CN107535037A - 组合灯、rfid和软件无线电组件以用rfid使能照明替代标准或现有照明 - Google Patents

组合灯、rfid和软件无线电组件以用rfid使能照明替代标准或现有照明 Download PDF

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Abstract

一种美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器(500)包括部件壳体(102)、微处理器(106)、通信协议IC(108)、RFID询问器集成电路(112)、电源(104)、光源(908)、散热装置(114)和连接到微处理器用于通过非标准协议传送RDIF数据和控制数据的一个或多个天线(110)。

Description

组合灯、RFID和软件无线电组件以用RFID使能照明替代标准 或现有照明
技术领域
本发明大体上涉及RFID读写器，更具体地涉及美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器。
背景技术
目前，固定RFID基础设施用于在零售或工业环境中读取标记的商品。不利地是，这需要使用大量RFID天线以在监视区域中的所有标签上产生均匀的RF照明。此外，这种类型的RFID基础设施与RF电缆和多路复用器互连，所有这些都表现出RF损耗，并且承担额外的成本，这些对小型和大型公司来说都是繁重的。此外，所有者必须支付设施来安装这种类型的基础设施，如果地点更改，这种类型的基础设施则不可移动。这些系统也不容易升级。确实存在一些集成的读写器天线，它们使用以太网供电(PoE)模块直接从以太网操作并接收功率。这些单元可以消除安装RF电缆的一些成本，并减少设备费用，这些POE单元仍然需要安装大量的以太网电缆和相关的电力安装。网络上的数据带宽也很高，因为在只有10,000个项目的存储中，几秒钟内读取的标签可以超过百万。这种高数据速率需要使用位于PoE交换机上的数据集中器(聚合器)，以在连接到无线网络之前降低数据速率。原则上，将有线网络从聚合器继续回到数据服务器是更容易的，否则RFID系统可能超载802.11网络并影响其它存储操作。
因此，需要一种美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器。
附图说明
参照以下说明，所附权利要求和附图，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中：
图1是根据一个实施例的美观且使用现有的电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器的内部部件图；
图2是安装在标准灯具中的图7的内部部件图；
图3是可用于图1的RFID读写器的另一天线和电源图；
图4是图1的RFID读写器的非标准通信协议的一些步骤的流程图；
图5是根据一个实施例的美观且使用现有的电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器；
图6是用于图1的RFID读写器的一种天线；
图7是用于图1的RFID读写器的另一种天线；
图8是安装在轨道照明系统上的美观且使用现有的电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器；
图9是根据一个实施例的另一种美观且使用现有的电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器；以及
图10是可附接到标准灯泡的壳体的图，其包括美观且使用现有的电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器。
发明内容
本文描述的本发明通过提供美观且使用现有的电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器来解决当前技术中的问题。读写器包括组件壳体、微处理器、使用非标准通信协议的通信协议IC、RFID询问器集成电路、电源、光源、散热装置和一个或多于一个用于传输和接收RFID数据和控制数据的天线。RFID读写器可以中继从其它RFID读写器接收的信号。
RFID读写器也具有灯泡壳体、光源、连接到电源的标准灯泡电源连接器、一个或多于一个RF天线和用于接收、发射或接收和发射RFID数据的全向通信天线。
