DE112018003823T5

DE112018003823T5 - Verfahren und vorrichtung zur schätzung einer etikett-lage mittels radiofrequenzidentifizierung (rfid)

Info

Publication number: DE112018003823T5
Application number: DE112018003823.8T
Authority: DE
Inventors: Michael J. Koch; Guy P. Roberts; Joon Hwa Chun
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2038-07-13
Also published as: DE112018003823B4; US10726218B2; WO2019022959A1; GB2578261A; GB2578261B; GB202000889D0; CN110945516A; US20190034673A1; CN110945516B

Abstract

Ein Verfahren zur Schätzung einer Etikett-Lage mittels Radiofrequenz-Identifikation (RFID) umfasst: an einem RFID-Etikett-Lesegerät mit einer Vielzahl von Antennenelementen, Emittieren eines primären Sendestrahls; Empfangen eines Antwortsignals von einem RFID-Etikett über die Antennenelemente; Erzeugen eines ersten Satzes von Signalmessungen, die mit einem ersten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer ersten Unterteilung des Antwortsignals; Erzeugen eines zweiten Satzes von Signalmessungen, die mit einem zweiten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer zweiten Unterteilung des Antwortsignals; und Kombinieren des ersten und des zweiten Satzes von Signalmessungen zur Auswahl einer geschätzten Etikett-Lage für das RFID-Etikett aus den ersten und zweiten Empfangsstrahlcharakteristiken.

Description

HINTERGRUND
Die Technologie der Radiofrequenz-Identifikation (RFID) kann in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt werden, z.B. in Einzelhandelsgeschäften, Lagerhäusern und dergleichen, um verschiedene Arten von Objekten zu verfolgen. Ein typisches RFID-System umfasst ein RFID-Lesegerät oder Abfragegerät und eine Vielzahl von RFID-Etiketten. Die Etiketten sind typischerweise mit Objekten (z.B. Kleidungsstücken, Kisten mit Inventar oder dergleichen) in der Umgebung assoziiert und können physisch an solchen Gegenständen angebracht sein. Das RFID-Lesegerät ist so konfiguriert, dass es eine Sequenz von Radiofrequenz (RF)-Abfragesignalen in verschiedene vordefinierte Richtungen aussendet. Die Richtung jedes Abfragesignals wird durch das RFID-Lesegerät über die Anwendung komplexer Gewichtungen auf jede einzelne phasengesteuerte Anordnung von Antennenelementen gesteuert, anstatt durch die physische Bewegung der Antennenelemente.
Mindestens eines der Etiketten ist so konfiguriert, dass es beim Empfang eines Abfragesignals konfiguriert ist, eine RF-Antwort auszugeben. Das RFID-Lesegerät wiederum ist so konfiguriert, dass es die Antwort erkennt und demoduliert, welche z.B. einen Code für die Lagerhaltungseinheit (stock keeping unit - SKU) oder andere Daten zur Identifizierung des Objekts, an dem das Etikett angebracht ist, enthalten kann. Zusätzlich zur Demodulation der Identifizierungsdaten kann das RFID-Lesegerät auch so konfiguriert sein, dass es eine Lage (z. B. Höhe und Azimut relativ zum RFID-Lesegerät) des Etiketts, von dem die Antwort empfangen wurde, zur Standortverfolgung von Objekten in der Umgebung abschätzt. Das RFID-Lesegerät kann herkömmliche digitale Strahlformungstechniken zur Lageschätzung implementieren; solche Lageschätzungstechniken können jedoch noch zwei oder mehrere Abfragen jedes Etiketts in der Umgebung benötigen, um zu einer ausreichend genauen Lageschätzung zu gelangen. Die Notwendigkeit wiederholter Etikett-Abfragen verlangsamt die Standortverfolgung, was die Effektivität des Systems verringert.
Figurenliste
Die beigefügten Figuren, in denen sich gleiche Referenznummern auf identische oder funktionell ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten beziehen, sind zusammen mit der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in die Spezifikation aufgenommen und bilden einen Teil davon, und dienen der weiteren Veranschaulichung von Ausführungsformen von Konzepten, die die beanspruchte Erfindung beinhalten, und erläutern verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen.

1 ist eine schematische Darstellung einer Umgebung, in der ein RFID-Lesegerät und eine Vielzahl von RFID-Etiketten eingesetzt werden.
2 ist ein Blockdiagramm bestimmter interner Komponenten des RFID-Lesegeräts von 1.
3 ist ein Blockdiagramm weiterer interner Komponenten des RFID-Lesegerätes aus 1.
4 ist ein Verfahren zur Schätzung der Lage von RFID-Etiketten.
5 ist eine schematische Darstellung der Umgebung von 1 während der Durchführung des Verfahrens von 4.
6 und 7 zeigen alternative Mechanismen zur Signalunterteilung während der Durchführung des Verfahrens von 4.
8 ist eine Wärmekarte von Signalmessungen, die durch die Durchführung des Verfahrens von 4 erzeugt wurden.

Fachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren zur Vereinfachung und Klarheit dargestellt sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt sind. So können zum Beispiel die Abmessungen einiger der Elemente in den Figuren relativ zu anderen Elementen hervorgehoben sein, um das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Die Komponenten der Vorrichtung und des Verfahrens wurden, soweit geeignet, durch herkömmliche Symbole in den Zeichnungen dargestellt, die nur jene spezifischen Einzelheiten zeigen, welche zum Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relevant sind, um somit nicht die Offenbarung mit Einzelheiten zu verdecken, die den Fachleuten, die auf die Beschreibung hierin zurückgreifen, geläufig sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Radiofrequenz-Identifikations (RFID)-Technologie kann für das Objektmanagement, einschließlich Standortverfolgung, in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt werden. Typischerweise wird mindestens ein RFID-Lesegerät in einer Umgebung wie einem Einzelhandelsgeschäft, Lagerhaus oder dergleichen eingesetzt, in der sich eine Vielzahl von Objekten (z.B. Kleidungsstücke, Kisten, Paletten und dergleichen) befinden. An jedem Objekt kann ein RFID angebracht sein. Das RFID-Lesegerät sendet eine Sequenz von Abfragestrahlen aus, die den auszuwertenden Bereich überstreichen, beispielsweise durch geeignete Strahlformungssteuerung einer phasengesteuerten Anordnung von Antennenelementen. Die Antennenelemente des RFID-Lesegeräts empfangen eine Antwort von mindestens einem Etikett, das von einem Abfragestrahl erreicht wird, und bevor der nächste Abfragestrahl gesendet wird, verarbeitet das RFID-Lesegerät die Antwort, um eine Lage des Etiketts relativ zum RFID-Lesegerät zu bestimmen. Der Empfang der Antwort allein gibt die allgemeine Richtung des Etiketts an (d.h. innerhalb des Bereichs, der vom Abfragestrahl abgedeckt wird, der die Antwort des Etiketts ausgelöst hat); diese allgemeine Richtung ist jedoch in der Regel nicht ausreichend genau.
