CN1168733A - 远距离识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了远距离识别物体的系统、在这个系统中使用的识别标记、远距离识别物体的方法以及与本发明一起使用的产生磁场的装置。在远距离识别物体的系统中，每个物体具有包括至少一个细长软铁磁元件(3)的识别标识(1)，安排每个所述物体使之通过询问区(12)。在所述询问区(12)内产生磁场，其磁场矢量具有大体恒定的大小。磁场矢量和所述物体之间的相对取向是变化的。检测细长软铁磁元件(30)的磁化方向的改变。标识(1)具有多个细长软铁磁元件(3)，它们互相按空间关系排列以确定一个码。每个软铁磁元件(3)可以设有与之磁耦合的街磁或控制元件。场产生装置(10，11)在询问区(12)中产生具有大体恒定大小的磁场。磁场矢量的取向是变化的。为确定磁场大小而提供装置(10，11)。

Description

远距离识别系统

本发明涉及远距离识别物体的系统，该系统中所使用的识别标识，远距离识别物体的方法，产生本发明所用的移动磁场的装置，和探测装置。发明背景

为了防止偷窃和浪费材料，需要根据材料的类型、年代、尺寸或质量对材料进行分类，通常需要远距离识别物体或人体，例如，人员、制造单位里完成的部分货物、商店里销售的物品。

法国公布的专利申请号为763681的专利申请对远距离识别金属和/或磁性物体的系统作了一般描述。

根据公布的欧洲专利申请号0330656的专利，其远距离识别物体的系统已为人们所知，该系统包括一个由三个磁致伸缩铁磁材料制成的具有不同长度的细长条带构成的并固定在衬底上的标识。每个条带在受到振荡磁场激磁时具有不同的振动频率。然后由探测线圈探测各个条带在不同频率下的振荡。这一系统的缺点是磁性材料条带的振动受到与之相对的其他物体的压力的影响。此外，在用于商店里的物品时，对于欺诈型的买主，有可能通过压住标识，抑制其振动，从而逃避探测。

所知的另一系统提供这样一个标识，它包括一个64比特只读存储器和一个作为接收和发射天线的线圈。当无线电波射向标识时，由天线线圈检测该电波，天线线圈提供足够的能量驱动芯片。芯片产生一个识别码，并以无线电波的形式经天线把该码再次发射出去。远处的读出器接收由标识发送的无线电波并解码。这种系统需要为每个标识提供较为昂贵的集成电路以及在使用中所需的天线会受到机械损伤。此外，典型的读出距离在40至90cm之间，对于许多应用而言，该距离太短。光学条码读出系统被广泛用于物体的识别。这种系统的缺点是光学条码会被灰尘或其他物体所遮挡，识别码易于出错或重复产生。

发明概述

本发明提供一种物体的识别装置，其优点在于：该装置所包括的码具有类似于条码的信息成分，但不必使用常规的集成电路或天线线圈。另外，标识的识别不受灰尘或其他防碍光学条码读出系统发挥正常功能的物体的干扰。还可以把标识制成光学中性的，以致难以确定标识或标识所载码的存在。此外，能够在1米或以上的距离探测标识，通过附加本发明的标识，即使大的物体也能进行识别。

本发明提供的标识适合于磁场方向可变，磁场大小基本不变的磁场中远距离识别系统使用。多个细长的软铁磁元件以预定的空间关系相互固定排列。通过预选空间关系定义一个码。每个细长软铁磁元件具有低的磁阻(高磁化率)，有一个磁化方向，相互之间被高磁阻(低磁化率)的区域所隔开。每个细长软铁磁元件至少有一个状态，在该状态下，改变标识与磁场的磁场矢量之间的相对取向时，每个细长软铁磁元件的磁化方向是可逆转的。

各个细长软铁磁元件之间最好相互形成一定的角度关系，以细长软铁磁元件之间的角度间隔来定义码。

码最好是一种自同步的码。

最好至少有一个细长软铁磁元件与衔磁元件磁耦合。

在另一实施例中，本发明提供一个适合于远距离识别多个物体的系统，给每个物体提供一个识别码，并让其通过一个询问区，识别码至少包括一个软铁磁元件细长元件，软铁磁元件细长元件具有低的磁阻(高磁化率)，有一个磁化方向，并被高磁阻(低磁化率)的区域所包围。发生机构在询问区中产生磁场矢量大小基本不变的磁场。改变机构改变询问区中磁场矢量与各个物体之间的相对取向。探测机构探测至少一个细长软铁磁元件磁化方向的变化。

