CN105469126A - 用于选择无线数据载体的方法和读/写设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从多个所检测的无线数据载体(ID1、ID2、ID3)中选择至少一个、尤其从多个RFID-应答器中选择至少一个的方法和读/写设备。在此，在读/写设备(SLG)的检测范围内通过多个检测周期记录数据载体，其中对数据载体中的每个所检测的记录至少一个接收参数，并且其中借助分析所记录的接收参数选择数据载体中的至少一个。通过读/写设备，以分别不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)执行多个检测周期，其中在以分别使用的天线极化检测时为所检测的数据载体分别记录至少一个接收参数，并且其中借助统计地分析在不同的天线极化下记录的接收参数选择所检测的数据载体中的至少一个。

Description

用于选择无线数据载体的方法和读/写设备
技术领域
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分的用于从多个所检测的无线数据载体中选择至少一个的方法，和一种根据专利权利要求5的前序部分的用于选择无线数据载体的读/写设备。
背景技术
为了无接触地识别所有类型的商品和物品，通常使用RFID技术的可无接触地读出的数据载体，也称为应答器或(英语)“Tag(标签)”。由于较高的作用半径，在工业应用中、尤其在自动化制造设备中，增多地使用UHF-RFID-(超高频无线电识别标签)系统，来代替HF-RFID应答器(HF＝高频)。在此，较高的作用半径有以下缺点，即例如由于所谓的“超作用半径”经常还无意地同时接收多个应答器，所述超作用半径此外可能是电磁波在金属表面上反射的结果。针对这样的情况，已知的RFID读/写设备(英语往往也称为“Reader(读出器)”)配备过滤装置，所述过滤装置应该负责，仅仅一个唯一的确定的应答器向应用、例如用于自动化任务的控制设备进一步报道。这样的过滤器一般根据接收参数，例如根据无线电信号强度，试图从所接收的或检测的多个应答器中，选出或选择离该应用和因此离该读/写设备最近的应答器。
在现有技术中，用于提高读取可靠性和用于选择最近的应答器的可能的措施是，例如动态调整发射功率、应答器应答的预期最小信号强度(″RSSI″)的阈值(″Threshold″)、在重复检测中关于读取频率的统计分析等等。这些措施作为过滤标准和过滤算法被移植到已知的RFID读/写设备中，以便从广泛检测的“应答器总体”选择“正确的”，即针对相应的应用有关的应答器，其中如所述的，应该主要指应答器中的最近的。
读/写设备、尤其用于UHF-RFID频率范围内的读/写设备，往往用在强“金属”环境中。例如，在工业设备中和具有机器和具有由导电材料(例如钢板蒙皮)构成的较大面积的类似物的区域内，由于以此决定的往来于无线数据载体(应答器)的无线电信号的反射，往往发生超作用半径。这意味着，在不利的情况下，还更远的数据载体以类似的或有时甚至以比大多应该优选检测的数据载体中的靠近的更好/更高的接收场强来检测。此外，这种反射或由此决定的超作用半径还经常是动态的，就是说，由于周围环境、从应答器天线到读出器天线的定向(所谓的“星座”)或其他情况的不可影响的改变，在该布置中的反射行为和因此还有超作用半径可能不受控制地改变。例如，这可能已经通过以下实现，要识别的目标随着要识别的数据载体移动，这在一般生产过程中几乎总是如此。由于这些原因，所描述的用于选择想要的(大多在空间上最接近的)数据载体的方法在具有反射决定的超作用半径的布置中通常是不足够可靠的，所述方法大多基于接收场强的分析或以有联系的方式基于读/写设备的所使用的发射功率的改变。
简而言之，在现有技术中已有多个用于选择期望的或最接近的应答器的方法，例如使用不同的天线类型，但所述天线类型已经在系统安装时由用户适当选择，或使用统计分析算法，或根据接收场强值选择，或替代地通过“功率递增法”，或还有上述方法的组合。可以借此达到的结果尤其在工业环境下仍有改善空间。