Um die Lage des Etiketts mit größerer Genauigkeit zu bestimmen, ist das RFID-Lesegerät so konfiguriert, dass es Signalstärkemessungen (z. B. Empfangssignalstärke-Indikatoren, RSSI) für jede einer Anzahl von Empfangsstrahllagen berechnet, die die Abdeckung des Abfragestrahls effektiv unterteilen. Das RFID-Lesegerät ist typischerweise so konfiguriert, dass es die oben genannten Messungen durch digitale Strahlumformung des aus der Etikett-Antwort erhaltenen Basisbandsignals berechnet. Konkret ist das RFID-Lesegerät so konfiguriert, dass die Signale von den oben genannten Antennenelementen gleichzeitig an jede von einer Anzahl von Multiply-Accumulate-Einheiten (MAC-Einheiten) geleitet werden. Jede MAC-Einheit wendet vorgegebene komplexe Gewichtungen auf die eingehenden Antennensignale an und erzeugt eine Signalstärkemessung für eine bestimmte Empfangsstrahllage. Die Signalstärkemessungen für die Empfangsstrahllage können dann zur Auswahl einer Lage für das Etikett herangezogen werden. In einer einfachen Implementierung wird z.B. die Empfangsstrahllage mit der größten Signalstärkemessung als die wahrscheinlichste Richtung des Etiketts relativ zum RFID-Lesegerät gewählt.
Um eine hinreichend genaue Abschätzung der Lage des Etiketts relativ zum RFID-Lesegerät zu erreichen, ist es in der Regel notwendig, eine beträchtliche Anzahl von Empfangsstrahllagen zu evaluieren, für die jeweils eine MAC-Einheit wie oben beschrieben erforderlich ist. So kann das RFID-Lesegerät zur Auswertung von z.B. fünfzig Empfangsstrahllagen mit fünfzig MAC-Einheiten ausgestattet werden, welche jeweils die Komplexität und die Kosten des RFID-Lesegerätes schrittweise erhöhen. Einige konventionelle RFID-Lesegeräte werden, um diese Komplexität und Kosten zu reduzieren, mit einer reduzierten Anzahl von MAC-Einheiten implementiert. Dadurch ist das RFID-Lesegerät nicht in der Lage, während des Empfangs der Etikett-Antwort den kompletten Satz an Empfangsstrahllagen auszuwerten. Die übrigen Empfangsstrahllagen können nur im Anschluss an einen zusätzlichen Abfragestrahl, der auf dasselbe Etikett gerichtet ist, und einer zusätzlichen Antwort von diesem Etikett ausgewertet werden. In einigen Fällen können dritte, vierte oder weitere Abfragen und Antworten desselben Etiketts notwendig sein, um die gewünschte Anzahl von Empfangsstrahllagen zu ermitteln. Solche wiederholten Abfragen und Antworten verlangsamen den Betrieb des RFID-Lesegeräts bei der Lokalisierung von Etiketten erheblich, insbesondere in Umgebungen mit Hunderten oder Tausenden von RFID-Etiketten.
Beispiele, die hier offenbart werden, sind auf das Verfahren zur Schätzung einer Etikett-Lage mittels Radiofrequenz-Identifikation gerichtet, umfassend: an einem RFID-Etikett-Lesegerät mit einer Vielzahl von Antennenelementen, Emittieren eines primären Sendestrahls; Empfangen eines Antwortsignals von einem RFID-Etikett über die Antennenelemente; Erzeugen eines ersten Satzes von Signalmessungen, die mit einem ersten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer ersten Unterteilung des Antwortsignals; Erzeugen eines zweiten Satzes von Signalmessungen, die mit einem zweiten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer zweiten Unterteilung des Antwortsignals; und Kombinieren des ersten und des zweiten Satzes von Signalmessungen zur Auswahl einer geschätzten Etikett-Lage für das RFID-Etikett aus den ersten und zweiten Empfangsstrahlcharakteristiken.
1 zeigt eine Umgebung 102 in Form einer Einzelhandelsverkaufsfläche mit einer Verkaufspunkt-Station (Point-of-Sale (PoS) -Station) 108, an der ein Server 12 und eine Ein-/Ausgabevorrichtung 14 (z.B. eine Kombination aus Anzeige und Tastatur) bereitgestellt sind. Der Server 12 befindet sich in anderen Beispielen außerhalb der Verkaufsfläche 102 und ist über ein Netzwerk (nicht gezeigt) mit der Ein/Ausgabevorrichtung 14 und anderen hierin genannten Komponenten verbunden.
Die Verkaufsfläche 102 umfasst auch einen Umkleideraum 110 und eine Vielzahl von mit RFID-Etiketten versehenen Objekten, wie z.B. Handtaschen 104, Kleidung 106 und dergleichen. Das heißt, jedem Objekt 104, 106 ist ein RFID-Etikett zugeordnet, z.B. durch die physische Anbringung des RFID-Etiketts am Objekt. In anderen Beispielen ist eine Gruppe von Objekten mit einem einzigen RFID-Etikett assoziiert (z. B. eine Palette von Objekten in einem Lagerhaus). Ebenfalls in der Verkaufsfläche 102 kommt ein RFID-Lesegerät 20 zum Einsatz, das sich im vorliegenden Beispiel über Kopf, z.B. an der Decke (nicht abgebildet), befindet. In anderen Beispielen wird mehr als ein RFID-Lesegerät auf der Verkaufsfläche 102 eingesetzt. Das RFID-Lesegerät 20 braucht in anderen Beispielen nicht an der Decke montiert sein. Wie in 2 zu sehen ist, enthält das RFID-Lesegerät eine phasengesteuerte Anordnung von Antennenelementen, auf die weiter unten näher eingegangen wird.
Der Server 12 umfasst eine oder mehrere Computervorrichtungen (z.B. Desktop-Computer, Tablet-Computer, Smartphones und dergleichen) in drahtgebundener, drahtloser, direkter oder vernetzter Kommunikation mit der Schnittstelle 14 und mit dem RFID-Lesegerät 20. Die Ein-/Ausgabevorrichtung14 kann vom Server 12 gesteuert werden, um Informationen wie z.B. Darstellungen der Lage der mit RFID-Etiketten versehenen Objekte 104, 106 zu präsentieren, wie sie von einem oder beiden des RFID-Lesegeräts 20 und des Servers 12 ermittelt wird.
Das RFID-Lesegerät 20 ist, wie im Folgenden besprochen, so konfiguriert, dass es die phasengesteuerte Anordnung von Antennenelementen steuert, um primäre Sendestrahlen (auch als Abfragestrahlen bezeichnet) auszusenden, die auf verschiedene Bereiche innerhalb der Umgebung 102 gerichtet sind. Das RFID-Lesegerät 20 ist außerdem konfiguriert, um Antworten von den oben genannten RFID-Etiketten zu empfangen und die Antworten zu verarbeiten, um Signalmessungen (z. B. Signalstärkemessungen) zu erzeugen, die mit Empfangsstrahlcharakteristiken (z. B. Empfangsstrahllagen, hierin auch als Empfangsstrahlwinkel bezeichnet) korrespondieren, zur Auswahl einer Lage des Etiketts, das die Antwort relativ zum RFID-Lesegerät 20 erzeugt hat.
