CN1885320B - 在标签中保持电池电力的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

标签具有第一和第二操作模式，并且在第一模式下使用基本上更少的电池电力。在第一模式下，标签响应于对来自远程位置的、具有第一传输范围的第一无线信号的接收而转变到第二模式。在第二模式下，标签发送具有第二传输范围的第二无线信号。在一种配置中，第二传输范围大于或等于第一传输范围。在一种不同的配置中，标签在第一模式期间在由一个时间间隔所隔开的时间点检查第一无线信号。第二传输范围比第一传输范围小一个差，该差大于或等于所述时间间隔乘以标签朝向所述远程位置的运动速度。

Description

在标签中保持电池电力的方法和设备
本发明根据35U.S.C.§119要求于2005年6月23日提交的美国临时申请60/693200的优先权，其公开合并于此，以资参考。
技术领域
本发明总的来说涉及一种射频识别标签，更具体地讲，设计用于保持标签中的电池电力的技术。
背景技术
跟踪物体的已知技术是将射频识别(RFID)标签安装在要跟踪的每个物体上。这些RFID标签发送无线信号，并且提供读取器来接收这些信号。RFID标签几乎总是依靠电池电力运行。因此，为了使从插入新充电的电池直到电池放电过度而无法使标签正常工作的时间的长度最大化，总是期望保持标签的电池电力。保持电池电力的现有技术对于它们的预计的目的来说一般足够了，但是并不是在所有的方面都令人满意。
发明内容
本发明的一种更宽泛的形式涉及一种具有电池并具有不同的第一和第二操作模式的标签，该标签在第一操作模式下使用的来自电池的电力基本上少于其在第二操作模式下使用的来自电池的电力。本发明的该形式包括：在第一操作模式下，标签响应于从远程位置发起并具有第一传输范围的第一无线信号的接收，从第一操作模式转变到第二操作模式；以及在第二操作模式下，标签发送不同于第一无线信号的第二无线信号，该第二无线信号具有大于或等于第一传输范围的第二传输范围。
本发明的另一种更宽泛的形式涉及一种具有电池开具有不同的第一和第二操作模式的标签，该标签在第一操作模式下使用的来自电池的电力基本上少于其在第二操作模式下使用的来自电池的电力。本发明的该形式包括：相对于远程位置移动标签以使标签具有朝向远程位置的运动速度；在第一操作模式期间在由一个时间间隔所隔开的时间点由标签周期性地检查从远程位置发起并具有第一传输范围的第一无线信号的接收；响应于标签在第一操作模式下接收到第一无线信号，使标签从第一操作模式转变到第二操作模式；以及在第二操作模式下从标签发送不同于第一无线信号的第二无线信号，该第二无线信号具有小于所述第一传输范围的第二传输范围，第一和第二传输范围之间的差大于或等于所述时间间隔乘以所述运动速度。
附图说明
根据后面结合附图的更详细的描述，将实现对本发明的更好的理解，其中：
图1是实现本发明的方面的设备的概略顶视图，该设备包括读取器和多个其上具有射频识别标签的集装箱。
图2是实现本发明的方面的另一设备的概略顶视图，该设备是图1的设备的另选实施例。
具体实施方式
图1是实现本发明的方面的设备的概略顶视图，该设备包括读取器16、多个构件21-26、多个射频识别(RFID)标签31-36。在图1中，构件21-26每个都是已知类型的集装箱。将读取器16固定地支撑，将集装箱21-26布置在围绕读取器16的不同位置上。虽然集装箱21-26能够被移动到图1所示的位置和从该位置移动开，但是为了简化其后的讨论，假定集装箱21-26每个是固定的。图1示出的环境例如可以是位置与工厂相邻的场地。装满零件的集装箱被运送到该场地，随后在场地内坐等，直到需要其中的零件用于在工厂中制造产品。
RFID标签31-36每个都是电池操作的装置，其被分别安装在各个集装箱21-26上。
每个标签具有多种工作模式，这些模式包括休眠模式和活动模式。在休眠模式下，标签中的大部分电路不能使用，从而标签从其电池中汲取非常少的电力。因此，休眠模式帮助最大化电池的工作寿命，或者换句话说，使从安装完全充电的电池直到电池过度放电而无法使标签正常可靠地工作的时间间隔最大化。在活动模式下，标签内更多电路接收工作电力，并且标签能够发送含有对于该特定的标签唯一的识别码的无线标签信号。