微处理器执行用于控制读写器/询问器IC的调制的指令，其中调制包括使用多级调制格式，以10kbps至200kbps的速率进行频率调制的载波，所述多级调制格式选自由直接序列扩频、跳频、二进制相移键控和正交相移键控组成的群组。调制进一步包括时分多址协议控制层。微处理器包括用于定义读写器/询问器IC和协议IC使用的协议和频率的可执行指令。此外，微处理器包括用于以下的可执行指令：灯控制、所有EPC层功能、聚合RFID标签读取、将RFID标签读取格式化成时间片中唯一标签的文件以便通过传输链路传输、实现传输层协议、使用硬件接口进行RF多路控制、照明控制、控制RFID协议以读取标签、控制RFIDIC将阅读RFID的天线切换到通信天线、输出存储的标签数据、实现应急协议、热监测、热管理、中继消息和中继可听公告，具有附接到组件壳体的任选扬声器。或者，扬声器可以在设备外部并且使用非标准协议接收数据。
用于实现用于RFID读写器的非标准通信协议的指令包括以下步骤：a)确定节点的数量，b)选择主节点，c)发送待通信的标签的数量和每个节点侦听的读写器节点的身份到服务器，d)平衡轮询请求，e)创建一个使所有标签报告最小化的轮询表，f)生成用于从隐藏节点获得信息的路由表，g)通过服务器从可见节点收集标签和其它数据，h)将主指挥棒传递给每个节点，使每个节点成为一个帧的次主节点，i)对于每个次节点，重复步骤a)至g)，j)通过主节点从次节点获得侦听的节点上的数据，k)重复步骤i)和j)，直到所有节点完成了上述操作，j)创建隐藏节点的路由表，l)分配次主节点以从隐藏节点请求标签数据并将其传送回服务器，最后m)当读写器活跃时，重复所有步骤a)至l)。此外，微处理器具有用于在读写器与服务器之间实现任何物理层协议的指令。这允许在读写器和与服务器/云端之间实现任何物理层协议。传输层也用于封装由读写器产生的数据并由服务器使用，否则可能由TCP/IP、USB、串行或由读写器制造商或RFID服务提供商指定的其他方式传输。本发明提供一种“无线线路”-无论该线路是USB连接、串行(TxD/RxD等)还是TCP/IP。微处理器具有定义这些各种层并且实现模拟这些传统功能的软件定义的无线电通信的指令，但是可随时修改或在任何安装中使用不同的协议。这也节省了传统上交换硬件编码读写器的时间和费用。本发明进一步证明了RFID读写器与当前可用的静态硬件不同。
RFID读写器的电源连接到灯泡插座连接器以供电用于操作。此外，电源降低了灯泡插座连接器提供的电压和电流，范围在3Vdc-14Vdc和1A-5A内。
读写器/询问器IC使用上述定义的软件定义的无线电发送RF询问请求并从RFID标签和其它RFID读写器接收RFID数据。当RF集成电路通电时，其被编程以向发射器和接收器提供某些调制，并处理这些信号。因此，一旦电力可用就开始运行。
散热装置被配置以将附接到内部部件的光源保持低于60摄氏度。散热装置选自由风扇、散热器、被动冷却器或主动冷却器组成的群组，优选地，散热装置是散热器。
光源选自由白炽光源、卤素光源、荧光光源、CFL、以及一个或多个LED组成的群组，优选地为一个或多个LED。微处理器具有用于调制LED光源或红外LED，用于将RFID数据和控制数据作为替代的非标准协议进行通信的指令。调制是10kbps至200kbps速率的调频载波。
天线可以是八木天线，例如双极化八木天线、椭圆极化八木天线或圆极化八木天线。或者，天线可以是贴片天线，例如双极化贴片天线、椭圆极化贴片天线或圆极化贴片天线。可以使用其它天线设计，只要它们可以调谐到适当的频率以与RFID标签和相关读写器一起工作。
具体实施方式
本发明通过美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器克服现有技术的局限性。本发明消除了对以太网供电以及从每个读写器到数据服务器的有线高速连接的需求。通过将RFID读写器模块放置在灯的灯泡内，并用LED替代灯(钨或卤素或荧光灯)，新的RFID读写器概念可以显著降低照明系统的电力需求，每年节省数千美元，以及提供RFID标签照明，任何地方都有可见光照明的商品。另外，该装置可以在可以放置在现有灯泡上的装饰覆盖物中。
本发明结合了RFID询问器集成电路(IC)、微处理器、通信协议IC和“绿色”光源。这些元件被制造成具有软件无线电的RFID读写器，其是可以代替常规灯泡、泛光灯、荧光灯等的美观的“标准灯泡”。这些RFID使能的灯泡包括与代替灯泡相同的光输出和方向，但包括内置的RFID读写器，其可以以无线方式长距离通信RFID数据，而无需依靠802.11WiFi网络。这样可防止RFID数据的体积干扰正在使用的任何WiFi启用设备。另外，信号由RFID使能的灯泡提供。
本公开中指定的所有尺寸仅作为示例，而不是限制性的。此外，这些图中所示的比例不一定按比例。本领域技术人员参照本公开将理解到，本公开中公开的任何系统、任何设备或系统或设备的一部分的实际尺寸和比例将由其预期用途确定。
