CN1653473A - 在多个表面声波识别标记之间进行鉴别的操作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在多个SAW识别标记发出的编码响应之间进行鉴别的系统，及操作该系统的方法。在一个实施例中，该系统设有(1)SAW标记阅读器子系统，用于检测标记对询问脉冲发出的编码响应；和(2)与SAW标记阅读器子系统(130)耦合的编码响应分析子系统(140)，采用信号处理技术，分离编码响应的一些部分，并对编码响应的剩余部分产生识别的可能性。

Description

在多个表面声波识别标记之间 进行鉴别的操作方法及系统

技术领域

一般说，本发明针对在多个表面声波(SAW)识别标记之间进行鉴别的系统，更具体说，是针对在多个SAW识别标记之间，进行鉴别的阅读器和响应控制系统，以及它们的操作方法。

背景技术

目前采用的电子识别方法和装置，有许多不同类型，从普遍使用的条形码和磁条，到复杂的射频识别(“RFID”)装置。在条形码和磁条的情形中，明显受限制的因素是相对短的有效距离。例如磁条，一般要求阅读器与磁条直接接触，以便对任何数据进行检测和解码。磁条在不用直接接触阅读器读出的那些少数例子中，有效的读出距离最好也依旧只有几厘米。同样，可靠读出条形码的有效距离，通常最好也不会优于几厘米。因为条形码和磁条能够读出的距离太短，所以它们通常每次只能读出一个，从而很少发生一个条形码或磁条干扰另一个条形码或磁条的情形。

大多数RFID标记常常可分为芯片标记和无芯片标记。与条形码或磁条相比，无芯片标记一般不存在读出距离。现有技术能够制作的RFID芯片标记，虽然比无芯片标记、磁条、或条形码，有明显大得多的可靠读出距离，但它们一般太昂贵，以致它们的使用仅限于个别的应用，在这种应用中，可以认为它们的费用是经济的。大多数情形下，这些现有技术的RFID标记，是个别地被读出，出现标记响应相互干扰的机会很少。

近来发展的具有长读出距离、能够廉价制作的RFID标记，要求解决多个标记对一个询问信号的响应的干扰问题。对SAW识别标记120完整和详细说明，在U.S.Patent Application Serial No.10/024,624中有详细阐述，标题是“Surface Acoustic Wave Identification TagHaving Enhanced Data Content and Methods of Operation andManufacture Thereof，”Hartmann，Clinton S.(“Hartmann One”)，该专利与本发明共同转让，本文引用，供参考。读出该种标记的SAW识别标记阅读器130，在U.S.Patent Application Serial No.10/066,249中有详细阐述，标题是“Reader For a High Information Capacity SawIdentification Tag and Methods of Use Thereof，”Hartmann，Clinton S.(“Hartmann Three”)，该专利与本发明也共同转让，本文引用，供参考。因为该种标记非常便宜，足以附着在大批物体上(诸如运输集装架上的物体)，且因为它们有足够的距离，允许标记阅读器同时询问大批标记，由于多个响应产生的信号干扰或编码冲突问题，以及由于太多响应在同一时间发送产生的符号间干扰问题，必须解决。这些问题必须在SAW识别标记的全部潜力实现之前解决。

因此，本领域需要的是，紧邻的SAW标记同时对一个询问信号发出的多个响应，用户能可靠地区分的系统和方法。

发明内容

为解决现有技术的上述缺点，本发明提供一种系统，用于在多个SAW识别标记发出的编码响应之间的鉴别，还提供操作本系统的方法。在一个实施例中，本系统提供：(1)SAW标记阅读器子系统，它检测这些标记对一个询问信号发出的编码响应；和(2)与SAW标记阅读器子系统耦合的编码响应分析子系统，它采用信号处理技术，分离编码响应的一些部分，并对这些编码响应的剩余部分产生识别的可能性。

因此，本发明提供的区分紧邻SAW标记对一个询问信号发出的多个响应的系统，按照“冲突”这一术语在信号处理上的意义，这些响应之间是存在“冲突”的。一个SAW识别标记的成功识别，要求对单个SAW标记上的编码数据作肯定的可靠的确定。因此关键在于，SAW识别标记系统能够把单个标记的谱貌，与响应询问信号的其他SAW标记的谱貌分离并识别。本发明一个有利的特性在于，它是为“分级”控制操作系统而构建的，该“分级”控制操作系统能根据用于确定信号响应的所有诸多因素，确定冲突中正确的SAW标记的响应。