识别码最好相互间以预定的空间关系排列的细长软铁磁元件，这一空间关系定义一个码，细长软铁磁元件相互之间被高磁阻(低磁化率)的区域所分开。

磁场最好是旋转磁场。

系统最好进一步包括一个与决定磁场矢量方向的改变装置有效耦合的装置。

系统最好进一步包括一个与决定磁场矢量大小的发生装置有效耦合的装置。

在另一实施例中，本发明提供远距离识别多个物体的方法，给每个物体提供一个识别码，并让其通过一个询问区，识别码至少包括一个软铁磁元件细长元件，软铁磁元件细长元件具有低的磁阻(高磁化率)，有一个磁化方向，被高磁阻(低磁化率)的区域所包围。在询问区中产生磁场矢量大小基本不变的磁场。在询问区中磁场矢量与物体之间的相对取向是可变的。可以探测细长软铁磁元件磁化方向的变化。

识别码最好进一步包括多个相互间以一定的空间关系排列的细长软铁磁元件，由这一空间关系定义码，细长软铁磁元件相互之间被高磁阻(低磁化率)的区域所分开。其特征在于：探测步骤是按顺序地探测细长软铁磁元件磁化方向的变化。

磁场矢量最好是旋转的。

在另一实施例中，本发明提供一个在预先确定的询问区里产生磁场的发生装置。发生装置在询问区中产生一个磁场矢量大小基本恒定的而取向可变的磁场。测定装置确定磁场矢量的大小。

发生装置最好包括三对相互对接和正交的线圈。

发生装置最好进一步包括一个控制器和至少一个线圈，其特征在于：采用控制器给该线圈提供电流，连续和平滑地改变询问区中的磁场矢量的取向。

最好采用控制器给该线圈提供电流，以预定的离散的取向序列改变询问区中磁场矢量的方向。

最好采用控制器给该线圈提供电流，产生旋转的磁场。附图简述

从以下描述及其附图中将更明显地突出本发明的上述优点、结构和操作。

图1是本发明实施例的一个识别标识。

图2是本发明实施例的一个询问区。

图3是本发明实施例识别系统所产生的识别脉冲。

图4是本发明实施例磁场发生装置所产生的磁场矢量轨道的示意图。

图5是适合于本发明远距离识别系统使用的软铁磁材料的磁化/磁场(M-H)特性。

图6是本发明实施例磁场发生装置和接收器电路的方块图。

图7至图10是本发明标识的进一步实施例。

图11A至11F是供本发明使用的标识。

较佳实施例的详细描述

下面针对平面排列的编码信息对本发明作详细描述，但是发明并不局限于此。本发明还包括两维线列或三维序列的编码信息、及其磁场发生装置和码的探测装置。

图11A以图示方式示出与美国专利3,631,442相类似的标识1。标识1由支撑体2上的软铁磁材料细长元件3构成。细长软铁磁元件3具有在低磁场强度下达到饱和的性质。合适的软磁材料应具有低的矫顽力和高的磁导率(磁化率)，例如(坡莫)强磁性铁镍合金。对本发明而言，如果细长元件3的长度与其截面面积的平方根之比为150或更大是最好的，但不是必须的。支撑2最好具有比细长元件3高的磁阻(低磁化率)。支撑最好是非磁性的，如纸、塑料或铝。现有的系统用软铁磁元件或条带进行物体识别，当磁场强度低于细长元件的矫顽力(接近零磁场)时，利用振荡磁场在探测线圈中产生脉冲，本发明实施例1包括一个带有标识1的物体的识别系统，标识1包括至少一个细长软铁磁元件3(有或者没有控制或衔磁元件)，让所述的物体通过一个询问区，在该询问区中产生一个磁场矢量20，20′的大小基本恒定的磁场，改变识别标识1相对磁场矢量20，20′的取向。用一个邻近询问区的探测系统能够探测软铁磁元件磁化方向的任何变化。

