CN110945516A - 射频识别(rfid)标签方位估计的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种射频识别(RFID)标签方位估计的方法，包括：在具有多个天线元件的RFID标签读取器处，发射主传输波束；经由天线元件从RFID标签接收响应信号；基于响应信号的第一分区，生成与第一组接收波束特性相对应的第一组信号测量；基于响应信号的第二分区，生成与第二组接收波束特性相对应的第二组信号测量；将第一组信号测量和第二组信号测量进行组合，以从第一接收波束特性和第二接收波束特性中选择用于RFID标签的估计标签方位。

Description

射频识别(RFID)标签方位估计的方法和装置
背景技术
射频识别(RFID)技术可以部署在各种环境中，包括零售店、仓库等，以跟踪各种类型的对象。典型的RFID系统包括RFID读取器或询问器，以及多个RFID标签。标签通常与环境中的对象(例如，衣物，库存箱等)相关联，并且可以物理地附接于此类物品。RFID读取器被配置为在不同的预定方向上发射一系列射频(RF)询问信号。由RFID读取器通过向天线元件的相控阵中的每一个应用复数权重，而不是经由天线元件的物理运动，来控制每一个询问信号的方向。
一旦接收到询问信号，标签中的至少一个被配置为发射RF响应。进而，RFID读取器被配置为检测和解调响应，该响应可以包含，例如，库存单元(SKU)代码或标识标签所附接的对象的其他数据。除了解调标识数据，RFID读取器还可以被配置为估计从其处接收到响应的标签的方位(例如，相对于该RFID读取器的高度和方位角)，以用于环境中对象的位置跟踪。RFID读取器可以实施常规数字波束成形技术以用于方位估计；然而，此类方位估计技术可能仍然需要环境中的每一个标签的两个或更多个询问以获得足够准确的方位估计。对重复标签询问的需求减慢了位置跟踪的速度，从而降低了系统的效率。
附图说明
附图(其中类同的附图标记在全部单独的视图中表示相同的或功能类似的要素)连同下面的详细描述被纳入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的发明的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。
图1是其中部署了RFID读取器和多个RFID标签的环境的示意图。
图2是图1的RFID读取器的某些内部组件的框图。
图3是图1的RFID读取器的其他内部组件的框图。
图4是RFID标签方位估计的方法。
图5是在图4的方法执行期间图1的环境的示意图。
图6和图7示出了在图4的方法执行期间用于信号分区的替代机构。
图8是经由执行图4的方法生成的信号测量的热图。
本领域技术人员将理解附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的要素中的一些要素的尺寸可相对于其他要素被放大以帮助提升对本发明实施例的理解。
已在附图中通过常规符号在适当位置对装置和方法构成进行了表示，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，以免因得益于本文的描述对本领域技术人员显而易见的细节而混淆本公开。
具体实施方式
射频识别(RFID)技术可以用于各种环境中的对象管理，包括位置跟踪。通常，至少一个RFID读取器被部署在诸如零售商店、仓库等的环境中，在该环境中放置了多个物体(例如，衣物、箱子、货盘等)。每一个对象可以具有附接到其上的RFID。RFID读取器发射扫过待评估区域的一系列询问波束，例如经由天线元件的相控阵的适当的波束成形控制。RFID读取器的天线元件从询问波束到达的至少一个标签接收响应，并且在传输下一询问波束之前，RFID读取器处理该响应以确定标签相对于该RFID读取器的方位。仅接收到该响应即可以指示该标签的大致方向(即，在提示标签响应的询问波束覆盖的区域内)；但是，该大致方向通常不够准确。
为了更准确地确定标签的方位，RFID读取器被配置为针对多个接收波束方位中的每一个计算信号强度测量(例如，接收信号强度指示器，RSSI)，从而有效地细分询问波束的覆盖范围。RFID读取器通常被配置为经由从标签响应获取的基带信号的数字波束成形来计算上述测量。具体地，RFID读取器被配置为将来自上述天线元件的信号同时引导到多个累加单元(MAC单元)中的每一个。每一个MAC单元将预定复数权重应用到传入的天线信号，并为特定的接收波束方位生成信号强度测量。然后可以采用接收波束方位的信号强度测量以选择标签的方位。例如，在简单的实施方式中，选择具有最大信号强度测量的接收波束方位作为标签相对于RFID阅读器的最可能的方向。
