DE102013110017A1 - Apparatus and method for classification and identification with an RFID reader - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (1) zur Klassifikation und Identifikation mit einer RFID-Leseeinrichtung (6) wird beschrieben. Die Vorrichtung hat mindestens eine Antenne (5) und ist zum Auslesen von Daten eines im Nahfeld der Antenne (5) befindlichen RFID-Transponders (4) eingerichtet. Die Vorrichtung hat eine mit der RFID-Leseeinrichtung (6) verbundenen Auswerteeinheit (10), die zum Auslesen von Daten aus einem im Nahfeld zu einer Antenne (5) der RFID-Leseeinrichtung (6) befindlichen RFID-Transponder (4) und zum Identifizieren einer dem RFID-Transponder (4) zugeordneten Person oder eines zugeordneten Objektes mittels der aus dem RFID-Transponder ausgelesenen Daten eingerichtet ist. Die Auswerteeinheit (10) ist weiterhin zur Ermittlung einer die Verstimmung mindestens einer der mindestens einen Antenne (5) der RFID-Leseeinrichtung (6) charakterisierenden Kenngröße (V) und zur Klassifizierung einer die Verstimmung der Antenne (5) durch die Anwesenheit im Nahfeld der Antenne (5) der RFID-Leseeinrichtung (6) verursachenden Art in Abhängigkeit von der ermittelten Kenngröße (V) eingerichtet.A device (1) for classification and identification with an RFID reader (6) will be described. The device has at least one antenna (5) and is set up for reading out data of an RFID transponder (4) located in the near field of the antenna (5). The device has an evaluation unit (10) connected to the RFID reading device (6) for reading out data from an RFID transponder (4) located in the near field to an antenna (5) of the RFID reading device (6) and for identifying a person assigned to the RFID transponder (4) or an associated object is set up by means of the data read from the RFID transponder. The evaluation unit (10) is further for determining a detuning of at least one of the at least one antenna (5) of the RFID reader (6) characterizing characteristic (V) and for classifying the detuning of the antenna (5) by the presence in the near field of Antenna (5) of the RFID reading device (6) causing type depending on the determined characteristic (V) set.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klassifikation und Identifikation mit einer RFID-Leseeinrichtung, die mindestens eine Antenne hat und zum Auslesen von Daten eines im Nahfeld der Antenne befindlichen RFID-Transponders eingerichtet ist, und mit einer mit der RFID-Leseeinrichtung verbundenen Auswerteeinheit, die zum Auslesen von Daten aus einem im Nahfeld zu einer Antenne einer RFID-Leseeinrichtung befindlichen RFID-Transponders und zum Identifizieren einer dem RFID-Transponder zugeordneten Person oder eines zugeordneten Objektes mittels der aus dem RFID-Transponder ausgelesenen Daten eingerichtet ist. The invention relates to a device for classification and identification with an RFID reading device which has at least one antenna and is set up for reading out data of an RFID transponder located in the near field of the antenna, and to an evaluation unit connected to the RFID reading device Reading out data from an RFID transponder located in the near field to an antenna of an RFID reading device and for identifying a person assigned to the RFID transponder or an associated object by means of the data read from the RFID transponder.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Klassifikation und Identifikation mittels einer RFID-Leseeinrichtung zum Auslesen von Daten eines RFID-Transponders durch
- – Auslesen von Daten aus einem im Nahfeld zu einer Antenne einer RFID-Leseeinrichtung befindlichen RFID-Transponders und
- – Identifizieren einer dem RFID-Transponder zugeordneten Person oder eines zugeordneten Objektes mittels der aus dem RFID-Transponder ausgelesenen Daten.
- - Reading data from a located in the near field to an antenna of an RFID reader RFID transponders and
- - Identifying a person assigned to the RFID transponder or an associated object by means of the data read from the RFID transponder.
RFID-Systeme (Radio-Frequenz-Identifkations-Systeme / Radio-Frequency-Identification) basieren auf der drahtlosen Kommunikation zwischen einem RFID-Transponder und einer RFID-Leseeinrichtung. Hierbei werden passive und aktive RFID-Transponder eingesetzt. Passive RFID-Transponder zeichnen sich dadurch aus, dass sie durch ein hochfrequentes Abfragesignal im Nahfeld des RFID-Transponders befindlichen RFID-Leseeinrichtung mit Energie versorgt und aktiviert werden und als Antwort auf das Abfragesignal in einem Speicher des RFID-Transponders abgelegte Daten aussenden. Aktive RFID-Transponder haben eine eigene Stromversorgung und erreichen damit eine größere Reichweite. RFID systems (Radio Frequency Identification Systems / Radio Frequency Identification) are based on the wireless communication between an RFID transponder and an RFID reader. Here, passive and active RFID transponders are used. Passive RFID transponders are distinguished by the fact that they are supplied with energy by a high-frequency interrogation signal in the near field of the RFID transponder and are activated and emit data stored in a memory of the RFID transponder in response to the interrogation signal. Active RFID transponders have their own power supply and thus achieve a longer range.