当图11A所示的标识1放置在强度足够大的磁场矢量20为第一方向的均匀磁场中时，细长元件将在磁场矢量20分量的方向上沿其自身的纵轴被磁化。如果磁场矢量20的取向变为第二方向20′，物体以垂直于细长软铁磁元件3的纵轴的方向扫过，该细长元件3的磁化方向将逆转。此时，细长元件3具有沿软铁磁元件3纵轴的磁场矢量20′的分量，但是方向相反。由于材料是软铁磁性的，磁场矢量在垂直于各个相关细长元件3纵轴的方向上的移动，在短时间后或立刻出现逆转。通过选择磁特性类似于下指的特性的合适材料，和/或利用高磁场强度，可以使细长软铁磁元件3磁化方向在很短的时间里发生逆转，放置在标识1区域中的探测线圈能够探测由特定细长元件3磁化方向改变而产生的感应电压窄脉冲。只要产生特征脉冲，不必使细长元件3的磁化方向完全逆转。通常，各个脉冲具有宽的频谱。

本发明实施例1使用的标识1可用于商店销售的货物。当物品被购买时，通过从物品上卸下标识，或例如用聚焦的激光束或用其他手段产生高温，销毁细长元件3的磁特性，可免除对物品的识别。离开商店时，消费者穿过上述这种询问区。未消除标识的任何物品在有关的探测系统中将产生脉冲。

图11B至11F示出本发明实施例1所用一般标识1的改进型。在这里，对熟知的这些标识将不作详细介绍。图11B的标识1主要是根据美国专利3,665,449。与细长软铁磁元件3相邻的是具有剩磁特性的衔磁或控制元件5，由于它紧靠细长软铁磁元件3，因此与之形成磁耦合。衔磁元件5所用的磁性材料的矫顽力和饱和通量密度最好比软磁材料的高。在探测标识1所需的磁场中衔磁元件最好不会饱和。只要衔磁元件磁化，它就影响细长元件3，使细长元件3的磁化方向不出现变化。只要探测线圈中产生的脉冲足够不同而可以相互间进行区别，就不必完全抑制磁化的逆转。根据美国专利4,746,908的描述和图11C的图示，衔磁元件5还可由相对较宽的软铁磁层5′与剩磁材料5″的叠层构成。如果标识1放在强大而且在下降的振荡磁场中，衔磁元件5被退磁，此时，细长元件3在相对图11A的所述的探测系统中产生脉冲。当为防止偷窃而用于与商店中的物品上时，衔磁元件5首先退磁。在购买后再使之磁化，以致标识1不激活探测系统。

图11D所示的标识是根据美国专利4,746,908。它是由一片较大的软铁磁材料3，3′和且有磁化图案的衔磁元件5，5′构成的。这种标识1的工作原理是，大面积的软磁材料几乎不产生脉冲或根本不产生脉冲。于是，当衔磁元件5，5′被退磁时，软铁磁材料3，3′不产生脉冲。当衔磁元件5，5′被磁化时，它们使位于其下方的软铁磁材料区消失，留下一个活性的细长软铁磁元件3。

图11E所示的标识1主要是根据美国专利3,983,552。所不同的是让衔磁元件5与细长软铁磁元件3并排紧靠放置，两个元件叠合在一起。

衔磁元件5和软磁元件3的面积可以是相等的，二者被叠合在一起。根据衔磁元件5和软铁磁元件3的相对尺寸和磁场强度，可以抑制脉冲或使之失真，以供探测目的而使用。

图11F所示的标识1是根据美国专利3,747,086，由一个细长软铁磁元件3和两个具有不同剩磁特性的衔磁元件5，5′构成。根据衔磁元件5和/或5′的磁化状态，细长元件3产生的脉冲特性可用于探测。

在实施例1中，系统包含一个产生磁场大小基本恒定的磁场发生装置，在该系统中采用了普通的标识1，改变标识1与磁场矢量的相对取向，可探测标识。探测系统可以是如美国专利4,746,908、美国专利3,983,552、美国专利3,747,086、或美国专利3,665,449所描述的现有的系统，但是，最好是按照本发明的探测系统。