标签31-36每个都能发送无线标签信号，该无线标签信号具有提供由虚线箭头46的长度在图1中概略性地指出的距离或范围的功率电平。虚线圆47围绕着读取器16延伸，并具有与箭头46的长度相等的半径。因此，当标签位于圆47内时，读取器16会接收到由标签发送的标签信号。换句话说，当标签位于圆47之外时，因为读取器16超出了由标签发送标签信号的范围，所以读取器无法接收到这些无线信号。从图1中可看出，两个标签31和36在其无线标签信号无法到达读取器16的位置上，四个标签32-35在其无线标签信号会到达读取器16的位置上。
读取器16能够将无线唤醒信号发送到当前位于唤醒信号的范围内的任一标签31-36。国际标准化组织(ISO)已发布了一种在本领域中作为ISO 18000-7而被公知的用于激活RFID的国际标准。根据该标准，唤醒信号是30KHz的单音波形，具有至少2.5秒的持续时间。标签31-36每个被这样配置：当它们处于休眠模式下时，它们周期性地检查该30KHz的唤醒信号。根据ISO 18000-7，标签在被不超过2.5秒的时间间隔所隔开的时间点检查唤醒信号。如果标签检测到存在无线唤醒信号，则标签从其休眠模式转变到其活动模式，并随后发送其标签信号。
如果以与来自标签31-36的标签信号相同的功率电平从读取器16发送唤醒信号，则与标签将标签信号可靠地传送到读取器16相比，标签检测唤醒信号将更为容易。换句话说，即使唤醒信号和标签信号的功率电平相同，它们还是具有不同的有效范围。因此，其后的讨论将会更加集中在有效范围上，而不是集中在特定的功率电平上。
读取器16可发送其具有相对较高的功率电平的无线唤醒信号，从而每个唤醒信号具有大的范围，该范围足以达到图1所示的所有标签31-36。但是，如上所述，由标签发送的标签信号具有提供由箭头46的长度表示的有效范围的功率电平。因此，在图1中，仅有由位于圆47内的标签32-35发送的标签信号会到达读取器16。如果读取器16发送具有足以到达标签31和36的高功率电平的唤醒信号，则标签31和36将从休眠模式转变到活动模式并将发送其标签信号。但是，因为这些标签在圆47之外，读取器16因而不会接收到它们发送的任何标签信号，所以这浪费了标签31和36中电池的电力。
因此，为了避免电池电力的不必要的浪费，读取器16发送其具有选定的功率电平的无线唤醒信号，以使该唤醒信号的有效范围56近似等于(但不大于)标签信号的有效范围46。因此，唤醒信号将唤醒在圆47内并且能够将无线标签信号传送到读取器16的标签32-35。但是，唤醒信号不会唤醒在圆47之外并且不能将标签信号发送得足够远从而到达读取器16的标签31和36。
作为替换例，可将读取器16配置为发送其具有这样的功率电平的无线唤醒信号，所述功率电平具有由圆67概略性地表示的有效范围66，其略小于标签信号的范围46。在此情况下，唤醒信号将唤醒在圆67内的三个标签33-35，但是不会唤醒位于圆67之外的三个标签31-32和36。这确保每个接收到该唤醒信号的标签位于其将能够可靠地将其标签信号传送到读取器16的位置。
图2是实现本发明的诸个方面的设备110的概略顶视图，该设备是图1的设备10的替换实施例。图2的设备110包括读取器16和三个集装箱21-23，每个集装箱分别支持RFID标签31-33。读取器16、集装箱21-23和标签31-33等同于图1的实施例中的对应物，并因此用相同的标号识别。
围墙139有门138，路137延伸通过门138。将读取器16安装在门138上，或安装得与门138相邻。如由箭头141-143所指示的，集装箱21-23在大体上朝向门138和读取器16的方向上沿着路137移动。例如，集装箱21-23每个可分别放在车辆(未示出，诸如卡车)上。
由标签31-33发送的标签信号具有由箭头146的长度概略性地指示的传输范围。换句话说，当标签位于读取器16和线147之间时，读取器16能够接收到由该标签发送的标签信号。读取器16发送它的具有提供由虚线箭头156的长度概略性地指示的有效范围的功率电平的无线唤醒信号。因此，如果标签位于读取器16和线157之间，则标签可接收到唤醒信号。