Solche RFID-Systeme ermöglichen die Identifikation von Personen und Objekten mit Hilfe elektromagnetischer Wellen und die Lokalisierung von Gegenständen und Lebewesen. Es sind RFID-Systeme bekannt, die in verschiedenen Wellenlängenbereichen, wie Langwelle (125-134 kHz), Kurzwelle (13,56 MHz), UHF (185–169 MHz bzw. 950 MHz) oder SHF (2,45 GHz und 5,8 GHz) arbeiten. Die RFID-Transponder übermitteln ihre Daten in der Regel nicht durch Abstrahlung eines selbst erzeugten magnetischen Feldes. Vielmehr wird die kodierte Antwort des RFID-Transponders in das vom RFID-Lesegerät erzeugte und zum RFID-Transponder eingestrahlte elektromagnetische Feld moduliert. Dies kann durch Feldschwächung und kontaktfreien Kurzschluss oder phasige Reflektion der von der RFID-Leseeinrichtung ausgesendeten Feldes erzeugen. Such RFID systems allow the identification of persons and objects by means of electromagnetic waves and the localization of objects and living things. RFID systems are known which can be used in different wavelength ranges, such as long wave (125-134 kHz), shortwave (13.56 MHz), UHF (185-169 MHz or 950 MHz) or SHF (2.45 GHz and 5, 8 GHz). As a rule, the RFID transponders do not transmit their data by emitting a self-generated magnetic field. Rather, the coded response of the RFID transponder is modulated in the electromagnetic field generated by the RFID reader and radiated to the RFID transponder. This may be generated by field weakening and non-contact shorting or phase reflection of the field emitted by the RFID reader.
Aus
Eine verstimmte RFID-Antenne kann zu einem starken Einbruch der Lesereichweite oder sogar zu Zerstörung der Sendereinheit führen. Daher sind herkömmliche RFID-Systeme derart ausgelegt, dass sich die Umfeldbedingungen möglichst wenig auf die Verstimmung der RFID-Antenne auswirken. Insbesondere im HF- und UHF-Bereich werden dafür spezielle Antennenstrukturen verwendet oder Abstandshalter zum Einhalten eines Mindestabstandes zwischen Antenne und Objekt eingesetzt, um eine feste Anpassschaltung (Anpassnetzwerk zwischen Sendestufe und Antenne) verwenden zu können. Wenn allerdings zum Beispiel durch äußere Einflüsse starke Verstimmungen der Antenne erwartet werden, welche nicht durch passive Methoden kompensiert werden können, ist ein dynamisches Anpassnetzwerk erforderlich. Über eine Impedanz- oder Reflektionsfaktormessung lässt sich dabei die Verstimmung der eingesetzten Antenne ermitteln und die Fehlanpassung im Signalpfad über ein variables Anpassnetzwerk kompensieren. An out of tune RFID antenna can lead to a large break in the reading range or even destruction of the transmitter unit. Therefore, conventional RFID systems are designed so that the environmental conditions have as little effect on the detuning of the RFID antenna. In particular, in the RF and UHF range special antenna structures are used or spacers used to maintain a minimum distance between the antenna and object used to a fixed matching circuit (matching network between transmission stage and antenna) can use. However, if, for example, external influences are expected to cause strong antenna distortions which can not be compensated by passive methods, a dynamic matching network is required. An impedance or reflection factor measurement can be used to determine the detuning of the antenna used and to compensate for the mismatch in the signal path via a variable matching network.
Weiterhin ist aus
Zur Erkennung der Sitzbelegung ist weiterhin aus
Solche Messsysteme zum Detektieren einer Person sind aus Sicherheitsgründen insbesondere im Automobilbereich verbreitet. Hierbei werden insbesondere Sensorsysteme eingesetzt, wie zum Beispiel Drucksensoren in der Sitzmatte, einen Kraftsensor oder kapazitive Näherungssensoren. Such measuring systems for detecting a person are common for safety reasons, especially in the automotive sector. Here, in particular, sensor systems are used, such as pressure sensors in the seat mat, a force sensor or capacitive proximity sensors.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Klassifikation und Identifikation mit einer RFID-Leseeinrichtung zu schaffen, mit der nicht nur Identifikationsdaten aus einem RFID-Transponder ausgelesen werden können, sondern zu dem auch eine möglichst einfache und zuverlässige Klassifikation möglich ist, mit der geprüft werden kann, ob eine Person oder ein Objekt im Nahfeld der RFID-Leseeinrichtung anwesend ist. Proceeding from this, it is an object of the present invention to provide an improved apparatus and an improved method for classification and identification with an RFID reading device, with which not only identification data can be read from an RFID transponder, but also as simple and reliable as possible Classification is possible with which it can be checked whether a person or an object in the near field of the RFID reader is present.
Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. The object is achieved with the device having the features of claim 1 and by the method with the features of
Für eine gattungsgemäße Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit weiterhin zur Ermittlung einer die Verstimmung mindestens einer der mindestens einen Antenne der RFID-Leseeinrichtung charakterisierenden Kenngröße und zur Klassifikation einer die Verstimmung der Antenne durch die Anwesenheit im Nahfeld der Antenne der RFID-Leseeinrichtung verursachenden Art in Abhängigkeit von der ermittelten Kenngröße eingerichtet ist. For a generic device, it is proposed that the evaluation unit further for determining a characteristic characterizing the detuning of at least one of the at least one antenna of the RFID reading device and for classifying a detuning of the antenna by the presence in the near field of the antenna of the RFID reading device Dependent on the determined characteristic is established.
In entsprechender Weise sieht das Verfahren die Kombination der Schritte vor:
- – Ermitteln einer die Verstimmung einer Antenne der RFID-Leseeinrichtung charakterisierenden Kenngröße,
- – Bestimmen einer die Verstimmung der Antenne durch die Anwesenheit im Nahfeld der Antenne der RFID-Leseeinrichtung verursachenden Art (Klassifizieren) in Abhängigkeit von der ermittelten Kenngröße,
- – Auslesen von Daten aus einem im Nahfeld zu einer Antenne einer RFID-Leseeinrichtung befindlichen RFID-Transponders, und
- – Identifizieren einer dem RFID-Transponder zugeordneten Person oder eines zugeordneten Objektes mittels der aus dem RFID-Transponder ausgelesenen Daten.
- Determining a detuning of an antenna of the RFID reader characterizing characteristic
- Determining a classification which causes the detuning of the antenna due to the presence in the near field of the antenna of the RFID reading device (classification) as a function of the ascertained parameter,
- - Reading data from an in the near field to an antenna of an RFID reader located RFID transponders, and
- - Identifying a person assigned to the RFID transponder or an associated object by means of the data read from the RFID transponder.
Die Reihenfolge der Schritte ist dabei nicht zwingend vorgegeben und kann bedarfsweise angepasst werden. So ist es denkbar, dass die charakteristische Kenngröße erst nach Auslesen von Daten aus dem RFID-Transponder ermittelt wird. Vorteilhaft ist aber, wenn zunächst die Verstimmung der Antenne ermittelt und die durch die Anwesenheit einer Person oder eines Objektes im Nahfeld der RFID-Leseeinrichtung verursachte Verstimmung durch Anpassung der elektromagnetischen Eigenschaft der Antenne ausgeglichen wird. Anschließend können dann mit einer hierdurch optimierten Lesereichweite die Daten aus dem im Nahfeld zu der Antenne der RFID-Leseeinrichtung befindlichen RFID-Transponders ausgelesen werden. The order of the steps is not mandatory and can be adjusted as needed. So it is conceivable that the characteristic characteristic is determined only after reading data from the RFID transponder. However, it is advantageous if the detuning of the antenna is first determined and the detuning caused by the presence of a person or an object in the near field of the RFID reading device is compensated by adapting the electromagnetic property of the antenna. Subsequently, the data can then be read from the RFID transponder located in the near field to the antenna of the RFID reading device with a reading range optimized thereby.