参照图1，本发明实施例2包括以一组径向排列且相互间磁隔离的软铁磁细长元件3构成的标识1。所用的材料与图11A所介绍的材料类似。软铁磁元件3具有低磁阻，即高的相对磁导率或高的磁化率χm。用高磁阻(低相对磁导率即低磁化率)，即非磁化或可忽略磁化的材料区域把软铁磁元件隔开，使它们相互间充分磁隔离。对本发明来说，最好使细长元件3的长度与其截面积的平方根之比为150或更大，但并不是必须的。软铁磁元件可以是支撑2的一部分或固定在支撑2上。任何两个细长元件3之间的角度4具有定义码一部分的功能，即能够对任何两个细长元件3之间的不同角度4进行探测并代表一个识别码。只要细长元件3排列在圆周的部分区域中，例如半圆中，就足够了。如果采用整个圆周，最好是使一个半圆中的细长元件3与另一半圆中的细长元件3具有不同的取向。根据不同的角度间隔能够采用不同的编码技术，如相移键控，实现编码。例如，选择两个不同的角度5.5°和8.5°代表一个二进码，在两个不同半圆中的任何两个细长元件3的轴之间至少分开0.5°，与码代表的值无关。

图1所示的识别标识1是径向型的，但是，根据本发明，细长软铁磁元件3可以以任何适合于产生识别码的空间排列方式排列。具体说来，细长元件3不必排列径向。根据实施例3，细长元件3可以在平面上以任何能够维持它们之间的角度差的方式分布，如图7所示。

如果把具有空间取向的细长软铁磁元件3的标识1放在磁场矢量大小基本不变而方向改变的磁场中，当磁场在与相应细长元件3纵轴垂直的方向扫过时，位于标识1附近的探测线圈将探测到一系列由各个细长元件3所产生的脉冲。每个脉冲通常具有一个宽且有明确意义的频谱，可以区别于随机噪声脉冲。

实施例4包括以线列方式排列的细长元件3，显然与通常的线性光学条码相类似，如图8所示。在实施例4中，图8所示的两细长元件3之间的距离4定义码。此外，本发明不限于二维标识1，细长元件3可以排列在三维矩阵中或三维物体的侧面上。

选择图1或7所示的细长元件3的角度间隔4或图8所示的线列间距4，代表二进制系中的1或0，使标识1上提供的各个细长元件的数目等于储存信息的位的数目。然而，本发明不限于二进制系。例如，码可以是公开的欧洲专利申请0472842所描述的这种存在/不存在单一宽度条码。

根据本发明，探测装置能够轻易地区分图1或7所示的细长元件3的5°角度差4，从而标识可以有36个细长元件，因此存储容量为36比特(位)。这足够对物品逐个编码。例如，可以对物体所用的材料进行编码，以后，在废料分类装置中根据识别码对其进行分类。由细长元件3的尺寸和材料、探测线圈的排列以及工作频率确定可探测的标识1的细长元件3的角度差或直线差4的最小尺寸。对材料和频率进行改进可提供256比特量级的信息存储量。

在本发明实施例1～4中，软铁磁细长元件3排列在平面中。软铁磁细长元件3可以是自支撑的。软铁磁细长元件3可以是印制在支撑2上或是用常规方式固定在支撑2上的棒形或条形软铁磁材料。支撑2最好是用磁阻比软铁磁细长元件3的高(磁化率比其低)的材料制成。支撑最好是非磁性的，如纸张、塑料、铝。细长元件3可由软铁磁材料制成，如无定形磁性金属合金，当其置于磁场分量平行于第一方向的磁场中时，沿细长元件3的纵轴方向较容易产生磁化，当磁场分量的方向与第一方向相反时，磁化方向逆转。选择的软铁磁材料最好能够容易和快速地改变细长元件3的磁化方向。术语“铁磁材料”包括导磁和非导磁的铁磁材料，如铁氧体，无定形金属合金。

参照图5，这些材料的磁性能最好达到磁感B(＝μ(H+M))的饱和磁通量密度(Bs)0.5至1.0泰斯拉，矫顽率(Hc)约0.025至1A/cm，相对磁导率(μrel＝ΔB/ΔH|H＝0)大于10000。合适的材料应具有250,000甚至400,000的磁导率。如果材料存在剩磁，具体讲在磁饱和的50％至95％的范围内，这也是有好处的。坡莫合金是一种合适的材料。此外，合适的材料还有VAG公司制造的VITROVAC603OZ和美国联信公司制造的2705M和2714Z合金。图5仅以图示方式示出磁化/磁场(M-H)特性。用包围一小块面积的M-H曲线表示材料的软铁磁特性。图中示出从线性增大函数到饱和态的整个突变。适合于本发明使用的材料，其实际特性与这些高度图解化的特性是有所不同的。

