CN1137317A - 鉴别目标物体的数据载体及其控制方法 - Google Patents

Abstract

用于鉴别若干目标物体、特别是储气瓶的数据载体，具有一个数据发送器(22)和一个电源。其中，每个数据载体至少含有一个高频信号反射器(21)，其固有频率可以由数据发送器(22)控制，其中，固有频率含有数据载体经编码的特定识别信号。

Description

鉴别目标物体的数据载体及其控制方法

本发明涉及的是一种用于鉴别目标物体，特别是货物的数据载体，该载体具有一个数据发送器和一个电源，本发明还涉及一种控制数据载体的方法。

上述类型的数据载体尤其是可以安装在运输的货物上，以便能够掌握这些货物在生产过程和使用期间的情况下。从而能够控制这些货物的生产过程、运输以及使用。

储气瓶就是这类货物的一个实例，这种储气瓶正在使用的数量在欧洲约达七千万个，在美国多于一亿个，其中比如用于医疗设备，在充气机上充以氧气，并且随后运往用户。空瓶再被运回到充气机上。

因为这些储气瓶是用钢材制造的，所以它们循环使用可以长达约十年之久。然而，由于不同的循环路径、不同的用途和不同的时间期限，每年储气瓶的损耗量可达总现存量的3％。

为了减少这种损耗，已知在这些储气瓶上安装数据载体，这种载体携带着特定的识别信号，这些信号可以无接触询问，从而可以用于鉴别和跟踪这些储气瓶。

已知的数据载体具有一个用电池供电的数据发射器，然而这类数据载体功耗相当高并且由于其结构复杂制造费用相当昂贵。

所以，为此曾提出过另一种方案，制造带有感应供电数据发射器的数据载体。但是这种数据发射器只有很小的作用距离，所以只能在小的距离范围内对目标进行鉴别，因而，比如在用载重汽车运输储气瓶时就出现了问题。

因此，本实物发明的任务是给出一种用于鉴别目标物体的、具有小的功耗和大的应答作用距离的数据载体以及给出一种对其进行控制的方法。

根据本发明，该项任务的解决是用本文开始所述类型的数据载体和控制该数据载体的一种方法实现的，该载体至少配装有一个高频信号反射器，该反射器的固有频率可由数据发送器控制，在数据载体中数据发送器周期性地反复地对反射器天线进行控制，其中周期持续时间对应于一个预先给定的时间间隔，其中该时间间隔被分成至少两个时间段，并且在第一时间段中反射器天线的固有频率经数据发送器以如下方式调制，即借助一个扫描装置可对一个特定的识别信号进行询问，并且在第二时间段中不对反射器天线的固有频率进行控制。

本发明数据载体的特点是功耗低，因为它没有有源发射器件。

本发明控制数据载体的方法使得功耗进一步降低并且在同时操作许多数据载体时具有低的连锁率，从而具有高的识别几率。

这里，当数据载体的至少一个信号反射器用缝隙天线制成时是有利的。用缝隙天线可将环境影响降至最小。

此外，当缝隙天线是用一个覆有金属层的塑料载体制成时是有利的，其中金属层具有一个缝隙。借此可以简单和廉价地制造反射器天线。

本发明的一种下述结构也是有利的，即在该结构中，为控制信号反射器的固有频率设置一个可由数据发送器控制的阻抗。从而可以避免使用活动的另件和降低信号反射器的受干扰的程度。

本发明根据权利要求5所述结构也是有利的，因为借此可以对固有频率进行特别有效地调制。

权利要求6和7给出了电源的有利实现方法。

本发明按如下方式的一种结构也是有利的，即采用塑料对数据载体进行围铸，可减少机械损坏的危险并从而提高可靠性。

当若干个节圆状弯曲的信号反射器组成一个圆环时也是有利的，借此数据载体可以特别简单地套在瓶颈上，尤其是储气瓶颈上。

如果为询问数据载体设置的一个扫描装置包含一个高频发射装置、一个高频接收装置和一个分析电路时也是有利的。

当第二时间段(B)的长度是第一时间段(A)长度的若干倍时，就得到本发明方法的一种有利的结构。

当第一时间段具有一个同步信号和一个检查信号时也是有利的。采用这种方法扫描装置的电路费用可以很低，而且也可以减小误扫描的危险。

如果每个数据载体的特定识别信号作为数字编码存储在数据发送器中并且该数字编码被转换成矩形脉冲序列，用该序列调制信号反射器的固有频率，就可以进一步提高识别率。

可用下述方法减小连锁率，即在一组数据发送器中所设定的时间间隔具有不同的长度，其中这些时间间隔优先各为某预先给定时间长度的整数倍并且这些时间间隔相互之间有时差，和以及或者当借助使用具有有限精度的时间控制器件时，所设定的时间间隔(A和B)具有不同的长度。

