DE112016004779T5 - System und Verfahren zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von Radiofrequenz-Identifikations- (RFID-) Etiketten, die in einem überwachten Bereich mit Gegenständen assoziiert sind - Google Patents

System und Verfahren zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von Radiofrequenz-Identifikations- (RFID-) Etiketten, die in einem überwachten Bereich mit Gegenständen assoziiert sind Download PDF

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Abstract

Ein Radiofrequenzidentifikations (RFID) -Etikett-Lesesystem und -Verfahren bestimmen in Echtzeit akkurat und schnell wahre Lagen von RFID-Etiketten, die mit Gegenständen in einem überwachten Bereich assoziiert sind. Primäre Sende- und Empfangsstrahlen werden über den Bereich gelenkt, und mehrere sekundäre Empfangsstrahlen werden im Wesentlichen gleichzeitig zu einer Vielzahl von Lagen in dem Bereich gelenkt. Die höchste Signalstärke von sekundären Empfangssignalen von den sekundären Empfangsstrahlen bestimmt eine ungefähre Etikett-Lage jedes Etiketts. Zwei sekundäre Empfangsstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation werden ausgewählt, um ein Paar Elevationsversatzsignale zu erhalten, und zwei sekundäre Empfangsstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation in Azimut werden ausgewählt, um ein Paar Azimutversatzsignale zu erhalten. Die Elevationsversatzsignale und die Azimutversatzsignale werden verarbeitet, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von Radiofrequenz (RF) -Identifikations- (RFID) -Etiketten, die mit Gegenständen in einem überwachten Bereich assoziiert sind, insbesondere zum Lokalisieren und Verfolgen der RFID-etikettierten Gegenstände zur Bestandskontrolle.
  • Radiofrequenz (RF) -identifikation (RFID) wird bei Logistikgeschäften, bei der Materialhandhabung und der Bestandsverwaltung in Einzelhandelsgeschäften, Lagern, Verteilzentren, Gebäuden und ähnlicher überwachter Bereiche immer wichtiger. Ein RFID-System umfasst typischerweise einen RFID-Leser, der auch als RFID-Interrogator bekannt ist, und vorzugsweise eine Vielzahl solcher Leser, die in einen überwachten Bereich verteilt sind. Jeder RFID-Leser fragt ein oder mehrere RFID-Etiketten in seinem Abdeckungsbereich ab. Jedes RFID- Etikett ist normalerweise an einem einzelnen Gegenstand oder an einer Verpackung für den Gegenstand oder an einer Palette oder einem Behälter für mehrere Gegenstände angebracht oder damit verbunden. Jeder RFID-Leser sendet ein RF-Abfragesignal und jedes RFID-Etikett, das das abfragende RF-Signal abtastet, reagiert durch Senden eines RF-Rückkehrsignals. Der RFID-Etikett erzeugt entweder das RF-Signal neu oder reflektiert einen Teil des abfragenden RF-Signals in einem Prozess, der als Rückstreuung (backscatter) bekannt ist. Das RF-Rückkehrsignal kann ferner Daten codieren, die intern in dem Etikett gespeichert sind. Das Rücksignal wird von jedem Leser demoduliert und in Daten decodiert, welcher dadurch den zugehörigen Gegenstand identifiziert, zählt oder anderweitig mit diesem interagiert. Die decodierten Daten können eine Seriennummer, einen Preis, ein Datum, ein Ziel, andere Attribute oder eine beliebige Kombination von Attributen usw. bezeichnen.
  • Das RFID-Etikett enthält typischerweise eine Antenne, eine Energieverwaltungssektion, einen Funkabschnitt und häufig einen Logikabschnitt, einen Speicher oder beides. In früheren RFID-Etiketten enthielt die Energieverwaltungssektion eine Energiespeichervorrichtung, wie etwa eine Batterie. Ein RFID- Etikett mit einem aktiven Sender wird als aktives Etikett bezeichnet. Ein RFID-Etikett mit einem passiven Sender wird als passives Etikett und backscatters bezeichnet. Fortschritte in der Halbleitertechnologie haben die Elektronik so miniaturisiert, dass ein RFID-Etikett allein durch das von diesem empfangene RF-Signal mit Strom versorgt werden kann. Ein RFID-Etikett, das rückstreut und von einer integrierten Batterie gespeist wird, wird als semi-passives Etikett bezeichnet.
  • Das RFID-System wird häufig verwendet, um RFID-etikettierte Gegenstände in einer Bestandsüberwachungsanwendung zu lokalisieren und zu verfolgen. Um beispielsweise RFID-etikettierte Gegenstände in einem Einzelhandelsgeschäft inventarisieren zu können, ist es bekannt, mindestens einen RFID-Leser in dem überwachten Bereich zu positionieren und dann jedem Leser zu ermöglichen, automatisch alle etikettierten Gegenstände in der Abdeckungsreichweite eines jeden Lesers zu lesen. Für eine gute RF-Abdeckung ist es bekannt, jeden Leser mit einer Anordnung (Array) von Antennenelementen zu versehen, die das RF-Abfragesignal als einen primären Sendestrahl übertragen, der sowohl im Azimut, z. B. über einen Winkel von 360 Grad, als auch in Elevation, z. B. über einen Winkel von 90 Grad, elektronisch gesteuert wird, und die das RF-Rückkehrsignal als primären Empfangsstrahl von den Etiketten empfangen.
  • So vorteilhaft solche bekannten Inventarisierungs-RFID-Systeme, die Antennenanordnungen verwenden, auch sind, hat es sich in der Praxis als schwierig herausgestellt, die wahre Lage eines bestimmten Etiketten, d. h. die Winkelrichtung sowohl im Azimut als auch in der Elevation relativ zu einem bestimmten Leser, mit einem hohen Grad an Präzision genau zu bestimmen. Es gibt eine praktische Grenze für die Anzahl von Antennenelementen, die in jeder Anordnung verwendet werden können. Diese Antennenelementgrenze bewirkt, dass jeder primäre Sendestrahl und jeder entsprechende primäre Empfangsstrahl eine relativ große Strahlbreite aufweisen muss. Es hat sich in der Praxis auch als schwierig erwiesen, die wahre Lage eines bestimmten Etiketten relativ zu einem bestimmten Leser in Echtzeit schnell zu bestimmen. Der primäre Sendestrahl wird typischerweise inkrementell über aufeinanderfolgende Zeitspannen bewegt und über den gesamten überwachten Bereich in einem Nachlaufbetriebsmodus (huntig mode of operation) gesteuert, bis der Leser das Etikett mit der höchsten oder Spitzen-Empfangssignalstärke (RSS) des primären Empfangsstrahls bei einem primären Steuerwinkel findet und abtastet. Abhängig von der Größe des überwachten Bereichs kann es eine beträchtliche Menge an Zeit sowie mehrere Bewegungen des primären Sendestrahls und mehrere Abtastwerte des RSS erfordern, um die Spitzen-RSS jedes Etiketts und folglich dessen Etikett-Lage zu finden. Das Bestimmen der Lage jedes Etiketts, d. h. der Winkelrichtung sowohl im Azimut als auch in der Elevation, basierend auf der Spitzen-RSS des primären Empfangsstrahls, ist nicht nur wegen der oben erwähnten Begrenzung der Anzahl der Antennenelemente und der relativ großen Strahlbreite ungenau, sondern auch langsam. Lagefehler in der Größenordnung von 5 bis 10 Grad, lange Latenzverzögerungen und Grenzen hinsichtlich der Anzahl der Etiketten, die in einer gegebenen Zeit lokalisiert und verfolgt werden können, wurden festgestellt und sind in vielen Anwendungen nicht tolerierbar.