从专业杂志“ident″2013年No.4第14和15页上已知一种适于RFID-使用的天线，该天线可以交替地使用不同的极化，尤其是水平或垂直线性极化或者右旋或左旋圆形极化。在此，从现有技术已知，为了尽可能完全检测多个(总体)数据载体以分别不同的天线极化依次执行多个检测周期，以此能可靠地检测这样的在与天线的关系上空间上不利定向的或远离的数据载体。
在其中数据载体(RFID-应答器)总是相对于读/写设备的天线具有所定义的定向的布置中，可以固定地把这样的多极化天线调整到这样的模式上，该模式对应于数据载体的同样固定的定向(静态星座)，以此在几种情况下，根据接收场强测量选择数据载体和因此选择具有最优接收场强的数据载体呈现良好的结果，但在带有自由选择定向的数据载体的布置中，这样的天线到确定的极化类型上的调整在选择数据载体时导致不太令人满意的结果。
发明内容
因此，本发明的任务是，尤其在带有较远的数据载体的反射决定的超作用半径的环境中，改善数据载体(RFID-应答器)的选择。
该任务的按照本发明的解决方案受新的认识支持，即首先为在工业环境下超作用半径负责的数据载体的在金属或导电表面上被反射的信号，在以不同的天线极化进行的多次检测(求库存，“Inventory(清查)”中，具有比在直接的路径上所接收或所检测的数据载体更高的接收场强或所需要的发射场强的方差。因此，按照本发明，以分别不同的天线极化多次检测数据载体、即“总体”，其中在多个或所有所使用的天线极化的情况下或者能够完全接收的、或者能够以高质量连续接收的一个或多个数据载体选择为最接近的，而数据载体中的只在一个或几个天线极化的情况可以检测的、或只在一个或几个天线极化的情况下能以比较良好的接收场强值接收(或至少显著地比最先列举的组差)的其他数据载体，以高的几率不在或几乎不在直接路径上被接收，而是基于反射决定的超作用半径被接收，并因此在常用的应用情况下不能被选择。因此，按照本发明，可以通过以分别不同的天线极化的多个检测周期通过对接收参数、尤其对接收场强或“可检测性”的统计分析得出关于以下的统计结论，即相应的数据载体主要是直接还是“间接”被接收，并以此选择一个(或多个)可能最接近的数据载体。
该任务尤其通过根据专利权利要求1的方法和通过根据专利权利要求5的读/写设备来解决。
在此，为了任务的解决，提出一种从多个所检测的无线数据载体中选择至少一个，尤其从多个RFID-应答器中选择至少一个的方法，其中在读/写设备的检测范围内通过多个检测周期对数据载体进行记录，其中对于数据载体中的每个被检测的数据载体记录至少一个接收参数，并且其中借助分析所记录的接收参数选择数据载体中的至少一个。在此，由读/写设备以分别不同的天线极化执行多个检测周期，其中对于所检测的数据载体，在以分别使用的天线极化检测时，分别记录至少一个接收参数，并且其中根据在不同的天线极化的情况下记录的接收参数的统计分析，选择所数据载体中的至少一个。通过该方法可以选择数据载体中的最近的，所述最近的因此也在没有反射的情况下被检测，因为这些数据载体以几乎每个天线配置(极化)都被良好地检测。
此外，该任务的解决方案还提出一种读/写设备，其用于从多个处于该读/写设备的检测范围内的数据载体、尤其RFID-应答器中选择至少一个，该读/写设备具有内装的或与读/写设备连接的天线，其中该天线被设立用于交替地以不同的天线极化来运行。在此，该读/写设备具有分析单元，其用于借助于上述方法之一选择所检测的数据载体中的至少一个。采用这样的读/写设备可以实现借助该方法所讨论的优点。
根据本发明的方法的有利的设计方案在从属专利权利要求中被说明。在此描述的特征和优点按意义也适用于按照本发明的读/写设备。所讨论的特征不仅可以单独地，而且可以彼此组合地应用。
有利地，选择能以最高数目的不同的天线极化检测的一个或多个数据载体。因此得出一种简单的分析，因为不必(例如为RSSI-值)定义阈值，而是“可读的”和“不可读的”之间的区分就足够。