在一个实施例中，本系统的设置，使用包含从待识别的SAW标记响应中开发的一种合成编码响应，并从该合成响应中产生识别的可能性的信号处理技术。在另一个实施例中，本系统只识别根据特定分级的标记级的编码响应。在又一个实施例中，本系统的信号处理技术包括至少考察一个已知标记的异常。

一个适应SAW标记所处环境的特别有用的实施例，是利用包括分析至少一个标记的环境因素的信号处理技术。这个使用环境因素的实施例的一个方面，是选自如下一组环境因素：温度变化、频率漂移、SAW标记位置、SAW标记取向、SAW标记的运动、和SAW标记传送方向。

在再一个实施例中，本系统还包括检测标记其他物理性质的传感器子系统，该编码响应分析子系统采用该信号处理技术和该物理性质，以产生识别的可能性。本发明还提供操作前述系统和该系统各个实施例的方法。在本发明的另一个实施例中，本系统还包括惯性制导系统。作为该实施例的一方面，是用于从如下一组系统中选择惯性制导系统：惯性制导天线系统，惯性制导阅读器系统，和惯性制导平台系统。

前面已经概述了本发明优选的和各种特性，所以本领域熟练人员能够更好地了解本发明下面的详细说明。本发明更多的特性在本文后面说明，这些特性构成本发明权利要求书的主题。本领域熟练人员应当明白，他们能容易地用本文公开的概念和特定的实施例为基础，设计或修改完成本发明相同目的的其他结构。本领域熟练人员同样清楚，这些等效的结构并不偏离本发明的精神和范围。

附图说明

为更完整地理解本发明，下面的说明将结合附图给出，附图有：

图1画出本发明一个实施例的方框图，图上给出一种在多个SAW识别标记发出的编码响应之间进行鉴别的系统；

图2画出采用SAW标记阅读器识别SAW标记的包裹处理设备的实施例；和

图3按照本发明，画出阅读器和响应控制系统的流程图，用于在多个SAW识别标记之间进行鉴别。

具体实施方式

首先参考图1，图上画出本发明一个实施例的方框图，给出一种系统100，用于在多个SAW识别标记120发出的编码响应110之间的鉴别。系统100包括检测编码响应110的SAW标记阅读器子系统130，与之耦合的是编码响应分析子系统140。该编码响应分析子系统140采用分离编码响应110的一些部分，并对这些编码响应110的剩余部分产生识别可能性的许多种信号处理技术中任何一种。

SAW识别标记及SAW识别标记阅读器，不在这里详细说明。但请参考U.S.Patent Application Serial No.10/024,624，标题是“SurfaceAcoustic Wave Identification Tag Having Enhanced Data Content andMethods of Operation and Manufacture Thereof，”Hartmann，ClintonS.(“Hartmann One”)，该专利与本发明共同转让，本文引用，供参考，该专利对SAW识别标记有详细说明。SAW识别标记的阅读器130，在U.S.Patent Application Serial No.10/066,249中有详细阐述，标题是“Reader For a High Information Capacity Saw Identification Tagand Methods of Use Thereof，”Hartmann，Clinton S.(“HartmannThree”)，该专利与本发明也共同转让，本文引用，供参考。

现在转到图2，图上画出的是一种库存量处理设备200，它采用SAW识别标记阅读器210来识别SAW识别标记220。画出的处理设备200，是许多种货栈设备通常使用的，用于接收、存储、分类、和装卸诸如食品杂货、汽车零件、等等货物。传送带230用于运输物品240，从货栈的一个位置传送到另一个位置，例如从货栈的地板到装运码头，或相反。传送带230上的物品240，可以是在集装架260上、在纸箱270中等等的个别的物件250，也可以是一定量的个别物件250。在每一种情形中，个别物件250，和每一集装架260、纸箱270，等等，伴随在其上由计算机制作的相关SAW识别标记220，该计算机与阅读器210耦合。

为读出每一SAW标记220，阅读器210放在与传送带230相关的位置，以便向每一SAW标记220发送询问脉冲，并从每一SAW标记220接收响应。阅读器210的工作原理，在Hartmann Three中有详细说明，而SAW标记220则在Hartmann One中有详细说明，两者都收入本文，供参考。当许多物品240被同时询问时，例如包含许多纸箱270，纸箱270中又包含许多物件250(未画出)的集装架260，每一SAW标记220将发回一响应，响应的数量可以是很大的。许多响应从紧邻的SAW标记220发出，会导致信号“冲突”，正如该术语在信号处理方面所理解那样。本文说明的本发明各个实施例，将解决这一冲突问题。

