DE69025162T2

DE69025162T2 - System mit grosser Geschwindigkeit zum Lesen und Schreiben von Daten von und in entfernten Aufklebetranspondern

Info

Publication number: DE69025162T2
Application number: DE69025162T
Authority: DE
Inventors: Peter L Hendrick; Donald F Speirs; Michael A Wolf
Original assignee: Amtech Systems Inc
Current assignee: Amtech Systems Inc
Priority date: 1990-02-06
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2010-11-06
Also published as: ES2084669T3; IL96322A0; EP0441031A2; US5055659A; EP0441031A3; AU6483190A; AU625483B2; JPH07115383A; DE69025162D1; KR910015864A; KR0160980B1; EP0441031B1; CA2030703A1; CA2030703C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hochgeschwindigkeitssystem zum Lesen von Daten aus fernen Kennetiketten oder Markierungsanhängern (Tags) und zum Schreiben von Daten in diese Kennetiketten. Es gibt eine Anzahl von bekannten Objekt- und Fahrzeugidentifikationssystemen, welche elektronische Kennetiketten verwenden, die festgelegte Daten über ein bestimmtes Objekt enthalten. Diese elektronischen Kennetiketten wurden ursprünglich von dem Los Alamos National Laboratory in Los Alamos, New Mexico, für das Department of Agriculture entwickelt, um den Viehbestand zu identifizieren. Ein die Identifizierungsdaten des Tieres in codierter, elektronisch lesbarer Form enthaltendes Kennetikett wurde an dem Tier befestigt oder ihm implantiert. Elektronische Leseeinrichtungen waren an Fütterungsstationen angeordnet, um die Kennetiketten zu lesen, wenn die Tiere sie passierten. Diese Leseeinrichtungen, auch Abfrager genannt, senden ein kontinuierliches HF-Signal, welches widerum mit den Identifizierungsdaten aus dem Kennetikett "lrückstreu-moduliert" wird. Diese Kennetiketten haben eine Antenne, welche das modulierte, die Informationen aus den Kennetikett enthaltende Signal zu dem Abfrager reflektiert. Diese frühen Systeme sind in den U.S. Patenten Nr. 4,075,632 und 4,360,810 beschrieben.
Als sich die Technologie weiterentwickelte, wurde gefunden, daß diese Systeme zum Identifizieren ferner bewegter Objekte Verwendungsmöglichkeiten besitzen, die weit über die Tieridentifikation hinausgehen. Beispielsweise können die Kennetiketten an beliebige sich bewegende oder bewegbare Objekte, wie beispielsweise Automobile, Versandcontainer oder Güterwagen, befestigt werden. Alternativ kann der Abfrager an dem sich bewegenden Fahrzeug befestigt sein, und die Kennetikette können an festen Orten entlang seines Pfades angeordnet sein. Die Informationen in diesen Kennetiketten können verwendet werden, um den Ort und den Bewegungspfad dieser sich bewegenden Fahrzeuge oder anderer Objekte zu verfolgen. Sich auf Eisenbahnen bewegende Warenvorräte können kontinuierlich an den Bahnhöfen oder entlang der Wege überwacht werden, so daß ihr Ort und ihre Identität kontinuierlich auf einem Zentralcomputer verfolgt werden kann Die U.S. Patente Nrn. 4,739,328; 4,782,345; 4,786,907; 4,816,839 und 4,835,705 beschreiben grundsätzlich Aspekte dieser Systeme, einschließlich bei diesen Identifikationssystemen verwendeter Antennen und Programmierer.
Bei manchen Anwendungen hat es sich als wichtig herausgestellt, nicht nur die in diesen elektronischen Kennetiketten enthaltenen Daten LESEN zu können, sondern auch diese Daten modifizieren zu können oder Daten in diese Kennetiketten zu SCHREIBEN, während entweder die Kennetiketten oder die Abfrager, die zum Anlegen der zu schreibenden Daten verwendet werden, sich in Bewegung befinden. Beispielsweise kann es wichtig sein, nicht nur die Identität eines Güterwagens sondern auch seinen Inhalt zu kennen. Die Liste des Inhalts kann von einem Computer erstellt werden und dann in ein an einem Eisenbahnwagen befestigten Kennetikett eingeschrieben werden, wenn der Eisenbahnwagen auf seiner Route Abfrager passiert.
Ein anderes bekanntes System, das die in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmale aufweist, ist beschrieben in: Funkschau, Nr. 26, 15. Dezember 1989, München, Seiten 62- 65; "Automatische Container-Identifizierung".
Für einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb sind die Codierschemen des Standes der Technik nicht effizient genug. Die Datenraten müssen von ungefähr 10 Kilobaud auffast 200 Kilobaud erhöht werden. Da herkömmliche Abfrager die Kennetikettinformationen mit Hilfe von Begrenzungsverstärkern decodieren, ist es gleichzeitig notwendig, diesen effizienteren Code zur Verfügung zu stellen, was gerade noch einem Kennetikett gestattet, die Daten ohne Einführung einer übertragenen Gleichsignalkomponente beim Rückstreuen zu modulieren. Diese in den Abfragern verwendeten begrenzenden Verstärker haben Schwierigkeiten mit Signalen, die eine signifikante Gleichkomponente aufweisen.