为了获得相对于RFID读取器的标签方位的足够准确的估计，通常有必要评估大量的接收波束方位，该接收波束方位中的每一个都需要如上所述的MAC单元。因此，例如，为了评估五十个接收波束方位，RFID读取器可以配备有五十个MAC单元，这些MAC单元中的每一个都使得RFID读取器的复杂性和成本逐渐增加。为了减少此类复杂性和成本，一些常规的RFID读取器被实现为具有减少的数量的MAC单元。结果，RFID读取器无法在标签响应的接收期间评估整组接收波束方位。剩余的接收波束方位只可以在指向同一标签的附加询问波束以及该标签的附加响应之后进行评估。在一些情况下，同一标签的第三次、第四次或更进一步的询问和响应对于评估所需的接收波束方位的数量可能是必要的。此类重复的询问和响应显著减慢了RFID阅读器在放置标签时的操作，尤其是在包含成百上千个RFID标签的环境中。
本文公开的示例针对射频识别标签方位估计的方法，包括：在具有多个天线元件的RFID标签读取器处，发射主传输波束；经由该天线元件从RFID标签接收响应信号；基于该响应信号的第一分区，生成与第一组接收波束特性相对应的第一组信号测量；基于该响应信号的第二分区，生成与第二组接收波束特性相对应的第二组信号测量；将该第一组信号测量和该第二组信号测量进行组合，以从该第一接收波束特性和该第二接收波束特性中选择用于RFID标签的估计标签方位。
图1描绘了以包括销售点(PoS)站108的零售销售楼层的形式的环境102，在销售点(PoS)站108处提供了服务器12和输入/输出设备14(例如，显示器和键盘的组合)。在另一个示例中，服务器12位于销售楼层102的外面并且经由网络(未示出)连接到输入/输出设备14和本文提到的其他组件。
销售楼层102还包括试衣间110和多个带有RFID标签的对象，诸如手提包104、衣服106等。即，每一个物体104、106具有与其相关联的RFID标签，例如通过将RFID标签物理附接到物体上。在其他示例中，一组对象与单个RFID标签(例如，仓库中的一堆对象)相关联。RFID读取器20也部署在销售楼层102中，在本示例中，该RFID读取器20位于头顶上方，例如，在天花板上(未显示)。在其他示例中，多于一个RFID读取器部署在销售楼层102上。在其他示例中，RFID读取器20不需要安装在天花板上。如在图2中所示，RFID读取器包括天线元件的相控阵，将在下面更详细地讨论。
该服务器12包括与接口14和RFID读取器20进行有线、无线、直接或联网通信的一个或多个计算设备(例如，台式计算机、平板电脑、智能手机等)。输入/输出设备14可以由服务器12控制以呈现信息，诸如由RFID读取器20和服务器12中的一个或两个确定的带有RFID标签的对象104、106的方位的表示。
如下面将要讨论的，RFID读取器20被配置为控制天线元件的相控阵以发射指向环境102内各种区域的主传输波束(也称为询问波束)。RFID读取器20进一步被配置为接收来自上述RFID标签的响应，并且处理该响应以生成与接收波束特性(例如，接收波束方位，在本文中也称为接收波束角度)相对应的信号测量(例如，信号强度测量)，以用于选择生成响应的标签相对于RFID读取器20的方位。
参考图2，示出了RFID读取器20的某些组件。特别地，如上所述，RFID读取器20包括天线元件200的相控阵。特别地，在图2中示出的示例包括四个天线元件200-1、200-2、200-3和200-4。在其他示例中，天线元件200的相控阵包括多于两个但少于四个的多个天线元件200；在进一步示例中，天线元件200的相控阵包括多于四个天线元件200。在示例实施方式(未示出)中，RFID读取器包括十四个天线元件200。
RFID读取器20还包括多个RF收发器204。在一些实施例中，收发器204的数量等于天线元件200的数量。因此，如图2所示，RFID读取器20包括四个收发器204-1、204-2、204-3和204-4。在其他示例中，部署了与天线元件的数量相比不同(例如，更少)数量的收发器204。每一个收发器204与天线元件200配对，并且被配置为操作相对应的天线元件200以传输和/或接收数据。例如，在传输模式中，收发器204每一个接收用于传输的数据，处理和调制该数据，并将经调制信号路由到它们各自的天线元件200。在接收模式中，收发器204每一个从他们各自的天线元件200接收RF信号(例如，沿着导电迹线)。每一个收发器对该RF信号进行解调和数字化，以路由到RFID读取器20的其他组件以进行进一步处理。