在图1的实施例中，将无线唤醒信号的传输范围56选择为小于或等于标签信号的传输范围46。相反地，在图2的实施例中，将唤醒信号的传输范围156选择为大于标签信号的传输范围146。传输范围156比传输范围146长出一段距离，该距离由双头箭头162的长度指示。更具体地说，将距离162选择为等于：集装箱21-23的移动速度乘以由标签31-33对唤醒信号的存在进行的周期性检查之间的时间间隔。换句话说，距离162是标签31-33中的每个在该标签对唤醒信号的存在进行的两次连续检查之间的时间间隔期间将行进的距离。因此，移动的标签31-33中的每个将在该标签正在线147和157之间行进时在某些点检测到周期性的唤醒信号之一。每个标签将因而处于活动模式下，并在其到达线147时发送其标签信号。
由于标签31-33都在移动并最终会通过门138，然后从读取器16移动离开，所以只有有限的时间窗口可用于读取器16来读取由标签31-33中的每个发送的标签信号。如上所述，每个标签将活动并在其到达线147时发送其标签信号。这有助于使可用于读取器16读取由每个标签发送的标签信号的时间量最大化。该方法还确保在标签到达线157之前它们无法接收到唤醒信号。因此，它们没有过早地离开休眠模式而简单地浪费电池电力。
在图2的前述讨论中，已假定集装箱21-23都以大约相同的预定速度移动，例如因为路137已设立了大多数车辆要遵守的速度限制。在图2的实施例的变体中，如图2中的虚线171概略性地指示的，可提供已知类型的速度检测器以在集装箱到达线157之前检测每个集装箱的速度。将速度检测器171的输出提供给读取器16，从而当每个集装箱接近线157时，读取器16就知道该集装箱的确切速度。读取器随后能够以为每个集装箱定制的方式动态地改变其无线唤醒信号的功率电平来调节无线唤醒信号的有效范围156(以及线157的位置)。换句话说，为每个集装箱定制距离162，以使从线147起的距离162等于：该特定集装箱的实际速度乘以由每个标签对唤醒信号的存在进行的连续检查之间的时间间隔。
图2的前述讨论还假定标签31-33每个在由不大于2.5秒(例如，按在ISO 18000-7中阐述的工业标准所规定的)的时间间隔所隔开的时间点检查唤醒信号。但是，在不必遵守ISO 18000-7的情况下，可动态地改变标签对唤醒信号的检查之间的时间间隔。作为一个示例，标签31-33可被变成为在白天使用一个时间间隔(诸如1秒)，在晚上使用不同的时间间隔(诸如2秒)。那么读取器将使用该日的当前时间来动态地调节其唤醒信号的功率电平，并从而调节唤醒信号的有效范围156，以使距离162与标签31-33当前使用的时间间隔相一致。
如上所述，公开的实施例中的构件21-26是集装箱。但是，另选地，构件21-26可以是任何各种其它类型的构件，诸如货盘或者被追踪的单独物体。在图2的实施例中，集装箱21-23放置在沿着路137移动的、未示出的车辆上。但是，与图2相关联地描述的方法可应用于其它情形。例如，可提供传送带来取代路137，集装箱21-23可被放置在该传送带上。传送带将移动集装箱通过固定的读取器16。
尽管已详细示出并描述的选择的实施例，但是应该理解，在不脱离由权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可进行各种替换和变更。

Claims (32)

1.一种在标签中保持电池电力的设备，包括：
标签，其具有电池以及不同的第一和第二操作模式，所述标签在所述第一操作模式下使用的来自所述电池的电力实质上少于其在所述第二操作模式下使用的来自所述电池的电力；
其中，在所述第一操作模式下，所述标签响应于从远程位置发起并具有第一传输范围的第一无线信号的接收，以从所述第一操作模式转变到所述第二操作模式；以及
其中，在所述第二操作模式下，所述标签发送不同于所述第一无线信号的第二无线信号，该第二无线信号具有大于或等于所述第一传输范围的第二传输范围。
2.根据权利要求1的设备，其中，所述标签相对于所述远程位置实质上是静止的。