在另一个设计方案中，以每个使用的天线极化，以读/写设备的分别不同的发射功率，尤其以逐个周期连续上升的发射功率(“Power-Ramping(功率递增)”)，执行多个检测周期，其中对于每个所检测的数据载体和对于每个天线极化，作为接收参数检测至少为了在分别使用的天线极化的情况下成功检测相应的数据载体所必需的发射功率。因此，与前面讨论的方案不同，这里不使用所接收的信号强度的与功能有关的极限值作为“接收参数”，而是在此使用被分配给相应检测过程的发射功率作为接收参数。
只要有多个不同的无线电信道(发射频率)或频带可供选择，有利地在应用不同的无线电信道的情况下重复执行该方法，其中在尽可能高的数目的不同的无线电信道下数据载体的可检测性，和/或在相应的无线电信道中和在此所使用的天线极化的情况下至少为了成功检测所需的发射功率被用作替代的或另外的用于选择或不选择相应的数据载体的标准。因此，附加于改变极化平面，还通过发射频率进行改变，这能够实现还更好地区分数据载体中的“在空间上接近的”。
附图说明
随后借助附图阐述根据本发明的方法的实施例。这同时用来阐明按照本发明的读/写设备。
在此：
图1以示意图示出具有读/写设备连同三个数据载体和带有反射特性的两个物体并且连同应用的布置，以及
图2示出一个表，其中记录了针对各个数据载体(应答器)和在此所使用的天线极化所记录的接收参数(在此：相对的接收场强值)。
具体实施方式
在图1中示意地示出读/写设备SLG，其配备有内装天线，其中该天线在其辐射行为方面，可在水平、垂直、右圆形和左圆形极化之间切换。读/写设备SLG在通信上与在个人计算机上运行的应用AW连接，该应用被确定用于对在空间上最近的数据载体ID2执行自动化的功能或类似的。在读/写设备SLG的空间接收场中布置有数据载体ID1、ID2、ID3，其中在图1的图示中可见的箭头示例性地代表电磁波(无线电信号)的路径，所述电磁波在检测或数据传输时从数据载体ID1、ID2、ID3向读/写设备SLG或该读/写设备的天线传输。反射器R1、R2是机器部件、机器壳体或其他导电物品，其能够在其表面上反射电磁波；这里选择的图示是质上示意的抽象，其中在真实布置中能够得出复杂得多的传播图形和空间星座。
在下文中假定，数据载体ID2是在空间上最接近读/写设备SLG的数据载体，然而其中根据所调整的天线极化和根据其他因素，数据载体ID1、ID3在其检测时完全能够产生更高的接收场强。
尽管这里示意地示出的读/写设备SLG具有内装的可切换的天线，但在替代的设计方案中也可以设置外部天线，该外部天线在其极化方面或在其辐射行为方面受读/写设备SLG控制。此外，在下文中示例性地以以下为出发点，即读/写设备SLG本身实行按照本发明的选择；然而在一个替代的设计方案中，选择和因此接收参数的为此所需的统计分析也可以通过外部主管机构、例如通过应用AW来进行；只要那里存在的分析装置(大多以软件模型的形式)是起作用的并且在本发明的意义上可被分配给读/写设备SLG。
现在示例性地以以下为出发点，即读/写设备SLG进行四个检测周期，以用于“清查”数据载体总体(数据载体ID1、ID2、ID3)，更确切地说，针对每个可用的天线极化平面H、V、ZR、ZL(水平线性、垂直线性、右旋圆形、左旋圆形)进行单独的检测周期，其中针对每个数据载体ID1、ID2、ID3各记录场强(接收场强RSSI-接收信号强度指示)的数值作为接收参数。通常，接收场强是一个数值，该数值以对数标度(例如分贝毫瓦dBm)来说明；对于这里选择的示例，为清晰起见，该数值以相对于所定义的最大值的“百分比”来说明。在一个实际的布置中，通常代替每个极化平面进行唯一的检测周期，尽快执行多个周期，其中相应的接收参数分别被处理成唯一的结果，例如通过求平均、加权平均、略去极值(“异常值”)和类似的。
在图2中制成表格地示出在所描述的检测周期中记录的数据，其中该表按照数据载体ID1、ID2、ID3分类；然而，实际的测量事实上按照极化平面H、V、ZR、ZL分开地进行，这意味着，首先在至少一个检测周期中以第一极化平面(例如H-线性水平)检测三个数据载体ID1、ID2、ID3的接收参数(在此：接收场强)，此后在至少另一个检测周期中以第二极化平面(例如V-线性垂直)再次检测三个接收参数等。