Eine mögliche Lösung des Problems, welche die Gleichkomponente des Signals nicht erhöht, ist es, die Signaldatenrate durch Erhöhung der Taktrate zu erhöhen. Das Problem bei dieser Lösung ist jedoch, daß die höheren Taktraten mehr Strom und so eine höhere Leistung erfordern, was eine begleitende Reduktion der Kennetikett-Batterielebensdauer bewirkt. Selbst wenn eine gewisse Erhöhung der Taktrate nötig sein kann, um die geforderte Datenrate zu erzielen, ist es demzufolge eine Aufgabe dieser Erfindung, die Codeeffizienz zu erhöhen und nicht vollständig auf die mehr gewaltsame Lösung der Erhöhung der Taktrate zu vertrauen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß ist ein Kennetikett vorgesehen, wie es im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.
Das System der vorliegenden Erfindung verwendet eine sehr effiziente Codiertechnik, welche die zwischen dem Kennetikett und dem Abfrager erforderliche Kommunikationszeit beträchtlich verringert, während sie gleichzeitig einen sehr hohen Grad der Zuverlässigkeit aufrechterhält Dies gestattet es, daß die Kennetiketten oder die Abf rager bei sehr hohen Geschwindigkeiten bewegt werden können.
Kurz gesagt, verwendet das erfindungsgemäße System zum Lesen aus Kennetiketten und zum Schreiben von Daten in Kennetiketten, welche relativ zu einem Abfrager in Bewegung sein können, einen Abfrager zum Senden eines HF-Signals an das Kennetikett, das üblicherweise an einem fernen Objekt befestigt ist. Alternativ können die Kennetiketten an festen Positionen angeordnet sein, und der Abfrager kann sich bewegen. Der Abfrager ist in der Lage, Daten zu übermitteln, indem er das von dem Kennetikett zu empfangende und in ihm zu speichernde HF-Signal moduliert. Die Kennetiketten sind in der Lage, bei Empfang eines kontinuierlichen HF-Signals, dieses HF-Signal beim Rückstreuen zu modulieren und ein Signal zurückzugeben, welches mit dem in dem Speicher des Kennetiketts enthaltenen Daten, wie beispielsweise die Identität oder den Inhalt des fernen Objekts, an dem das Kennetikett befestigt ist, anzeigende Daten, rückstreu-moduliert ist.
Um die Codeeffizienz erfindungsgemäß zu verbessern, wird das rückstreu-modulierte LESE-Signal (es wird so genannt, weil es von dem Abfrager gelesen wird) aus Signalen einer ersten und einer zweiten Frequenz f&sub1; bzw. 2f&sub1; aufgebaut, wobei die zweite Frequenz 2f&sub1; das Doppelte der ersten Frequenz f&sub1; ist, und wobei einer der beiden binären Werte EINS und NULL durch eine halbe Periode eines Signals der ersten Frequenz gefolgt von einer Periode der zweiten Frequenz repräsentiert wird, und wobei der andere der beiden binären Werte durch eine Periode eines Signals der zweiten Frequenz, gefolgt von einer halben Periode eines Signals der ersten Frequenz repräsentiert wird. Zwischen den Perioden der jeweiligen Frequenz befindet sich ein Übergang in dem Signal von hoch zu niedrig oder von niedrig zu hoch. Die tatsächliche Datenrate ist flexibel und kann an die Anwendung angepaßt werden. Solange die beiden Frequenzen im Verhältnis f&sub1; zu 2f&sub1; stehen, kann folglich ihr absoluter Wert variieren.
Dieses LESE-Codierschema hat signifikante Vorteile. Zunächst ist die Datenrate für einen beliebig vorgegebenen Wert f&sub1; um einen Faktor von zwei gegenüber bekannten Codierschernen erhöht. Das heißt, die Datenmenge, die in einer gegebenen Zeitdauer durchgeleitet wird, wird verdoppelt.
Die eine binäre EINS, eine binäre NULL oder einen RAHMEN- MARKIERER darstellenden LESE-Impulscodes arbeiten selbst dann ordnungsgemäß, wenn die Signale gegenüber ihrer normalen Form invertiert empfangen werden. Jedes zweite binäre Bit wird von dem Kennetikett gegenüber seinem Vorgängerbit invertiert und wird dennoch von dem Abfrager richtig decodiert. Diese Technik reduziert die Gleichkomponente eines eine Sequenz von zwei binären Bits darstellenden übertragenen Signals auf Null. Darüber hinaus treten keine Fehler auf, wenn Bits oder Markierungen im Verlauf von Phasenumkehrungen während des Empfangens durch den Abfrager invertiert werden.
RAHMENMARKIERER-Signale, die zum Kennzeichnen des Endes eines Rahmens eines LESE-Codesignals verwendet werden, sind fünf Perioden der Signalfreuenz 2f&sub1; gefolgt von einer halben Periode der Frequenz f&sub1;.
Das Rückstreu-modulierte Signal von dem Kennetikett alarmiert den Abfrager, daß sich ein LESE/SCHREIB-Kennetikett in seinem HF-Bereich befindet, und daß er in dieses Kennetikett "SCHREIBEN" kann, sofern er dies wünscht. Der Abfrager kann erkennen, daß (1) sich ein "LESE/SCHREIB-Kennetikett in seinem Bereich befindet, und daß (2) ein solches Kennetikett bereit ist, ein SCHREIBEN beliebiger Daten von dem Abfrager zu empfangen, welche in den Speicher des Kennetiketts geschrieben werden sollen. Der Abf rager vergleicht die empfangene Kennetikett- Identifikation mit seiner Nachrichtenliste, um nachzusehen, ob er eine Nachricht für dieses Kennetikett hat. Wenn dies der Fall ist, dann sendet er die Nachricht an das Kennetikett, indem er den HF-Träger moduliert.