RFID读取器20还包括专用控制器，如图2中的控制器208所示，专门设计成控制RFID读取器20的组件(例如，收发器204，并引申至天线元件200)以发射主传输波束，接收标签响应，并且从该标签响应生成信号测量以用于该标签的方位估计。控制器208包括非瞬态计算机可读存储介质，诸如示出为嵌入在控制器208内的存储器212。存储器212包括易失性存储器(例如，随机存取存储器或RAM)和非易失性存储器(例如，只读存储器或ROM、电可擦除可编程只读存储器或EEPROM、闪存存储器)中的一个或它们的组合。在其他示例中，存储器212是与控制器208互连的分立组件，或者是嵌入式存储器组件和分立存储器组件的组合。控制器208还包括多个估计器216，如下面将要详细讨论的。
控制器208、存储器212和估计器216被实施为一个或多个集成电路(IC)。在一些示例中，控制器208被实施为专门设计的集成电路，诸如现场可编程门阵列(FPGA)，并且存储器212和估计器216是上述FPGA的组件。在其他示例中，控制器208被实施为多个分立组件，包括一个或多个FPGA或其他IC组件。在一些示例中，控制器208被实施为数字信号处理器(DSP)和FPGA。在一个此类示例中，在下面详细讨论的，标签处理器220和方位估计器228在DSP内实施，估计器216和方位处理器224在FPGA内实施。在一些示例中，可以提供估计器216和复数权重的存储库226作为上述FPGA内方位处理器224的组件。
控制器208被配置为执行一个或多个应用，每一个应用可以被实施为存储在存储器212中的可执行指令或控制器208中的专门配置的硬件组件。特别地，控制器208被配置为执行标签处理器220以控制收发器204发射询问波束，并处理诸如从标签响应获取的对象标识符之类的数据。控制器208进一步被配置为执行方位处理器应用224，方位处理器应用224被配置为从收发器204接收标签响应信号，并且控制估计器216以基于存储在存储器212中的一组复数权重226(在本文中也称为加权因子226)从该响应信号生成信号测量。由方位处理器224生成信号测量将会在下面详细地讨论。在该示例中，由方位处理器224生成的信号测量被提供给方位估计器228，方位估计器228被配置为处理该信号测量——例如，高度角和方位角——以估计标签相对于RFID读取器20的方位。方位估计器228可以被配置为将所选择的方位传递给标签处理器220以进行进一步处理(例如，用于将标签方位传输到服务器12)。方位处理器224还被配置为向标签处理器220提供主标签响应信号(也称为主接收波束)以进行进一步处理，并且从标签处理器220接收数据以传输到收发器204。
上述应用的功能还可以组合成单个应用，或者与图2所示的应用不同的一组应用。此外，在一些示例中，某些功能，诸如由方位估计器提供的功能，可以在服务器12中而不是在RFID读取器20的控制器208中实施。在进一步示例中，某些功能可以在另一个控制器处实施，诸如位于控制器208和通信接口232之间的主机控制器(未示出)。
RFID读取器20还包括与控制器208互连的通信接口232。通信接口232包括适当的硬件(例如，发射机、接收机、网络接口控制器等)，该硬件允许服务器RFID读取器20与诸如服务器12的其他计算设备进行通信。在RFID读取器20和服务器12之间建立的通信链路可以是直接链路，或是横穿一个或多个网络的链路，该网络包括局域网和广域网。基于需要RFID读取器20进行通信的网络或其他链路的类型来选择通信接口232的特定组件。
现在参考图3，详细地示出了估计器216和控制器208的某些相关联组件。特别地，四个估计器216-1、216-2、216-3和216-4示出为经由分离器300与收发器204连接。在其他示例中，提供了比示出的四个数量更多的估计器216。在进一步示例中，提供了更少数量的估计器216。更一般地，估计器216的数量不需要等于天线元件的数量。
每一个估计器216包括数量与RFID读取器20中提供的天线元件200的数量相等的多个乘法器(例如，实施为控制器208内的电路)。因此，估计器216-1包括乘法器M1-M4，估计器216-2包括乘法器M5-M8，估计器216-3包括乘法器M9-M12，并且估计器216-4包括乘法器M13-M16。每一个乘法器被配置为从收发器204接收基带信号的信号，以将每一个接收到的样本乘以复数加权因子，并且将相乘的结果路由到每一个估计器216中包括的加法器304。每组乘法器M1-M4、M5-M8等，通过应用下面讨论的一组复数加权因子，生成用于估计方位的一个信号测量。