实施例2至4所描述的标识1代表非挥发性的存储器件。只有毁坏部分码才能改变它们。用刻蚀，用聚焦的激光束或用高的机械压力使温度升高到磁性出现不可逆转损失的温度点，通过切割一个或多个细长元件3，可以作到这一点。通过采用失去其磁化方向逆转能力的细长软铁磁元件，能够制造程序化标识1，不会引起永久损伤。通过施加机械压力或温度，暂时毁坏软铁磁元件3的磁性，可以做到这一点。具体讲，通过给一个或多个细长软铁磁元件3提供相应的衔磁元件，这是能够实现的。改变衔磁元件的状态，能够使相应的细长元件3激活或去激活。参考图11B至11F和在美国专利3,665,447，美国专利3,747,086，美国专利4,746,908，美国专利3,631,442和美国专利3,983,552中的详细描述，介绍了合适的现有衔磁元件的设计和构造。例如，将这些公开物与参考文献合在一起，可以应用于图1和8描述的标识1。

在图9所示的实施例5中，给一些细长元件3提供了磁衔磁元件5(在图11A和11B单独示出)或50(在图11C单独示出)，51(在图11C单独示出)，或衔磁元件5，5′，5″(在图11F单独示出)，衔磁元件与相邻的细长元件3足够靠近，从而实现磁耦合，但是与其他所有的与衔磁元件5，50，51磁隔离的软铁磁元件相距足够远。衔磁元件5，50，51最好用剩磁性的材料制备。衔磁元件5，50，51最好用矫顽率和饱和通量密度比细长元件3所用材料的大的材料制备。衔磁元件5，50，51包括美国阿诺德工程公司制造的伽马Fe₂O₃，维卡钒钴铁磁性合金，Remendur，Amochrome III或任何类似的材料。只要衔磁元件5磁化，就可防止相关细长元件3磁化方向的变化，或者至少剧烈地变化，以便能够相互区分被探测的脉冲。如果衔磁元件被置于强大的(在衔持元件5矫顽力之上)但在下降的振荡磁场中，衔磁元件退磁化，那么相关的细长元件3对外磁场作出响应。衔磁元件50还可以是一个较宽的软铁磁材料与剩磁材料的叠层。衔磁元件51可以迭加在细长软铁磁元件3的上面或位于其下，最好包括如衔磁元件5所描述的剩磁材料。

在本发明实施例6中，提供如图10所示的片形的软铁磁材料。由衔磁元件间的空间限定软铁磁片6的细长元件3，衔磁元件具有图案所示的磁性区5(图11D单独特示出)。实施例1所描述的任何细长软铁磁元件和/或衔磁元件结构可以用于实施例5和6的结构。实施例5和6所描述的程序化标识可以用于实施例2至4所描述的任何结构。

选择合适的软铁磁材料和衔磁材料，使它们的居里温度超过200℃。低于居里温度，标识不遭受磁性损失，从而能够正确地探测。只要磁性不受到不可逆转的影响，在制造期间，标识1可以短时间经受相当高的温度。选择合适的软铁磁和剩磁材料，只有在350℃以上的温度遭受磁性的不可逆转变化。于是，标识1还包括在注模，吹模或其他塑料加工机中把标识模制到由这些机器所产生的任何物体上。

用粘贴，印刷，敲打或固定一类的任何已知方法，可以把图1，7至11所示的细长软铁磁元件3和衔磁元件5附着在支撑2上或直接到物体上。图1，7至11所示的标识的直径可以小于10毫米，大于10厘米。标识中所存储的信息是足够大的，能够把生产日期以及产品类型和制造产品用的材料编码到标识中。因此，能够对瓶子，板条箱或卷盘这些必须重复循环的物体进行监测，在一定时期后从分布中剔除。

根据本发明实施例7构造的磁场发生装置10，11适合于任何实施例使用，在询问区中磁场矢量的大小基本不变，其方向平滑而连续地变化或者以若干个离散的取向序列变化。当实施例1至6的标识1的任何一个有效软铁磁细长元件3经受沿其纵轴磁场分量极性逆转时，在探测线圈中将产生一个极化脉冲(仅是正的或负的)或者如图3所示的一个完整脉冲(正负波形)。