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf, die tatsächlichen Lagen von RFID-Etiketten genauer zu bestimmen, die wahren Lagen von RFID-Etiketten schneller zu bestimmen, die Latenz bei der Suche nach jedem Etikett mit dem höchsten RSS zu verringern und die Anzahl der Etiketten zu erhöhen, die in einer bestimmten Zeitspanne lokalisiert und verfolgt werden können.
  • Figurenliste
  • Die beigefügten Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten bezeichnen, sind zusammen mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung Bestandteil der Beschreibung und dienen dazu, Ausführungsformen von Konzepten, die die beanspruchte Erfindung umfassen, weiter zu veranschaulichen und erläutern verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen.
    • 1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften RadiofrequenzIdentifikations- (RFID) -Etikett-Lesesystems zum genauen Bestimmen wahrer Lagen von RFID-Etiketten in Echtzeit gemäß der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine perspektivische, schematische Ansicht des Systems von 1, das in einem beispielhaften überwachten Bereich installiert ist, insbesondere zur Bestandskontrolle von RFID-markierten Gegenständen.
    • 3A ist ein schematisches Diagramm, das Komponenten des Gesamtsystems von 1 während der Übertragung des primären Sendestrahls zeigt.
    • 3B ist ein Blockdiagramm, das ein Detail einer Gewichtungsfaktorkomponente zur Verwendung bei der Strahlsteuerung in dem System zeigt.
    • 4 ist ein schematisches Diagramm, das Komponenten des Gesamtsystems von 1 während des Empfangs des primären Empfangsstrahls sowie von zusätzlichen sekundären Empfangsstrahlen zeigt.
    • 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Signalverarbeitung der in 4 dargestellten primären und sekundären Empfangsstrahlen darstellt, um eine wahre Lage für jeden RFID-etikettierten Gegenstand zu erhalten.
    • 6 ist ein Diagramm, das die Umrahmung einer Etikett-Lage durch sekundäre Empfangsstrahlen in einem Sektor eines überwachten Bereichs zeigt.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das Schritte zeigt, die gemäß einem Verfahren zum genauen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von mit Gegenständen in dem überwachten Bereich assoziierten RFID-Etiketten ausgeführt werden, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • Erfahrene Fachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren der Einfachheit und Klarheit halber dargestellt sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Zum Beispiel können die Dimensionen und Positionen einiger der Elemente in den Figuren relativ zu anderen Elementen übertrieben sein, um das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
  • Das System und die Verfahrensschritte wurden, wo es angemessen ist, durch herkömmliche Symbole in den Zeichnungen dargestellt, die nur jene spezifischen Details zeigen, die zum Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relevant sind, um somit die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu verdecken, die für die Fachleute auf dem Gebiet, die auf die vorliegende Beschreibung zurückgreifen, ohne weiteres ersichtlich sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Radiofrequenz (RF) -Identifikations (RFID) -Etikett-Lesesystem zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von RFID-Etiketten, die mit Gegenständen in einem überwachten Bereich assoziiert sind. Der überwachte Bereich kann ein Einzelhandelsgeschäft, ein Lagerhaus oder irgendein anderer begrenzter oder offener Bereich sein, in dem RFID-markierte Gegenstände zu überwachen sind. Der überwachte Bereich kann drinnen oder draußen sein und kann ein einzelner Sektor oder ein Raumvolumen sein, oder er kann und ist oft in mehrere Sektoren unterteilt. Das System umfasst einen RFID-Leser mit einer Anordnung (Array) von Antennenelementen, z. B. einer phasengesteuerten Anordnung; eine Vielzahl von RF-Sende-Empfangs-Geräten; und eine Steuerung oder einen programmierten Mikroprozessor, die operativ mit den Sende-Empfangs-Geräten (Transceivern) verbunden sind und zum Steuern der Sende-Empfangs-Geräte ausgeführt sind.
  • Die Steuerung führt ein Etikett-Verarbeitungsmodul aus, das zum Steuern eines primären Sendestrahls über den überwachten Bereich durch Übertragen eines primären Sendesignals über die Antennenelemente zu jedem Etikett (Tag, Markierung) und zum Lenken eines primären Empfangsstrahls bei einem primären Lenkwinkel durch Empfangen eines primären Empfangssignals über die Antennenelemente von jedem Etikett ausgeführt ist. Die Steuerung führt auch ein Lageverarbeitungsmodul aus, das dazu ausgeführt ist, im Wesentlichen gleichzeitig eine Mehrzahl von sekundären Empfangsversatzstrahlen zu einer Vielzahl von Lagen in dem überwachten Bereich bei einer Vielzahl von unterschiedlichen sekundären Lenkwinkeln zu lenken, die durch Empfangen einer Mehrzahl von sekundären Empfangsversatzsignalen über die Antennenelemente von jedem Etikett von dem primären Lenkwinkel versetzt sind. Die Steuerung verarbeitet die sekundären Empfangsversatzsignale, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  • Vorzugsweise verarbeitet die Steuerung Signalstärken der sekundären Empfangsversatzsignale, um eine ungefähre Etikett-Lage jedes Etiketts in dem überwachten Bereich zu bestimmen, vorzugsweise durch Auswählen des sekundären Empfangsversatzsignals, das eine Spitzenverarbeitungssignalstärke unter allen sekundären Empfangsversatzsignalen aufweist. Die Steuerung wählt ein erstes Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation aus, um ein Paar Elevationsversatzsignale zu erhalten, wählt ein zweites Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Azimut aus, um ein Paar Azimutversatzsignale zu erhalten, und verarbeitet dann die Elevationsversatzsignale und die Azimutversatzsignale, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen. Das Lageverarbeitungsmodul verarbeitet vorteilhafterweise die Elevationsversatzsignale durch Dividieren ihrer Differenz durch ihre Summe, um ein Elevationsfehlersignal als eine Elevationskorrektur für den primären Lenkwinkel zu erhalten, und verarbeitet die Azimutversatzsignale durch Dividieren ihrer Differenz durch ihre Summe, um ein Azimutfehlersignal als eine Azimutkorrektur zu dem primären Lenkwinkel zu erhalten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lageverarbeitungsmodul zum Lenken jedes sekundären Empfangsversatzstrahls durch Empfangen der sekundären Empfangsversatzsignale über eine Vielzahl von Kanälen, z. B. vier Kanälen, ausgeführt. Ein komplexer Multiplizierer und eine programmierbare Vorrichtung zum Einstellen eines komplexen Koeffizienten für den komplexen Multiplizierer sind auf jedem Kanal vorgesehen, um einen Gewichtungsfaktor auf jedem Kanal einzuführen, um das Lenken zu bewirken. Alle sekundären Empfangsversatzstrahlen werden zu der Mehrzahl von Lagen in jedem Sektor gleichzeitig gelenkt, für jeden Sektor seinerseits. Vorteilhafterweise ist jeder Sektor ungefähr gleich der Strahlbreite des primären Sendestrahls. Das System umfasst vorteilhafterweise einen Server, der operativ mit dem RFID-Leser verbunden ist, und das Lageverarbeitungsmodul ist entweder in dem RFID-Leser und/oder dem Server implementiert. Der RFID-Leser ist vorzugsweise an einer Überkopfstelle des überwachten Bereichs montiert, und abhängig von der Anwendung kann eine Mehrzahl von RFID-Lesern in dem überwachten Bereich eingesetzt werden.