如上所述，每一个估计器216还包括加法器304(因此在图3中示出为加法器304-1、304-2、304-3和304-4)，加法器304被配置为接收各自的估计器216的乘法器M的输出并且将各自的估计器216的乘法器M的输出进行求和。每一个估计器216还包括一个或多个累加器308，累加器308可以，例如，实施为存储器212中的寄存器。在该示出的示例中，估计器216-1包括累加器308-1-1,...,308-1-n；估计器216-2包括累加器308-2-1,...,308-2-n；估计器216-3包括308-3-1,...,308-3-n；并且估计器216-4包括308-4-1,...,308-4-n。与每个估计器216相关联而实施的累加器308的数量基于由该估计器216生成的信号测量的数量而确定。因此，每一个估计器216不需要具有和其他估计器216数量相同的累加器308，并且与给定估计器216相关联的累加器308的数量不需要等于天线元件200或估计器216的数量。如对本领域技术人员现在将显而易见的，尽管估计器216具有同时生成多个累加的能力，但是估计器216也可以称为乘法累加器(或MAC单元)。
如下面将要详细讨论的，方位处理器224被配置为路由基带信号——由收发器204生成并且与在天线元件200处接收的RF标签相对应——到估计器216中的每一个，并且更具体地，到估计器216的乘法器M。方位处理器224进一步被配置为控制每一个估计器216的乘法器M以应用从存储器212中的复数权重存储库226中检索到的加权因子。特别地，如将在下面看到的，方位处理器224控制每一个估计器216的乘法器以在接收单个标签响应期间应用多个不同组的加权因子，从而允许从单个标签响应中生成多个信号测量。
现在参考图4，示出了RFID标签方位估计的方法400。将结合由如上所述的RFID读取器20对于方法400的执行来描述该方法400。
从框405处开始，RFID读取器20被配置为发射主传输波束(即，询问波束)。特别地，标签处理器220被配置为选择主传输波束的方位，并且将所选择的方位和要包含在主发射波束中的数据两者经由天线元件200发送到收发器204，以进行编码、调制和发射。显而易见的是，复数权重通常应用到由标签处理器220发送的主传输信号，以便将主发射波束转向所选择的方位。可以采用各种机构来控制主传输波束，包括在收发器204自身内应用复数权重，收发器204可以存储与每一个预定的主传输波束方位相对应的复数权重。简要参考图5，示出了在框405执行期间的销售楼层102，并且示出了主传输波束500。
在框410处，RFID读取器20被配置为接收RFID标签(例如，附接到受图5所示的主传输波束500影响的衣物中的一个)对主传输波束的响应。该响应从RFID标签发射并且在天线元件200处检测该响应。收发器204被配置为通过诸如电路迹线的信号路径从它们各自的天线元件200接收RF信号。在本示例中，收发器204被配置为解调和数字化从它们各自的天线元件接收的响应信号。然后收发器204被配置为在多个信号路径上将所得数字基带信号的样本经由方位处理器224路由到标签处理器220和估计器216。特别地，如图3所示，(经由分离器300)路由该响应信号使得每一个估计器216从收发器204接收响应信号样本。更具体地，给定估计器216中的每一个乘法器M接收与天线元件200中的一个相对应的响应信号。因此，例如，乘法器M11接收从天线元件200-3获取的响应信号。
在框415处，方位处理器224被配置为基于响应信号的第一分区来生成与第一接收波束特性相对应的第一信号测量。接收波束特性包括接收波束角度(即，接收波束方位、或高度角和方位角)和接收波束极化中的至少一个。在接收波束角度的情况下，在该示例中，第一信号测量是信号强度测量，诸如对于给定的接收波束角度的RSSI值。
如将可见，由方位处理器224通过控制估计器216中的一个以经由该估计器216的乘法器M应用与该接收波束角度相对应的一组预定的加权因子，而生成对于给定接收波束角度的信号强度测量。方位处理器224被配置为从复数权重存储库226中检索该组加权因子，以在相关估计器216处应用。
在框420处，方位处理器224被配置为基于响应信号的附加分区来生成与附加接收波束特性相对应的附加信号测量。如前所述，接收波束特性包括接收波束角度(即，接收波束方位、或高度角和方位角)和接收波束极化中的至少一个。在方位处理器224处通过控制上述(即，与用于生成第一信号测量的估计器216相同的)估计器216以应用从存储库226中检索的不同组的预定加权因子，来执行附加信号测量的生成。
如上所述，第一信号测量和附加(在方法400的本示例执行中为第二)信号测量的生成分别基于标签相应的各自分区，而不是整个标签响应。换句话说，由方位处理器控制单个估计器216以将两个或更多个不同组的加权因子应用到标签响应的两个或更多个不同的部分，以生成两个或更多个不同的信号测量，其依次对应于两个或更多个不同的接收波束特性(例如，接收波束角度)。响应信号的分区将在下面更详细地讨论。