下面借助附图进一步阐述本发明。这些附图是：

图1本发明数据载体扫描装置方框电路图，

图2数据载体方框电路图，

图3a和图3b，反射器天线示意图，

图4储气瓶用的数据载体，

图5储气瓶上数据载体的装配，

图6鉴别储气瓶的设备，

图7数据发送器对反射器天线频率控制的时间图，

图8该种频率控制第一时间段的时间图，

图9对图8时间图的补充和

图10在扫描时间间隔内相互干扰的几率。

图1所示扫描装置包括一个数据采集站1，借助该采集站可以询问在数据载体2中记录的编码。采集站1包含一个高频发射器11，一个与其连接的发射天线12和一个具有接收天线14的接收站13。数据载体2具有一个反射器天线21。

为了提高识别的可靠性，扫描装置安装多个发射和接收天线12、14和/或也安装多个高频发射器11和接收站13是适宜的，根据情况它们也可以以不同频率工作。扫描装置的工作原理如下：

由采集站1经发射天线12发射的高频信号到达数据载体2，此时如果发射信号的频率与数据载体2反射器天线21的固有频率相同，则该高频信号就被反射器天线吸收，与此相反，如果频率不一致则高频信号依据频率的差别而被反射。因为数据载体反射器天线21的固有频率按周期性的时间间隔经一个与数据载体2的数字编码相对应的脉冲序列来调制，所以借此对编码并且从而对有关数据载体2的特定识别信号进行询问，于是就可以对有关的目标物体进行鉴别。

图2示出的数据载体2含有反射器天线21、数据发送器22、可控阻抗23和用作电源的电池24。

电源24比如也可以采用可感应充电的馈电电路或者采用光电池加以实现。

可控阻抗23由数据发送器22控制，该发送器记录着有关数据载体的特定识别信号并且由电池24供电。用可控阻抗23按如下方式对反射器天线21的固有频率进行调制，即或者与发射信号的频率很一致或者相差甚远，其中，用反射器天线21固有频率的时间变化表示数据载体的特定识别信号。

反射器天线21被制成缝隙式天线，下面将用图3(a)和3(b)进一步予以说明。

图3(a)所示缝隙天线是用金属片3制造的，它具有缝隙31，其长度l＜λ，其中λ表示发射信号波长。在缝隙31的两个边缘之间装配一个变容二极管，用此二极管根据所加电压改变缝隙31的有效电长度并且从而改变用金属片形成的缝隙天线3的固有频率。

可控阻抗可以不用一个单一的变容二极管而用两个变容二极管制造，这些二极管对高频是串联的，对低频是并联的。

图3b中示出了另一种缝隙天线的实施方案，其中缝隙31a只延伸到长度的一半，而可控阻抗，特别是一个变容二极管32安装在缝隙31a的一端。

用这个装置也可以根据加在一个或几个变容二极管上的电压来实现缝隙有效电长度的改变。

图4所示数据载体2由一个用金属制造的环4组成，沿该环周边有三个缝隙41，这些缝隙构成三个反射器天线。此外，该环还包括一个数据发生器22，该发生器由电池24作为电源供电，并且控制可控阻抗23，这些阻抗安装在缝隙41中，并与其轴向边界连接。

可控阻抗23是用变容二极管组成的，这些二极管与加在其上的电压相对应而调制缝隙41制成的反射器天线的固有频率，使固有频率的变化给出数据载体的特定识别信号，这个信息被由天线反射的高频信号继续传送。因为已知反射器天线的反射特性由高频信号和天线的固有频率之间的一致程度所决定。因此可以跨越较大的距离用高频信号照射反射器天线和接收被反射的高频信号来询问数据载体的特定识别信号，在此过程中，数据载体中的功耗可以很少。

图5示出储气瓶5用的一种圆环状数据载体2，该载体可固定在储气瓶5的颈部。使用具有三个反射器天线41的结构，其反射特性基本上与方向无关，因此无论从任何方向都可以对数据载体进行扫描，并且在扫描过程中与储气瓶或立或倒的放置状态无关。

在本实施例中，反射器天线4是用金属片制造的，该金属片至少有一个缝隙41。然而该天线也可以用一种常规的有金属覆层的印刷电路板制造。

为了提高承受机械负荷的能力，可以把反射器天线、数据发送器、电池和可控阻抗用塑料围铸，其中必须保证所铸外壳大体上不干扰高频场，即不损害数据载体的功能。另一种办法也可以给数据载体装配一种常规外壳，优先采用不导电塑料制成的外壳。

如果同时扫描许多数据载体并进而同时反射时，那么就可能由于反射信号的重叠形成所谓的连锁，即没有一个反射信号可以被译码。例如在被扫描的储气瓶中有若干个同时在载重汽车上被运输时可能出现此种情况。

本发明所采用控制数据载体的方法可以减小这种连锁的几率。

如图7所示，一个数据发送器的反射器天线由一个在此发送器中安装的控制装置在一个周期性重复的时间间隔内进行频率调制，其中此时间间隔被分成两个时间段A和B。时间明显较短的第一时间段具有1.771ms的时间长度，与此相反，第二时间段B具有从106.67ms到213.34ms的时间长度。在第一时间段A内反射器天线被频率调制，因此借助一个相关的发射和接收装置可以扫描在有关数据载体中记录的、表示该数据载体特定识别信号的编码。与此相反，在第二时间段B中不对反射器天线进行调制，因此没有数据可以扫描。