In 2 sind einige Komponenten des RFID-Lesegeräts 20 dargestellt. Insbesondere, wie oben erwähnt, enthält das RFID-Lesegerät 20 eine phasengesteuerte Anordnung von Antennenelementen 200. Insbesondere das in 2 gezeigte Beispiel umfasst die vier Antennenelemente 200-1, 200-2, 200-3 und 200-4. In anderen Beispielen enthält die phasengesteuerte Anordnung von Antennenelementen 200 eine Anzahl von Antennenelementen 200, die größer als zwei, aber kleiner als vier ist; in weiteren Beispielen enthält die phasengesteuerte Anordnung von Antennenelementen 200 mehr als vier Antennenelemente 200. In einer Beispielimplementierung (nicht abgebildet) umfasst das RFID-Lesegerät vierzehn Antennenelemente 200.
Das RFID-Lesegerät 20 enthält auch eine Vielzahl von RF-Senderempfängern 204. In einigen Ausführungsformen entspricht die Anzahl der Senderempfänger 204 der Anzahl der Antennenelemente 200. Wie in 2 dargestellt, umfasst das RFID-Lesegerät 20 also vier Senderempfänger 204-1, 204-2, 204-3 und 204-4. In anderen Beispielen wird eine andere (z.B. kleinere) Anzahl von Senderempfängern 204 eingesetzt als die Anzahl der Antennenelemente. Jeder Senderempfänger 204 ist mit einem Antennenelement 200 gepaart und ist so konfiguriert, dass es das korrespondierende Antennenelement 200 zum Senden und/oder Empfangen von Daten betreibt. In einem Sendemodus z.B. empfangen die Senderempfänger 204 jeweils Daten zur Übertragung, verarbeiten und modulieren die Daten und leiten die modulierten Signale an ihre jeweiligen Antennenelemente 200 weiter. In einem Empfangsmodus empfangen die Senderempfänger 204 jeweils ein RF-Signal (z.B. entlang einer Leiterbahn) von ihren jeweiligen Antennenelementen 200. Jeder Senderempfänger demoduliert und digitalisiert das RF-Signal zur Weiterleitung an andere Komponenten des RFID-Lesegeräts 20 zur weiteren Verarbeitung.
Das RFID-Lesegerät 20 enthält auch eine spezielle Steuerung, die in 2 als Steuerung 208 dargestellt ist und speziell dafür ausgelegt ist, die Komponenten des RFID-Lesegeräts 20 (z.B. die Senderempfänger 204 und in Erweiterung die Antennenelemente 200) zu steuern, um primäre Sendestrahlen auszusenden, Etikett-Antworten zu empfangen und aus den Etikett-Antworten Signalmessungen für die Lageschätzung der Etiketten zu generieren. Die Steuerung 208 enthält ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium, wie z.B. einen Speicher 212, der als in die Steuerung 208 eingebettet dargestellt ist. Der Speicher 212 umfasst einen von oder eine Kombination von flüchtigem Speicher (z.B. Random Access Memory oder RAM) und nichtflüchtigem Speicher (z.B. Nur-Lese-Speicher oder ROM, elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher oder EEPROM, Flash-Speicher). In anderen Beispielen ist der Speicher 212 eine diskrete Komponente, die mit der Steuerung 208 verbunden ist, oder eine Kombination aus eingebetteten und diskreten Speicherkomponenten. Die Steuerung 208 enthält auch eine Vielzahl von Schätzern 216, wie im Folgenden näher erläutert wird.
Die Steuerung 208, der Speicher 212 und die Schätzer 216 sind als ein oder mehrere integrierte Schaltkreise (ICs) implementiert. Die Steuerung 208 ist in einigen Beispielen als ein speziell ausgelegter integrierter Schaltkreis, wie z.B. ein FPGA (Field-Programmable Gate Array), implementiert, und der Speicher 212 und die Schätzer 216 sind Bestandteile des oben genannten FPGA. In anderen Beispielen ist die Steuerung 208 als eine Vielzahl von diskreten Komponenten implementiert, einschließlich ein oder mehrere FPGAs oder andere IC-Komponenten. In einigen Beispielen ist die Steuerung 208 als digitaler Signalprozessor (DSP) und als FPGA implementiert. In einem solchen Beispiel sind ein Etikett-Prozessor 220 und ein Lage-Schätzer 228, die im Folgenden näher erläutert werden, im DSP implementiert, während die Schätzer 216 und ein Lage-Prozessor 224, die im Folgenden beschrieben werden, im FPGA implementiert sind. In einigen Beispielen können die Schätzer 216 und das Archiv 226 komplexer Gewichtungen als Komponenten des Lage-Prozessors 224 innerhalb des oben genannten FPGA bereitgestellt werden.
Die Steuerung 208 ist konfiguriert, um eine oder mehrere Anwendungen auszuführen, die jeweils als ausführbare Anweisungen, die im Speicher 212 gespeichert sind, oder als speziell konfigurierte Hardwarekomponenten in der Steuerung 208 implementiert sein können. Insbesondere ist die Steuerung 208 konfiguriert, um einen Etikett-Prozessor 220 auszuführen, um die Senderempfänger 204 zu steuern, um Abfragestrahlen auszusenden und Daten, wie z.B. aus den Etikett-Antworten erhaltene Objektkidentifizierer, zu verarbeiten. Die Steuerung 208 ist ferner konfiguriert, um eine Lage-Prozessoranwendung 224 auszuführen, die konfiguriert ist, um Etikett-Antwortsignale von den Senderempfängern 204 zu empfangen und die Schätzer 216 zu steuern, um aus den Antwortsignalen Signalmessungen zu erzeugen, basierend auf einem Satz komplexer Gewichtungen 226, die hier auch als Gewichtungsfaktoren 226 bezeichnet werden und im Speicher 212 gespeichert sind. Die Erzeugung von Signalmessungen durch den Lagerprozessor 224 wird hier ausführlich beschrieben. Die vom Lage-Prozessor 224 erzeugten Signalmessungen werden in diesem Beispiel einem Lage-Schätzer 228 zur Verfügung gestellt, der konfiguriert ist, um die Signalmessungen zu verarbeiten, um eine Lage - zum Beispiel eine Elevation und einen Azimut - des Etiketts relativ zum RFID-Lesegerät 20 zu schätzen. Der Lage-Schätzer 228 kann so konfiguriert sein, dass die ausgewählte Lage zur weiteren Verarbeitung (z.B. zur Übertragung der Lage an den Server 12) an den Etikett-Prozessor 220 übergeben wird. Der Lage-Prozessor 224 ist auch konfiguriert, um primäre Etikett-Antwortsignale (auch als primäre Empfangsstrahlen bezeichnet) an den Etikett-Prozessor 220 zur weiteren Verarbeitung bereitzustellen und Daten zur Übertragung an die Senderempfänger 204 vom Etikett-Prozessor 220 zu empfangen.
Die Funktionalität der oben genannten Anwendungen kann auch in einer einzigen Anwendung oder in einem anderen Satz von Anwendungen als in 2 dargestellt, kombiniert werden. Außerdem können in einigen Beispielen bestimmte Funktionalitäten, wie z.B. die des Lage-Schätzers, im Server 12 anstatt in der Steuerung 208 des RFID-Lesegeräts 20 implementiert sein. In weiteren Beispielen kann eine bestimmte Funktionalität an einer anderen Steuerung implementiert sein, z.B. an einer Host-Steuerung (nicht abgebildet), die zwischen der Steuerung 208 und der Kommunikationsschnittstelle 232 liegt.