Mit Hilfe der Vorrichtung des Verfahrens gelingt es, ohne zusätzliche physikalische Sensorelemente mit einer RFID-Leseeinrichtung die Identifikation und die Klassifikation effektiv miteinander zu kombinieren. Die RFID-Leseeinrichtung wird einerseits in bestimmungsgemäßer Weise zur Identifikation durch Auslesen und ggf. Auswerten von Identifikationsdaten aus einem RFID-Transponder und andererseits durch Ermittlung einer u.U. auftretenden Verstimmung der Antenne zur Detektion eingesetzt, ob sich eine Person oder ein Objekt im Nahfeld des RFID-Antenne befindet. Über eine solche einfache Detektion hinaus wird jedoch eine Klassifikation durchgeführt, durch die aus der Verstimmung auf eine bestimmte Art geschlossen wird, welche die Verstimmung verursacht hat. Mit der Klassifikation wird somit zwischen verschiedenen Arten, wie Personen oder Objekten und ggf. zwischen verschiedenen Objektarten unterschieden. Die „Klassifikation“ im Sinne der vorliegenden Erfindung stellt somit eine spezielle Ausführungsform einer reinen „Detektion“ dar. With the aid of the device of the method, it is possible to effectively combine the identification and the classification with one another without additional physical sensor elements having an RFID reading device. The RFID reader is on the one hand in the intended manner for identification by reading and possibly evaluating identification data from an RFID transponder and on the other hand by determination a possibly occurring detuning the antenna used to detect whether a person or an object is in the near field of the RFID antenna. Beyond such a simple detection, however, a classification is made by which the detuning is made in a certain way that caused the detuning. The classification thus differentiates between different types, such as persons or objects and possibly between different types of objects. The "classification" in the sense of the present invention thus represents a special embodiment of a pure "detection".
Die RFID-Leseeinrichtung wird dabei in der Art eines kapazitiven Näherungssensors verwendet, indem die Verstimmung der mindestens einen Antenne der RFID-Leseeinrichtung ermittelt und als charakteristische Kenngröße nicht nur zur Detektion der Anwesenheit einer Person oder eines Objektes im Nahfeld der Antenne, sondern auch zur Klassifikation, d. h. zur Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten genutzt wird. Dabei kann aus der charakteristischen Verstimmung und seiner zugehörigen Kenngröße ermittelt werden, welche Art im Nahfeld der Antenne befindlich ist. So kann als Art zwischen der Anwesenheit einer Person und eines Objektes und sogar der Anwesenheit eines metallischen oder nicht-metallischen Objektes unterschieden werden. Denkbar ist auch eine weitere detailliertere Unterscheidung von Personen- und Objektarten und deren Eigenschaften, wie die Größe von Personen und Objekten oder andere Materialeigenschaften. The RFID reading device is used in the manner of a capacitive proximity sensor by detecting the detuning of the at least one antenna of the RFID reading device and as a characteristic parameter not only for detecting the presence of a person or an object in the near field of the antenna, but also for classification , d. H. is used to distinguish between different species. It can be determined from the characteristic detuning and its associated characteristic, which type is located in the near field of the antenna. Thus, as a type, a distinction can be made between the presence of a person and an object and even the presence of a metallic or non-metallic object. It is also conceivable to further differentiate between types of persons and objects and their properties, such as the size of persons and objects or other material properties.
Mit der Vorrichtung und dem Verfahren gelingt es gleichermaßen mit derselben RFID-Leseeinrichtung auch eine Identifikation durch Auslesen von Identifikationsdaten des RFID-Transponders durchzuführen. Diese Identifikation kann durch die Klassifikation verifiziert werden. With the device and the method, it is equally possible to carry out an identification by reading out identification data of the RFID transponder with the same RFID reading device. This identification can be verified by the classification.
Damit lässt sich auf einfache und preiswerte Weise zum Beispiel in Einsatzfahrzeugen von Feuerwehren und Rettungsdiensten die Anzahl und Qualifikation der Einsatzkräfte sowie ihre konkrete Sitzposition ermitteln. Die Einsatzkräfte tragen dabei in ihrer Kleidung, wie beispielsweise ihrer Hose, RFID-Transponder mit der die zugehörige Person identifizierenden Identifikationsdaten. Mit einer solchen reinen Identifikation lässt sich allerdings nicht sicher auf die tatsächliche Anwesenheit der Person schließen, da der RFID-Transponder auch ausgelesen werden kann, wenn das Kleidungsstück mit dem RFID-Transponder der Person einfach auf einem Fahrzeugsitz abgelegt wird. Nur durch eine zusätzliche Personendetektion kann die tatsächliche Anwesenheit der Person erfasst und damit Fehlinterpretationen vermieden werden. Thus, in a simple and inexpensive way, for example, in emergency vehicles of fire and rescue services determine the number and qualification of the emergency services and their specific seating position. The volunteers wear in their clothing, such as their pants, RFID transponder with the person identifying identification data. With such a pure identification, however, it is not possible to conclude with certainty the actual presence of the person, since the RFID transponder can also be read out when the garment with the person's RFID transponder is simply placed on a vehicle seat. Only an additional person detection can detect the actual presence of the person and thus avoid misinterpretations.