Die SCHREIB-Impulscodes dieser Erfindung, die von dem Abfrager gesendet werden, sind ebenfalls einzigartig und schaffen eine wesentliche Erhöhung der Geschwindigkeit des Datenaustauschs zwischen einem Kennetikett und einem Abfrager gegenüber dem Stand der Technik. Eines der beiden binären Bits, EINS und NULL, wird durch ein Signal der Frequenz 2f&sub2; dargestellt und das andere Bit durch ein Signal 4f&sub2;, dem Doppelten der Frequenz des ersten Bits. Das MODUS-Signal der SCHREIBE-durch-HF-Übertragungen muß leicht unterscheidbar von den oben erörterten rückstreu-modulierten LESE-Signalimpulsen sein, welche eine Interferenz mit diesem SCHREIBE-durch-HF-Signal bewirken können. Folglich ist es erwünscht, daß das MODUS-Signal (was unten erörtert werden soll) des SCHREIB-Signals eine signifikant längere Periodendauer eines geringen Wertes (keine HF), als die Periode der LESE-Signalimpulse hat. Aus diesem Grunde ist die Frequenz des MODUS-Signals nicht größer als die Hälfte der geringsten bei den LESE-Impulscodes verwendeten Frequenz. Wenn die LESE-Impulse mit der geringsten Frequenz eine Frequenz von f&sub1; haben, so kann beispielsweise die Frequenz f&sub2; des MODUS-Signals gleich der Hälfte von f&sub1; sein. Unter Verwendung dieser Technik ist das Kennetikett in der Lage, zuverlässig ein MODUS- Signal von einem kürzeren LESE-Impuls zu unterscheiden. Dieses Kriterium ist wichtig, da MODUS-Signale zuverlässig erfaßt werden müssen, während das Kennetikett LESE-Signale moduliert, welche mit den erfaßten SCHREIB-Signalen interferieren können.
Das MODUS-Signal ist sogar von längerer Dauer als der RAHMENMARKIERER. Es ist sehr leicht zu unterscheiden von irgendeinem anderen LESE-Signal, weil es vier Perioden von "niedrig" (keine HF) hat, von denen jede länger als die Niedrig-Periode irgendeines anderen LESE-Signals ist. Dies schafft eine große Toleranz gegenüber Rauschen. Unter Verwendung des SCHREIB-Signals dieser Erfindung weist das MODUS-Signal, welches der Teil der SCHREIB-Sequenz ist, welche den MODUS des Kennetiketts ändert (wie später dargelegt werden wird), vorzugsweise vier Perioden eines Niedrig-Werts (HF aus) mit vier dazwischenliegenden Perioden eines Hoch-Werts auf. Wenn diese Art eines Signals für das MODUS-Signal verwendet wird, so kann jede Periode von gleicher Dauer wie der RAHMENMARKIERER sein. Dies kann die Hardware-Komplexität und die mit der erforderlichen Signal-Codierung und -Decodierung verbundenen Kosten reduzieren.
Der Abfrager hat die Fähigkeit, (1) die Daten des rückstreu-modulierten Signals zu erkennen, einschließlich beispielsweise der Identitätsdaten des fernen Objekts, an welchem das Kennetikett befestigt ist, aus dem zurückgegebenen rück streu-modulierten Signal und (2) Daten zu dem Kennetikett durch Modulieren des HF-Signals zu übertragen. Wenn es gewünscht ist, kann der Abfrager auf der Grundlage der Identität des Kennetiketts feststellen, ob er Daten zu dem bestimmten identifizierten Kennetikett übertragen soll. Auf diese Weise können Daten selektiv übertragen und empfangen und nur dann von einem Kennetikett gespeichert werden, wenn das Kennetikett zuvor als das richtige Kennetikett für den Empfang solcher Daten identifiziert worden ist.
Sobald ein Kennetikett in den Bereich eines kontinuierlichen HF-Signals von einem Abfrager kommt, so wird das Kennetikett das Signal von dem Abfrager empfangen und rückstreu-modulieren. Dann werden die Daten empfangen und von dem Abfrager interpretiert. Diese Kennetiketten und Abfrager sind prinzipiell von der im Patent Nr. 4,739,328 beschriebenen Art, ausgenommen die dort beschriebenen LESE- und SCHREIB-Impulssignale. Das modulierte Signal wird zu dem Abfrager zurückgegeben, welcher das Signal interpretiert und sämtliche Daten von dem Kennetikett einfängt, welche seine Identität und darüber hinaus weitere Informationen über beispielsweise den Container oder den Frachtwagen, an welchem es befestigt ist, wie beispielsweise sein Gewicht, seinen Inhalt, seine Größe und dergleichen enthalten kann.