Das RFID-Lesegerät 20 enthält auch eine Kommunikationsschnittstelle 232, die mit der Steuerung 208 verbunden ist. Die Kommunikationsschnittstelle 232 beinhaltet geeignete Hardware (z.B. Sender, Empfänger, Netzwerkschnittstellensteuerungen und dergleichen), um dem Server-RFID-Lesegerät 20 zu ermöglichen, mit anderen Rechenvorrichtungen, wie z.B. dem Server 12, zu kommunizieren. Die zwischen dem RFID-Lesegerät 20 und dem Server 12 hergestellte Kommunikationsverbindung kann eine direkte Verbindung oder eine Verbindung sein, die ein oder mehrere Netzwerke, einschließlich lokaler Netzwerke und Weitbereichsnetzwerke, durchquert. Die spezifischen Komponenten der Kommunikationsschnittstelle 232 werden auf Basis der Art des Netzwerks oder anderer Verbindungen ausgewählt, über die das RFID-Lesegerät 20 kommunizieren soll.
In 3 sind die Schätzer 216 und bestimmte zugehörige Komponenten der Steuerung 208 näher dargestellt. Insbesondere werden vier Schätzer 216-1, 216-2, 216-3 und 216-4 gezeigt, die über einen Verteiler 300 mit den Senderempfängern 204 verbunden sind. In anderen Beispielen ist eine größere Anzahl von Schätzern 216 als die vier gezeigten bereitgestellt. In weiteren Beispielen ist eine geringere Anzahl von Schätzern 216 bereitgestellt. Allgemeiner gesagt braucht die Anzahl der Schätzer 216 nicht gleich der Anzahl der Antennenelemente sein.
Jeder Schätzer 216 enthält eine Vielzahl von Multiplikatoren (z.B. als Schaltkreise in der Steuerung 208 implementiert), deren Anzahl der Anzahl der Antennenelemente 200 im RFID-Lesegerät 20 entspricht. So enthält der Schätzer 216-1 die Multiplikatoren M1-M4, der Schätzer 216-2 die Multiplikatoren M5-M8, der Schätzer 216-3 die Multiplikatoren M9-M12 und der Schätzer 216-4 die Multiplikatoren M13-M16. Jeder Multiplikator ist konfiguriert, um die Abtastwerte eines Basisbandsignals von einem Senderempfänger 204 zu empfangen, jeden empfangenen Abtastwert mit einem komplexen Gewichtungsfaktor zu multiplizieren und das Ergebnis der Multiplikation an einen Addierer 304 weiterzuleiten, der in jedem Schätzer 216 enthalten ist. Jeder Satz von Multiplikatoren M1-M4, M5-M8, etc. erzeugt durch die Anwendung eines Satzes komplexer Gewichtungsfaktoren, wie unten beschrieben, eine Signalmessung, die zur Schätzung einer Lage verwendet wird.
Wie oben erwähnt, enthält jeder Schätzer 216 auch einen Addierer 304 (daher sind die Addierer 304-1, 304-2, 304-3 und 304-4 in 3 dargestellt), der konfiguriert ist, um die Ausgabe der Multiplikatoren M des jeweiligen Schätzers 216 zu empfangen und zu summieren. Jeder Schätzer 216 enthält auch einen Akkumulator oder mehrere Akkumulatoren 308, die z.B. als Register im Speicher 212 implementiert werden können. In dem abgebildeten Beispiel enthält der Schätzer 216-1 die Akkumulatoren 308-1-1, ..., 308-1-n; der Schätzer 216-2 enthält die Akkumulatoren 308-2-1, ..., 308-2-n; der Schätzer 216-3 enthält die Akkumulatoren 308-3-1, ..., 308-3-n; und der Schätzer 216-4 enthält die Akkumulatoren 308-4-1, ..., 308-4-n. Die Anzahl der Akkumulatoren 308, die in Verbindung mit jedem Schätzer 216 implementiert sind, wird auf Basis der Anzahl der von diesem Schätzer 216 zu erzeugenden Signalmessungen bestimmt. Daher braucht nicht jeder Schätzer 216 die gleiche Anzahl von Akkumulatoren 308 haben wie die anderen Schätzer 216, und die Anzahl der Akkumulatoren 308, die einem bestimmten Schätzer 216 zugeordnet sind, braucht nicht gleich der Anzahl der Antennenelemente 200 oder der Schätzer 216 zu sein. Wie sich für den Fachmann zeigt, können die Schätzer 216 auch als Multiplikator-Akkumulatoren (oder MAC-Einheiten) bezeichnet werden, allerdings mit der Fähigkeit, gleichzeitig eine Vielzahl von Akkumulationen zu erzeugen.
Wie im Folgenden näher beschrieben wird, ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um Basisbandsignale - die von den Senderempfängern 204 erzeugt werden und mit einer an den Antennenelementen 200 empfangenen RF-Etikett-Antwort korrespondieren - an jeden der Schätzer 216, genauer gesagt, an die Multiplikatoren M der Schätzer 216, weiterzuleiten. Der Lage-Prozessor 224 ist ferner konfiguriert, um die Multiplikatoren M jedes Schätzers 216 zu steuern, um Gewichtungsfaktoren anzuwenden, die aus dem komplexen Gewichtungsarchiv 226 im Speicher 212 abgerufen werden. Insbesondere steuert der Lage-Prozessor 224, wie unten zu sehen sein wird, die Multiplikatoren jedes Schätzers 216, um eine Vielzahl von verschiedenen Sätzen von Gewichtungsfaktoren während des Empfangs einer einzelnen Etikett-Antwort anzuwenden, wodurch die Erzeugung einer Vielzahl von Signalmessungen aus der einzelnen Etikett-Antwort ermöglicht wird.
Unter Bezugnahme auf 4 wird nun ein Verfahren 400 zur Schätzung der Lage eines RFID-Etiketts dargestellt. Das Verfahren 400 wird in Verbindung mit der oben beschriebenen Durchführung durch das RFID-Lesegerät 20 beschrieben.
Beginnend bei Block 405 ist das RFID-Lesegerät 20 konfiguriert, um einen primären Sendestrahl (d.h. einen Abfragestrahl) auszusenden. Insbesondere ist der Etikett-Prozessor 220 konfiguriert, um eine Lage für den primären Sendestrahl auszuwählen und sowohl die ausgewählte Lage als auch die im primären Sendestrahl enthaltenden Daten an die Senderempfänger 204 zur Kodierung, Modulation und Aussendung über die Antennenelemente 200 zu senden. Wie zu erkennen ist, werden in der Regel komplexe Gewichtungen auf das primäre Sendesignal durch den Etikett-Prozessors 220 angewendet, um den primären Sendestrahl auf die ausgewählte Lage zu lenken. Zur Lenkung des primären Sendestrahls können verschiedene Mechanismen eingesetzt werden, einschließlich der Anwendung komplexer Gewichtungen in den Senderempfängern 204 selbst, die komplexe Gewichtungen korrespondierend mit jeder vorgegebenen primären Sendestrahllage speichern können. Mit kurzem Bezug zu 5 ist die Verkaufsfläche 102 während der Durchführung von Block 405 gezeigt und ein primärer Sendestrahl 500 ist dargestellt.