现在将参考附图描述实现本发明的各种特征的实施例的系统、方法和装置。提供附图和相关描述以说明本发明的实施例，并不限制本发明的范围。在本说明书中对“一个实施例”的提及用以表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。说明书中各处的短语“在一个实施例中”或“一个实施例”的出现不一定都是指相同的实施例。
在整个附图中，附图标记被再次使用以指示参考元件之间的对应。此外，每个附图标记的第一位数字表示元件首次出现的图。
如本公开中所使用的，除上下文另有要求，术语“包括”和术语的变体不用以排除其它添加剂、组件、整数或步骤。
在下面的描述中，给出了具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。众所周知的电路、结构和技术可能不会详细显示，以免混淆实施例。例如，可以以框图显示电路，以免因不必要的细节混淆实施例。
此外，应注意，实施例可以被描述为以流程表、流程图、结构图或框图描述的过程。附图中的流程图和框图可以说明根据所公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序的可能实现的架构、功能和操作。对此，流程表或框图中的每个框可以表示可以包括用于实现指定的逻辑函数的一个或多个可执行指令的模块、段或代码部分。还应该注意的是，在一些可替换的实施例中，框中记载的功能可以不按图中所示的顺序发生。虽然流程表可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。此外，操作的顺序可以重新排列。当其操作完成时，过程终止。过程可以对应于方法、函数、程序、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止对应于函数返回到调用函数或主函数。另外，框图和/或流程表说明中的各个框以及框图和/或流程表说明中的框的组合可以通过执行指定的功能或动作的基于特殊目的的硬件的系统或特殊目的的硬件和计算机指令的组合来实现。
此外，存储可以表示用于存储数据的一个或多个设备，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备和/或用于存储信息的其它非暂时机器可读介质。术语“机器可读介质”包括但不限于便携式或固定存储设备、光学存储设备、无线信道和能够存储、包括、含有、执行或携带指令和/或数据的各种其它非暂时介质。
此外，实施例可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码或其组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可以存储在机器可读介质(例如存储介质或其它存储)中。一个或多个处理器可以串联、分布式、同时或并行地执行必要的任务。代码段可以表示过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类或指令的组合、数据结构或程序语句。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储内容而耦合到另一个代码段或硬件电路。信息、自变量、参数、数据等可以通过包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等的适当方式传递、转发或传输，并且也被称为接口，其中接口是与软件或计算机硬件或外围设备的交互作用点。
在下面的描述中，某些术语用于描述本发明的一个或多个实施例的某些特征。
术语“服务器”是指具有至少一个处理器的一个或多于一个设备，该处理器被配置为发送、接收和存储：可在该至少一个处理器上执行的指令；以及来自本地或远程计算设备的数据。在一些情况下，本地计算设备也可以是服务器。
各种实施例提供美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器。本发明的一个实施例提供一种美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器。在另一个实施例中，提供一种使用该装置的方法。现在将详细公开该装置和方法。
现在参考图1，显示了根据一个实施例的美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器的内部部件图。内部部件包括读写器电源104、读写器/询问器IC108、协议IC 112、全部连接到读写器电源104的微处理器106。天线连接器110连接到读写器/询问器IC 108。散热装置114连接到读写器电源和光源806。