Durch die Fusion der Klassifikation (das heißt der Bestimmung der Anwesenheit einer Person oder eines Objektes und Unterscheidung zwischen möglichen Arten) und der Identifikation (Vorhandensein eines RFID-Transponders und Auslesen der Identifikationsdaten) in einer RFID-Leseeinrichtung gelingt es auf einfache und zuverlässige Weise eine Detektion und Identifikation zusammen mit einem System durchzuführen und mittels Klassifikation eine Verifikation zu ermöglichen. Es wurde dabei erkannt, dass die Verstimmung der RFID-Antenne des RFID-Lesegerätes durch die Anwesenheit einer Person oder eines Objektes in einer charakteristischen Weise so erfolgt, dass aus der die Verstimmung charakterisierenden Kenngröße zwischen verschiedenen Arten unterschieden werden kann, die die Verstimmung der Antenne im Nahfeld der RFID-Leseeinrichtung verursacht. By the fusion of the classification (that is, the determination of the presence of a person or object and differentiation between possible types) and the identification (presence of an RFID transponder and reading the identification data) in an RFID reader succeeds in a simple and reliable way To perform detection and identification together with a system and to enable verification by means of classification. It has been recognized that the detuning of the RFID antenna of the RFID reader by the presence of a person or an object in a characteristic way so that can be distinguished from the characterizing the detuning characteristic between different types that the detuning of the antenna caused in the near field of the RFID reader.
Insbesondere tritt bei der Anwesenheit einer Person als Art eine vollkommen andere Verstimmung auf, als bei metallischen Objekten und/oder bei nicht-metallischen Objekten. Diese Arten lassen sich somit zuverlässig voneinander unterscheiden. Ebenso ist auch die Unterscheidung von Gütern mit hohem und niedrigem Wassergehalt (z. B. Holz oder andere landwirtschaftliche Erzeugnisse) denkbar. Damit können z. B. verschiedene Qualitätsstufen, Reifegrade dieser Güter o. ä. unterschieden werden. In particular, in the presence of a person as a species, a completely different detuning occurs than with metallic objects and / or with non-metallic objects. These species can thus be reliably differentiated from each other. Similarly, the distinction between high and low water content (eg wood or other agricultural products) is conceivable. This can z. B. different quality levels, maturity levels of these goods o. Ä. Are distinguished.
Die Vorrichtung und das Verfahren sind zum Beispiel zur Klassifikation und Identifikation in Fahrzeugsitzen oder anderen Einsatzgebieten anwendbar. So lässt sich die Vorrichtung und das Verfahren auch in Verbindung mit RFID-Terminals verwenden, um eventuellen Täuschungsversuchen vorzubeugen. So kann zum Beispiel das Vorhandensein einer Hand beim Auflegen eines RFID-Schlüssels detektiert werden. Auch Plausibilitätsprüfungen bei einer RFID-basierten Materialverfolgung sind denkbar, um beispielsweise metallische Güter von nicht-metallischen Objekten zu unterscheiden. The apparatus and method are applicable, for example, to classification and identification in vehicle seats or other applications. Thus, the device and the method can also be used in conjunction with RFID terminals to prevent any attempted deception. Thus, for example, the presence of a hand when applying an RFID key can be detected. Also, plausibility checks in an RFID-based material tracking are conceivable, for example, to distinguish metallic goods from non-metallic objects.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteeinheit eine Impedanzmesseinheit zur Messung der Impedanz der mindestens einen Antenne der RFID-Leseeinrichtung hat und zur Ermittlung der charakteristischen Kenngröße in Abhängigkeit von der ermittelten Impedanz oder der auf eine vorgegebene Soll-Impedanz bezogenen Impedanzänderung eingerichtet ist. Mit Hilfe der Impedanz lässt sich die Verstimmung der RFID-Antenne einfach und zuverlässig ermitteln. Die Klassifizierung kann dabei z. B. über Kennfelder und/oder nach der Fuzzy-Methode o. ä. erfolgen. It is particularly advantageous if the evaluation unit has an impedance measurement unit for measuring the impedance of the at least one antenna of the RFID reading device and is set up to determine the characteristic parameter as a function of the determined impedance or the impedance change related to a predetermined nominal impedance. With the help of the impedance, the detuning of the RFID antenna can be determined simply and reliably. The classification can be z. B. via maps and / or by the fuzzy method o. Ä.