Bei Block 410 ist das RFID-Lesegerät 20 konfiguriert, um eine Antwort auf den primären Sendestrahl von einem RFID-Etikett (z.B. an einem der Kleidungsstücke angebracht, die vom in 5 gezeigten primären Sendestrahl 500 getroffen werden) zu empfangen. Die Antwort wird vom RFID-Etikett abgestrahlt und an den Antennenelementen 200 erfasst. Die Senderempfänger 204 sind konfiguriert, um die RF-Signale ihrer jeweiligen Antennenelemente 200 über Signalpfade wie z.B. Leiterbahnen empfangen. Im vorliegenden Beispiel sind die Senderempfänger 204 konfiguriert, um die von ihren jeweiligen Antennenelementen empfangenen Antwortsignale zu demodulieren und zu digitalisieren. Die Senderempfänger 204 werden dann konfiguriert, um die Abtastwerte des resultierenden digitalen Basisbandsignals über eine Vielzahl von Signalpfaden zum Etikett-Prozessor 220 und über den Lage-Prozessor 224 zu den Schätzern 216 zu leiten. Insbesondere werden, wie in 3 zu sehen ist, die Antwortsignale (über den Verteiler 300) so geleitet, dass jeder Schätzer 216 die Antwortsignal-Abtastwerte von den Senderempfängern 204 erhält. Genauer gesagt empfängt jeder Multiplikator M in einem gegebenen Schätzer 216 das Antwortsignal, das mit einem der Antennenelemente 200 korrespondiert. So empfängt z.B. der Multiplikator M11 das vom Antennenelement 200-3 erhaltene Antwortsignal.
Bei Block 415 ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um eine erste Signalmessung korrespondierend mit einer ersten Empfangsstrahlcharakteristik basierend auf einer ersten Unterteilung des Antwortsignals zu erzeugen. Die Empfangsstrahlcharakteristik umfasst mindestens einen Empfangsstrahlwinkel (d.h. eine Empfangsstrahllage, oder Elevationswinkel und Azimut) und eine Empfangsstrahlpolarisation. Im Falle eines Empfangsstrahlwinkels ist die erste Signalmessung in diesem Beispiel eine Signalstärkemessung wie z.B. ein RSSI-Wert für einen bestimmten Empfangsstrahlwinkel.
Wie nun zu sehen sein wird, wird eine Signalstärkemessung für einen gegebenen Empfangsstrahlwinkel durch den Lage-Prozessor 224 erzeugt, indem einer der Schätzer 216 so gesteuert wird, dass er über die Multiplikatoren M dieses Schätzers 216 einen Satz vorbestimmter Gewichtungsfaktoren anwendet, die mit dem Empfangsstrahlwinkel korrespondieren. Der Lage-Prozessor 224 ist konfiguriert, um den Satz von Gewichtungsfaktoren aus dem Archiv komplexer Gewichtungen 226 für die Anwendung beim entsprechenden Schätzer 216 abzurufen.
Bei Block 420 ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um basierend auf einer zusätzlichen Unterteilung des Antwortsignals eine zusätzliche Signalmessung zu erzeugen, die mit einer zusätzlichen Empfangsstrahlcharakteristik korrespondiert. Wie bereits erwähnt, umfasst die Empfangsstrahlcharakteristik mindestens einen Empfangsstrahlwinkel (d.h. eine Empfangsstrahllage, oder Elevationswinkel und Azimut) und eine Empfangsstrahlpolarisation. Die Erzeugung der zusätzlichen Signalmessung erfolgt im Lage-Prozessor 224, indem der oben erwähnte Schätzer 216 (d.h. der gleiche Schätzer 216, der zur Generierung der ersten Signalmessung verwendet wurde) so gesteuert wird, dass ein anderer Satz von vorgegebenen Gewichtungsfaktoren aus dem Archiv 226 angewendet wird.
Wie oben erwähnt, basieren die Erzeugung der ersten Signalmessung und die zusätzliche (zweite, im vorliegenden Beispiel Durchführung des Verfahrens 400) Signalmessung jeweils auf den entsprechenden Unterteilungen der Etikett-Antwort und nicht auf der gesamten Etikett-Antwort. Mit anderen Worten wird ein einziger Schätzer 216 vom Lage-Prozessor gesteuert, um zwei oder mehrere verschiedene Sätze von Gewichtungsfaktoren auf zwei oder mehrere verschiedene Teile der Etikett-Antwort anzuwenden, um zwei oder mehrere verschiedene Signalmessungen zu erzeugen, die wiederum mit zwei oder mehreren verschiedenen Empfangsstrahlcharakteristiken (z.B. Empfangsstrahlwinkeln) korrespondieren. Die Unterteilung des Antwortsignals wird im Folgenden näher diskutiert.
Bei Block 425 wird der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um zu bestimmen, ob zusätzliche Sätze komplexer Gewichtungen auf das Antwortsignal angewendet werden sollen. Wenn die Bestimmung negativ ist, geht die Durchführung des Verfahrens 400 zu Block 430 über, bei dem der Lage-Prozessor 224 konfiguriert wird, um die erste und zweite Signalmessung an den Lage-Schätzer 228 zu senden, um aus der ersten und zweiten Empfangsstrahlcharakteristik eine geschätzte Etikett-Lage für das RFID-Etikett auszuwählen. Die kombinierten Signalmessungen können z.B. dem Lage-Schätzer 228 zur Auswahl einer Etikett-Lage zur Verfügung gestellt werden. In einem vereinfachten Beispiel ist der Lage-Schätzer 228 konfiguriert, um die größte vom Lage-Prozessor 224 empfangene Signalstärkemessung auszuwählen und dann als eine Etikett-Lage die mit dieser Signalstärkemessung korrespondierende Empfangsstrahlcharakteristik (z.B. den Empfangsstrahlwinkel) auszuwählen.
Wenn die Bestimmung bei Block 425 positiv ist, wiederholt der Lage-Prozessor 224 stattdessen die Durchführung des Blocks 420 und steuert den Schätzer 216, um einen weiteren (dritten, in diesem Beispiel Durchführung des Verfahrens 400) Satz von Gewichtungsfaktoren auf eine weitere Unterteilung des Antwortsignals anzuwenden. Die Durchführung der Blöcke 425 und 420 kann so lange wiederholt werden, bis alle im Archiv 226 vorgegebenen Gewichtungsfaktoren auf die jeweiligen Unterteilungen des Antwortsignals angewendet wurden.
Nach der Durchführung des Blocks 430 kann die Durchführung des Verfahrens 400 wiederholt werden, beginnend mit der Aussendung eines anderen primären Sendestrahls mit einer anderen Lage als dem in 5 gezeigten primären Sendestrahl 500.