Bei Empfang der SCHREIB-Nachricht vom Abfrager gibt das Kennetikett die gerade von ihm empfangenen Daten als rückstreumoduliertes Signal zurück, in dem es sie zum Abfrager zurücksendet. Der Abfrager wiederum kann die neuen Daten, welche er gerade von dem Kennetikett empfangen hat, anhand der Nachricht überprüfen, die er über das übermittelte HF-Signal ausgesendet hat. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, wurde die SCHREIB-Operation erfolgreich abgeschlossen und wird somit beendet. Wenn es einen Fehler gibt, kann der Abfrager die fehlerhaften Teile der Nachricht erneut aussenden, bis die Transaktion erfolgreich abgeschlossen ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung ist besser zu verstehen unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 den erfindungsgemäßen LESE-über-HF-Impulscode zeigt;
Fig. 2 den SCHREIBE-über-HF-Impulscode der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein teilweise schematisches Blockdiagramm der Schaltungsanordnung des LESE/SCHREIB-Kennetiketts der Erfindung ist; und
Fig. 4 ein Zustandsdiagramm eines erfindungsgemäßen Kennetiketts ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Viele der Einzelheiten des Kennetiketts und des Abfragers mit Ausnahme der Aspekte, die die neuen Merkmale der Erfindung schaffen, werden hier nicht beschrieben, weil sie zuvor in einer oder mehreren der U.S. Patente Nr. 4,739,328; 4,782,345; 7,786,907; 4,816,839; 4,835,377 und 4,853,705 beschrieben worden sind.
Es wird auf Fig. 1 bezug genommen, in der LESE-Impulscodes der Erfindung veranschaulicht sind. Sofern es gewünscht ist, kann das Kennetikett unter Verwendung dieser Codes kontinuierlich die vorgegebenen Informationen in seinem Speicher derart umlaufen lassen (scrollen), daß es bereit ist, diese Informationen auf jedes beliebige von einem Abfrager empfangene HF-Signal ausreichender Stärke beim Rückstreuen zu modulieren. Andererseits kann das Scrollen durch den Empfang eines ausreichend starken HF-Signal von einem Abfrager veranlaßt werden. Die das Codeformat gemäß Fig. 1 verwendende rückstreu-modulierte Information muß von dem Abfrager, der das kontinuierliche HF-Signal sendet, decodiert werden können. Da sich die Kennetiketten oder die Abfrager nach dieser Erfindung oftmals relativ zueinander sehr schnell bewegen, wie beispielsweise an Hochgeschwindigkeitszügen, muß ein Abfrager sehr schnell in der Lage sein, das Signal zu decodieren, die Identität des Kennetiketts festzustellen und, wenn es so gewünscht ist, eine Nachricht zum Kennetikett zu SCHREIBEN, während das Kennetikett sich noch im Schreibbereich des Abfragers befindet. Dies bedeutet, daß der Schritt der Etikettidentifikation sehr schnell vor sich gehen muß. 200 Kilobaud erreichende Datenraten sind oftmals erforderlich.
Dieser Identifikationsschritt wird bei dieser Erfindung beträchtlich beschleunigt durch die Verwendung eines neuen Codes für die rückstreu-modulierten Daten, der in Fig. 1 gezeigt ist. Um eine binäre NULL darzustellen, wie es in Fig. 1A gezeigt ist, wird ein Signal 10 verwendet mit einer halben Periode bei einer ersten Frequenz f&sub1; gefolgt von einer vollen Periode bei einer zweiten Frequenz 2f&sub1;, die gleich dem doppelten der ersten Frequenz ist. Eine binäre EINS wird dargestellt durch eine entgegengesetzte Sequenz 12, die in Fig. 1B gezeigt ist, nämlich eine vollständige Periode bei einer Frequenz 2f&sub1; gefolgt von einer halben Periode bei einer Frequenz f&sub1;. Diese Signale sind in Fig. 1A und Fig. 1B über der Bildunterschrift "NORMAL" gezeigt. Diese Signale können auch invertiert sein, wie es auf der rechten Seite von Fig. 1 über der Bildunterschrift "INVERTIERT" gezeigt ist. Signal 11 ist eine invertierte NULL; Signal 13 ist eine invertierte EINS. Der besondere Aspekt dieses speziellen Satzes von Signalen ist, daß diese Signale sowohl in ihrer normalen als auch in ihrer invertierten Form geeignet als EINSEN und NULLEN decodiert werden können. Die Codierungstechnik nach der Erfindung invertiert jedes zweite binäre Bit, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Fähigkeit des Abfragers, entweder normale oder invertierte Signale zu empfangen, gestattet es dem Etikett, jedes zweite Bit zu invertieren, wenn es die Signale beim Rückstreuen moduliert. Wenn die abwechselnd invertierten Serien von binären Bits am Abfrager empfangen werden, so haben sie eine Gleichkomponente von Null, da der Durchschnittspegel des Rückstreu-modulierten Signals Null ist. Bei Abfragern, welche begrenzende Verstärker für die Erfassung verwenden, hat dies signifikante Vorteile.