读写器电源104连接到灯泡插座连接器510，其提供用于内部部件102操作所需的电力。读写器电源104被配置为将由灯泡插座连接器510提供的电压和电流降到用于内部部件的操作水平。根据各种内部部件102的需要，将电压和电流降到3Vdc-14Vdc和1A-5A的范围。
读写器/询问器IC 112通过天线连接器110传送RF询问请求并接收RFID数据。现有的RFID读写器IC是通过调制天线反射系数经由“雷达反射”与被动(无RF产生电路)进行通信的双向通信设备。类比是信号量或将太阳光交替反射在目标上并远离目标发送数据比特的男童手镜。在男童的情况下，字母符号的编码可能使用国际莫尔斯码，除了开关键控外，还使用持续时间。这种类型的调制优于普通的“开关”键控，因为“1”和“0”使用不同的符号长度进行编码，并且不存在信号仅用于分离位和分离字组。
在信号量的情况下，每个单独的符号再次以完全“亮度”到达，因为编码是“位置的”而不是“开关”。
在目前的RFID读写器中，使用几种标准数字编码手段(Manchester、Miller、FSK、PWM等)中的一种进一步对反射的基本“开-关”特性进行编码。数字速率从几kHz到几MHz是可能的，其中不同(潜在地正交)调制并入发送和接收路径中。正交调制方案潜在地允许在同一信道上同时(全双工)操作。
作为RFID读写器IC的RF集成电路(RFIC)是“软件定义的无线电”，其在上电时被编程以向发射机和接收机提供某些调制(传输)方法，并且处理那些信号。这种设计的一个特点是，读写器IC可以重新使用以在不同的管辖区域进行不同操作。此外，它可以由询问标签重新使用，并用于将标签数据从读写器发送到远程接收器，或从远程位置接收命令。读写器模式下的发送和接收数据速率可达数百kbps。该数据速率完全适于将数据传输到服务器或云端。
将读写器IC重新使用到通信装置的优点是通常超过1瓦特的“发射功率”，并且即使利用低或中等性能的接收器也可远距离检测到。
还可以设想到网状网络，其中某些灯可以“中继”从其它灯接收到的信号。
调制被设想为在10kbps至200kbps速率下的频率调制(频移键控)或多级调制格式(直接序列扩频、跳频等)的载波(例如，300kHz、600kHz等)。
因为总带宽有限，并且随管辖区域变化，所以可以设想到控制层，以允许单独读写器请求访问服务器，或者使该服务器查询特定读写器。
这种协议的简单实例是时分多址(TDMA)。这种访问控制已非常成功地用于GSM(全球移动系统)手机。TDMA的一个优点是在任何一个时间只有一个通信链路是活跃的-所以与频分复用或直接序列扩频(DSSS)或跳频扩频(FHSS)通信系统相比，范围/功率控制需求放宽。
TDMA系统可以被实现为“主”或“次主”。在“主”系统中，一个节点用作用于定时所有其它节点的通信的控制节点。在“次主”系统中，采用仲裁系统以将节点排序到特定时隙。如果总共10个时隙，则1个由主节点使用，9个由其它节点使用，由主节点分配。10个时隙的集合被称为TDMA“帧”。
在这里所设想的简单TDMA系统中，服务器节点将用作“主”节点并且在其发送时隙中广播到网络的命令，包括关于对于读写器所期望的数据的指令。在主时隙之后，几个时隙通常在下一个主时隙之前可用。通信以“循环”方式发生，每个节点在主节点确定的时隙内转变。
举例而言-1000个读写器在由服务器控制的区域中操作。服务器(主)时隙由在此帧中要发送的读写器节点地址组成。如果有11个响应时隙，则需要100个帧才能访问所有读写器节点。
在操作一致后，主机可以确定某些节点在每个时间段需要更多的时隙来传送所有数据。通过基于“负载”分配时隙，使通信系统的效率最大化。
例如，假设每个时隙可以处理100个标签。如果读写器节点A的范围内有1000个标签，读写器节点B、C、D、E和F的范围内只有100个标签，服务器可以每次向A分配两个时隙以供向B、C、D和E分配。以这种方式，读写器A在B、C、D、E和F中的每一个获得10个时隙。在15个时隙中，已经读取了1500个标签。在没有负载均衡下，每个节点获得相同数量的时隙，并且收集所有1500个标签对于A为10，对于B、C、D、E和F中的每一个为10，个分配在10个分配中的每一个中传达相同的数据共60次。负载平衡导致4倍的时间节省。
协议IC 108确定由内部部件发送和接收的频率和协议。协议IC 108可以被软件控制，使得所使用的协议是非标准协议。使用非标准协议，以使其不会干扰常用的协议，比如，例如WiFi。