通过在第一时间段A末端的一个检查信号可以提高识别的可靠性。在这种情况下，时间段A具有1.875ms的时间长度。

从图8可以清楚地看到第一时间段A被分成具有长度为104.2μs的A1和具有长度为1.667ms的A2两个分时间段，其中第一分时间段A1可以扫描控制信号，而在第二分时间段A2中可以扫描有关数据载体固有的编码。

如上所述，为了提高识别的可靠性在时间段A的末端还设置了一个具有长度例如为104.2μs的第三分时间段，该时间段含有另外一个控制信号。

最后从图9可以清楚地看到，第二分时间段A2在开始端有一个同步信号，它由在26.04μs内的两个脉冲组成。其后跟随63个信号组，这些信号组含有数据载体的有关编码。

在本实施例中，数字0-值由两个长6.51μs的脉冲和数字1-值由一个长13.02μs的单一脉冲、各在一个26.04μs的时间间隔内形成。

一个发射装置用于扫描一组数据载体，此发射装置发射的信号可以由反射器天线反射，这时接收装置可以接收到反射信号。各个数据载体的反射天线进行频率调制的时间段A远小于反射器天线不进行频率调制的时间段B。

其中，各个数据载体控制装置的计时器可以在不同时刻开始工作。此外，不同的数据载体的第二时间段B长度不同。最后由于在各数据载体中所装计时器的不准确性，不同数据发送器中的时间段A和B不完全相同，而且随时间的推移相互间偏差越来越大。由于这些因素在一个扫描周期内两个数据载体的时间段A相互重叠、即可能出现连锁的几率很小。此外，随着在扫描过程中扫描周期数量的增加，数据载体相互之间干扰的几率不断下降。

图10曲线以百分数示出在扫描时间长度内当一组中有12个数据载体时由于两个扫描信号同时出现而导致的干扰几率。其中以图7所示实施例的时间段为基础。

Claims (16)

1.用于鉴别若干目标物体，尤其是货物的、具有一个数据发送器和一个电源的数据载体，其特征在于，该数据载体至少含有一个高频信号反射器(21)，其固有频率可由数据发送器(22)控制。

2.根据权利要求1所述数据载体，其特征在于，至少一个信号反射器(21)是用一个缝隙天线(3)构成的。

3.根据权利要求2所述数据载体，其特征在于，缝隙天线(3)是用一个由金属薄层覆盖的塑料载体制造的，其中金属薄层具有一个缝隙。

4.根据权利要求1至3之一所述数据载体，其特征在于，为控制信号反射器(21)的固有频率，安装了一个可由数据发送器(22)控制的阻抗(23)。

5.根据权利要求4所述的具有权利要求2所述的一个缝隙天线的数据载体，其特征在于，可控阻抗是由两个变容二极管形成的，这两个变容二极管以如下方式安装在缝隙天线(3)的两个轴向边缘(31)之间，即它们在高频时是串联连接而在低频时是并联连接。

6.根据权利要求1至5其中之一所述数据载体，其特征在于，电源包含一个电池(24)、特别是一个锂电池。

7.根据权利要求1至5其中之一所述数据载体，其特征在于，电源包含一个光电池。

8.根据权利要求1至7之一所述数据载体，其特征在于，数据载体(22)用塑料围铸。

9.根据权利要求1至8之一所述数据载体，其特征在于，若干个节圆状弯曲的信号反射器(41)组成一个圆环。

10.用于询问根据权利要求1至9其中之一所述数据载体的扫描装置，其特征在于，装有一个高频发射装置(11)和一个高频接收装置(13)以及一个分析电路。

11.控制根据权利要求1至9之一所述数据载体的方法，其特征在于，用数据发送器周期性重复地对反射器天线进行控制，周期的持续时间对应于一个预先设定的时间间隔，该时间间隔分成至少两个时间段(A、B)，并且在一个第一时间段(A)中用数据发送器以如下方式调制反射器天线的固有频率，即用一个扫描装置可以询问一个特定的识别信号并且在第二时间段(13)中不对反射器天线的固有频率进行调制。

12.根据权利要求11所述方法，其特征在于，第二时间段(B)的时间长度是第一时间段(A)时间长度的若干倍。

13.根据权利要求11或12之一所述方法，其特征在于，第一时间段(A)的始端用一同步信号，并且末端用一检查信号加以标志。

14.根据权利要求11至13之一所述方法，其特征在于，每个数据载体的特定识别信号作为数据编码存储在数据发送器(22)中，该编码被转换成矩形脉冲序列，用该脉冲序列调制信号反射器(21)的固有频率。

15.根据权利要求11至14之一所述方法，其特征在于，在一组数据发送器中，预先设定的时间间隔有不同的长度，其中，它们优先各是某一预先设定持续时间的若干整数倍，并且它们的时间间隔彼此在时间上相互错开。

16.根据权利要求11至15其中之一所述方法，其特征在于，由于使用具有有限精度的时间控制器件，所以预先设定的时间间隔(A、B)具有不同的长度。

Images