在框425处，方位处理器224被配置为确定附加组复数权重是否应用到响应信号。当确定是否定时，方法400的执行行进到框430，在框430处，方位处理器224被配置为将第一和第二信号测量发送到方位估计器228，以从第一和第二接收波束特性选择用于RFID标签的估计标签方位。例如，可以将组合的信号测量提供给方位估计器228以用于标签方位选择。在简化示例中，方位估计器228被配置为选择从方位处理器224接收的最大信号强度测量，然后选择与该信号强度测量相对应的接收波束特性(例如，接收波束角度)作为标签方位。
当在框425处的确定为肯定时，方位处理器224替代地重复框420的执行，控制估计器216以将另一(在方法400的该示例中为第三)组加权因子应用到响应信号的另一个分区。可以重复框425和420的执行，直到存储库226中的所有预定加权因子已经被应用到响应信号的各个分区为止。
在框430的执行之后，可以重复方法400的执行，从发射具有与图5中所示的主传输波束500不同的方位的另一个主传输波束开始。
参考图6，根据一些示例，将在框415和框420处更详细地描述响应信号的分区和信号测量的生成。如前文所述，响应信号由收发器204进行数字化，并且因此将该响应信号经由分离器300(图6中未示出)路由到估计器216-1的乘法器(在图6中单独示出)作为多个数字样本。更具体地，每一个收发器根据从相对应的天线元件200接收的RF信号生成多个样本。在图6中示出的四组样本，每一个都来自收发器中的一个，并且一次提供一个样本给相对应的乘法器M。对于本领域技术人员而言显而易见的是，可用的样本数量由响应信号的长度和收发器204内数字转换器的采样率确定。
图6还示出了复数权重226。具体地，复数权重226包括四组加权因子600，以供方位处理器224用于控制估计器216-1的乘法器M1-M4。方位处理器224被配置为分区响应信号并且从这些分区生成信号测量。在本示例中，假设存在四组加权因子(1a-4a、1b-4b、1c-4c和1d-4d)，则方位处理器224被配置为控制估计器216将不同的加权因子应用到响应信号的四个分区604、608、612和616中的每一个。假定分区604是响应信号中的第一分区，而假定分区616是响应信号中的最后一个分区(即，以晚于第一分区604的时间在天线元件200处接收)。
为了生成信号测量，方位处理器224被配置为检索加权因子1a、2a、3a和4a并且分别控制乘法器M1、M2、M3和M4将那些加权因子应用到第一分区604的样本。因此，乘法器M计算分区604中的每一个样本的乘积，并且加法器对四个所得乘积求和，并将该和与第一累加器308-1-1相加。当第一分区604中的每一个样本已经被处理时，第一累加器308-1-1包含与接收波束特性相对应的信号测量(例如，RSSI值)，加权因子1a-4a同样与该接收波束特性相对应。此时，累加器308-1-2、308-1-3和308-1-4是空的。
当第一分区604已经被处理时(例如，当方位处理器检测到预期样本数量的四分之一已经被处理时)，方位处理器224被配置为检索下一组加权因子——1b、2b、3b和4b——并且在第二分区608的样本的接收期间将这些加权因子应用到乘法器M1-M4。重复上述过程，不同之处在于方位处理器224还控制估计器216-1以将加法器304-1的输出引导至第二累加器308-1-2。因此，当第二分区608的样本已经被处理时，累加器308-1-1包含上述第一信号测量，并且累加器308-1-2包含从分区608导出的第二信号测量(例如，第二RSSI值)。
由方位处理器224重复上述过程(即，通过重复框420和425的执行)以生成第三信号测量，在分区612的接收期间第三信号测量存储在累加器308-1-3中并且通过将加权因子1c-4c应用到乘法器M1-M4而生成第三信号测量。然后由方位处理器224再次重复上述过程以生成第四信号测量，在分区616的接收期间第四信号测量存储在累加器308-1-4中并且通过将加权因子1d-4d应用到乘法器M1-M4而生成第四信号测量。
从上面可以明显看出，估计器216-1从单个响应信号中生成四个不同的信号测量，诸如每一个与不同的接收波束特性(例如，角度或极化)相对应的RSSI值。如现在将显而易见的，参考图3和图6，分离器300允许分区604、608、612和616也同时被引导至其他三个估计器216-2、216-3和216-4。此外，如图6所示，复数加权存储库226包含用于上述估计器中的每一个的附加组加权因子。例如，方位处理器224被配置为在估计器216-1生成上述四个信号测量的同时，控制估计器216-2从分区604、608、612和616生成附加的四个信号测量。特别地，方位处理器224被配置为将加权因子5e-8e应用到分区604，将加权因子5f-8f应用到分区608，将加权因子5g-8g应用到分区612，以及将加权因子5h-8h到分区616。类似的，方位处理器224被配置为同时将加权因子9i-12l应用到估计器216-3，并且将加权因子13m-16p应用到估计器216-4。