微处理器106包括用于定义读写器/询问器IC 112和协议IC 108使用的协议和频率的可执行指令。这提供了随时配置和更新内部部件的能力。另外，微处理器包括随机地或具体地交替一组协议和频率以提高安全性的指令。微处理器也将提供灯控制，从而可以通过用于RFID数据的相同通信信道来开启或关闭灯或仅对其进行调光。这是必要的，因为否则读写器将在关灯时关闭。
除了执行所有的EPC层功能之外，微处理器106包括用于将RFID标签读取聚合并格式化成时间片中的唯一标签文件用于通过传输链路(通过交流电源的以太网、RF数据、光数据)传输的可执行指令。实现传输层协议(915MHz的TDMA CDMA或LED或使用交流线路)。使用硬件接口的RF复用控制。照明控制，比如，例如开启、关闭、调光、定时器、情绪程序(日/晚等)。控制RFID协议读取标签。控制RFID IC以将天线从读取RFID切换到通信天线，并输出存储的标签数据。实现应急协议，比如，例如，除非网络连接，否则无需读写器活动，或者在出现电源故障时执行待机模式。热监测和管理。使用任选的扬声器附件中继消息和可听公告。
天线连接器110配置有适当的连接以附接到在设备500中使用的天线设计。
本领域技术人员参照本公开将会理解，这些只是实例而不用以限制。
散热装置114被配置为保持附接到内部部件102上的光源808低于60摄氏度。散热装置可以选自由风扇、散热器、被动冷却器或主动冷却器组成的群组。优选地，散热装置是散热器。
现在参考图2，显示了安装在标准灯具中的内部部件102的图。可以看出，内部部件102被设置在灯泡壳体202的内部。灯泡壳体202可以是任何标准尺寸或形状。内部部件102被配置成装配在灯泡壳体202内。
现在参考图3，显示了可用于图1的RFID读写器的另一个天线和电源的图。在该实例中，内部部件102已经被放置在用于不同照明灯具的小灯泡罩中。可以理解，目前在大众市场上通常出售的任何类型的照明灯具都可以使用本文公开的发明转换成RFID读写器。容易理解到，对需要使用RFID标签的任何用户的灵活性并节省成本。
现在参考图4，显示了用于图1的RFID读写器的非标准通信协议的一些步骤的流程图400，其中微处理器包括用于软件无线电控制的可执行指令。首先，对于节点的数量，其中确定节点是包括图1的RFID读写器的设备。然后，选择主节点。接下来，将待通信的标签的数量与每个节点获取的读写器节点的身份一起被发送到服务器。然后，服务器负载平衡轮询请求，创建使所有标记报告最小化的轮询表以及任何“隐藏节点”的列表。隐藏节点是存在的服务器不能直接通信的节点。接下来，生成用于从隐藏节点获取信息的路由表。在这个实例中，假设任何没有响应的节点被隐藏。然后，使用可见节点，标签和其它数据由服务器收集。服务器收集每个节点的数据，i＝1到n个节点，1i到10i个节点被请求进行通信，其中使用n个帧，n＝所看到的节点数量/10。接下来，主指挥棒被传递给一个又一个节点，使每个节点成为一个帧的次主节点。然后，次主节点占用时隙2，并重复上述步骤的请求，除了请求是对于i＝1到p'，其中节点1i至9i发送待通信的标签的数量以及所窃听节点的身份的节点。接下来，主节点从次节点获取在所窃听节点上的数据。然后，重复步骤4-5，直到所有节点完成了上述操作为止。接下来，为隐藏节点创建路由表。然后，分配次主节点以从隐藏节点请求标签数据并将其传回给服务器。最后，当读写器活跃时，重复所有步骤。
现在参考图5，显示了根据一个实施例的美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器500的图。RFID读写器500包括被设置在灯泡壳体508内的RFID内部部件102模块。光源(隐藏在装饰玻璃盖504下面)连接到内部部件102。标准灯泡电源连接器510连接到内部部件和灯泡壳体508。RF天线502连接到内部部件102和灯泡壳体508。全向通信天线506连接到内部部件102用于接收RFID数据。
内部部件102被设计成适配于要使用的任何灯泡壳体。例如，许多零售店在整个零售空间都有泛光灯泡来照亮物品。使用当前装置，可以用本发明替代部分或全部泛光灯，为零售店老板提供一种低成本的方法来向其库存添加RFID监控。
光源可以选自由白炽灯、卤素灯、荧光灯、CFL和LED组成的群组。优选地，光源是附接到读写器模块和电源的LED。
标准灯泡电源连接器在本领域中是已知的，并且被修改为将电力从插座、轨道或用于灯泡的任何正常电源向内部部件102发送。这允许设备500被安装而不需要任何专门的线路。
RF天线502和全向通信天线506可以是安装所需的任何类型。天线细节将在下面讨论。