根据本发明实施例7，图2以图示方式示出询问区12。询问区12可以是二维的或三维的。框架10限定询问区12，框架10包含产生磁场的以及探测标识1细长元件3磁化方向变化的线圈。这个询问区12的大小可以为几个立方米。带有识别码的物体能够放置于询问区12中，也可以从输送带上送入到询问区12中或者是落入或通过询问区12中。另一方面，询问区12还可以相对于物体移动。磁场发生装置10，11的线圈产生磁场矢量如图4所示的磁场，磁场矢量的大小基本不变，方向在二维或三维的询问区12中移动，取一系列的不同的取向。探测线圈的输出馈送到控制器和电信号处理器11，从杂散的噪声中分离出被探测的脉冲。脉冲波形整形电路可以改善脉冲质量，输出图3所示的信号序列。磁场矢量20的方向可以随机选择，也可以按照任何的特定规律的序列。磁场矢量20还可以在每个取向上作小角度振荡。控制器和电信号处理器包括记录产生脉冲的每个磁场矢量特定方向的装置。从这一信息则能够识别在探测线圈中产生脉冲的磁场矢量的方向，重构任何一个特定平面中识别标识所产生脉冲的数据。因此，根据标识1上细长元件3的空间分隔以一一对应的关系相联系的时序图案，可以产生被探测线圈探测的脉冲序列。那么获得的脉冲序列如图3所示。通过预先选择磁场矢量20的方向序列，使磁场矢量20在询问区12上规则地移动，还提供确定产生脉冲的磁场矢量20方向的测定装置。然而这只是为推测磁场矢量20的相应方向，记录脉冲的时序所必须的。把脉冲序列馈送到逻辑电路中，能够把脉冲的时序转变为二进制数或其他识别码。

参照图2和6，对本发明实施例8所包括的磁场发生装置10，11作一介绍，该装置与本发明的任一实施例一起使用。最好在框架10中排列六个线圈，形成三个相互对接和正交的线圈对。图2所示的框架10是矩形的，但本发明不局限于此。框架10可以是拱式的构件或者包括在空间上固定的布局分开的框架。通过控制馈送到每个线圈的电流的大小、频率、波形和相位，在询问区12中产生任一特定取向的磁场矢。从控制器10，11把最好是正弦波形的电流施加到图6所示意的以相互对接和正交排列的三个正交线圈上。或是借助于微处理器或计算机(未示出)计算所需的电流，或是从预存在图6所示存储器件(PROM，EPROM，EEPROM等)33至35中的信息读出所需的电流。

磁场矢量20在图4所示的三维区域中连续地横移，然而，如果磁场矢量20采取一系列的离散的取向在三维区域上横移，对本发明来说是足够的，这里，磁场矢量20各个取向间的变化应当足够小，从而能够探测在图1或7、9、10标识1上细长元件3间的角度差4。

可以设计出本发明用的磁场发生装置10，11，产生强度在5至400高斯范围的磁场。对于包含图8所示线性码标识1的系统，磁场矢量20在小角度上振荡，足够在细长元件3中产生脉冲。对于包含径向码或角度码(图1、7、9和10)标识1的系统，磁场矢量20可绕图4所示的轴22在平面21中旋转。

在本发明实施例9中，利用磁场发生装置10，11使磁场矢量20在平面21中旋转，在每一次旋转后，平面21改变到一个新的取向。这尤其适合于采用角度间隔码的实施例使用。使平面21的法向22在整个360°球面上连续横移或者以离散的步骤横移(见图4)。在三维询问区的一次完整的横移中，磁场矢量20的旋转平面21与三维询问区12的任一平面至少重迭一次。当磁场矢量20在这一特定平面中旋转时，它将“读出”该平面中任一标识1的码。当旋转平面21不是连续移动，而是取不同的离散取向时，不能得到与每个任一取向的严格的重迭，但是，使离散取向的序列的数目选择得很大，任意取向与所得取向间的不一致小于系统的探测容限。