因此，在附图中示出的示例实施方式中，每一个估计器216针对响应信号的每一个分区生成一组四个信号测量。因此，处理响应信号以生成总共十六个信号测量，从而允许控制器208评估十六个不同的接收波束特性，其中具有等效硬件配置(即，如图3所示的四个估计器)的常规RFID读取器只能评估四个接收波束特性。
参考图7，示出了对响应信号进行分区的另一种方法。鉴于在图6的示例中，方位处理器224将响应信号分区为与相邻时间段相对应的连续分段，在图7的示例中，方位处理器224被配置为将响应信号分区为样本的交错子集。图7示出了相互交错的样本的四个子集700、704、708和712。为了生成图7的示例中的信号测量，并非确定每一个分区的样本数量，而是将方位处理器224配置为在每一个样本的加权因子集合之间交替。因此，例如，将加权因子1a-4a应用到第一样本，将加权因子1b-4b应用到第二样本，将加权因子1d-4d应用到第四样本，依此类推。图7中示出的实施方式可以更不易受到响应信号幅度中基于时间的变化的影响，因此可以产生更可靠的信号测量。
在具有附加估计器216的其他示例中，可以生成比上面讨论的十六个更多数量的信号测量。此外，可以增加由方位处理器224在响应信号中限定的分区的数量，以产生与附加接收波束特性相对应的附加信号测量。选择适当数量的分区(并因此选择相对应的数量的加权因子集)可以使获取更多数量的信号测量的能力与那些信号测量的准确性之间达到平衡，如果将响应信号分区为一定程度以使每一个信号测量的有效采样率降至奈奎斯特速率以下，则准确性可能受影响。例如，假设收发器204具有2.4MHz的采样率，并且响应信号的带宽是300kHz。为了准确地对响应信号进行采样，约600kHz的采样率就足够了。因此，响应信号(以2.4MHz采样)可以分为四个分区，对信号测量准确性的影响最小。尽管所得信号测量的准确性可能会受到影响，但也可以采用更多数量的分区。
在其他示例中，可以组合如上所述的分段和交错方法。例如，分区可以以两个或更多个样本的块交错，而不是图7中所示的单样本交错。
在其他示例中，一个或多个分区可以被丢弃，而不是如上所述地用于生成测量。例如，可以丢弃除分区中的一个之外的所有分区(例如，图7中所示的分区700)，并且可以将保留的分区应用到每一个估计器216。因此，可以在减少样本数据量的情况下生成与接收波束特性相对应的一组信号测量，从而减少样本存储需求并简化逻辑，尤其是在基于FPGA的估计器中。
可以将在方法400的执行期间生成的信号测量提供给方位估计器228，以进行进一步处理以选择标签方位，并且表示与各个接收波束特性相对应的信号测量的热图。例如，图8描绘了从标签响应生成的一组十六个RSSI值，每一个RSSI值都与不同的接收波束角度相对应。接收波束角度可以覆盖由主传输波束500覆盖的扇区800的子集。
在一些示例中，方位处理器224仅处理响应信号的部分。例如，方位处理器可以被配置为分区和处理响应信号的前同步码。在此类实施例中，在框405处，RFID读取器20可以被配置为在主传输信号中包括对扩展前同步码的请求，以增加可以用于方位处理器224的前同步码样本的数量。
在上述说明书中已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可做出各种修改和改变而不脱离如下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是图示性的而非限定性的意义，并且所有这种修改都旨在被包括在本教导的范围内。
这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何(多个)要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。本发明单独由所附权利要求书限定，包括在本申请处于未决状态期间做出的任何修改以及出版后这些权利要求的所有等效物。