此外，灯泡(比如，例如钨灯、卤素灯或荧光灯)的传统灯泡部分通常被发光二极管(LED)替代，从而显著地降低了照明系统的电力需求并每年节省了数千美元。此外，设备500在使用设备的附近提供RFID标签照明。标签照明通过使用RFID频率分配来实现，例如，美国的902-928MHz，用于到服务器的数据链路。
该设备也包括用于控制包括灯的设备的功率控制电路，从而开启或关闭灯或仅对其进行调光可以通过用于RFID数据的相同通信信道来实现。这是必要的，因为否则读写器将在关灯时关闭。
现在参考图6和图7，显示了用于图1的RFID读写器的天线。可以看出，天线600和700包括全向天线608和708，驱动元件604和704以及连接到反射器602和702的导向元件606和706以及光源安装座610和710。全向天线608和708可以是本领域已知的任何类型，但是优选地是用于降低成本的鞭状天线。全向天线608和708用于在设备500与服务器之间进行通信。天线的驱动元件604和704以及导向元件606和706通过反射器602和702电连接到内部部件102。驱动元件604和704传送RF信号，并且导向元件606和706聚焦或分散发射的RF。光源安装座610和710以及反射器602和702可以连接在一起或构造成相同的元件。如果光源安装座610和710不是反射器602和702的一部分，那么它将由RF透明材料构成以不影响反射器602和702操作。
如所讨论的，设备中使用的天线可以选自本领域已知的任何可用的天线设计。例如，如果零售商只想覆盖特定区域，则可以使用窄波束天线。扩展波束天线可用于覆盖较大的区域。本领域技术人员参考本公开将会理解，可以使用各种已知的RF天线。所使用的实例不意味着限制所考虑的天线的类型。这些天线和覆盖范围的变化提供给零售商或其它用户在有光源的地方拥有安全性，以及什么最适于保护标记的物品。增加额外的安全性仅仅是添加新的灯具，这远比安装多个RF读写器和相关电缆和其它硬件更节省成本。或者，可以使用附接到RFID读写器和天线的天线连接器电缆来改变天线本身以提供不同的覆盖范围来广播和接收RF信号。这只需要改变天线而不是整个设备100为所有规模的企业提供了更多的经济。
全向通信天线被配置为不使用标准WiFi频率。使用设备100的非传统频率来传送信息可以释放通常使用的WiFi频谱以供典型用途。
另外，可以使用光源本身进行通信。调制LED聚光灯并检测该调制-光源本质上是明亮的，LED具有快速的响应时间。从几个kHz到几个MHz的数据速率是可能的。调制被设想为在10kbps至200kbps速率下的频率调制(频移键控)或多级调制格式(直接序列扩频、跳频等)的载波(例如，300kHz、600kHz等)。载波通过人眼无法检测到，但通过简单的光学检测器容易在大型开放室中感测到。这个装置的优点是通常超过600流明并且远距离可见的“发射功率”以及低成本的光学检测器(光电晶体管、检测器二极管等)。还可以想到，采用更低功率但更快响应时间运行的独立光源，通过利用每个光的单独载波频率，产生同时读取数十到数百个读写器的能力。还可以设想网状网络，其中某些灯可以中继从其它灯接收到的信号。因为目前市面上的所有IR通信手段，所以其它单独的光源(例如红外线通信)可能是一个便宜的选择。
在实现读写器与服务器之间的这个或任何其它物理层协议时，传输层被看作封装由读写器产生的数据并由服务器使用，否则可能由TCP/IP、USB、串行或由读写器制造商或RFID服务提供商指定的其他方式传输。本发明提供一种“无线线路”-无论该线路是USB连接、串行(TxD/RxD等)还是TCP/IP。
现有的有线和无线协议例如在IEEE 802.3(以太网)、IEEE 802.11(WiFi)、IEEE802.14(蓝牙、Zigbee等)等中阐述。这些协议中的每一个管理源与汇之间的“数据报”或“数据包”的传输，并且可以与其它已知和未知的协议一起实现。微处理器106可以被配置为通过将新的可执行指令上传到微处理器106的内存和存储器来发送和接收与内部部件102兼容的任何协议。
现在参考图8，是美观且使用安装在轨道照明系统上的现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器。可以看出，设备800被附接到标准轨道照明系统802。设备800从轨道照明系统802获取所需的所有功率。设备800可以针对于特定区域用于光源照明并通过天线的驱动和导向部分进行RFID覆盖。全向天线将接收RFID信息，然后在非标准无线通信信道上将其发送回服务器进行处理。
可以通过所选择的协议将来自每个读写器设备800的高数据带宽发送回服务器，或在隐藏节点的情况下，发送回中继器(未示出)。用数据调制光源806还提供了从每个读写器到数据服务器或光到电缆转换器获得高速数据的手段。