在图2的表中，场强的这样的数值利用星号来表征，在该场强的情况下场强已经超过预先确定的品质阈值(在此：50％)。在另一个实施方式中，还可以突出或只记录这样的场强值，在所述场强值下对相应数据载体ID1、ID2、ID3的检测是成功的；在这种情况下，该表对于数据载体ID1只有一项，对于数据载体ID2有四项，并且对于数据载体ID3只有两项。
现在对图2中所示的“原始数据”进行统计分析。在一个简单的实施情况下，其中只列出相应数据载体ID1、ID2、ID3的可检测性(可接收性)，这意味着，数据载体ID1只在一个极化平面上是可接收的(亦即线性垂直)，数据载体ID2在所有四个所采用的极化平面上均可接收，并且数据载体ID3在两个极化平面上是可接收的。在基于这样的分析中，数据载体ID2被选择为最近的数据载体，而数据载体ID1作为最可能处于边远的而被滤除，而数据载体ID3根据分析策略被视为可能处于边远的或“中性的”。
在一个替代的分析策略中，例如可以观察场强值的方差，其中数据载体ID1的方差由92％(最高值)和26％(最低值)之间的差值构成，即为66个百分点。而数据载体ID2的方差仅为8个百分点，而数据载体ID3的方差为65百分点。因此，在该分析情形下，数据载体ID2具有最小的方差，并因此被选择为最近的数据载体。
在实践中，还可以使用其他统计分析方法，此外还可以同时加入发射参数的其他变化，即除了所描述的天线极化以外，例如还可以改变发射功率、发射频率或其他参数。
因此，在应用可切换的天线极化的情况下，数据载体ID1、ID2、ID3在读/写设备SLG的环境中以可能的极化平面H、V、ZR、ZL中的各一个来“读取”(检测)，其中出发点是，一个或多个所期望的数据载体ID1、ID2、ID3不仅借助于反射信号(反射器R1、R2)来检测，而且在直接路径上被检测，使得可以良好地以几乎每个天线配置读取所述数据载体。由于超作用半径经常通过反射得出、但是反射结构或反射度通过切换极化平面而分别明显变化，所以根据天线的配置(极化平面)可以预期不同的超作用半径和因此例如不同的接收场强。于是可以根据“读取频率”或根据所测量的接收场强统计地确定一个或多个所期望的应答器(数据载体)。
尤其由天线配置根据所选择的极化平面而不同的信号衰减决定，根据所选择的极化平面可能需要不同的发射功率来检测数据载体；因此，发射功率例如按照“功率递增”原则的变化能够是有意义的。在现有技术中，关于极化平面可切换的天线被用于检测总体中的尽可能多的数据载体，而在本发明的上下文中利用不同的极化平面导致在选择单个应答器(数据载体)时的改善。因此，尤其在工业应用上解决超作用半径的问题。

Claims (8)

1.用于从多个所检测的无线数据载体(ID1、ID2、ID3)中选择至少一个、尤其从多个RFID-应答器中选择至少一个的方法，
其中在读/写设备(SLG)的检测范围内，通过多个检测周期记录数据载体(ID1、ID2、ID3)，
其中为所述数据载体(ID1、ID2、ID3)中的每个所检测的记录至少一个接收参数，并且其中借助分析所记录的接收参数选择所述数据载体(ID1、ID2、ID3)中的至少一个，
其特征在于，
通过读/写设备(SLG)以分别不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)执行多个检测周期，
其中在以分别所使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)进行检测时为所检测的数据载体(ID1、ID2、ID3)分别记录至少一个接收参数，并且
借助统计地分析在不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)下记录的接收参数，选择所检测的数据载体(ID1、ID2、ID3)中的至少一个。
2.根据专利权利要求1所述的方法，
其特征在于，
选择所述数据载体(ID1、ID2、ID3)中的能以最高数目的不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)检测的一个或多个数据载体。
3.按照上述专利权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