此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等之类的关系术语可单独地用来将一个实体或动作与另一个实体或动作区别开，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间具有任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包括有”、“具有”、“具备”、“包含”、“包含有”、“涵盖”、“涵盖有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使包括、具有、包含、涵盖一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“包括一”、“具有一”、“包含一”、“涵盖一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在包括、具有、包含、涵盖该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一”和“一个”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本上”、“大致上”、“近似”、“约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，并且在一个非限定性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械连接的。以某种方式“配置”的设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以以未列出的方式进行配置。
要理解，一些实施例可以包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理设备”)，例如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可以由无存储程序指令的状态机来实现，或者在一种或多种专用集成电路(ASIC)中实现，其中各种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可以使用这两种方法的组合。
此外，实施例可以实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如包括处理器的)计算机编程以执行如本文所描述和要求保护的方法。这种计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的构思和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及IC。
本公开的摘要被提供以允许读者快速地明确本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。此外，在上述具体实施方式中，可以看出出于使本公开整体化的目的，各个特征在各实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此被结合入具体说明中，其中各个权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。

Claims (22)

1.一种射频识别(RFID)标签方位估计的方法，包括：
在具有多个天线元件的RFID标签读取器处，发射主传输波束；
经由所述天线元件从RFID标签接收响应信号；
基于所述响应信号的第一分区，生成与第一组接收波束特性相对应的第一组信号测量；
基于所述响应信号的第二分区，生成与第二组接收波束特性相对应的第二组信号测量；以及
将所述第一组信号测量和所述第二组信号测量进行组合，以从所述第一接收波束特性和所述第二接收波束特性中选择用于所述RFID标签的估计标签方位。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一组信号测量和所述第二组信号测量包括所述响应信号的各个分区的信号强度测量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一组接收波束特性和所述第二组接收波束特性包括接收波束角度和接收波束极化中的至少一个。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，接收所述响应信号包括在与各个天线元件相对应的多个信号路径上接收所述响应信号；
其中，生成所述第一组信号测量包括在所述响应信号的所述第一分区期间，将第一组加权因子应用到所述多个信号路径；以及
其中，生成所述第二组信号测量包括在所述响应信号的所述第二分区期间，将第二组加权因子应用到所述多个信号路径。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，接收所述响应信号进一步包括在所述多个信号路径上接收多个响应信号样本；