现在参考图9，显示了根据一个实施例的美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器900。可以看出，在该实施例中，RFID读写器900看起来像通常所见的更传统的RFID天线。与传统RFID天线不同，RFID读写器900包括光源908、全向天线902和与标准轨道光源804的连接802。该RFID读写器900可用于用户想要留下这个印象的区域，即通过使用类似于传统RFID读取的壳体906来得到安全性。然而，RFID读写器900可以沿轨道光源804移动到任何地方，而不需要重新连接存储。此外，可以使用附接到壳体906的托架904来瞄准光源908。
图10显示了可附接到标准灯泡的装饰壳体1000的图，其包括美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器。在此实施例中，内部部件被设置在装饰壳体1000的基部1002内。RF天线1004和全向天线1006也是装饰壳体1000的一部分。使用这种构造，通过将装饰壳体1000附接到灯泡并将装饰壳体1000连接到馈送灯泡的现有电源来提供将当前灯泡改装到RFID读写器的装置，可以将装饰性壳体1000附接到现有的灯泡，进一步降低成本。
已经描述了一种用于美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器的新颖并改进的系统，克服了现有技术中固有的限制和缺点。
虽然已经以特定程度描述了本发明，但是应当理解，本公开是通过实例做出的，并且其它版本是可能的。在不脱离本发明的范围的情况下，可以在上述描述中作出各种改变，意图是包含在上述描述中或显示在附图中的所有内容都应当是说明性的，而不是限制性的。所附权利要求的精神和范围不应限于包括在本公开中的优选版本的描述。
说明书(包括权利要求书、摘要和附图)以及所公开的任何方法或过程中的所有步骤中公开的所有特征可以以任何组合来组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤是相互排斥的组合。除非另有明确说明，本说明书(包括权利要求书、摘要和附图)中公开的每个特征可以被用于相同、等同或相似目的的替代特征替代。因此，除非另有明确说明，所公开的每个特征仅仅是等效或类似特征的通用系列的一个实例。
权利要求中没有明确说明用于执行指定功能的“手段”或用于执行指定功能的“步骤”的任何元件不应被解释为35 U.S.C.§112中指定的“手段”或“步骤”子句。

Claims (31)

1.一种美观且使用现有电气系统供电的具有软件无线电的RFID读写器，所述读写器包括：
a)部件壳体；
b)连接到所述部件壳体的微处理器；
c)通过非标准通信协议连接到所述部件壳体和所述微处理器的通信协议IC；
d)连接到所述部件壳体和所述微处理器的RFID询问器集成电路；
e)连接到所述部件壳体和所述微处理器的电源；
f)连接到所述微处理器的光源；
g)连接到所述部件壳体和所述光源的散热装置；以及
h)连接到所述微处理器的一个或多个天线。
2.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述微处理器可中继从其它RFID读写器接收的信号。
3.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述微处理器执行控制所述读写器/询问器IC的调制的指令。
4.根据权利要求3所述的RFID读写器，其中所述调制包括频率调制的载波。
5.根据权利要求4所述的RFID读写器，其中所述调制包括载波频率，所述载波频率是选自由直接序列扩频、跳频、二进制相移键控和正交相移键控组成的群组的多级调制格式。
6.根据权利要求5所述的RFID读写器，其中所述调制包括10kbps至200kbps速率的载波。
7.根据权利要求3所述的RFID读写器，其中所述调制进一步包括控制层。
8.根据权利要求7所述的RFID读写器，其中所述控制层包括协议，其中所述协议是时分多址。
9.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述微处理器包括用于定义所述读写器/询问器IC和所述协议IC使用的所述协议和所述频率的可执行指令。
10.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述微处理器包括用于灯控制的可执行指令。