根据本发明实施例9，磁场旋转平面21(图4中阴影区域)以频率β和ω在询问区中绕正交球面极座标θ和Φ旋转。此外，磁场矢量20以频率α绕轴22旋转。频率的选择最好是这样(α＞β＞ω)。频率ω在0至1000Hz的范围，频率β在10至9000Hz的范围，最好在30至50Hz，而磁场矢量20在平面21中以频率α旋转，频率α是磁场平面21旋转频率β的5至1000倍，最好是10至60倍。在高旋转频率下，在旋转平面21移动到一个新的取向前，旋转磁场矢量20几次读出与图1和7所示相类似的标识1的码。所探测脉冲的重复率提高了正确识别码的可靠性。然而，磁场矢量20旋转运动的确切频率和磁场旋转平面21的横移频率对本发明而言不是至关重要的，本发明不局限于以上所引用的频率值。如果磁场矢量20的运动被相互锁相，例如用PLL电路或数字振荡器，使磁场矢量20在询问区12中横穿任何一周的时间与磁场矢量20方向之间形成一对一的关系，这是有利的。通过维持感应脉冲的时序提供确定磁场矢量20方向的装置。

参照图6，介绍对本发明实施例9的改进。控制器11产生电流，经放大器36至38馈送到线圈39至41。通过地址电路30至32从EPROMS33至35读出所需的电流值。线圈39至41产生的磁场在平面中连续旋转。旋转后，使电流反相，改变平面的倾角，即增加一个或二个球面极座标θ，Φ。重复这个过程直至整个球面被横穿为止，即所需的所有各个θ，Φ值的组合都被横穿为止。

根据本发明的任一实施例，当磁场矢量在询问区12的三维空间上横转时，标识1的具体取向对成功探测不是至关重要的，因为，在圆周的某一点上，磁场矢量平移平面的取向与能够探测和读出码的标识1的平面十分接近。

本发明的以上介绍涉及磁场矢量20相对标识1移动。然而，本发明还包括标识相对磁场的移动。例如，将图1，7，9和10所示的这种标识1放在静磁场中作旋转转动。本发明包括标识1与磁场矢量20之间的任何形式的相对运动，这一相对运动导致磁场矢量20相对标识1取向的变化，顺序地产生许多取向。

根据本发明实施例10，询问区12可以是矩形的，其宽度与图8所示的两个细长元件3之间的最小距离大体相同。在询问区中，磁场矢量20在±5°的小角度7范围上振荡。正如图8所示，磁场矢量20位于大体垂直于细长元件3的标识1的平面内。然而，这不是本发明所必须的。线圈排列在标识1平面之上和之下，使产生的磁场矢量位于基本垂直于标识1平面的第二平面中。然后使磁场矢量在这第二平面中在小角度7范围内振荡。当标识1以方向8相对询问区12移动时，每个细长元件在其被包含在询问区内时产生脉冲。实施例10的询问区也能够运用于实施例1至6所描述的任何标识1。

根据本发明实施例11，探测系统包括排列在图2框架10中的一个单独探测线圈或一些线圈，或者利用一个或多个磁场发生线圈作探测用途，探测系统可以与本发明任何实施例一起使用或单独使用。如图6所示，利用三对正交线圈42至44的输出进行探测，当标识在询问区12中时，出现失真的正弦波形。特定细长软铁磁元件产生的各个脉冲以及随机噪声和小间隙放电所产生的脉冲都迭加在基本正弦波形上。根据电路45至47中产生的线圈42至44的输出的平方，计算磁场矢量的强度。在加法器48中对电路45至47的输出求和，产生一个复合信号。然后将此混合信号馈送到超外差接收器电路49至54中。第一个振荡器产生中间频率(通常为455KHz)的信号。在混频器49中产生中间频率与混合信号的乘积。混频器49的输出馈入陶瓷滤波器50中。在解调器电路51，52，54中，使陶瓷滤波器50的输出与混合器51中振荡器54的中间频率相乘，并把乘积信号提供给低通滤波器52，对陶瓷滤波器50的输出进行解调。对于掌握AM接收器技术的专业人员，上述过程是众所周知的(例如通讯系统导论，Ferrel G.Stremler，Addison-Wesley出版公司，第三版，1990)。把低通滤波器52的脉冲链馈入控制器11，从控制器送到外部的计算机(未示出)，以供进一步分析和解码。

根据输出线圈42至44的相位(未示出)，可以确定磁场矢量20的任一特定的方向。因此，确定磁场矢量20取向的装置是对线圈42至44输出的相对相位进行比较的电路，包含在控制器件10，11中，或者在一个单独的微处理器或计算机(未示出)中。