现在转到图3，图上按照本发明，画出阅读器和响应控制系统300一个实施例的流程图，用于在多个SAW识别标记之间进行鉴别。系统300在开始步骤305开始。在询问步骤310，SAW标记阅读器发送询问信号，每一SAW标记对询问信号发出响应。在步骤315，SAW标记阅读器接收该响应或这些响应。在第一判定步骤320中，系统查询是否接收了多个响应。如果回答是否定的，在识别SAW标记步骤325中，该SAW标记连同它附着的物体被识别，且系统以结束步骤390结束它的处理过程。如果接收了多个响应，回答是肯定的，那么，在第二判定步骤330中，系统确定是否存在冲突。如果能够读出各个响应，回答是没有，那么，系统300在识别SAW标记步骤325中识别了各SAW标记及与之有关的物体，并以结束步骤390结束它的处理过程。

如果所有SAW标记的响应不能读出，则系统300对第二判定步骤330的回答是有冲突，并前进至信号处理步骤335。存在一种能识别各种SAW标记的信号处理技术或功能，所有这一切都在本发明专门针对的范围之内。解决多个标记之间的差别的一种技术，是用逆合成信号孔径技术。合成孔径技术是指一种活动的平台，例如飞行中的飞机，它获得从该平台发送的系列脉冲的回波，再用信号处理技术增强信噪比，使目标分离并提供平台在其上越过的地貌的清晰图形。逆合成孔径技术则代之以相反的方式，是使接收脉冲的平台成为静止的而靶成为活动的。回头再参考图2，随着传送带230向前移动物品240，SAW标记阅读器210将发送多个询问信号，而每一个被询问的SAW标记220将发送多个响应。利用本领域一般人员熟知的信号处理技术，可以构成合成编码响应，从而可以确定各个SAW标记220的识别可能性。

用于识别各个SAW标记220的其他信号处理技术，是使用被询问的SAW标记220的特征。例如，与某种物品240有关的SAW标记220，可以有不同的响应特征，如对询问脉冲的响应有不同的时间延迟。这种时间延迟能够通过信号输入换能器与对响应编码的反射器之间的物理分离，在SAW标记240布局的结构中设置，这些特性在HartmannOne中有详细的讨论。时间延迟是由于SAW标记基片中SAW的慢传播产生的。

再参考图1，如果在集装架260、纸箱270、和个别物件250上的SAW标记220，各对响应有不同的时间延迟，阅读器用信号处理技术，对各种物件240询问，并根据该SAW标记的响应时间分类。简单地说，物件240各有允许编码响应的SAW标记220，该编码响应限于特定分级的SAW标记220的级。

现在回过来参考图3，在第三判定步骤340中，在系统300完成它的信号处理技术之后，查询现在是否能识别全部SAW标记。如果回答是肯定的，则在识别目标步骤325中识别了各SAW标记，处理过程以结束步骤390完结。如果回答是否定的，那么系统300的示范性实施例，通过天线控制步骤345提供分类。天线及其对SAW标记的使用，在U.S.Patent Application Serial No.10/103,650中有详细说明，标题是“Anti-collision Interrogation Pulse Focusing System FprUse With Multiple Surface Acoustic Wave Identification Tags andMethods of Operation Thereof，”Hartmann，Clinton S.，等人(“Hartmann Nine”)，该专利与本发明共同转让，本文引用，供参考。在Hartmann Nine中说明的各种技术，如像其他天线技术一样，能够用于解决SAW标记的冲突问题，所有这一切都在本发明专门针对的范围之内。在第四判定步骤350，需要判定现在是否能识别全部SAW标记。如果回答是肯定的，则在识别目标步骤325中识别了各SAW标记，系统300的处理过程以结束步骤390完结。如果回答依旧是否定的，那么系统300的示范性实施例，通过已知的代码单元步骤355提供分类。

在通过已知代码单元步骤355的分类中，采用信号处理技术，排除一些SAW标记的编码响应，并缩小潜在的SAW标记的选择，这些潜在的SAW标记，可能发回响应。Hartmann One说明的SAW标记，是在SAW标记基片上，提供用于编码的标题数据及定帧与同步单元空间。在响应询问脉冲的SAW标记中，可以用该信息缩小识别的选择。此外，可以在SAW标记上设置错误校正，采用该特性可有利地排除识别的选择，这些识别选择中，还包括对询问信号有毛病的响应。有许多其他熟知的代码单元，能够用于解决冲突，所有这一切都在本发明专门针对的范围之内。的第五判定步骤360中，判定现在是否能识别全部SAW标记。如果回答是肯定的，则在识别目标步骤325中识别了各SAW标记，处理过程以结束步骤390完结。如果回答是否定的，那么本发明的示范性实施例，通过专门的标记变化步骤365提供分类。