Die RAHMENMARKIERER-Signale 14 und 15 des LESE-Codes, die in Fig. 1C gzeigt sind, markieren das Ende eines Rahmens von Daten. Auch diese Signale sind einzigartig ausgeführt, um eine Gleichkomponente von Null zu schaffen, wenn sie innerhalb eines Rahmens verwendet werden, der aus einer ungeraden Anzahl von binären Bits besteht, und um noch von irgendeiner Kombination oder einer Serie von binären NULL- oder EINSEN-Bits sowohl in ihrer normalen Form 14 als auch in ihrer invertierten Form 15 unterscheidbar zu sein, wobei jedes beliebige Bit der Kombination in seiner normalen oder seiner invertierten Form übertragen werden kann. Um zu sichern, daß die Gleichkomponente des gesamten Rahmens und nicht nur des RAHMENMARKIERERS gleich Null ist, muß der RAHMENMARKIERER in Bezug auf die ihm vorangehenden und die ihm folgenden Bits invertiert sein, was wiederum erfordert, daß ein Rahmen aus einer ungeraden- Anzahl von binären Bits gefolgt von einem einzigen RAHMENMARKIERER besteht.
Die Sequenz eines RAHMENMARKIERES, die fünf Perioden der Frequenz 2f&sub1; gefolgt von einer halben Periode der Frequenz f&sub1; entweder in der normalen oder in der invertierten Form hat, erfüllt dieses Kretenurn. Außerdem können die rückgestreuten Daten, einschließlich EINSEN, NULLEN und RAHMENMARKIERER, in Abhängigkeit von der Phasenwinkeldifferenz zwischen den gesendeten und den empfangenen Signalen unbeabsichtigt während des Empfangs invertiert werden. Folglich müssen diese Daten in beiden Formen von dem Abfrager als RAHMENMARKIERER erkennbar sein.
Das in Fig. 1 gezeigte binäre Datenformat sichert eindeutig unterscheidbare binäre Codes für EINSEN, NULLEN und RAHMENMAR- KIERER, wenn es von dem Etikett moduliert und zurückgestreut wird, kann aber noch bei einer gegebenen Taktrate im Vergleich zu den bekannten Codes, beispielsweise den in dem U.S. Patent Nr. 4,739,328 beschriebenen, mit der doppelten Übertragungsgeschwindigkeit übertragen werden.
Um die SCHREIB-Operation ausführen zu können, brauchen der Abfrager und das Kennetikett nur vier verschiedene Schreib-Signale unter Verwendung von drei unterschiedlichen Frequenzen zu verwenden. Zur Erleichterung des Verständnisses sind diese Frequenzen f&sub2;, 2f&sub2; und 4f&sub2;, wobei die letzteren beiden ganzzahlige Vielfache der ersten sind. Das erste Signal 20, gezeigt in Fig. 2A, stellt ein binäres "NULL"-Bit dar durch ein Einschalten der HF für eine halbe Periode der Frequenz 4f&sub2; gefolgt von einem Ausschalten der HF für die gleiche Zeitdauer. Das in Fig. 2B gezeigte zweite Signal 21, welches die HF für eine halbe Periode der Frequenz 2f&sub2; ausschaltet und wieder für die gleiche Zeitdauer einschaltet, stellt eine binäre EINS dar. Das in Fig. 2C gezeigte dritte Signal, das RAHMENMARKIERER-Signal 22, schaltet die HF für eine halbe Periode der Frequenz f&sub2; aus und wieder für die gleiche Zeitdauer ein. Das in Fig. 2D gezeigte MODUS-Signal 23 schließlich, dessen Verwendung unter beschrieben werden wird, schaltet die HF vier mal wiederholt aus und ein, jeweils für eine halbe Periodendauer der Frequenz f&sub2;. Die gesamte SCHREIB-Kommunikationssequenz zwischen dem Abfrager und dem Etikett kann unter Verwendung nur dieser vier Arten von in Fig. 2 gezeigten Signalen ausgeführt werden, die jeweils aus einer Auswahl aus drei unterschiedlichen Frequenzen aufgebaut sind, wobei jede Frequenz ein Vielfaches oder ein ganzzahliger Teil der anderen ist.
Die Schaltungsanordnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Kennetiketts oder Markierungsanhängers (Tag) nach der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Das Kennetikett hat eine Antenne 30, ähnlich der in den U.S. Patenten Nr. 4,782,345 und 4,816,839 beschriebenen Art. Die Antenne 30 ist mit einem Eingang eines HF-Detektors 31 verbunden. Wenn ein Abfrager es wünscht, Informationen in ein Etikett zu schreiben, sendet er ein HF-SCHREIB-Signal. Das SCHREIB-Signal erscheint auf der Antenne 30, wird durch den HF-Detektor 31 hindurchgeleitet und durch den Decodierer 33 zum Nachrichtenspeicher 34. Ein Abschnitt des HF-Detektors 31 ist stets eingeschaltet, so daß er so konstruiert sein muß, daß er einen niedrigen Energieverbrauch hat, um die Lebensdauer der Batterie des Etiketts zu verlängern. Der Decodierer 33 trennt das SCHREIB-Signal-Bitmuster in die in Fig. 2 gezeigten vier möglichen SCHREIB-Impulscodes, ein MODUS-Signal, eine binäre EINS oder binäre NULL und einen RAHMENMARKIERER. Sofern es durch die geeignete Signalsequenz, welche später erläutert werden wird, angezeigt ist, werden die empfangenen Daten in den Speicher 34 geschrieben. Dieser Speicher kann ein beliebiger nicht-flüchtiger Speicher, wie beispielsweise ein EEPROM, EAROM oder ein batteriegestützter RAM sein. Sofern es gewünscht ist, können die gerade in den Speicher 34 eingeschriebenen Daten über den Codierer 35 und den Modulator 32 für eine Rückstreumodulation und eine Überprüfung durch den Abfrager zurückgegeben werden.