Denkbar ist dabei gleichermaßen die Bestimmung von mit der Impedanz korrelierenden Messgrößen. So können zur Anpassung einer fehlangepassten, verstimmten Antenne erforderliche Größen eines Anpassnetzwerkes, wie z. B. Spannungen oder Ströme des Anpassnetzwerkes direkt zur Klassifizierung der Person oder Objekte im Nahfeld der RFID-Leseeinrichtung verwendet werden. It is equally conceivable to determine measures that correlate with the impedance. Thus, to adapt a mismatched, detuned antenna required sizes of a matching network, such. B. voltages or currents of the matching network directly to the classification of the person or objects in the near field of the RFID reader can be used.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung eine Anpassungsschaltung zur Anpassung der Impedanz der mindestens einen Antenne des RFID-Lesegerätes an das RFID-Lesegerät hat. Damit kann zunächst die Art eines Objektes oder einer Person aus der Verstimmung der Antenne erfasst werden. Anschließend erfolgt eine Anpassung der fehlangepassten, verstimmten Antenne, was zur Erhöhung der Lesereichweite und zur Verbesserung des Betriebs RFID-Leseeinrichtung führt. Nach der Anpassung der Impedanz kann dann die Identifikation durch Auslesen von Daten aus dem RFID-Transponder im Nahfeld der RFID-Leseeinrichtung vorgenommen werden. It is particularly advantageous if the device has a matching circuit for adapting the impedance of the at least one antenna of the RFID reader to the RFID reader. Thus, first the nature of an object or a person from the detuning of the antenna can be detected. Subsequently, an adjustment of the mismatched, detuned antenna, which leads to increase the reading range and improve the operation RFID reader. After the impedance has been adapted, identification can then be performed by reading out data from the RFID transponder in the near field of the RFID reading device.
Die Auswerteeinheit ist dabei bevorzugt zur Erfassung eines Maßes für die Anpassung der Impedanz der mindestens einen fehlangepassten, verstimmten Antenne und zur Bestimmung der charakteristischen Kenngröße in Abhängigkeit von dem erfassten Anpassungsmaß eingerichtet, wobei das ermittelte Anpassungsmaß bevorzugt der charakteristischen Kenngröße entspricht. Damit wird der Grad der Anpassung der elektromagnetischen Eigenschaften der verstimmten Antenne an das RFID-Lesegerät, die durch die Anpassschaltungsanordnung vorgenommen wurde, als Maß für die charakteristische Kenngröße herangezogen. Das Anpassungsmaß korreliert dabei mit der charakteristischen Kenngröße und wird entweder direkt oder indirekt zur Klassifizierung der Art des die Verstimmung verursachenden Objektes oder der Person verwendet. Der Anpassungsgrad kann beispielsweise mit einem Amplituden- und Phasendetektor, einem Richtkoppler, einem Zirkulator, einem IQ-Demulator, einem Netzwerkanalysator oder ähnlichem gemessen werden. The evaluation unit is preferably set up to detect a measure for the adaptation of the impedance of the at least one mismatched, detuned antenna and to determine the characteristic parameter as a function of the detected adaptation measure, wherein the determined adaptation measure preferably corresponds to the characteristic parameter. Thus, the degree of adaptation of the electromagnetic characteristics of the detuned antenna to the RFID reader made by the matching circuitry is used as a measure of the characteristic characteristic. The measure of adaptation thereby correlates with the characteristic parameter and is used either directly or indirectly for classifying the type of object causing the detuning or the person. The degree of adjustment can be measured, for example, with an amplitude and phase detector, a directional coupler, a circulator, an IQ demulator, a network analyzer or the like.
Als Anpassungsschaltungsanordnung sind für die Kompensation der Fehlanpassung im Signalpfad geeignete Schaltungen einsetzbar, wie z. B. Schaltungen mit Kapazitätsdioden, variable Induktivitäten, schaltbaren Netzwerken aus Festimpedanzen, einem Gyrator, mit Piezomotor verstellbaren Impedanzen oder ähnliches. As matching circuitry suitable circuits can be used for the compensation of the mismatch in the signal path, such. As circuits with capacitance diodes, variable inductances, switchable networks of fixed impedances, a gyrator, with piezoelectric adjustable impedances or the like.
Die Auswerteeinheit kann als geeignet programmierbarer Mikrocontroller, als Schwellwertentscheider, als ASIC (Anwendungsspezifische integrierte Schaltung), FPGA oder ähnliches ausgeführt sein. The evaluation unit can be embodied as a suitably programmable microcontroller, as a threshold value discriminator, ASIC (application-specific integrated circuit), FPGA or the like.