在通过专门的标记变化步骤365提供的分类中，用处理技术进一步排除SAW标记识别的可能性。例如，可以用不同频率询问SAW标记，或对询问的编码响应可以有不同的可识别的频率。在一个实施例中，用传感器子系统检测SAW标记的某些物理性质，这些性质是信号处理技术能够分析的，并能确定各种SAW标记的识别可能性。由各种因素，如温度、运动、和制造容差等产生的SAW标记谱貌中的改变或变化，都是可以用于帮助把SAW标记分类的熟知的因素。在用于SAW标记的专门代码调制技术中熟知的特性，同样能用于帮助SAW标记谱貌的分离。这些及任何其他SAW标记的变化或有区别的异常，能用于把各种SAW标记响应分开。在通过专门标记变化365完成分类之后，还有第六判定步骤370。如果所有SAW标记现在能被识别，且回答第六判定步骤370是肯定的，则系统在识别目标步骤325中识别了各SAW标记，处理过程以结束步骤390完结。如果回答是否定的，那么本发明的示范性实施例，通过环境因素步骤375继续分类。

在通过环境因素步骤375的分类中，至少分析一个SAW标记的环境因素，解决SAW标记响应之间的任何冲突。考虑的环境因素，可以是许多这种因素中任何一种。例如，如果用SAW标记跟踪冷冻食品，则任何SAW标记，只要其响应不具有冷冻食品温度范围内温度的SAW标记特征响应，将从针对冷冻食品物件的询问脉冲响应中，排除作为潜在的候选物件。其他环境因素包括：温度变化、频率漂移、SAW标记位置、SAW标记取向、SAW标记的运动、和SAW标记传送方向，以及其他明显与某个SAW标记或一些SAW标记使用环境有关的因素。能用于解决SAW标记响应之间冲突的这些环境因素中任何一种，仍旧包括在本发明专门针对的范围之内。在通过环境因素步骤375完成分类之后，还有第七判定步骤380。如果所有SAW标记现在已能被识别，且回答第七判定步骤380是肯定的，则系统在识别目标步骤325中识别了各SAW标记。于是，系统300以结束步骤390结束处理过程。如果对本发明示范性实施例第七判定步骤380的回答是否定的，那么系统300通过数据汇合步骤385继续分类。

在通过数据汇合步骤385的分类中，把数据和信号处理技术与其他识别技术及方法组合，以决定性地解决冲突的SAW标记信号的识别。这些其他技术可以包括视觉技术，如可视成像器或红外谱貌。这些技术还可以依赖于待识别的物品位置。无论如何，数据汇合步骤385的使用，是在本文说明的其他步骤完成之后，解决剩余的任何冲突问题最后依靠的步骤。在数据汇合步骤的另一个实施例中，可以把惯性制导系统与数据及信号处理技术汇合。该种惯性制导系统可以从如下一组中选择：惯性制导天线系统，惯性制导阅读器系统，和惯性制导平台系统。在完成该步骤之后，具有SAW标记的物件在识别目标步骤325中被识别，系统以结束步骤390结束它的处理过程。

本领域一般人员应当清楚，通过相加、组合、或相减步骤，或者通过改变步骤发生的顺序，可以改变本文说明的系统计算方法，但仍然包括在本发明专门针对的范围之内。此外，本领域一般人员可以增加或改变本文给出的步骤，但仍然包括在本发明专门针对的范围之内。

本发明也提供了在多个SAW识别标记发出的编码响应之间进行鉴别的方法，以及在这些编码响应之间进行鉴别的系统中的操作方法。这些方法，对本领域一般人员，从系统本身的详细说明中应当是清楚的。

在本发明的一个实施例中，给出一种系统，用于验证SAW识别标记对询问脉冲的编码响应。该系统提供脉冲串发生子系统150(在图1中画出)，用于产生SAW标记编码响应的时间倒置形式的脉冲串155。根据熟知的SAW标记特征，与脉冲串发生子系统150耦合的SAW标记阅读器子系统130，从SAW标记120接收发声的脉冲，该脉冲近似于询问脉冲，从而提供解决任一SAW标记120发送彼此冲突的响应的最后方案。