  • Ein Verfahren gemäß einem anderen Aspekt dieser Offenbarung betrifft ein Radiofrequenz (RF) -Identifikations (RFID) -Etikett-Leseverfahren zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von RFID-Etiketten, die mit Gegenständen in einem überwachten Bereich assoziiert sind. Das Verfahren wird durchgeführt, indem ein RFID-Leser mit einer Anordnung von Antennenelementen und eine Vielzahl von RF-Transceivern in dem überwachten Bereich montiert werden; durch Steuern der Transceiver, indem eine Steuerung ein Etikett-Verarbeitungsmodul zum Lenken eines primären Sendestrahls über den überwachten Bereich durch Senden eines primären Sendesignals über die Antennenelemente zu jedem Etikett und zum Lenken eines primären Empfangsstrahls bei einem primären Lenkwinkel durch Empfangen eines primären Empfangssignals über die Antennenelemente von jedem Etikett ausführt; durch Steuern der Transceiver, indem die Steuerung ein Lageverarbeitungsmodul ausführt, das zum im Wesentlichen gleichzeitigen Lenken einer Mehrzahl von sekundären Empfangsversatzstrahlen zu einer Mehrzahl von Lagen in dem überwachten Bereich bei einer Vielzahl von unterschiedlichen sekundären Lenkwinkeln ausgeführt ist, die von dem primären Lenkwinkel durch Empfangen einer Mehrzahl von sekundären Empfangsversatzsignalen über die Antennenelemente von jedem Etikett versetzt sind; und durch Verarbeiten der sekundären Empfangsversatzsignale, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen. Das Verfahren wird vorteilhafterweise weiter durch Verarbeiten von Signalstärken der sekundären Empfangsversatzsignale durchgeführt, um eine ungefähre Etikett-Lage jedes Etiketts in dem überwachten Bereich zu bestimmen, indem ein erstes Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation ausgewählt wird, um ein Paar Elevationsversatzsignale zu erhalten, durch Auswählen eines zweiten Paars der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Azimut, um ein Paar von Azimutversatzsignalen zu erhalten, und durch Verarbeiten der Elevationsversatzsignale und des Azimutversatzsignals, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  • Bezugnehmend zu den Zeichnungen, zeigt 1 eine vereinfachte Darstellung eines Radiofrequenz- (RF) -Identifikations- (RFID) -Etikett-Lesesystems 10 zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von RFID-Etiketten, die mit zu verfolgenden oder zu überwachenden Gegenständen assoziiert sind. Das System 10 weist einen RFID-Leser 20 auf, der mit einem Server oder Host 12 und einer Benutzerschnittstelle 14 verbunden ist. Der RFID-Leser 20 hat eine Anordnung von Antennenelementen 1, 2, 3, ..., N, vorzugsweise eine phasengesteuerte Anordnung. Der RFID-Leser 20 hat auch eine Vielzahl von RF-Transceivern Tx/Rx1, Tx/Rx2, Tx/Rx3, ..., Tx/RxN, einen Transceiver für jedes und verbunden mit jedem Antennenelement. Die Anzahl N ist beliebig und hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Als nicht einschränkendes Beispiel können sechzehn Antennenelemente und sechzehn Transceiver verwendet werden. Obwohl 1 einen Transceiver für jedes Antennenelement zeigt, muss dies nicht der Fall sein. Die Anzahl der Transceiver kann sich von der Anzahl der Antennenelemente unterscheiden. Zum Beispiel kann ein bestimmter Transceiver von zwei oder mehr Antennenelementen geteilt werden.
  • Eine Steuerung oder ein programmierter Mikroprozessor 16 ist operativ mit den Transceivern verbunden, um deren Betrieb zu steuern. Die Steuerung 16 betätigt ein softwarebasiertes Etikett-Verarbeitungsmodul 18 und auch ein softwarebasiertes Lagerverarbeitungsmodul 22. Die Module 18 und 22 müssen nicht softwarebasiert sein, aber eines oder beide von ihnen können hardwarebasiert sein oder können sowohl als Software als auch als Hardware implementiert sein. Obwohl das Lageverarbeitungsmodul 22 in 1 dargestellt ist als wenn es in dem RFID-Leser 20 implementiert ist, sei verstanden, dass das Lageverarbeitungsmodul 22 auch entweder vollständig oder teilweise in dem Server 12 implementiert sein kann.
  • 2 zeigt eine beispielhafte Darstellung des RFID-Lesers 20, der in einem überwachten Bereich 102 einer Einzelhandelsverkaufsfläche eingesetzt wird, der eine Verkaufspunkt- (point of sale- oder POS-) Station 108 aufweist, an der der Server 12 und die Schnittstelle 14 vorgesehen sein können, einen Umkleidebereich 110 aufweist und eine Vielzahl von RFID-etikettierten Gegenständen aufweist, z. B. Kleidung 106, Handtaschen 104 usw., die auf Regalen, Aufhängern, Gestellen, auf dem Boden usw. in dem kontrollierten Bereich 102 angeordnet sind. Es versteht sich, dass sich der Server 12 in einigen Anwendungen vorzugsweise in einem Hinterraum befindet, der weit von der Verkaufsfläche entfernt ist. Jedes RFID-etikettierte Element 104, 106 ist aus Kostengründen vorzugsweise mit einem passiven RFID-Etikett assoziiert, obwohl andere Arten von RFID-Etiketten, wie oben beschrieben, verwendet werden können. Es versteht sich ferner, dass in einigen Anwendungen, beispielsweise in einem Lager, jedes RFID-Etikett einer Palette oder einem Behälter für mehrere Gegenstände zugeordnet ist. Um die Zeichnung zu vereinfachen, wurde nur ein Leser 20 dargestellt, und der Leser 20 wurde so dargestellt, dass er vorzugsweise über Kopf an der Decke im überwachten Bereich 102 angeordnet ist. Es sei ferner verstanden, dass mehr als ein Leser 20 im überwachten Bereich 102 eingesetzt werden können und nicht notwendigerweise an der Decke eingesetzt werden. Jeder Leser 20 kann einem elektrischen Ausgang, über das Ethernet (POE) oder per Batterie mit Energie versorgt werden.
  • Der Server 12 umfasst einen oder mehrere Computer und steht in drahtgebundener, drahtloser, direkter oder vernetzter Kommunikation mit der Schnittstelle 14 und mit dem Leser 20. Die Schnittstelle 14 stellt eine Mensch-Maschine-Schnittstelle bereit, z. B. eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI), die Informationen in Bild- und/oder Textform (z. B. Darstellungen von Lagen der RFID-etikettierten Gegenstände 104, 106) für einen menschlichen Benutzer darstellt und um die Ausführung verschiedener Prozesse einzuleiten und/oder zu ändern, die vom Server 12 und/oder von der Steuerung 16 ausgeführt werden können. Der Server 12 und die Schnittstelle 14 können separate Hardwarevorrichtungen sein und umfassen beispielsweise einen Computer, einen Monitor, eine Tastatur, eine Maus, einen Drucker und verschiedene andere Hardware-Peripheriegeräte, oder sie können in ein einzelnes Hardware-Gerät integriert sein, wie ein mobiles Smartphone oder ein tragbares Tablet oder ein Laptopcomputer. Ferner kann die Benutzerschnittstelle 14 in einem Smartphone oder Tablet etc. sein, während der Server 12 ein Computer sein kann, der entweder in einem überwachten Bereich 102 (siehe 2) angeordnet ist, der die RFID-markierten Gegenstände 104, 106 enthält, oder entfernt an einem anderen Ort oder kann in einem Cloud-Server gehostet werden. Der Server 12 kann einen drahtlosen RF-Transceiver umfassen, der mit dem Leser 20 kommuniziert. Zum Beispiel sind Wi-Fi und Bluetooth® offene drahtlose Standards für den Datenaustausch zwischen elektronischen Geräten.