3.根据权利要求2的设备，包括布置在所述远程位置的读取器，该读取器发送所述第一无线信号。
4.根据权利要求1的设备，包括：
另一标签，其具有另一电池以及不同的第三和第四操作模式，所述另一标签在所述第三操作模式下使用的来自所述另一电池的电力实质上少于其在所述第四操作模式下使用的来自所述另一电池的电力；
其中，在所述第三操作模式下，所述另一标签响应于所述第一无线信号的接收，以从所述第三操作模式转变到所述第四操作模式；以及
其中，在所述第四操作模式下，所述另一标签发送不同于所述第一和第二无线信号的第三无线信号，该第三无线信号具有大于或等于所述第一传输范围的第三传输范围。
5.根据权利要求4的设备，其中，所述标签的每个相对于所述远程位置实质上是静止的。
6.根据权利要求5的设备，包括：包括布置在所述远程位置的读取器，该读取器发送所述第一无线信号。
7.根据权利要求4的设备，包括第一和第二集装箱，第一和第二集装箱分别具有在其上安装的所述标签和所述另一标签。
8.一种在标签中保持电池电力的设备，包括：
标签，其具有电池以及不同的第一和第二操作模式，所述标签在所述第一操作模式下使用的来自所述电池的电力实质上少于其在所述第二操作模式下使用的来自所述电池的电力；
其中，在所述第一操作模式下，所述标签在由一个时间间隔所隔开的时间点周期性地检查从远程位置发起并具有第一传输范围的第一无线信号，所述标签响应于所述第一无线信号的接收，以从所述第一操作模式转变到所述第二操作模式；以及
其中，在所述第二操作模式下，所述标签发送不同于所述第一无线信号的第二无线信号，该第二无线信号具有小于所述第一传输范围的第二传输范围，所述第一和第二传输范围之间的差大于或等于所述时间间隔乘以所述标签在朝向所述远程位置的方向上相对于所述远程位置的运动速度。
9.根据权利要求8的设备，包括布置在所述远程位置的读取器，该读取器发送所述第一无线信号。
10.根据权利要求9的设备，其中，所述读取器将所述第一无线信号的发送功率电平作为所述运动速度的函数而进行改变。
11.根据权利要求10的设备，
其中，所述读取器是静止的；以及
包括速度检测器，用于检测所述标签的运动速度，所述读取器按照所述速度检测器的输出的函数实现所述发送功率电平的改变。
12.根据权利要求8的设备，其中，所述标签按照被选择的标准的函数改变所述时间间隔。
13.根据权利要求8的设备，包括：
另一标签，其具有另一电池以及不同的第三和第四操作模式，所述另一标签在所述第三操作模式下使用的来自所述另一电池的电力实质上少于其在所述第四操作模式下使用的来自所述另一电池的电力；
其中，在所述第三操作模式下，所述另一标签在由所述时间间隔所隔开的时间点周期性地检查所述第一无线信号，所述另一标签响应于所述第一无线信号的接收，以从所述第三操作模式转变到所述第四操作模式；以及
其中，在所述第四操作模式下，所述另一标签发送不同于所述第一和第二无线信号的第三无线信号，该第三无线信号具有小于所述第一传输范围的第三传输范围，所述第一和第三传输范围之间的差大于或等于所述时间间隔乘以所述另一标签在朝向所述远程位置的方向上相对于所述远程位置的运动速度。
14.根据权利要求13的设备，包括布置在所述远程位置的读取器，该读取器发送所述第一无线信号。
15.根据权利要求14的设备，其中，所述读取器将所述第一无线信号的发送功率电平按照至少一个所述标签的所述运动速度的函数而进行改变。
16.根据权利要求15的设备，
其中，所述诸个标签沿着运动路径连续移动；以及
其中，所述读取器按照每个所述标签各自的所述运动速度的函数独立地对于每个所述标签的发送功率电平实现所述改变。
17.根据权利要求16的设备，
其中所述读取器是静止的；以及
包括速度检测器，用于检测每个所述标签各自的运动速度，所述读取器按照所述速度检测器的输出的函数实现所述发送功率电平的改变。
18.根据权利要求13的设备，包括第一和第二集装箱，第一和第二集装箱分别具有在其上安装的所述标签和所述另一标签。
19.一种在标签中保持电池电力的方法，包括：
提供标签，其具有电池以及不同的第一和第二操作模式，所述标签在所述第一操作模式下使用的来自所述电池的电力实质上少于其在所述第二操作模式下使用的来自所述电池的电力；