Wenn das Etikett die Daten in dem Speicher 34 für einen Empfang durch einen Abfrager moduliert und zurückstreut, werden die Daten aus dem Speicher 34 zu dem Codierer 35 durchgeleitet. Der Codierer 35 kann, sofern es gewünscht ist, nur bei Vorhandensein einer HF eingeschaltet werden, um Batterieenergie zu sparen. Diese "zurückgelesene Nachricht" aus dem Speicher 34 wird durch den Codierer 35 unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Codes codiert. Diese codierten Daten werden dann zum Modulator 32 weitergeleitet. Der Modulator 32 moduliert die Rückstreuung, indem er die HF-Last auf der Antenne 30 ändert, um die codierten Signale von dem Etikett zurück zu dem Abfrager zu senden. Diese Rückstreu-Modulationstechnik wird detaillierter in dem U.S. Patent 4,739,328 beschrieben.
Das Etikett-Zustandsdiagramm gemäß Fig. 4 veranschaulicht die Signalisiersequenz, die zum Lesen von Informationen aus dem Etikett und zum Schreiben von Information in das Etikett verwendet wird. Wenn sich ein Kennetikett nicht im HF-Bereich des Abfragers befindet, verbleibt es im STANDARD-MODUS 40. Während es in diesem MODUS ist, kann das Kennetikett die Daten aus seinem Speicher kontinuierlich durchlaufen (Scrollen), so daß es stets bereit ist, irgendein empfangenes HF-Signal zu modulieren und zurückzustreuen. Andererseits kann das Scrollen auch automatisch durch das HF-Signal initiiert werden. Sobald ein Kennetikeßt in ein HF-Feld eines Abfragers eintritt, kann es ein MODUS-Signal der in Fig. 2 gezeigten Art von dem Abfrager empfangen. Dieses MODUS-Signal, wie es in Fig. 2D gezeigt ist, hat eine Frequenz f&sub2;, welche kleiner als oder gleich der Hälfte der Frequenz f&sub1; des niedrigsten LESE-Impulses ist, um Interferenzen mit dem LESE-Signalen zu vermeiden. Dies wurde bereits früher erörtert. Bei Erkennen des MODUS-Signals während des Verweilens im in Fig. 4 gezeigten STANDARD-MODUS 40 schaltet das Kennetikett in den IDENTIFIKATIONSMODUS ("ID-MODUS") 41 gemäß Fig. 4 um. In dem ID-MODUS moduliert das Kennetikett das empfangene HF-Signal mit den in seinem Speicher enthaltenen ausgewählten Daten und streut es zurück, nachdem es das MODUS-Signal erkannt hat. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der Rahmen #0 der rückstreu-modulierten Daten 5 Bits für Adreßdaten, drei Bits für beliebige gewünschte Daten, welche sich im Gegensatz zu den Identifikationsdaten permanent in dem Kennetikett aufhalten, 64 Bits für die Kennetikettidentifikation, 47 zusätzliche Bits für weitere Benutzerdaten, vier Prüfsummenbits und verbleibende fünf Zusatzbits in einem reservierten Feld. Das Kennetikett bewegt sich (scrollt) kontinuierlich durch den Rahmen #0, wobei die enthaltenen Daten zurück zu dem Abfrager gesendet werden. Während das Kennetikett die Daten in dem ID-MODUS 41 sendet, bewegt es sich zu dem "HORCH-MODUS" 42 gemäß Fig. 4, sofern es ein zweites MODUS-Signal empfängt. In dem HORCH-MODUS stoppt das Kennetikett das Senden von Daten und macht sich bereit, Daten, die in das Kennetikett von dem Abfrager eingeschrieben werden sollen, zu empfangen. In dem HORCH- MODUS gibt es keine Möglichkeit der Interferenz zwischen LESEund SCHREIB-Impulsen mehr, da die Rückstreu-Modulation in dem Kennetikett ausgeschaltet ist.
Wenn ein Abfrager während des HORCH-MODUS 42 in das Kennetikett zu SCHREIBEN wünscht, dann sendet der Abfrager eine KOMMANDO-Nachricht an das Kennetikett, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Bei Abschluß der Nachricht bewegt sich das Kennetikett in den "BESTÄTIGUNGS-MODUS" 43 gemäß Fig. 4. Die KOMMANDO-Nachricht besteht aus einem oder mehreren Rahmen von Informationen, die in einer Sequenz von EINSEN und NULLEN gefolgt von einem RAHMENMARKIERER enthalten sind. Eine KOMMANDO-Nachricht enthält normalerweise einen KOMMANDO-Rahmen. KOMMANDO-Rahmen stellen dem Kennetikett Instruktionen zur Verfügung, wie beispielsweise den gewünschten Ort im Speicher, in den die übertragenen Datenrahmen gespeichert werden sollen. Solchen KOMMANDO-Rahmen können aktuelle Datenrahmen, die die zu speichernden Daten enthalten, folgen.
Der Abfrager kann die Bestätigungsrahmen von dem Kennetikett LESEN, um die zuvor gesendete KOMMANDO-Nachricht zu überprüfen. Nachdem das Kennetikett die Nachricht empfangen und verglichen hat, kann der Abfrager ein zusätzliches MODUS-Signal von der in Fig. 2 gezeigten Art senden, welches das Kennetikett veranlaßt, in den HORCH-Modus 42 zurückzukehren. Dieses MODUS- Signal richtet das Kennetikett darauf ein, zusätzliche Kommandos zu empfangen, um verschiedene Operationen, einschließlich dem Scrollen durch ausgewählte Inhalte seines Speichers oder dem Empfangen einer "SCHREIB-KOMMANDO-Nachricht" von dem Abfrager, zu empfangen. Eine solche KOMMANDO-Nachricht teilt dem Kennetikett mit, wo es die nächste Serie von Bits, genannt Datenrahmen, welche es empfangen wird, speichern soll. Andere Kommandos können verwendet werden, um (1) ein festes Datenfeld zu entriegeln (unlock), um ein Schreiben von Daten in dieses Feld zu gestatten; oder (2) um ein variables Datenfeld zu sperren (lock), so daß nachfolgend keine Daten in das Feld hineingeschrieben werden können.