  • Während des Betriebs betätigt die Steuerung 16 das Etikett-Verarbeitungsmodul 18 durch die die Transceiver angeleitet werden, als eine primäre Sendestrahlsteuereinheit zu wirken, die zum Lenken eines primären Sendestrahls über den überwachten Bereich 102 durch Übertragen eines primären Sendesignals (X) über die Antennenelemente zu jedem Etikett ausgeführt ist. Wie in 3A gezeigt, wird das primäre Sendesignal (X) entlang verschiedener Kanäle (in diesem Beispiel vier) zu der Mehrzahl der RF-Transceiver Tx/Rx1, Tx/Rx2, Tx/Rx3 und Tx/Rx4 geleitet, und wiederum zu der Mehrzahl der Antennenelemente 1, 2, 3 und 4. Die Lenkung wird durch Einführung eines unterschiedlichen Gewichtungsfaktors W1, W2, W3 und W4 auf jedem Kanal erreicht. Wie in 3B gezeigt, wird jeder Gewichtungsfaktor durch einen komplexen Multiplizierer 24 und eine programmierbare Vorrichtung 26 erzeugt, die einen komplexen Koeffizienten für den komplexen Multiplizierer 24 einstellt, um eine Basisbandsteuerung des primären Sendestrahls zu bewirken. Die Basisbandsteuerung des primären Sendestrahls durch Einstellen eines komplexen Koeffizienten für jeden komplexen Multiplizierer 24 ist in der Technik bekannt, und diesbezügliche Details können zum Beispiel unter Bezugnahme auf das US-Patent Nr. 8,587,495 und/oder auf „A Primer on Digital Beamforming“ von Toby Haynes, in Spectrum Signal Processing, 26. März 1998, erhalten werden, wobei der gesamte Inhalt des Patents und des besagten Primers durch Bezugnahme hierin inkorporiert sind.
  • Während des Betriebs betätigt die Steuerung 16 das Etikett-Verarbeitungsmodul 18, mit dem die Transceiver angeleitet werden, als eine primäre Empfangsstrahlsteuereinheit zu wirken, die zum Lenken eines primären Empfangsstrahls bei einem primären Lenkwinkel durch Empfangen eines primären Empfangssignals (A) über Antennenelemente von jedem Etikett ausgeführt ist. Wie in 4 gezeigt, empfangen die Antennenelemente 1, 2, 3 und 4 Rückkehrsignale von jedem abgefragten Etikett entlang unterschiedlicher Kanäle (in diesem Beispiel vier), und die Rückkehrsignale von diesen vier Kanälen werden jeweils zu der Mehrzahl von RF-Transceiver Tx/Rx1, Tx/Rx2, Tx/Rx3 und Tx/Rx4 geleitet. Ein unterschiedlicher Gewichtungsfaktor W1, W2, W3 und W4 wird auf jedem Kanal eingeführt, bevor alle gewichteten Rückkehrsignale in einem Addierer 28 summiert werden, um das primäre Empfangssignal (A) zu erzeugen. Jeder Gewichtungsfaktor wird durch die Schaltung von 3B erzeugt. Die Lenkung des primären Empfangsstrahls wird durch die Gewichtungsfaktoren W1, W2, W3 und W4 erreicht. Wie dargestellt, sind die Gewichtungsfaktoren (4), die beim Lenken des primären Empfangsstrahls verwendet werden, in einer bevorzugten Ausführungsform die gleichen, wie die Gewichtungsfaktoren (3A), die beim Lenken des primären Sendestrahls verwendet werden. Als ein Ergebnis ist der Lenkwinkel sowohl für den primären Sendestrahl als auch für den primären Empfangsstrahl gleich oder nahezu gleich, d. h. sie haben eine gemeinsame Achse oder eine allgemeine Lage. Es versteht sich jedoch, dass die Gewichtungsfaktoren, die beim Lenken des primären Empfangsstrahls verwendet werden, sich von den Gewichtungsfaktoren unterscheiden können, die beim Lenken des primären Sendestrahls verwendet werden, wobei sich in diesem Fall der Lenkwinkel für den primären Sendestrahl vom Lenkwinkel für den primären Empfangsstrahl unterscheidet.
  • Wie oben beschrieben, bewirkt die praktische Begrenzung der Anzahl N von Antennenelementen, die in der bekannten Anordnung verwendet werden können, dass der primäre Sendestrahl und der entsprechende primäre Empfangsstrahl jeweils eine relativ große Bandbreite haben, was es in der Praxis schwierig macht, die wahre Lage sehr genau zu bestimmen, d. h. die Winkelrichtung sowohl im Azimut als auch in der Elevation eines bestimmten Etiketts relativ zum Leser. Lagefehler in der Größenordnung von 5 bis 10 Grad wurden berichtet und sind in vielen Anwendungen nicht tolerierbar. Ein Aspekt dieser Offenbarung ist darauf gerichtet, solche Fehler vorzugsweise auf weniger als ein Grad zu reduzieren. Wie ebenfalls oben beschrieben, wird der bekannte primäre Sendestrahl typischerweise inkrementell über aufeinanderfolgende Zeitspannen bewegt und durch den gesamten überwachten Bereich in einem Nachlaufbetriebsmodus (hunting mode of operation) gesteuert, bis der Leser das Etikett mit der höchsten oder Spitzen-Empfangssignalstärke (RSS) des primären Empfangsstrahls bei einem primären Lenkwinkel findet und abtastet. Abhängig von der Größe des überwachten Bereichs kann es eine erhebliche Menge an Zeit sowie mehrere Bewegungen des primären Sendestrahls und mehrere Abtastwerte des RSS erfordern, um den Spitzen-RSS jedes Etiketts und somit dessen Etikett-Lage zu finden. Lange Latenzverzögerungen und Grenzwerte für die Anzahl der Etiketten, die in einem bestimmten Zeitraum gefunden und verfolgt werden können, wurden gemeldet und sind in vielen Anwendungen nicht tolerierbar. Ein weiterer Aspekt dieser Offenbarung ist daher darauf gerichtet, solche Latenzverzögerungen zu reduzieren und die Anzahl von Etiketten zu erhöhen, die in einer gegebenen Zeit lokalisiert und verfolgt werden können.
