置在已知的位置以用作地标，从而帮助确定可移动RFID设备100的位置。例如，无源RFID标签208可以放置在已知的环境位置，诸如超级市场车道的通道入口、或者生产线的不同的站点位置。无源RFID标签208的位置然后被存储在位置数据库206中。在该实施方式中，RFID设备100然后耦接至位于环境内的物体，例如，手推车。信号112的强度被调整为允许无源RFID阅读器104仅询问在预定距离内的无源RFID标签208的预定水平。在示例性实施方式中，无源RFID标签阅读器104被配置为以预定时间间隔传输信号112，并且将从标签208接收的任何EPC数据记录在无源RFID标签阅读器104的存储器内部。EPC数据然后传输至有源RFID标签102。在该实施方式中，有源RFID标签102是Wi-Fi启用标签并且将其TID数据和所接收的EPC数据传输至作为Wi-Fi网络的一部分的计算机202。计算机202利用位置引擎204查找无源RFID标签208的已知位置，并且补充有源RFID标签102的位置的计算以确定RFID设备100的位置。因而，可以参考地标来确定RFID设备的位置和RFID设备耦接至的物体。
在另一个实施方式中，RFID设备100可以用于跟踪物体(例如，手推车和通过手推车运载的物品)的实时位置。如在此所使用的，手推车可以是任何合适的移动储存装置，或者运载设备，诸如购物手推车、工具手推车等。在该实施方式中，RFID设备100耦接至手推车(未示出)。通过手推车运载的一个或多个物品包括与其耦接的无源RFID标签208。无源RFID标签阅读器104被配置为使信号112以基本上仅覆盖手推车占据的距离的功率水平传输。在该实施方式中，信号112可以连续地或者断续地传输。当物品放置在手推车上，或者从手推车取走时，无源RFID标签208被询问，使得无源RFID标签阅读器104接收来自手推车运载的物品的信号。手推车运载的每个物品包括无源RFID标签208，并在被询问时将其EPC数据返回至无源RFID标签阅读器104。无源RFID标签阅读器104在其内部存储器中记录手推车上的物品所携带的每个无源RFID标签208的EPC数据。无源RFID标签阅读器104然后可以将所接收的EPC数据传输至有源RFID标签102。有源RFID标签102然后将其TID以及手推车上携带的无源RFID标签208的EPC数据传输至计算机202，例如使用上述的Wi-Fi启用有源标签通信方法或者有源RFID标签阅读器通信方法。计算机202利用位置引擎204在位置数据库206内记录EPC数据，以表示物品已经放置在手推车上。类似地，当从手推车上取走物品时，从无源RFID标签阅读器104至有源RFID标签102的传输将缺少从手推车取走的物品的无源标签的EPC数据。因而，取走的物品的EPC数据未传输至计算机202，并且位置引擎204因此在位置数据库206中表示这种物品已经从手推车取走。
参考图4和图5，本公开的实施方式可以在如图4中所示的飞机制造和保养方法400和如图5中所示的飞机502的上下文中描述。在预生产过程中，示例性方法400可以包括飞机502的规格和设计404和材料采购406。在生产过程中，进行飞机502的组件和分装件制造408和系统集成410。之后，飞机502可进行认证和交付412，以投入服役414。然而在为客户提供服务期间，安排飞机502进行例行维护和保养416(其还可包括改造、重新配置、翻新等)。
方法400中的每一个处理可以通过系统集成商、第三方和/或操作者(例如，客户)进行或者执行。为了该描述的目的，系统集成商可包括但不限于，任意数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任意数量的承包商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事企业、服务机构等。
如图5所示，通过示例性方法400制造的飞机502可包括具有多个系统520和内部结构522的机身518。高级系统520的示例包括一个或多个推进系统524、电力系统526、液压系统528以及环境系统530。可以包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空航天的实例，但本发明的原理可以应用于诸如汽车工业的其他工业。
在本文中实现的装置和方法可以在生产和服务方法400的任何一个或多个阶段期间被采用。例如，可以与飞机502在服役中时制造的组件或子配件类似的方式来制作或者制造对应于制造过程108的组件或子配件。并且，一个或多个装置的实施方式、方法的实施方式、或者其组合可以在生产阶段408和410期间，例如通过大幅加快飞机502的组装或者降低飞机502的成本而被使用。类似地，在飞机502服役的同时，例如但不限于维修和保养416，可以利用一个或多个装置的实施方式、方法的实施方式、或者其组合。
应当理解，在图1和图2中示出的组件可以从彼此分离(如示出)，或者包括在其他组件内。例如，计算机202可以进行专用硬件可以执行的功能。