In 6 wird die Unterteilung des Antwortsignals und die Erzeugung von Signalmessungen bei den Blöcken 415 und 420 anhand einiger Beispiele näher beschrieben. Das Antwortsignal wird, wie bereits erwähnt, von den Senderempfängern 204 digitalisiert und daher über den Verteiler 300 (nicht in 6 dargestellt) als eine Vielzahl von digitalen Abtastwerten zu den Multiplikatoren des Schätzers 216-1 (der in 6 isoliert dargestellt ist) geleitet. Genauer gesagt erzeugt jeder Senderempfänger eine Vielzahl von Abtastwerten aus dem vom entsprechenden Antennenelement 200 empfangenen RF-Signal. In 6 sind vier Sätze von Abtastwerten dargestellt, die jeweils von einem der Senderempfänger stammen und jeweils einen Abtastwert zu einem Zeitpunkt an einen entsprechenden Multiplikator M liefern. Die Anzahl der verfügbaren Abtastwerte wird, wie für den Fachmann ersichtlich sein wird, durch die Länge des Antwortsignals und die Abtastrate der Digitalwandler innerhalb der Senderempfänger 204 bestimmt.
Die komplexen Gewichtungen 226 sind auch in 6 dargestellt. Im Einzelnen enthalten die komplexen Gewichtungen 226 vier Sätze 600 von Gewichtungsfaktoren zur Verwendung durch den Lage-Prozessor 224 bei der Steuerung der Multiplikatoren M1-M4 des Schätzers 216-1. Der Lage-Prozessor 224 ist konfiguriert, um das Antwortsignal aufzuteilen und aus den Unterteilungen Signalmessungen zu erzeugen. Im vorliegenden Beispiel, da es vier Sätze (1a-4a, 1b-4b, 1c-4c und 1d-4d) von Gewichtungsfaktoren gibt, ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um den Schätzer 216 zu steuern, um unterschiedliche Gewichtungsfaktoren auf jede der vier Unterteilungen 604, 608, 612 und 616 des Antwortsignals anzuwenden. Die Unterteilung 604 wird als die erste Unterteilung im Antwortsignal angenommen, während die Unterteilung 616 als die letzte Unterteilung im Antwortsignal angenommen wird (d.h. an den Antennenelementen 200 zu einem späteren Zeitpunkt als die erste Unterteilung 604 empfangen).
Um Signalmessungen zu erzeugen, ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um die Gewichtungsfaktoren 1a, 2a, 3a und 4a abzurufen und die Multiplikatoren M1, M2, M3 und M4 jeweils zu steuern, um diese Gewichtungsfaktoren auf die Abtastwerte der ersten Unterteilung 604 anzuwenden. Daher berechnen die Multiplikatoren M das Produkt jedes Abtastwertes in der Unterteilung 604, und der Addierer summiert die vier resultierenden Produkte und addiert die Summe zum ersten Akkumulator 308-1-1. Der erste Akkumulator 308-1-1 enthält, wenn jeder der Abtastwerte in der ersten Unterteilung 604 verarbeitet wurde, eine Signalmessung (z.B. einen RSSI-Wert), die mit einer Empfangsstrahlcharakteristik korrespondiert, mit der auch die Gewichtungsfaktoren 1a-4a korrespondieren. Zu diesem Zeitpunkt sind die Akkumulatoren 308-1-2, 308-1-3 und 308-1-4 leer.
Der Lage-Prozessor 224 ist so konfiguriert, dass er, wenn die erste Unterteilung 604 verarbeitet wurde (z.B. wenn der Lage-Prozessor erkennt, dass ein Viertel der erwarteten Abtastwerteanzahl verarbeitet wurde), den nächsten Satz von Gewichtungsfaktoren - 1b, 2b, 3b und 4b - abruft und diese Gewichtungsfaktoren auf die Multiplikatoren M1-M4 während des Empfangs der Abtastwerte der zweiten Unterteilung 608 anwendet. Der obige Vorgang wird wiederholt, mit der Ausnahme, dass der Lage-Prozessor 224 auch den Schätzer 216-1 steuert, um die Ausgabe des Addierers 304-1 an den zweiten Akkumulator 308-1-2 zu leiten. Wenn also der Abtastwerte der zweiten Unterteilung 608 verarbeitet wurden, enthält der Akkumulator 308-1-1 die oben genannte erste Signalmessung und der Akkumulator 308-1-2 eine zweite, von der Unterteilung 608 abgeleitete Signalmessung (z.B. einen zweiten RSSI-Wert).
Der obige Prozess wird durch den Lage-Prozessor 224 wiederholt (d.h. durch Wiederholung der Durchführungen der Blöcke 420 und 425), um eine dritte Signalmessung zu erzeugen, die im Akkumulator 308-1-3 gespeichert und durch Anwendung der Gewichtungsfaktoren 1c-4c auf die Multiplikatoren M1-M4 während des Empfangs der Unterteilung 612 erzeugt wird. Der obige Prozess wird dann noch einmal durch den Lage-Prozessor 224 wiederholt, um eine vierte Signalmessung zu erzeugen, die im Akkumulator 308-1-4 gespeichert und durch Anwendung der Gewichtungsfaktoren 1d-4d auf die Multiplikatoren M1-M4 während des Empfangs der Unterteilung 616 erzeugt wird.
Aus den obigen Ausführungen wird ersichtlich, dass der Schätzer 216-1 aus einem einzigen Antwortsignal vier verschiedene Signalmessungen, wie z.B. RSSI-Werte, erzeugt, die jeweils mit einer anderen Empfangsstrahlcharakteristik (z.B. Winkel oder Polarisation) korrespondieren. Wie nun anhand der 3 und 6 zu sehen sein wird, erlaubt der Verteiler 300, die Unterteilungen 604, 608, 612 und 616 auch gleichzeitig auf die drei anderen Schätzer 216-2, 216-3 und 216-4 zu leiten. Darüber hinaus enthält das Archiv komplexer Gewichtungen 226, wie in 6 dargestellt, zusätzliche Sätze von Gewichtungsfaktoren für jeden der oben genannten Schätzer. Zum Beispiel ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um gleichzeitig mit der Erzeugung der vier oben beschriebenen Signalmessungen durch den Schätzer 216-1 den Schätzer 216-2 zu steuern, um aus den Unterteilungen 604, 608, 612 und 616 weitere vier Signalmessungen zu erzeugen. Insbesondere ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um die Gewichtungsfaktoren 5e-8e auf die Unterteilung 604, die Gewichtungsfaktoren 5f-8f auf die Unterteilung 608, die Gewichtungsfaktoren 5g-8g auf die Unterteilung 612 und die Gewichtungsfaktoren 5h-8h auf die Unterteilung 616 anzuwenden. In ähnlicher Weise ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um gleichzeitig die Gewichtungsfaktoren 9i-12l auf den Schätzer 216-3 und die Gewichtungsfaktoren 13m-16p auf den Schätzer 216-4 anzuwenden.
Daher wird in der in den Zeichnungen gezeigten Beispielimplementierung durch jeden Schätzer 216 ein Satz von vier Signalmessungen für jede Unterteilung des Antwortsignals erzeugt. Daher wird das Antwortsignal zu insgesamt sechzehn Signalmessungen verarbeitet, so dass die Steuerung 208 sechzehn verschiedene Empfangsstrahlcharakteristiken auswerten kann, während ein herkömmliches RFID-Lesegerät mit einer äquivalenten Hardwarekonfiguration (d.h. mit vier Schätzern, wie in 3 dargestellt) nur vier Empfangsstrahlcharakteristiken auswerten kann.