根据本发明的实施例，使磁场的扫描率足够高，带标识1的物体在询问区12中速度和加速度不影响码的识别。在本发明任何实施例都可使用的实施例12中，采用一个同步码。在图8所示的这种标识的情况下，用一个与主信息码并行的单独计时码可实现这一点。另一方面，主码最好是一个自同步的码，例如欧洲专利0472842所描述的。这种码可以划分成等长的编码区，在每个部分的开头放细长元件3(例如欧洲专利0472842的BC412)作同步化。利用控制器件10，11识别同步脉冲以及根据同步脉冲间的时间差补偿探测码的不同部分的速度偏差。

Claims (17)

1.一种适合于磁场矢量的方向可变的、而其大小基本不变的磁场中远距离识别系统使用的标识，包括：

多个以预定的空间关系相互固定排列的细长软铁磁元件，通过事先选择所述的空间关系来定义一个码，

其特征在于：所述的每个细长软铁磁元件具有低的磁阻即高的磁化率，有一个磁化方向，各元件相互之间被高磁阻即低磁化率的区域所隔开；所述的每个细长软铁磁元件至少有一个状态，在该状态下，当改变所述标识与所述磁场的磁场矢量之间的相对取向时，所述的各个细长软铁磁元件的磁化方向是可以逆转的。

2.根据权利要求1所述的标识，其特征在于：所述的各个细长软铁磁元件相互间形成一种角度关系，细长软铁磁元件之间的角度间隔定义所述的码。

3.根据权利要求2所述的标识，其特征在于：所述的码是一种自同步的码。

4.根据权利要求3所述的标识，其特征在于：所述的多个细长软铁磁元件中至少有一个与衔磁元件磁耦合。

5.一种适合于远距离识别多个物体的系统，给所述的每个物体提供一个识别码并让其通过一个询问区，所述的识别码包含至少一个软铁磁材料细长元件，所述的软铁磁细长元件具有低的磁阻即高的磁化率，有一个磁化方向，被高磁阻即低磁化率的区域所包围，

其特征在于，它包括：在所述的询问区中产生磁场矢量大小基本恒定的磁场的发生装置；

改变所述询问区中所述磁场矢量与所述各物体之间的相对取向的改变装置；以及

探测至少一个所述细长软铁磁元件的所述磁化方向变化的探测装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述的识别码进一步包括多个以预定的空间关系相互排列的细长软铁磁元件，所述的空间关系定义一个码，所述的细长软铁磁元件相互之间被高磁阻即低磁化率的区域所隔离开。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述的磁场是旋转磁场。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：它进一步包括与所述的确定所述磁场矢量方向的变化装置有效耦合的装置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：它进一步包括与所述的决定所述磁场矢量大小的发生装置有效耦合的装置。

10.一种远距离识别多个物体的方法，给所述的每个物体提供一个识别码并让其通过一个询问区，所述的识别码包含至少一个软铁磁材料细长元件，所述的软铁磁细长元件具有低的磁阻即高的磁化率，有一个磁化方向，被高磁阻即低磁化率的区域所包围，其特征在于，它包括下列步骤：

在所述的询问区中产生磁场矢量大小基本恒定的的磁场；

改变所述询问区中所述磁场矢量与所述物体间的相对取向；

探测所述细长软铁磁元件磁化方向的变化。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述的识别码进一步包括多个细长软铁磁元件，所述的细长软铁磁元件以空间关系相互排列，所述的空间关系定义一个码，所述的细长软铁磁元件相互之间被高磁阻即低磁化率的区域所隔离开，所述的探测步骤按顺序探测所述的细长软铁磁元件磁化方向的变化。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述的磁场矢量是旋转的。

13.一种在预定的询问区里产生磁场的装置，其特征在于，它包括：在询问区中产生磁场矢量取向可变的而大小基本恒定的磁场的发生装置；确定所述磁场矢量大小的测定装置。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：所述的发生装置包括三个对接和相互正交的线圈对。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于：所述的发生装置进一步包括一个控制器和至少一个线圈，采用所述的控制器向所述的至少一个线圈提供电流，连续且平滑地改变所述询问区中所述磁场矢量的取向。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于：利用所述的控制器向所述的至少一个线圈提供电流，以预定的离散的取向序列改变所述询问区中所述磁场矢量的取向。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于：利用所述的控制器向所述的至少一个线圈提供电流，产生旋转的磁场。

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