虽然已经详细说明本发明，但本领域熟练人员应当清楚，他们在不偏离本发明在其最广泛意义的精神和范围的情况下，可以作出各种改变、替换、和变化。

Claims (24)

1.一种鉴别多个SAW识别标记发出的编码响应的系统，包括：

SAW标记阅读器子系统，用于检测所述标记对询问脉冲发出的编码响应；和

与所述SAW标记阅读器子系统耦合的编码响应分析子系统，它采用信号处理技术来分离所述编码响应的一些部分，并对所述编码响应的剩余部分产生识别的可能性。

2.按照权利要求1的系统，其中所述信号处理技术，包括从所述编码响应中开发的一种合成编码响应，并从所述合成编码响应中产生所述识别可能性。

3.按照权利要求1的系统，其中所述编码响应限制在特定分级的标记级的编码响应。

4.按照权利要求1的系统，其中所述信号处理技术包括至少考察一个已知标记的异常。

5.按照权利要求1的系统，其中所述信号处理技术包括至少分析一个标记的环境因素。

6.按照权利要求5的系统，其中所述环境因素选自如下一组：

温度漂移；

频率漂移；

位置；

取向；

运动；和

传送方向。

7.按照权利要求1的系统，还包括传感器子系统，用于检测所述标记的其他物理性质，所述编码响应分析子系统采用所述信号处理技术及所述物理性质，产生所述识别可能性。

8.按照权利要求1的系统，还包括惯性制导系统。

9.按照权利要求8的系统，其中所述惯性制导系统选自如下一组：

惯性制导天线系统；

惯性制导阅读器系统；和

惯性制导平台系统。

10.一种在多个SAW识别标记发出的编码响应之间进行鉴别的方法，包括：

用SAW标记阅读器子系统，检测所述标记对询问脉冲发出的编码响应；和

采用信号处理技术，用与所述SAW标记阅读器子系统耦合的编码响应分析子系统，分离所述编码响应的一些部分，并对所述编码响应的剩余部分产生识别的可能性。

11.按照权利要求10的系统，其中所述信号处理技术，包括从所述编码响应中开发的一种合成编码响应，并从所述合成编码响应中产生所述识别可能性。

12.按照权利要求10的系统，其中所述编码响应限制在特定分级的标记级的编码响应。

13.按照权利要求10的系统，其中所述信号处理技术包括至少考察一个已知标记的异常。

14.按照权利要求10的系统，其中所述信号处理技术包括至少分析一个标记的环境因素。

15.按照权利要求14的系统，其中所述环境因素选自如下一组：

温度漂移；

频率漂移；

位置；

取向；

运动；和

传送方向。

16.按照权利要求10的系统，还包括传感器子系统，用于检测所述标记的其他物理性质，所述编码响应分析子系统采用所述信号处理技术及所述物理性质，产生所述识别可能性。

17.一种在多个SAW识别标记发出的编码响应之间进行鉴别的系统中的操作方法，包括：

用SAW标记阅读器子系统，检测所述标记对询问脉冲发出的编码响应；和

采用信号处理技术，用与所述SAW标记阅读器子系统耦合的编码响应分析子系统，分离所述编码响应的一些部分，并对所述编码响应的剩余部分产生识别的可能性。

18.按照权利要求17的系统，其中所述信号处理技术，包括从所述编码响应中开发的一种合成编码响应，并从所述合成编码响应中产生所述识别可能性。

19.按照权利要求17的系统，其中所述编码响应限制在特定分级的标记级的编码响应。

20.按照权利要求17的系统，其中所述信号处理技术包括至少考察一个已知标记的异常。

21.按照权利要求17的系统，其中所述信号处理技术包括至少分析一个标记的环境因素。

22.按照权利要求21的系统，其中所述环境因素选自如下一组：

温度漂移；

频率漂移；

位置；

取向；

运动；和

传送方向。

23.按照权利要求21的系统，还包括传感器子系统，用于检测所述标记的其他物理性质，所述编码响应分析子系统采用所述信号处理技术及所述物理性质，产生所述识别可能性。

24.一种用于验证SAW识别标记对询问脉冲的编码响应的系统，包括：

脉冲串发生子系统，用于产生所述编码响应的时间倒置形式的脉冲串；和

与所述脉冲串发生子系统耦合的SAW标记阅读器子系统，用于从所述标记接收发声的脉冲，该发声的脉冲近似于所述询问脉冲。

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