In 7 wird ein weiteres Verfahren zur Unterteilung des Antwortsignals dargestellt. Während im Beispiel von 6 der Lage-Prozessor 224 das Antwortsignal in zusammenhängende Segmente entsprechend benachbarter Zeiträume unterteilt hat, ist im Beispiel von 7 der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um das Antwortsignal in verschachtelte Teilsätze von Abtastwerten aufzuteilen. Vier Teilsätze von Abtastwerten 700, 704, 708 und 712 sind in 7 als miteinander verschachtelt dargestellt. Um die Signalmessungen im Beispiel von 7 zu erzeugen, anstatt eine Anzahl von Abtastwerten für jede Unterteilung zu bestimmen, ist der Lage-Prozessor 224 konfiguriert, um bei jedem Abtastwert zwischen Sätzen von Gewichtungsfaktoren zu wechseln. So werden z.B. auf den ersten Abtastwert die Gewichtungsfaktoren 1a-4a, auf den zweiten Abtastwert die Gewichtungsfaktoren 1b-4b, auf den vierten Abtastwert die Gewichtungsfaktoren 1d-4d usw. angewendet. Die in 7 gezeigte Implementierung ist möglicherweise weniger anfällig für zeitliche Schwankungen der Antwortsignalamplitude und kann daher zuverlässigere Signalmessungen liefern.
In anderen Beispielen mit zusätzlichen Schätzern 216 kann eine größere Anzahl von Signalmessungen erzeugt werden als die sechzehn oben besprochenen. Darüber hinaus kann die Anzahl der Unterteilungen, die im Antwortsignal durch den Lage-Prozessor 224 definiert werden, erhöht werden, um zusätzliche Signalmessungen zu erhalten, die mit zusätzlichen Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren. Die Auswahl einer angemessenen Anzahl von Unterteilungen (und damit einer entsprechenden Anzahl von Gewichtungsfaktorsätzen) gleicht die Fähigkeit, eine größere Anzahl von Signalmessungen zu erhalten, gegen die Genauigkeit dieser Signalmessungen aus, welche einbüßen kann, wenn das Antwortsignal bis zu einem Grad aufgeteilt wird, dass die effektive Abtastrate für jede Signalmessung unter die Nyquist-Rate fällt. Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass die Senderempfänger 204 eine Abtastrate von 2,4MHz haben und dass die Bandbreite des Antwortsignals 300kHz beträgt. Um das Antwortsignal genau abzutasten, ist eine Abtastrate von ca. 600kHz ausreichend. Daher kann das Antwortsignal (abgetastet bei 2,4MHz) mit minimalen Auswirkungen auf die Signalmessgenauigkeit in vier Unterteilungen aufgeteilt werden. Es kann auch eine größere Anzahl von Unterteilungen verwendet werden, obwohl die Genauigkeit der resultierenden Signalmessungen darunter leiden kann.
In noch anderen Beispielen können die oben diskutierten segmentierten und verschachtelten Ansätze kombiniert werden. Zum Beispiel können Unterteilungen in Blöcken von zwei oder mehreren Abtastwerten verschachtelt werden, anstatt der Verschachtelung eines einzigen Abtastwerts wie in 7 gezeigt.
In anderen Beispielen können eine oder mehrere der Unterteilungen verworfen werden, anstatt, wie oben beschrieben, zur Erzeugung von Messungen verwendet zu werden. Zum Beispiel können alle Unterteilungen bis auf eine (z.B. die in 7 gezeigte Unterteilung 700) verworfen werden, und die beibehaltene Unterteilung kann auf jeden der Schätzer 216 angewendet werden. Ein Satz von Signalmessungen, die mit den Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondiert, kann daher mit einem reduzierten Volumen an Abtastdaten erzeugt werden, wodurch der Speicherbedarf für die Abtastung reduziert und die Logik, insbesondere in FPGA-basierten Schätzern, vereinfacht wird.
Die während der Durchführung des Verfahrens 400 erzeugten Signalmessungen können dem Lage-Schätzer 228 zur weiteren Verarbeitung zur Auswahl einer Etikett-Lage zur Verfügung gestellt werden und stellen eine Wärmekarte der Signalmessungen entsprechend jeweiliger Empfangsstrahlcharakteristiken dar. 8 zeigt zum Beispiel einen Satz von sechzehn RSSI-Werten, die aus der Etikett-Antwort erzeugt werden und jeweils einem anderen Empfangsstrahlwinkel entsprechen. Die Empfangsstrahlwinkel können Teile eines Sektors 800 abdecken, der vom primären Sendestrahl 500 abgedeckt ist.
In einigen Beispielen verarbeitet der Lage-Prozessor 224 nur einen Teil des Antwortsignals. So kann z.B. der Lage-Prozessor 224 konfiguriert werden, um nur die Präambel des Antwortsignals aufzuteilen und zu verarbeiten. In solchen Ausführungsformen kann das RFID-Lesegerät 20 bei Block 405 konfiguriert sein, um eine Anfrage für eine erweiterte Präambel in das primäre Sendesignal aufzunehmen, um die Anzahl der Präambel-Abtastwerte, die dem Lage-Prozessor 224 zur Verfügung stehen, zu erhöhen.
In der vorstehenden Beschreibung wurden spezifische Ausführungsformen beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den untenstehenden Ansprüchen wiedergegeben ist. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Figuren vielmehr in einem illustrativen als in einem einschränkenden Sinne zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang der vorliegenden Lehren eingeschlossen 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 einigen oder sämtlichen Ansprüchen zu verstehen. Die Erfindung wird lediglich durch die angehängten Ansprüche definiert einschließlich jeglicher Änderungen, die während der Anhängigkeit dieser Anmeldung gemacht wurden und sämtlicher Äquivalente dieser Ansprüche wie erteilt.
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 oder Aktionen zu erfordern oder zu implizieren. 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, Produkt 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, Produkt 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 Produkt 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 gut 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 „konfiguriert“ ist, ist zumindest auch so ausgeführt, kann aber auch auf Arten ausgeführt sein, die nicht aufgeführt sind.
Es versteht sich, dass einige Ausführungsformen von einem oder mehreren generischen oder spezialisierten Prozessoren (oder „Verarbeitungsgeräten“) wie Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, kundenspezifische Prozessoren und Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGAs) und einmalig gespeicherte 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 zum Beispiel 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. Ferner wird davon ausgegangen, dass ein Durchschnittsfachmann, ungeachtet möglicher signifikanter Anstrengungen und vieler Designwahlen, die zum Beispiel 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.