Eine besonders einfache Ermittlung der charakteristischen Kenngrößen gelingt durch Messung der am Eingang und am Ausgang einer Anpassungsschaltungsanordnung vorliegenden Signalspannungen und zur Ermittlung der Verstimmung der mindestens einen Antenne der RFID-Leseeinrichtung in Abhängigkeit der Differenz oder des Quotienten der komplexen Signalspannungen. Dabei sind im Vergleich zu klassischen Impedanzmessungen keine zusätzlichen Referenzimpedanzen im Signalpfad erforderlich. A particularly simple determination of the characteristic parameters succeeds by measuring the signal voltages present at the input and at the output of an adaptation circuit arrangement and for detecting the detuning of the at least one antenna of the RFID reading device as a function of the difference or the quotient of the complex signal voltages. In this case, no additional reference impedances in the signal path are required in comparison to classical impedance measurements.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein zusätzlicher Referenz-RFID-Transponder vorgesehen, der in Bezug auf die Antenne der RFID-Leseeinrichtung in einer vorgegebenen Position angeordnet ist. Die Auswerteeinheit ist dann zur Ermittlung der Verstimmung der Antenne des RFID-Lesegerätes durch Vergleich mit einer durch das Zusammenwirken des Referenz-RFID-Transponders mit der RFID-Leseeinrichtung ermittelten Soll-Anpassung der Antenne eingerichtet. In an advantageous embodiment, an additional reference RFID transponder is provided, which is arranged in a predetermined position with respect to the antenna of the RFID reading device. The evaluation unit is then set up to determine the detuning of the antenna of the RFID reading device by comparison with a desired adaptation of the antenna determined by the interaction of the reference RFID transponder with the RFID reading device.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteeinheit zur Erkennung von Funktionsfehlern der RFID-Leseeinrichtung, insbesondere zur Detektion eines Kabelbruchs der Antennenzuleitung oder des Vorliegens einer nicht oder nicht ordnungsgemäß angeschlossenen Antenne in Abhängigkeit von der charakteristischen Kenngröße eingerichtet ist. Damit kann die Vorrichtung einen Selbsttest durchführen, was insbesondere in sicherheitskritischen Anwendungen vorteilhaft ist. In Verbindung mit einem Referenz-RFID-Transponder wird zudem ein vorteilhafter Test der Auswerteeinheit ermöglicht. It is particularly advantageous if the evaluation unit is set up to detect malfunctions of the RFID reading device, in particular for detecting a cable break of the antenna feed line or the presence of an antenna which is not connected or not connected properly as a function of the characteristic parameter. Thus, the device can perform a self-test, which is particularly advantageous in safety-critical applications. In conjunction with a reference RFID transponder, an advantageous test of the evaluation unit is also made possible.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die RFID-Leseeinrichtung zur bedarfsweisen Erhöhung der Antennenleistung in Abhängigkeit von der ermittelten Verstimmung der Antenne eingerichtet. Damit kann das Auslesen des RFID-Transponders mit reduzierter Leistung der RFID-Leseeinrichtung erfolgen, so dass mit einem geeigneten Detektor die Antenne gerade noch erfasst werden kann. Bei größerer Impedanzänderung kann dann die Antennenleistung bedarfsweise erhöht werden, z. B. durch Aktivieren der vollen Sendeleistung. Damit lässt sich auf einfache Weise Energie einsparen und Strahlungsemission reduzieren. In an advantageous embodiment, the RFID reading device is set up to increase the antenna power as required as a function of the detected detuning of the antenna. Thus, the reading of the RFID transponder with reduced power of the RFID reader can be done so that the antenna can barely be detected with a suitable detector. With a larger impedance change then the antenna power can be increased if necessary, z. B. by activating the full transmission power. This makes it easy to save energy and reduce radiation emissions.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with the accompanying drawings. Show it:
Zum Auslesen dieses RFID-Transponders
RFID-Leseeinrichtung
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Antenne
Mit Hilfe des variablen Anpassnetzwerkes
Zur Erfassung eines Maßes für die Verstimmung der RFID-Antenne
Der Spannungsabgriff ist durch die beiden Pfeile zum Phasen- und Amplitudendetektor
Eine solche Verstimmung und damit Fehlanpassung der RFID-Antenne
Aus der die Verstimmung der Antenne
Als RFID-Leseeinrichtung
Aus der
Wenn nun ein RFID-Transponder
Erkennbar ist weiterhin, dass metallische Gegenstände für einen signifikant niedrigeren Imaginärteil der Impedanz sorgen, d. h. eine induktive Wirkung entfalten. Dies ist durch die als Dreieck ausgeführten Streuwerte in
Reine Nutzgegenstände, wie nicht-metallische Gegenstände (z. B. Kleidungsstücke) haben eine leichte kapazitive Wirkung und führen im Wesentlichen zu einer leichten Erhöhung des Imaginärteils der Impedanz ohne wesentliche Änderung des Realteils der Impedanz. Pure utility items such as non-metallic items (eg, garments) have a slight capacitive effect and substantially result in a slight increase in the imaginary part of the impedance without significantly changing the real part of the impedance.