所述响应信号的所述第一分区包括多个样本的第一子集；并且
所述响应信号的所述第二分区包括所述多个样本的第二子集，所述第二子集不同于所述第一子集。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一子集的样本在初始时间段内是连续的，并且其中，所述第二子集的所述样本在随后的时间段内是连续的。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一子集的所述样本与所述第二子集的所述样本是交错的。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，生成所述第一组信号测量进一步包括将所述第一子集的所述样本经由信号路径路由到各个估计器，并且控制所述估计器应用所述第一组加权因子；以及
其中，生成所述第二组信号测量进一步包括将所述第二子集的所述样本经由所述信号路径路由到所述估计器，并且控制所述估计器应用所述第二组加权因子。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述估计器包括多个乘法器。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括将所述乘法器的输出引导到加法器以生成所述第一组信号测量和所述第二组信号测量。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
基于所述响应信号的第三分区，生成与第三组接收波束特性相对应的第三组信号测量。
12.一种射频识别(RFID)标签读取器，包括：
天线元件的阵列；
多个RF收发器，连接至所述天线元件中的相应的天线元件；
控制器，与所述RF收发器通信，所述控制器包括：
标签处理器，被配置为控制所述收发器经由所述天线元件的阵列发射主传输波束；
方位处理器，被配置为从RFID标签经由所述天线元件接收响应信号，并且(i)基于所述响应信号的第一分区，生成与第一组接收波束特性相对应的第一组信号测量，并且(ii)基于所述响应信号的第二分区，生成与第二组接收波束特性相对应的第二组信号测量；以及
方位估计器，被配置为将所述第一组信号测量和所述第二组信号测量进行组合，以从所述第一组接收波束特性和所述第二组接收波束特性中选择用于所述RFID标签的估计标签方位。
13.如权利要求12所述的RFID标签读取器，其特征在于，所述第一组信号测量和所述第二组信号测量包括所述响应信号的各个分区的信号强度测量。
14.如权利要求12所述的RFID标签读取器，其特征在于，所述第一组接收波束特性和所述第二组接收波束特性包括接收波束角度和接收波束极化中的至少一个。
15.如权利要求12所述的RFID标签读取器，所述方位处理器被配置为：
在与各个天线元件相对应的多个信号路径上接收所述响应信号；
在所述响应信号的所述第一分区期间通过将第一组加权因子应用到所述多个信号路径，生成所述第一组信号测量；以及
在所述响应信号的所述第二分区期间通过将第二组加权因子应用到所述多个信号路径，生成所述第二组信号测量。
16.如权利要求15所述的RFID标签读取器，所述方位处理器被配置为在所述多个信号路径上接收所述响应信号作为多个响应信号样本；
所述响应信号的所述第一分区包括多个样本的第一子集；并且
所述响应信号的所述第二分区包括所述多个样本的第二子集，所述第二子集不同于所述第一子集。
17.如权利要求16所述的RFID标签读取器，其特征在于，所述第一子集的样本在初始时间段内是连续的，并且其中，所述第二子集的所述样本在随后的时间段内是连续的。
18.如权利要求16所述的RFID标签读取器，其特征在于，所述第一子集的所述样本与所述第二子集的所述样本是交错的。
19.如权利要求16所述的RFID标签读取器，所述方位处理器被配置为：
通过将所述第一子集的所述样本经由所述信号路径路由到各个估计器并且控制所述估计器应用所述第一组加权因子，生成所述第一组信号测量；以及
通过将所述第二子集的所述样本经由所述信号路径路由到所述估计器并且控制所述估计器应用所述第二组加权因子，生成所述第二组信号测量。
20.如权利要求19所述的RFID标签读取器，其特征在于，所述估计器包括多个乘法器。
21.如权利要求20所述的RFID标签读取器，所述方位处理器被配置为将所述乘法器的输出引导到加法器以生成所述第一组信号测量和所述第二组信号测量。
22.如权利要求12所述的RFID标签读取器，所述方位处理器进一步被配置为基于所述响应信号的第三分区，生成与第三组接收波束特性相对应的第三组信号测量。
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