以每个使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)，以读/写设备(SLG)的分别不同的发射功率、尤其以逐个周期连续上升的发射功率执行多个检测周期，
其中对于每个所检测的数据载体(ID1、ID2、ID3)和对于每个天线极化(H、V、ZR、ZL)检测这样的在分别所使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)下至少为了成功检测相应的数据载体(ID1、ID2、ID3)所需的发射功率作为接收参数。
4.按照上述专利权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
在应用不同的无线电信道的情况下重复执行该方法，其中数据载体(ID1、ID2、ID3)的在尽可能高的数目的不同的无线电信道的情况下的可检测性，和/或在相应的无线电信道中和在此所使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)下至少为了成功的检测所需的发射功率被用作替代的或另外的用于选择或不选择相应数据载体(ID1、ID2、ID3)的标准。
5.用于从多个处于读/写设备(SLG)的检测范围内的数据载体(ID1、ID2、ID3)、尤其是RFID-应答器中选择至少一个的读/写设备(SLG)，
具有内装的或与所述读/写设备(SLG)连接的天线，其中所述天线被设立用于以不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)交替地运行，并且
其中所述读/写设备(SLG)具有用于选择所检测的数据载体(ID1、ID2、ID3)中的至少一个的分析单元，
其特征在于，
所述读/写设备(SLG)被设立用于在第一步骤中以分别不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)执行多个检测周期，其中在以分别使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)进行检测时为所检测的数据载体(ID1、ID2、ID3)分别记录至少一个接收参数，并且
所述分析单元被设立用于统计地分析在不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)下记录的接收参数并且在此用于在第二步骤中选择所检测的数据载体(ID1、ID2、ID3)中的至少一个。
6.根据专利权利要求5所述的读/写设备(SLG)，
其特征在于，
所述分析单元被设立成，使得选择所述数据载体(ID1、ID2、ID3)中的能以最高数目的不同的天线极化(H、V、ZR、ZL)检测的一个或多个数据载体。
7.按照专利权利要求5或6中任一项所述的读/写设备(SLG)，其特征在于，
规定以每个使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)，以读/写设备(SLG)的分别不同的发射功率、尤其以逐个周期连续上升的发射功率执行多个检测周期，其中对于每个所检测的数据载体(ID1、ID2、ID3)和对于每个天线极化(H、V、ZR、ZL)检测这样的在分别所使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)下至少为了成功检测相应的数据载体(ID1、ID2、ID3)所需的发射功率作为接收参数。
8.按照专利权利要求5至7中任一项所述的读/写设备(SLG)，其特征在于，
规定在应用不同的无线电信道的情况下重复执行该方法，其中数据载体(ID1、ID2、ID3)的在尽可能高的数目的不同的无线电信道的情况下的可检测性，和/或在相应的无线电信道中和在此所使用的天线极化(H、V、ZR、ZL)下至少为了成功的检测所需的发射功率被用作替代的或另外的用于选择或不选择相应数据载体(ID1、ID2、ID3)的接收参数。
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