  • Gemäß dieser Offenbarung und wie weiter in 4 gezeigt, werden die Rückkehrsignale von jedem abgefragten Etikett von den Antennenelementen 1, 2, 3 und 4 durch jeweilige RF-Transceiver Tx/Rx 1, Tx/Rx 2, Tx/Rx 3, Tx/Rx 4 zu einem Teiler 30 und dann zu einer Mehrzahl von N Teilschaltungen geleitet, um gleichzeitig eine Mehrzahl von verschiedenen sekundären Empfangssignalen 1 ... N zum Bilden einer Mehrzahl von unterschiedlichen sekundären Empfangsstrahlen zu erzeugen, die von dem primären Empfangsstrahl versetzt sind. Somit werden die Rückkehrsignale von dem Teiler 30 zu einem ersten Satz von Gewichtungsfaktoren W11, W21, W31 und W41 geleitet, bevor sie in einem ersten Addierer 32 summiert werden, um ein erstes sekundäres Empfangssignal 1 mit einer ersten empfangenen Signalstärke RSS1 zu erzeugen; zu einem zweiten Satz von Gewichtungsfaktoren W12, W22, W32 und W42, bevor sie in einem zweiten Addierer 34 summiert werden, um ein zweites sekundäres Empfangssignal 2 mit einer zweiten empfangenen Signalstärke RSS2 zu erzeugen; und so weiter zu zusätzlichen Sätzen von Gewichtungsfaktoren und zusätzlichen Addierern zum Erzeugen zusätzlicher sekundärer Empfangssignale mit zusätzlichen empfangenen Signalstärken, bis sie zu einem letzten Satz von Gewichtungsfaktoren W1N, W2N, W3N und W4N geleitet werden, bevor sie in einem letzten Addierer 38 summiert werden, um ein letztes sekundäres Empfangssignal N mit einer letzten empfangenen Signalstärke RSSN zu erzeugen. Jeder Satz von den in 4 dargestellten Gewichtungsfaktoren für die sekundären Empfangssignale wird durch eine Schaltung erzeugt, die mit der in 3B dargestellten identisch ist.
  • Wie am besten in 6 gezeigt, wird jeder Satz der Gewichtungsfaktoren für die sekundären Empfangssignale ausgewählt, um im Wesentlichen gleichzeitig alle sekundären Empfangsversatzstrahlen zu mehreren Lagen in einem repräsentativen Sektor 60 des überwachten Bereichs zur gleichen Zeit bei einer Mehrzahl von unterschiedlichen sekundären Lenkwinkeln zu lenken, die vom primären Lenkwinkel abweichen. Wie es als nicht einschränkendes Beispiel gezeigt ist, hat der Sektor 60 ein 4 x 5 Array von zwanzig Lagen, zu denen die sekundären Empfangsversatzstrahlen gleichzeitig gelenkt werden. Vorteilhafterweise ist jeder Sektor ungefähr gleich der Strahlbreite des primären Sendestrahls. Aufeinanderfolgend benachbarte Lagen entlang des Azimuts sind etwa 10° voneinander entfernt und aufeinanderfolgend benachbarte Lager entlang der Elevation sind ebenfalls etwa 10° voneinander entfernt. Ein Etikett, dessen Position ermittelt werden soll, kann sich irgendwo im Sektor 60 befinden und liegt, wie beispielhaft gezeigt, in der 4. Zeile, 2. Spalte, an einer ungefähren Etikett-Lage T.
  • Wie oben beschrieben, ist es bekannt, den primären Sende-/Empfangsstrahl inkrementell von einer Lage zur nächsten innerhalb des Sektors 60 zu bewegen, um die Etikett-Lage durch Messen der RSS in jeder Lage zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten zu verfolgen, und nach all diesen Messungen dann zu bestimmen, welche Etikett-Lage die höchste oder Spitzen-RSS hatte. Es werden mehrere Bewegungen und mehrere Messungen durchgeführt, die alle in einer nicht zu vernachlässigenden Zeit aufsummiert werden, wodurch die endgültige Bestimmung der Etikett-Lage signifikant verzögert wird. Gemäß dieser Offenbarung wird der primäre Sende-/Empfangsstrahl nicht inkrementell von einer Lage zur nächsten innerhalb des Sektors 60 zu aufeinanderfolgenden Zeiten bewegt, um die Etikett-Lage zu finden. Stattdessen können durch simultanes Ausrichten aller sekundären Empfangsversatzstrahlen auf alle zwanzig Lagen in jedem Sektor 60 zur gleichen Zeit die RSS aller sekundären Empfangssignale gemessen werden, und gleichzeitig kann die höchste RSS bestimmt werden.
  • Zurück zu 4, werden alle sekundären Empfangssignale 1 ... N mit ihren jeweiligen empfangenen Signalstärken RSS1, RSS2, ..., RSSN zu einer entsprechenden Mehrzahl von N Eingängen eines Multiplexers 36 mit vier Ausgängen geleitet, wie nachstehend beschrieben wird. Die Steuerung 16 verarbeitet alle empfangenen Signalstärken und wählt die höchste aus, wodurch eine ungefähre Etikett-Lage T gefunden wird (siehe 6). Sobald die ungefähre Etikett-Lage T gefunden wurde, wählt die Steuerung 16 ein erstes Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen aus, die die Elevation der von dem Multiplexer 36 auszugebenden ungefähren Etikett-Lage T umfassen, und wählt auch ein zweites Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen aus, die den Azimut der von dem Multiplexer 36 auszugebenden ungefähren Etikett-Lage T umfassen. Insbesondere wird eines des ersten Paars der sekundären Empfangsversatzstrahlen durch ein sekundäres Empfangselevations-Plussignal (B) gebildet und befindet sich einige Grad, z. B. zehn Grad, in einer Richtung weg von der Elevation der ungefähren Etikett-Lage T, und das andere des ersten Paars der sekundären Empfangsversatzstrahlen wird durch ein sekundäres Empfangselevations-Minussignal (C) gebildet und befindet sich einige Grad, z. B. zehn Grad, in einer entgegengesetzten Richtung weg von der Elevation der ungefähren Etikett-Lage T. In ähnlicher Weise wird eines des zweiten Paars der sekundären Empfangsversatzstrahlen durch ein sekundäres Empfangsazimut-Plussignal (D) gebildet und befindet sich einige Grad, z. B. zehn Grad, in einer Richtung weg vom Azimut der ungefähren Etikett-Lage T, und das andere des zweiten Paars der sekundären Empfangsversatzstrahlen wird durch ein sekundäres Empfangsazimut-Minussignal (E) gebildet und befindet sich einige Grad, z. B. zehn Grad, in einer entgegengesetzten Richtung weg vom Azimut der ungefähren Etikett-Lage T.
  • Wie schematisch in 6 gezeigt ist, wurden vier sekundäre Empfangsversatzstrahlen gebildet. Die durch die Plus- und Minus- Elevationssignale (B) und (C) gebildeten Versatzstrahlen umfassen die Elevation der ungefähren Etikett-Lage T ein. Die durch die Plus- und Minus- Azimutsignale (D) und (E) gebildeten Versatzstrahlen umfassen den Azimut der ungefähren Etikett-Lage T. Wie in 4 werden die Plus- und Minus-Elevationssignale (B) und (C) sowie die Plus- und Minus-Azimutsignale (D) und (E) von dem Multiplexer 36 ausgegeben und, wie in 5 gezeigt, werden die Elevationssignale (B) und (C) sowie die Azimutsignale (D) und (E) getrennt verarbeitet, um Elevations- und Azimutlagekorrekturfaktoren zu erhalten, die verwendet werden, um die wahre Lage jedes abgefragten Etiketts zu bestimmen.