响应于在所述第一操作模式下由所述标签接收到从远程位置发起并具有第一传输范围的第一无线信号，使所述标签从所述第一操作模式转变到所述第二操作模式；以及
在所述第二操作模式下，从所述标签发送不同于所述第一无线信号的第二无线信号，该第二无线信号具有大于或等于所述第一传输范围的第二传输范围。
20.根据权利要求19的方法，包括从布置在所述远程位置的读取器发送所述第一无线信号，所述标签相对于所述读取器实质上是静止的。
21.根据权利要求19的方法，包括：
提供另一标签，其具有另一电池以及不同的第三和第四操作模式，所述另一标签在所述第三操作模式下使用的来自所述另一电池的电力实质上少于其在所述第四操作模式下使用的来自所述另一电池的电力；
响应于在所述第三操作模式下由所述另一标签接收到所述第一无线信号，使所述另一标签从所述第三操作模式转变到所述第四操作模式；以及
在所述第四操作模式下，从所述另一标签发送不同于所述第一和第二无线信号的第三无线信号，该第三无线信号具有大于或等于所述第一传输范围的第三传输范围。
22.根据权利要求21的方法，包括从布置在所述远程位置的读取器发送所述第一无线信号，所述标签各自相对于所述读取器都实质上是静止的。
23.根据权利要求21的方法，包括将所述标签和所述另一标签安装在相应的集装箱上。
24.一种在标签中保持电池电力的方法，包括：
提供标签，其具有电池以及不同的第一和第二操作模式，所述标签在所述第一操作模式下使用的来自所述电池的电力实质上少于其在所述第二操作模式下使用的来自所述电池的电力；
相对于远程位置移动所述标签以使所述标签具有朝向所述远程位置的运动速度；
在所述第一操作模式期间在由一个时间间隔所隔开的时间点由所述标签周期性地检查从所述远程位置发起并具有第一传输范围的第一无线信号的接收；
响应于所述标签在所述第一操作模式下接收到所述第一无线信号，使所述标签从所述第一操作模式转变到所述第二操作模式；以及
在所述第二操作模式下从所述标签发送不同于所述第一无线信号的第二无线信号，该第二无线信号具有小于所述第一传输范围的第二传输范围，所述第一和第二传输范围之间的差大于或等于所述时间间隔乘以所述运动速度。
25.根据权利要求24的方法，包括从布置在所述远程位置的读取器发送所述第一无线信号。
26.根据权利要求25的方法，包括将所述第一无线信号的发送功率电平按照所述运动速度的函数而进行改变。
27.根据权利要求24的方法，包括将所述时间间隔按照被选择的标准的函数进行改变。
28.根据权利要求24的方法，包括：
提供另一标签，其具有另一电池以及不同的第三和第四操作模式，所述另一标签在所述第三操作模式下使用的来自所述另一电池的电力实质上少于其在所述第四操作模式下使用的来自所述另一电池的电力；
相对于所述远程位置移动所述另一标签以使所述另一标签具有朝向所述远程位置的运动速度；
在所述第三操作模式期间在由所述时间间隔所隔开的时间点由所述另一标签周期性地检查所述第一无线信号的接收；
响应于所述另一标签在所述第三操作模式下接收到所述第一无线信号，使所述另一标签从所述第三操作模式转变到所述第四操作模式；以及
在所述第四操作模式下从所述另一标签发送不同于所述第一和第二无线信号的第三无线信号，该第三无线信号具有小于所述第一传输范围的第三传输范围，所述第一和第三传输范围之间的差大于或等于所述时间间隔乘以所述另一标签的所述运动速度。
29.根据权利要求28的方法，包括从布置在所述远程位置的读取器发送所述第一无线信号。
30.根据权利要求29的方法，包括将所述第一无线信号的发送功率电平按照至少一个所述标签的所述运动速度的函数而进行改变。
31.根据权利要求30的方法，
其中，执行每个所述标签的所述移动以使所述标签沿着一条运动路径连续移动；以及
其中，由所述读取器执行的所述发送功率电平的改变按照每个所述标签各自的所述运动速度的函数独立地对于每个所述标签执行。
32.根据权利要求28的方法，包括将所述标签和所述另一标签安装在相应的集装箱上。
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