Wenn das HF-Feld aus irgendwelchen Gründen stoppt, während sich das Kennetikett in dem BESTÄTIGUNGSMODUS 43 befindet, so daß das Kennetikett nicht länger ein kontinuierliches HF-Signal von dem Abf rager empfängt, so kehrt das Kennetikett automatisch in den STANDARD-MODUS 40 zurück, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Folglich zeigt der Pfeil vom BESTÄTIGUNGSMODUS 43 zum STANDARD- MODUS 40 einen "VERLUST DER HF". Der Unterschied zwischen dem BESTÄTIGUNGS- und dem STANDARD-MODUS besteht darin, daß in dem letzteren sämtliche Nachrichteninformationen durchlaufen werden können, wohingegen in dem BESTÄTIGUNGS-MODUS nur die zuletzt empfangenen Informationen durchlaufen werden.
Es gibt einige Situationen, in denen das Kennetikett sich in dem in Fig. 4 gezeigten HORCH-Modus 42 befindet und das Kennetikett ein HF-Signal empfängt, aber das Signal keine Pegelübergänge von EIN zu AUS enthält, wie Sie in den SCHREIB- Codes gemäß Fig. 2 gezeigt sind. Das Kennetikett weist einen Zeitgeber zum Erfassen dieser Pegelübergänge auf und wenn kein Übergang für eine vorgegebene Zeitperiode auftritt, so erfaßt das Kennetikett die verlängerte Zeit zwischen Impulsflanken, TIMEOUT genannt, und kehrt automatisch bis zum Ablauf des TIMEOUT in den STANDARD-MODUS 40 zurück und nimmt das standardmäßige Durchlaufen (Scrolling) wieder auf. Zu diesem Zeitpunkt kann das Kennetikett den Decodierer 33 und Teile des HF-Detektors 31 herunterschalten (Power down), um Batterieleistung zu sparen. Außerdem kehrt das Kennetikett bei Verlust der HF von dem HORCH-MODUS 42 oder von dem ID-MODUS 41 in den STANDARD-MODUS 40 zurück, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
KOMMANDO-Nachrichten werden von dem Abfrager zu dem Kennetikett gesendet, während sich das Kennetikett in dem HORCH-MODUS 42 befindet. Diese Rahmen richten das Kennetikett für verschiedene Operationen ein, einschließlich dem Durchlaufen ausgewählter Inhalte seines Speichers oder dem Ungültig-Machen ausgewhlter Inhalte seines Speichers. Zusätzlich kann der HORCH-MODUS 42 zum anfänglichen Eingeben von Daten in das Kennetikett unter Verwendung einer fest verdrahteten Verbindung verwendet werden. Diese Daten werden über eine SCHREIBE-über- Draht-Leitung 36 gesendet, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Manchmal ist es gewünscht, die Daten in einem Kennetikett auf einer semi-permanenten Basis vor dem Zeitpunkt des Versendens des Kennetiketts zu ändern. Diese Daten können in das Kennetikett über diese fest verdrahtete SCHREIBE-durch-Draht-Verbindung gebracht werden, während sich das Kennetikett in dem HORCH-MODUS 42 befindet und bleiben in dem Kennetikett, bis sie zu einem späteren Zeitpunkt entweder durch einen Abfrager oder unter Verwendung einer HF oder durch einen nachfolgenden Überschreibprozeß über die fest verdrahtete Verbindung überschrieben werden. Das Kennetikett kann außerdem über den Draht auf die gleiche Weise unter Verwendung der LESE-durch-Draht-Leitung 37 gelesen werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
Kommandos können während des Verweilens im HORCH-MODUS 42 ausgegeben werden, um die Datenstruktur des Kennetiketts derart zu ändern, daß, wenn das Kennetikett nach Rückkehr in den STANDARD-MODUS 40 beim Durchlaufen (Scrollen) ist, die Anzahl der in das Durchlaufen eingeschlossenen Rahmen geändert werden kann oder ein anderer Satz von Rahmen ausgewählt werden kann. Darüber hinaus können, indem ein Bit des KOMMANDO-Codes geändert wird, bestimmte variable HF-Rahmen innerhalb des Kennetiketts ungültig gemacht werden, so daß zukünftige Abfrager die ungültig gemachten Daten nicht akzeptieren. Diese Prozedur kann beispielsweise verwendet werden, um zukünftigen Abfragern mitzuteilen, daß bestimmte Daten in dem Kennetikett nicht weiter gültig sind. Wenn beispielsweise ein an einem Güterwagen befestigtes Kennetikett seinen Inhalt geändert hat, kann ein Abfrager einen KOMMANDO-Code senden, welcher die möglicherweise ungenauen veränderlichen Daten in dem Kennetikett ungültig macht.
Das erfindungsgemäße System verwendet vorzugsweise einen einzigen gemeinsamen HF-Träger und eine einzige gemeinsame HF- Signalpolarisation sowohl für das LESE- als auch das SCHREIB- Signal.
Für den Fachmann ist es klar, daß viele Modifikationen des oben beschriebenen und in den Fig. 1-4 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung gemacht werden können. Dementsprechend ist die Erfindung nur durch das in den folgenden Ansprüchen ausgeführte beschränkt.