  • Damit werden die Elevationssignale (B) und (C) in einem Addierer 40 summiert, und in einem Subtrahierer 42 voneinander abgezogen. Ein Teiler 44 teilt die Differenz (B-C) von dem Subtrahierer 42 durch die Summe (B+C) von dem Addierer 40, und die Ausgabe des Teilers 44, welche eine Spannung ist, wird durch einen Wandler 46 in einen Winkel umgewandelt, wodurch sich ein Elevationswinkelfehlersignal ergibt, das in einen Lageschätzer 48 eingegeben wird. Auch werden die Azimutsignale (D) und (E) in einem Addierer 50 summiert und in einem Subtrahierer 52 voneinander abgezogen. Ein Teiler 54 teilt die Differenz (D-E) von dem Subtrahierer 52 durch die Summe (D+E) von dem Addierer 50, und die Ausgabe des Teilers 54, welche eine Spannung ist, wird dadurch durch einen Wandler 56 in einen Winkel umgewandelt, wodurch sich ein Azimutwinkelfehlersignal ergibt, das in den Lageschätzer 48 eingegeben wird. Der Lageschätzer 48 vergleicht die zwei Elevations- und Azimutwinkelfehlersignale mit der Elevation und dem Azimut des sekundären Spitzen-Empfangssignals bei der ungefähren Etikett-Lage T und gibt eine echte Lage für jedes abgefragte Etikett aus. Diese Ausgabe kann gespeichert oder an den Server 12 gesendet werden, oder sie kann an das Etikett-Verarbeitungsmodul 18 zur Strahlsteuerung gesendet werden.
  • Wie bisher beschrieben, werden vier der Antennenelemente verwendet, um jeden der sekundären Empfangsversatzstrahlen um die primären Sende- und Empfangsstrahlen zu lenken. Wenn sechzehn Antennenelemente in der Anordnung verwendet werden, wird ein Schalter verwendet, um die gleichen vier RF-Transceiver auf vier der sechzehn Antennenelemente zu schalten. Zu jeder gegebenen Zeit sind vier von den sechzehn Antennenelementen aktiv, während die verbleibenden zwölf Antennenelemente inaktiv sind. Diese vier Antennenelemente arbeiten effektiv in einem Volumen oder Sektor 60 eines Raums in dem überwachten Bereich 102. Die verbleibenden Antennenelemente in der Anordnung können entweder nacheinander oder gleichzeitig in dem gleichen oder in verschiedenen Volumina oder Raumsektoren in dem überwachten Bereich arbeiten. Die Antennenelemente arbeiten in Gruppen, typischerweise vier zu einem Zeitpunkt, und vorteilhafterweise können Antennenelemente in den verschiedenen Gruppen überlappen. Es versteht sich, dass diese Offenbarung nicht auf eine Gruppe von vier Antennenelementen beschränkt ist, da eine andere Anzahl oder Gruppe von Antennenelementen und eine andere Anzahl oder Gruppe von sekundären Empfangsversatzstrahlen verwendet werden kann.
  • Wie oben beschrieben und wie im Flussdiagramm 200 von 7 gezeigt, bestimmt, beginnend mit Schritt 202, das RFID-System 10 in Echtzeit genau und schnell die wahren Lagen von RFID- Etiketts, die mit den Gegenständen 104, 106 in jedem Sektor 60 des überwachten Bereichs 102 assoziiert sind, wobei wiederum jeder Sektor 60 durch Lenken (Schritt 204) nicht nur des primären Sendestrahls und des primären Empfangsstrahls über alle Etiketten, sondern auch durch im Wesentlichen gleichzeitiges Lenken mehrerer sekundärer Empfangsversatzstrahlen bei Lenkwinkeln, die in Elevation und Azimut über die Etiketten in jedem Sektor oder überwachten Bereich versetzt sind. Die Steuerung 16 verarbeitet Signalstärken von sekundären Empfangsversatzsignalen der sekundären Empfangsversatzstrahlen, um eine ungefähre Etikett-Lage von jedem Etikett basierend auf der höchsten RSS zu bestimmen (Schritt 206). Die Steuerung 16 wählt ein erstes Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation aus, um ein Paar Elevationsversatzsignale zu erhalten (Schritt 208), und wählt ein zweites Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Azimut aus, um ein Paar von Azimutversatzsignalen zu erhalten (Schritt 210). Die Steuerung 16 verarbeitet dann die Elevationsversatzsignale und die Azimutversatzsignale, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit für jedes Etikett zu bestimmen, indem eine Elevationswinkelkorrektur für die Elevation des Lenkwinkels des höchsten sekundären Empfangssignals bei der ungefähren Etikett-Lage T berechnet wird (Schritt 212) durch Teilen einer Differenz und einer Summe von Empfangs-Elevationsversatzsignalen für die Elevationsversatzstrahlen. In ähnlicher Weise berechnet die Steuerung 16 für jedes gelistete Etikett eine Azimutwinkelkorrektur zu dem Azimut des Lenkwinkels des höchsten sekundären Empfangssignals bei der ungefähren Etikett-Lage T (Schritt 214) durch Teilen einer Differenz und einer Summe von Empfangs-Azimutversatzsignalen für die Azimutversatzstrahlen. Als nächstes wird der Lenkwinkel des höchsten sekundären Empfangssignals bei der ungefähren Etikett-Lage T für jedes Etikett korrigiert (Schritt 216), und der korrigierte Lenkwinkel, d. h. die wahre Lage für jedes Etikett, wird ausgegeben (Schritt 218). Das Verfahren endet bei Schritt 220.
  • In der vorstehenden Beschreibung wurden spezifische Ausführungsformen beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Umfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den Ansprüchen dargelegt ist. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Figuren vielmehr in einem erläuternden als in einem einschränkenden Sinne zu verstehen, und sämtliche derartigen Modifikationen sollen vom Umfang der vorliegenden Lehren erfasst sein.
  • Die Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und alle Elemente, die zum Auftreten oder einer Verstärkung eines Nutzens, eines Vorteils, oder einer Lösung führen können, sind nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente in einem oder in allen Ansprüchen zu verstehen. Die Erfindung wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert, einschließlich jeglicher Änderungen, die während der Anhängigkeit dieser Anmeldung vorgenommen wurden, sowie aller Äquivalente dieser Ansprüche.
  • Darüber hinaus können in diesem Dokument relationale Begriffe wie erster und zweiter, oberer und unterer und dergleichen lediglich verwendet sein, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Entitäten zu erfordern oder zu implizieren. Aktionen. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „haben“, „aufweist“, „aufweisen“, „enthält“, „enthalten“ oder jede andere Variation davon sollen eine nicht-ausschließliche Einbeziehung abdecken, derart, dass ein Prozess, Verfahren, Artikel oder Vorrichtung, das eine Liste von Elementen umfasst, hat, aufweist, enthält, nicht nur diese Elemente aufweist, sondern auch andere Elemente aufweisen kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet sind oder einem solchen Prozess, Verfahren, Artikel oder Vorrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst ... ein“, „hat ... ein“, „aufweist ... ein“ oder „enthält ...ein“ vorausgeht, schließt ohne weitere Einschränkungen die Existenz zusätzlicher identischer Elemente in dem Prozess, dem Verfahren, dem Artikel oder der Vorrichtung, die das Element umfasst, hat, aufweist oder enthält, nicht aus. Die Begriffe „ein“ und „eine“ sind als eine oder mehrere definiert, sofern es hierin nicht ausdrücklich anders angegeben wird. Die Begriffe „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“, „etwa“ oder jede andere Version davon sind so definiert, dass sie von einem Fachmann auf diesem Gebiet nahekommend verstanden werden, und in einer nicht-einschränkenden Ausführungsform ist der Ausdruck definiert als innerhalb von 10%, in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 5%, in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 1% und in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 0,5%. Der Ausdruck „gekoppelt“, wie er hierin verwendet wird, ist als verbunden definiert, jedoch nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder eine Struktur, die auf eine bestimmte Art „ausgeführt“ ist, ist zumindest auch so ausgeführt, kann aber auch Arten aufgeführt sein, die nicht aufgeführt sind.