Je nach Ausführungsform insbesondere der Antennenstruktur und der Antennenzuleitung können andere Effekte auftreten. So können die in
Aus
Ein Kabelbruch oder eine nicht angeschlossene Antenne würden demnach zu einer enormen Verstimmung der Übertragungsleitung führen. Ein solcher Fall wäre deutlich zu erkennen und ebenso deutlich auch von einer Person oder einem Objekt zu unterscheiden, womit es mit dem vorgestellten System möglich wäre einen Selbsttest durchführen zu können, was besonders in sicherheitskritischen Anwendungen von Relevanz wäre. Dies wird insbesondere durch einen Referenztransponder unterstützt, der auch den Test der Auswerteeinheit ermöglicht. A cable break or an unconnected antenna would therefore lead to a tremendous detuning of the transmission line. Such a case would be clearly recognizable and also clearly distinguishable from a person or an object, which would make it possible to carry out a self-test with the presented system, which would be of particular relevance in safety-critical applications. This is supported in particular by a reference transponder which also enables the evaluation unit to be tested.
Um einen RFID-Transponder
Die RFID-Antenne ist durch die Induktivität der LRFID eine parallele Kapazität CSENS mit einem parallelen Widerstand RSENS für den Einfluss der parasitären Kapazitäten und des kapazitiven Streufelds mit möglichen Verlusten modelliert. Das Leitungsstück
Hieraus ist erkennbar, dass sich eine Änderung der Parallelkapazität CP sowohl auf den Real- als auch auf den Imaginärteil der Gesamtimpedanz ZXLC auswirkt. Mit der Serienkapazität CS hingegen kann nur der Imaginärteil beeinflusst werden. From this it can be seen that a change in the parallel capacitance C P affects both the real and the imaginary part of the total impedance Z XLC . With the series capacity C S, however, only the imaginary part can be influenced.
Die Transformation auf den gewünschten Wellenwiderstand ZXLC = 50 Ω liefert die Zusammenhänge für die Kapazitäten The transformation to the desired characteristic impedance Z XLC = 50 Ω provides the relationships for the capacitances
Hieraus können die Bedingungen abgeleitet werden, welche für eine praktische Realisierung der Anpassung mit reellen und positiven Werten für die Kapazitäten erfüllt sein müssen. So lässt sich die Sensorimpedanz ZXL prinzipiell anpassen, wenn gilt. From this, it is possible to deduce the conditions which must be met for a practical realization of the adaptation with real and positive values for the capacities. Thus, the sensor impedance Z XL can be adjusted in principle, if applies.
Für Impedanzen, die diese Bedingungen nicht erfüllen, müsste ein Anpassnetzwerk z. B. mit Induktivitäten an Stelle der Kapazitäten verwendet werden. Dabei ist zu beachten, dass die Sensor-Impedanz ZXL nicht nur durch die RFID-Antenne
Zur Ermittlung der charakterisierenden Kenngröße V als Maß für die Verstimmung der Antenne
Die Verstimmung der Antenne
Es ist nicht erforderlich, die Impedanz der Antennenstruktur direkt zu bestimmen. Es können auch zur Anpassung erforderliche Größen des Anpassnetzwerkes
Die Auswertung des Grades der Anpassung bzw. der charakterisierenden Kenngröße V kann mit Hilfe der Auswerteeinheit z. B. als geeignet programmierte Mikrocontroller oder als in Hardware als Schwellwertentscheider oder ähnlichem erfolgen. The evaluation of the degree of adaptation or the characterizing characteristic V can with the aid of the evaluation z. B. as suitably programmed microcontroller or as hardware in threshold decision or the like.
Die RFID-Antenne
Deutlich wird, dass nicht nur eine Sitzbelegungserkennung zur einfachen Detektion der Anwesenheit einer Person auf einem Sitz
Die Vorrichtung zum Verfahren lassen sich nicht nur in Fahrzeugen nutzen, um die Anwesenheit von Objekten oder Personen auf bestimmten Fahrzeugsitzen zu detektieren und zugleich eine Identifikation durch Auslesen eines im Nahfeld der Antenne
Die Detektion der Verstimmung der einen Antenne kann alternativ oder zusätzlich zu den vorherbeschriebenen Lösungen auch durch die Installation eines Referenztransponders an einer festgelegten Position erfolgen. Damit lässt sich beispielsweise anhand der Signalstärke oder Signalphase der Transponderantwort des Referenztransponders im Vergleich zur Antwort des RFID-Transponders
Denkbar ist auch eine Modifikation der Struktur der Antenne
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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