Claims

Verfahren zur Schätzung einer Etikett-Lage mittels Radiofrequenz-Identifikation (RFID), umfassend: an einem RFID-Etikett-Lesegerät mit einer Vielzahl von Antennenelementen, Emittieren eines primären Sendestrahls; Empfangen eines Antwortsignals von einem RFID-Etikett über die Antennenelemente; Erzeugen eines ersten Satzes von Signalmessungen, die mit einem ersten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer ersten Unterteilung des Antwortsignals; Erzeugen eines zweiten Satzes von Signalmessungen, die mit einem zweiten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer zweiten Unterteilung des Antwortsignals; und Kombinieren des ersten und zweiten Satzes von Signalmessungen zur Auswahl einer geschätzten Etikett-Lage für das RFID-Etikett aus der ersten und zweiten Empfangsstrahlcharakteristik.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Satz von Signalmessungen eine Signalstärkemessung für die jeweiligen Unterteilungen des Antwortsignals umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken mindestens einen von einem Empfangsstrahlwinkel und einer Empfangsstrahlpolarisation umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Empfangen des Antwortsignals ein Empfangen des Antwortsignals über eine Vielzahl von Signalpfaden umfasst, die mit den jeweiligen Antennenelementen korrespondieren; wobei das Erzeugen des ersten Satzes von Signalmessungen ein Anwenden eines ersten Satzes von Gewichtungsfaktoren auf die Vielzahl von Signalpfaden während der ersten Unterteilung des Antwortsignals umfasst; und wobei das Erzeugen des zweiten Satzes von Signalmessungen ein Anwenden eines zweiten Satzes von Gewichtungsfaktoren auf die Vielzahl von Signalpfaden während der zweiten Unterteilung des Antwortsignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Empfangen des Antwortsignals ferner ein Empfangen einer Vielzahl von Antwortsignal-Abtastwerten über die Vielzahl von Signalpfaden umfasst; wobei die erste Unterteilung des Antwortsignals einen ersten Teilsatz der Vielzahl von Abtastwerten umfasst; und wobei die zweite Unterteilung des Antwortsignals einen zweiten Teilsatz der Vielzahl von Abtastwerten umfasst, der sich von dem ersten Teilsatz unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abtastwerte des ersten Teilsatzes über einen anfänglichen Zeitraum zusammenhängend sind, und wobei die Abtastwerte des zweiten Teilsatzes über eine nachfolgende Zeitspanne zusammenhängend sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Abtastwerte des ersten Teilsatzes mit den Abtastwerten des zweiten Teilsatzes verschachtelt sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Erzeugen des ersten Satzes von Signalmessungen ferner das Leiten der Abtastwerte des ersten Teilsatzes über die Signalpfade zu entsprechenden Schätzern und das Steuern der Schätzer zur Anwendung des ersten Satzes von Gewichtungsfaktoren umfasst; und wobei das Erzeugen des zweiten Satzes von Signalmessungen ferner das Leiten der Abtastwerte des zweiten Teilsatzes über die Signalpfade zu den Schätzern und das Steuern der Schätzer zur Anwendung des zweiten Satzes von Gewichtungsfaktoren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schätzer eine Vielzahl von Multiplikatoren umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner aufweisend das Richten der Ausgabe der Multiplikatoren zu einem Addierer zum Erzeugen des ersten und zweiten Satzes von Signalmessungen.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend: Erzeugen eines dritten Satzes von Signalmessungen, die mit einem dritten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer dritten Unterteilung des Antwortsignals.
Radiofrequenz-Identifikations (RFID)-Etikett-Lesegerät, aufweisend: eine Anordnung von Antennenelementen; eine Vielzahl von RF-Senderempfängern, die jeweils mit einem der Antennenelemente verbunden sind; eine Steuerung, die mit den RF-Senderempfängern kommuniziert, wobei die Steuerung aufweist: einen Etikett-Prozessor, der konfiguriert ist, die Senderempfänger so zu steuern, dass sie über die Anordnung der Antennenelemente einen primären Sendestrahl aussenden; einen Lage-Prozessor, der konfiguriert ist, ein Antwortsignal von einem RFID-Etikett über die Antennenelemente zu empfangen und (i) einen ersten Satz von Signalmessungen zu erzeugen, die mit einem ersten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer ersten Unterteilung des Antwortsignals, und (ii) einen zweiten Satz von Signalmessungen zu erzeugen, die mit einem zweiten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer zweiten Unterteilung des Antwortsignals; und einen Lage-Schätzer, der konfiguriert ist, um den ersten und zweiten Satz von Signalmessungen zu kombinieren, um aus dem ersten und zweiten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken eine geschätzte Etikett-Lage für das RFID-Etikett auszuwählen.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 12, wobei der erste und zweite Satz von Signalmessungen eine Signalstärkemessung für die jeweiligen Unterteilungen des Antwortsignals umfassen.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 12, wobei der erste und zweite Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken mindestens einen von einem Empfangsstrahlwinkel und einer Empfangsstrahlpolarisation umfassen.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 12, wobei der Lage-Prozessor konfiguriert ist zum: Empfangen des Antwortsignals über eine Vielzahl von Signalpfaden, die mit den jeweiligen Antennenelementen korrespondieren; Erzeugen des ersten Satzes von Signalmessungen durch Anwenden eines ersten Satzes von Gewichtungsfaktoren auf die Vielzahl von Signalpfaden während der ersten Unterteilung des Antwortsignals; und Erzeugen des zweiten Satzes von Signalmessungen durch Anwenden eines zweiten Satzes von Gewichtungsfaktoren auf die Vielzahl von Signalpfaden während der zweiten Unterteilung des Antwortsignals.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 15, wobei der Lage-Prozessor konfiguriert ist, um das Antwortsignal als eine Vielzahl von Antwortsignal-Abtastwerten über die Vielzahl der Signalpfade zu empfangen; wobei die erste Unterteilung des Antwortsignals einen ersten Teilsatz der Vielzahl von Abtastwerten umfasst; und wobei die zweite Unterteilung des Antwortsignals einen zweiten Teilsatz der Vielzahl von Abtastwerten umfasst, der sich von der ersten Unterteilung unterscheidet.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 16, wobei die Abtastwerte des ersten Teilsatzes über einen anfänglichen Zeitraum zusammenhängend sind, und wobei die Abtastwerte des zweiten Teilsatzes über einen nachfolgenden Zeitraum zusammenhängend.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 16, wobei die Abtastwerte des ersten Teilsatzes mit den Abtastwerten des zweiten Teilsatzes verschachtelt sind.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 16, wobei der Lage-Prozessor konfiguriert zum: Erzeugen des ersten Satzes von Signalmessungen durch Leiten der Abtastwerte des ersten Teilsatzes über die Signalpfade zu den jeweiligen Schätzern und Steuern der Schätzer, um den ersten Satz von Gewichtungsfaktoren anzuwenden; und Erzeugen des zweiten Satzes von Signalmessungen durch Leiten der Abtastwerte des zweiten Teilsatzes über die Signalpfade zu den Schätzern und Steuern der Schätzer, um den zweiten Satz von Gewichtungsfaktoren anzuwenden.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 19, wobei die Schätzer eine Vielzahl von Multiplikatoren umfassen.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 20, wobei der Lage-Prozessor konfiguriert ist zum Leiten der Ausgabe der Multiplikatoren an einen Addierer zum Erzeugen des ersten und zweiten Satzes von Signalmessungen.
RFID-Etikett-Lesegerät nach Anspruch 12, wobei der Lage-Prozessor ferner konfiguriert ist, um einen dritten Satz von Signalmessungen zu erzeugen, die mit einem dritten Satz von Empfangsstrahlcharakteristiken korrespondieren, basierend auf einer dritten Unterteilung des Antwortsignals.