  • Es versteht sich, dass einige Ausführungsformen aus einem oder mehreren generischen oder spezialisierten Prozessoren (oder „Verarbeitungsgeräten“) wie Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, kundenspezifische Prozessoren und Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGAs) und einmalig gespeicherten Programmanweisungen (einschließlich sowohl Software als auch Firmware) umfasst sein können, die den einen oder die mehreren Prozessoren steuern, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessorschaltungen einige, die meisten oder alle der hierin beschriebenen Funktionen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung zu implementieren. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert sein, die keine gespeicherten Programmanweisungen aufweist, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), in denen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten Funktionen als benutzerdefinierte Logik implementiert sind. Natürlich kann eine Kombination der beiden Ansätze verwendet werden.
  • Darüber hinaus kann eine Ausführungsform als ein computerlesbares Speichermedium implementiert sein, auf dem computerlesbarer Code gespeichert ist, um einen Computer (der beispielsweise einen Prozessor umfasst) zu programmieren, um ein Verfahren auszuführen, wie es hierin beschrieben und beansprucht ist. Beispiele solcher computerlesbaren Speichermedien weisen eine Festplatte, eine CD-ROM, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, einen ROM (Nur-Lese-Speicher), einen PROM (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), einen EPROM (löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher), einen EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und einen Flash-Speicher auf, sind aber nicht hierauf beschränkt auf. Ferner wird davon ausgegangen, dass ein Durchschnittsfachmann, ungeachtet möglicher signifikanter Anstrengungen und vieler Designwahlen, die beispielsweise durch verfügbare Zeit, aktuelle Technologie und wirtschaftliche Überlegungen motiviert sind, ohne Weiteres in der Lage ist, solche Softwareanweisungen und -programme und ICs mit minimalem Experimentieren zu generieren, wenn er durch die hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien angeleitet wird.
  • Die Zusammenfassung der Offenbarung wird bereitgestellt, um es dem Leser zu ermöglichen, schnell das Wesen der technischen Offenbarung zu ermitteln. Sie wird mit dem Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Ferner kann der vorangehenden detaillierten Beschreibung entnommen werden, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zum Zwecke der Verschlankung der Offenbarung zusammengefasst sind. Diese Art der Offenbarung ist nicht so auszulegen, dass es die Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr ist es so, wie die folgenden Ansprüche zeigen, dass der erfinderische Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offenbarten Ausführungsform liegt. Somit werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung inkorporiert, wobei jeder Anspruch für sich als ein separat beanspruchter Gegenstand steht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8587495 [0019]

Claims (20)

  1. Ein Radiofrequenz (RF) -identifikation (RFID) -Etikett-Lesesystem zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von RFID-Etiketten, die mit Gegenständen in einem überwachten Bereich assoziiert sind, umfassend: einen RFID-Leser mit einer Anordnung von Antennenelementen und einer Vielzahl von RF-Transceivern; und eine Steuerung, die operativ mit den Transceivern verbunden ist und zum Steuern der Transceiver durch Betätigen eines Etikett-Verarbeitungsmoduls ausgeführt ist, das zum Lenken eines primären Sendestrahls über den überwachten Bereich durch Senden eines primären Sendesignals über die Antennenelemente zu jedem Etikett ausgeführt ist, und zum Lenken eines primären Empfangsstrahls bei einem primären Lenkwinkel durch Empfangen eines primären Empfangssignals über die Antennenelemente von jedem Etikett ausgeführt ist, wobei die Steuerung ferner zum Steuern der Transceiver durch Betätigen eines LageVerarbeitungsmoduls ausgeführt ist, das zum im Wesentlichen gleichzeitigen Lenken einer Vielzahl von sekundären Empfangsversatzstrahlen zu einer Vielzahl von Lagen in dem überwachten Bereich bei einer Vielzahl von unterschiedlichen sekundären Lenkwinkeln ausgeführt ist, die durch Empfangen einer Vielzahl von sekundären Empfangsversatzsignalen über die Antennenelemente von jedem Etikett von dem primären Lenkwinkel versetzt sind, und wobei die Steuerung weiterhin zum Verarbeiten der sekundären Empfangsversatzsignale ausgeführt ist, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  2. Das System nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eine ungefähre Etikett-Lage bestimmt, indem das sekundäre Empfangsversatzsignal ausgewählt wird, das eine SpitzenVerarbeitungssignalstärke unter sämtlichen sekundären Empfangsversatzsignalen aufweist.
  3. Das System nach Anspruch 2, wobei die Steuerung weiterhin dazu ausgeführt ist, ein erstes Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation auszuwählen, um ein Paar Elevationsversatzsignale zu erhalten, und dazu ausgeführt ist, ein zweites Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Azimut auszuwählen, um ein Paar Azimutversatzsignale zu erhalten, und dazu ausgeführt ist, die Elevationsversatzsignale und die Azimutversatzsignale zu verarbeiten, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  4. Das System nach Anspruch 3, wobei das Lageverarbeitungsmodul zum Verarbeiten der Elevationsversatzsignale durch Teilen ihrer Differenz durch ihre Summe ausgeführt ist, um ein Elevationsfehlersignal als eine Elevationskorrektur für den primären Lenkwinkel zu erhalten, und wobei das Lage-Verarbeitungsmodul zum Verarbeiten der Azimutversatzsignale durch Dividieren ihrer Differenz durch ihre Summe ausgeführt ist, um ein Azimutfehlersignal als eine Azimutkorrektur zu dem primären Lenkwinkel zu erhalten.
  5. Das System nach Anspruch 1, wobei das Lage-Verarbeitungsmodul zum Lenken jedes sekundären Empfangsversatzstrahls durch Empfangen der sekundären Empfangsversatzsignale über eine Mehrzahl von Kanälen ausgeführt ist; und ferner auf jedem Kanal einen komplexen Multiplizierer und eine programmierbare Vorrichtung zum Einstellen eines komplexen Koeffizienten für den komplexen Multiplizierer aufweist, um auf jedem Kanal einen Gewichtungsfaktor einzuführen, um das Lenken zu bewirken.
  6. Das System nach Anspruch 1 mit einem Server, der operativ mit dem RFID-Leser verbunden ist, und wobei das Lageverarbeitungsmodul in mindestens einem von dem RFID-Leser und dem Server implementiert ist.
  7. Das System nach Anspruch 3 mit einem Multiplexer, der betriebsmäßig mit der Steuerung verbunden ist und von dieser gesteuert wird, und wobei der Multiplexer eine Mehrzahl von Eingängen zum Empfangen aller sekundären Empfangsversatzsignale und eine Mehrzahl von Ausgängen zum Ausgeben der Elevationsversatzsignale und der Azimutversatzsignale aufweist.