虽然本文中已经论述了计算机202，但是计算机202可以替代为例如，一个或多个精简指令集电路(RISC)、一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个逻辑电路、和/或能够执行本文中描述的功能的任何其他电路或者处理器。此外，本说明书中对存储器的引用可以包括，但不限于，随机存取存储器(RAM)，诸如动态RAM(DRAM)或者静态RAM(SRAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程序只读存储器(EPROM)、电可擦可编程序只读存储器(EEPROM)、和非易失RAM(NVRAM)。以上存储器类型仅是示例性的，并且因此不限制可用于计算机程序的存储的存储器的类型。
当引入本发明或者其实施方式的元件时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“该(the)”和“所述(said)”旨在意指具有一个或多个元件。术语“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”意指包括在内并且意指除了列举的元件外可能具有另外的元件。
在没有偏离本发明的范围的情况下，在上文中做出各种的变化，意图是包含在以上描述中的和附图中示出的内容应该解释为说明性的而不具有限制意义。
本说明书使用示例公开了包括最佳模式的各种实施方式，并且还使任何所属技术领域的技术人员能够实施本公开内容，包括制造和使用任何设备或者系统并且执行任何结合的方法。本公开内容的可专利的范围由权利要求限定，并且包括其它可由本领域中的技术人员想到的其他示例。如果其他示例具有与本权利要求的文字语言相同的结构元件，或者包括与本权利要求的文字语言无实质区别的等价的结构元件，则这些其他示例都旨在落入本权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种射频识别设备，所述射频识别设备包括：
有源射频识别标签，包括电源；以及
无源射频识别标签阅读器，被配置为传输询问无源射频识别标签的信号，所述无源射频识别标签阅读器电耦接至所述有源射频识别标签的所述电源以从所述电源汲取电力；
光检测器，电耦接至所述有源射频识别标签以及所述无源射频识别标签阅读器，所述光检测器被配置为光学地检测条件，并且基于光学检测的条件输出位置数据至所述有源射频识别标签，
其中，基于由所述光检测器检测到的条件调节所述信号。
2.根据权利要求1所述的射频识别设备，进一步包括：
天线，电耦接至所述无源射频识别标签阅读器，所述天线被配置为定向发送并接收来自无源射频识别标签的信号；以及
天线定向设备，被配置为定位所述信号的方向。
3.根据权利要求2所述的射频识别设备，进一步包括：
传输功率控制设备，被配置为调节所述信号的传输功率。
4.根据权利要求1所述的射频识别设备，还包括：
位置引擎，所述位置引擎被配置为接收来自所述有源射频识别标签的数据和来自所述无源射频识别标签阅读器的数据，所述位置引擎基于从所述有源射频识别标签和所述无源射频识别标签阅读器接收的数据计算目前的位置。
5.根据权利要求1所述的射频识别设备，其中，所述有源射频识别标签被配置为传输标签识别数据，所述标签识别数据包括位置数据。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的射频识别设备，其中，所述无源射频识别标签阅读器被配置为询问所述无源射频识别标签阅读器的预定距离内的无源射频识别标签，并接收来自询问的标签的电子产品代码数据。
7.根据权利要求6所述的射频识别设备，其中，所述无源射频识别标签阅读器将所述电子产品代码数据传输至所述有源标签，并且所述有源标签将所述电子产品代码数据传输至有源标签阅读器。
8.一种确定耦接至射频识别设备的物体的位置的方法，所述方法包括：
使用无源射频识别标签阅读器发送用于询问无源射频识别标签的信号来询问所述无源射频识别标签，并且接收来自所述无源标签的电子产品代码数据；
将所述电子产品代码数据传输至有源射频识别标签，所述有源射频识别标签电连接至所述无源射频识别标签阅读器以通过使用所述有源射频识别标签的电源向所述无源射频识别标签阅读器提供电力；
使用电耦接至所述有源射频识别标签以及所述无源射频识别标签阅读器的光检测器光学地检测条件；
基于光学检测的条件将位置数据从所述光检测器输出至所述有源射频识别标签；
将所述电子产品代码数据、有源射频识别标签数据以及所述位置数据从所述有源射频识别标签传输至有源射频识别标签阅读器；
使用所述电子产品代码数据和所述有源射频识别标签数据确定所述物体的所述位置，
其中，基于由所述光检测器检测到的条件调节所述信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，询问所述无源射频识别标签包括将天线定位至预定方向。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括询问多个无源射频识别标签。
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