11.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述微处理器包括用于以下的可执行指令：执行所有EPC层功能、聚合RFID标签读取、将RFID标签读取格式化成时间片中唯一标签的文件以便通过传输链路传输、实现传输层协议、使用硬件接口进行RF多路控制、照明控制、控制RFID协议以读取标签、控制RFID IC将阅读RFID的天线切换到通信天线、输出存储的标签数据、实现应急协议、热监测、热管理、中继消息和中继可听公告。
12.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述微处理器包括用于实现用于所述RFID读写器的非标准通信协议的指令，所述可执行指令包括以下步骤：
a)确定节点的数量；
b)选择主节点；
c)发送待通信的标签的数量和每个节点侦听的读写器节点的身份到服务器；
d)平衡轮询请求；
e)创建一个使所有标签报告最小化的轮询表；
f)生成用于从隐藏节点获取信息的路由表；
g)通过服务器从所述可见节点收集标签和其它数据；
h)将主指挥棒传递给每个节点，使每个节点成为一个帧的次主节点；
i)对于每个次节点，重复步骤a)至g)；
j)通过所述主节点从所述次节点获得侦听的节点上的数据；
k)重复步骤i)和j)，直到所有节点完成了上述操作；
j)创建隐藏节点的路由表；
l)分配次主节点以从隐藏节点请求标签数据并将其传送回所述服务器；以及
m)当所述读写器活跃时，重复所有步骤a)至l)。
13.根据权利要求12所述的RFID读写器，其中所述微处理器包括用于在所述读写器与所述服务器之间实现任何物理层协议的可执行指令。
14.根据权利要求12所述的RFID读写器，其中所述微处理器包括用于实现传输层以封装由所述读写器生成并由所述服务器使用的数据的可执行指令。
15.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述电源连接到灯泡插座连接器以供电用于操作。
16.根据权利要求15所述的RFID读写器，其中所述电源被配置为降低由所述灯泡插座连接器提供的所述电压和电流。
17.根据权利要求16所述的RFID读写器，其中所述电压和电流被降低到3Vdc-14Vdc和1A-5A的范围。
18.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述读写器/询问器IC发送RF询问请求并接收RFID数据。
19.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述RF集成电路是软件定义的无线电。
20.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述RF集成电路通电时被编程以向发射器和接收器提供某些调制，并处理这些信号。
21.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述散热装置被配置为将附接到所述内部部件的光源保持在60摄氏度以下。
22.根据权利要求1所述的RFID读写器，其中所述散热装置选自由风扇、散热器、被动冷却器或主动冷却器组成的群组，并且优选地，所述散热装置是散热器。
23.根据权利要求1所述的RFID读写器，进一步包括：
a)连接到所述部件壳体的灯泡壳体；
b)连接到所述微处理器的光源；
c)连接到所述电源的标准灯泡电源连接器；
d)连接到所述RFID询问器集成电路和所述灯泡壳体的一个或多个RF天线；以及
e)连接到所述RFID询问器集成电路用于接收、发送或同时接收和发送RFID数据的全向通信天线。
24.根据权利要求23所述的RFID读写器，其中所述光源选自由白炽灯、卤素灯、荧光灯、CFL以及一个或多个LED组成的群组，并且优选地为所述一个或多个LED。
25.根据权利要求24所述的RFID读写器，其中所述微处理器包括用于调制LED光源用于RFID数据和控制数据通信的指令。
26.根据权利要求25所述的RFID读写器，其中所述调制是10kbps至200kbps速率的调频载波。
27.根据权利要求23所述的RFID读写器，其中所述LED是用于RFID数据和控制数据通信的红外LED。
28.根据权利要求23所述的RFID读写器，其中所述天线是八木天线。
29.根据权利要求28所述的天线，其中所述八木天线选自由双极化八木天线、椭圆极化八木天线或圆极化八木天线组成的群组。
30.根据权利要求20所述的RFID读写器，其中所述天线是贴片天线。
31.根据权利要求30所述的天线，其中所述贴片天线选自由双极化贴片天线、椭圆极化贴片天线和圆极化贴片天线组成的群组。
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