  8. Das System nach Anspruch 1, wobei der überwachte Bereich eine Mehrzahl von Sektoren aufweist, und wobei das Lageverarbeitungsmodul dazu ausgeführt ist, im Wesentlichen gleichzeitig die Mehrzahl von sekundären Empfangsversatzstrahlen zu der Mehrzahl von Lagen in jedem Sektor nacheinander zu lenken.
  9. Ein Radiofrequenz (RF) -identifikation (RFID) -Etikett-Lesesystem zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von RFID-Etiketten, die mit Gegenständen in einem überwachten Bereich assoziiert sind, umfassend: einen RFID-Leser, der in einer Überkopfanordnung in dem überwachten Bereich montiert ist und eine Anordnung von Antennenelementen und eine Mehrzahl von RF-Transceivern aufweist; einen Server, der operativ mit dem RFID-Leser verbunden ist; und eine Steuerung, die in zumindest einem von dem RFID-Lesser und dem Server angeordnet ist und operativ mit den Transceivern verbunden ist; wobei die Steuerung zum Steuern der Transceiver durch Betätigen eines Etikett-Verarbeitungsmoduls ausgeführt ist, das zum Lenken eines primären Sendestrahls über den überwachten Bereich durch Senden eines primären Sendesignals über die Antennenelemente zu jedem Etikett ausgeführt ist, und zum Lenken eines primären Empfangsstrahls bei einem primären Lenkwinkel durch Empfangen eines primären Empfangssignals über die Antennenelemente von jedem Etikett ausgeführt ist, wobei die Steuerung ferner zum Steuern der Transceiver durch Betätigen eines LageVerarbeitungsmoduls ausgeführt ist, das zum im Wesentlichen gleichzeitigen Lenken einer Vielzahl von sekundären Empfangsversatzstrahlen zu einer Vielzahl von Lagen in dem überwachten Bereich bei einer Vielzahl von unterschiedlichen sekundären Lenkwinkeln ausgeführt ist, die durch Empfangen einer Vielzahl von sekundären Empfangsversatzsignalen über die Antennenelemente von jedem Etikett von dem primären Lenkwinkel versetzt sind, und wobei die Steuerung weiterhin zum Verarbeiten der sekundären Empfangsversatzsignale ausgeführt ist, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  10. Das System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung eine ungefähre Etikett-Lage bestimmt, indem das sekundäre Empfangsversatzsignal ausgewählt wird, das eine SpitzenVerarbeitungssignalstärke unter sämtlichen sekundären Empfangsversatzsignalen aufweist.
  11. Das System nach Anspruch 10, wobei die Steuerung weiterhin dazu ausgeführt ist, ein erstes Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation auszuwählen, um ein Paar Elevationsversatzsignale zu erhalten, und dazu ausgeführt ist, ein zweites Paar der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Azimut auszuwählen, um ein Paar Azimutversatzsignale zu erhalten, und dazu ausgeführt ist, die Elevationsversatzsignale und die Azimutversatzsignale zu verarbeiten, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  12. Das System nach Anspruch 11 mit einem Multiplexer, der betriebsmäßig mit der Steuerung verbunden ist und von dieser gesteuert wird, und wobei der Multiplexer eine Mehrzahl von Eingängen zum Empfangen aller sekundären Empfangsversatzsignale und eine Mehrzahl von Ausgängen zum Ausgeben der Elevationsversatzsignale und der Azimutversatzsignale aufweist.
  13. Ein Radiofrequenz (RF) -identifikation (RFID) -Etikett-Leseverfahren zum genauen und schnellen Bestimmen in Echtzeit von wahren Lagen von RFID-Etiketten, die mit Gegenständen in einem überwachten Bereich assoziiert sind, umfassend: Montieren eines RFID-Lesers mit einer Anordnung von Antennenelementen und einer Vielzahl von RF-Transceivern in dem überwachten Bereich; und Steuern der Transceiver dadurch, dass eine Steuerung ein Etikett-Verarbeitungsmodul betätigt, das ausgeführt ist zum Lenken eines primären Sendestrahls über den überwachten Bereich durch Senden eines primären Sendesignals über die Antennenelemente zu jedem Etikett, und zum Lenken eines primären Empfangsstrahls bei einem primären Lenkwinkel durch Empfangen eines primären Empfangssignals über die Antennenelemente von jedem Etikett, Steuern der Transceiver dadurch, dass die Steuerung ein Lage-Verarbeitungsmodul betätigt, das ausgeführt ist zum im Wesentlichen gleichzeitigen Lenken einer Vielzahl von sekundären Empfangsversatzstrahlen zu einer Vielzahl von Lagen in dem überwachten Bereich bei einer Vielzahl von unterschiedlichen sekundären Lenkwinkeln, die durch Empfangen einer Vielzahl von sekundären Empfangsversatzsignalen über die Antennenelemente von jedem Etikett von dem primären Lenkwinkel versetzt sind, und Verarbeiten der sekundären Empfangsversatzsignale, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  14. Das Verfahren nach Anspruch 13, und Bestimmen einer ungefähren Etikett-Lage, indem das sekundäre Empfangsversatzsignal ausgewählt wird, das eine SpitzenVerarbeitungssignalstärke unter sämtlichen sekundären Empfangsversatzsignalen aufweist.
  15. Das Verfahren nach Anspruch 14, und Auswählen eines ersten Paares der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Elevation, um ein Paar Elevationsversatzsignale zu erhalten, Auswählen eines zweiten Paares der sekundären Empfangsversatzstrahlen an gegenüberliegenden Seiten der ungefähren Etikett-Lage in Azimut, um ein Paar Azimutversatzsignale zu erhalten, und Verarbeiten der Elevationsversatzsignale und der Azimutversatzsignale, um eine wahre Lage für jedes Etikett in Echtzeit zu bestimmen.
  16. Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Verarbeiten der Elevationsversatzsignale durch Teilen ihrer Differenz durch ihre Summe erfolgt, um ein Elevationsfehlersignal als eine Elevationskorrektur für den primären Lenkwinkel zu erhalten, und wobei das Verarbeiten der Azimutversatzsignale durch Dividieren ihrer Differenz durch ihre Summe erfolgt, um ein Azimutfehlersignal als eine Azimutkorrektur zu dem primären Lenkwinkel zu erhalten.
  17. Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Lenken jedes sekundären Empfangsversatzstrahls durch Empfangen der sekundären Empfangsversatzsignale über eine Mehrzahl von Kanälen erfolgt; und Einführen eines Gewichtungsfaktors auf jedem Kanal, um das Lenken zu bewirken.
  18. Das Verfahren nach Anspruch 14, und operatives Verbinden eines Servers mit dem RFID-Leser, und Implementieren des Lageverarbeitungsmoduls in mindestens einem von dem RFID-Leser und dem Server.
  19. Das Verfahren nach Anspruch 15, und Empfangen aller sekundären Empfangsversatzsignale an einem Multiplexer, und Ausgeben der Elevationsversatzsignale und der Azimutversatzsignale von dem Multiplexer.
  20. Das Verfahren nach Anspruch 14, und Konfigurieren des überwachten Bereichs mit einer Mehrzahl von Sektoren, und wobei die sekundären Empfangsversatzstrahlen zu der Mehrzahl von Lagen in jedem Sektor nacheinander gelenkt wird.
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