Claims

1. Kennetikett, das auf einem entfernten Objekt befestigt werden kann, wobei das Kennetikett dem entfernten Objekt zugeordnete Daten enthält und in der Lage ist, wenigstens einen Teil seines Dateninhalts durch den Empfang eines modulierten HF-Signals von einem Abfragesender zu variieren, der sich in Bezug auf das Kennetikett bewegen kann, wobei das Kennetikett aufweist:

einen beschreibbaren, nicht-flüchtigen Speicher (34);

eine Rückstreu-Modulationseinrichtung (35, 32, 30), die bei Empfang eines kontinuierlichen HF-Signals das HF-Signal moduliert und zurückstreut und ein moduliertes Rückstreusignal an den Abfragesender zurückgibt, wobei das zurückgegebene modulierte Rückstreusignal mit den dem entfernten Objekt zugeordneten Däten moduliert ist, wobei das modulierte Rückstreusignal aus Signalen einer ersten und einer zweiten Frequenz f&sub1; bzw. 2f&sub1; besteht, wobei die zweite Frequenz 2f&sub1; doppelt so hoch wie die erste Frequenz f&sub1; ist; dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden binären Bits EINS und NULL (10-13) dargestellt ist durch eine halbe Periode eines Signals der ersten Frequenz, gefolgt von einer Periode des Signals der zweiten Frequenz, und daß das andere der zwei binären Bits dargestellt ist durch eine Periode eines Signals der zweiten Frequenz, gefolgt von einer halben Periode des Signals der ersten Frequenz.

2. Kennetikett nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Rückstreusignal zwischen den Perioden der Frequenzen f&sub1; und 2f&sub1; stets einen Pegelübergang von einem hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel oder von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel aufweist.

3. Kennetikett nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Rückstreusignal in der Lage ist, binäre EINSEN oder binäre NULLEN zu bezeichnen, wenn die Signale in ihrer normalen (10,12) oder invertierten (11,13) Form von dem Abfragesender empfangen werden.

4. Kennetikett nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß bei dem modulierten Rückstreusignal jeder Teil ein einzelnes binäres Bit darstellende Abschnitt gegenüber dem das vorangehende binäre Bit darstellenden Vorgängerabschnitt invertiert ist, wodurch die Gleichkomponente des Signals, das eine Sequenz aus zwei binären Bits darstellt, gleich Null ist.

5. Kennetikett nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Rückstreusignal ein RAHMEN-MARKIER-Signal (14,15) enthält, das fünf Perioden der Signalfrequenz 2f&sub1;, gefolgt von einer halben Periode der Frequenz f&sub1; enthält.

6. Kennetikett nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das RAHMEN-MARKIER-Signal (14,15) entweder die fünf Perioden der Signalfrequenz 2f&sub1;,gefolgt von einer halben Periode der Frequenz f&sub1; oder die invertierte Form des Signals aufweist.

7. Kennetikett nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das RAHMEN-MARKIER-Signal (14,15) in Bezug auf die vorangehenden und folgenden binaren Bits invertiert ist.

8. Kennetikett nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das RAHMEN-MARKIER-Signal (14,15) in Verbindung mit einer ungeraden Anzahl von vorangehenden oder folgenden binären Bits über den ganzen Rahmen eine Gleichkomponente gleich Null aufweist.

9. System zum Lesen von Daten von einem einem entfernten Objekt zugeordneten Kennetikett und zum Schreiben von Daten auf das Kennetikett, das sich in Bezug auf den Abfragesender bewegen kann, aufweisend:

einen Abfragesender zum Senden eines modulierten HF- Signals an das Kennetikett, wobei das Signal Daten enthält, die von dem Kennetikett empfangen und gespeichert werden sollen;

wenigstens ein Kennetikett nach Anspruch 1;

wobei der Abfragesender in der Lage ist, (1)

Informationen über das Kennetikett aus dem zurückgegebenen, modulierten Rückstreusignal zu gewinnen, das aus den Signalen der ersten und zweiten Frequenz gebildet ist, und (2), die Daten an das Kennetikett zu senden, wobei Daten sehr schnell von dem Kennetikett gelesen, an das Kennetikett gesendet und von dem Kennetikett gespeichert werden, während sich das Kennetikett oder der Abfragesender bewegt.

10. System nach Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeich net, daß das modulierte Rückstreusignal zwischen den Perioden der Signale der Frequenz f&sub1; und 2f&sub1; stets einen Pegelübergang von einem hohen Pegel zu einem niedrigeren Pegel oder von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel aufweist.

11. System nach Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die modulierten Rückstreusignale in der Lage sind, binäre EINSEN und binären NULLEN zu bezeichnen, wenn die Signale in ihrer normalen (10,12) oder invertierten (11,13) Form von dem Abfragesender empfangen werden.

12. System nach Anspruch 11, ferner dadurch gekennzeichnet, daß von dem modulierten Rückstreusignal jeder ein einzelnes binäres Bit darstellende Abschnitt gegenüber seinem das vorangegangene binäre Bit darstellenden Vorgängerabschnitt invertiert ist, wobei die Gleichkomponente des Signals, das eine Sequenz der beiden binären Bits darstellt, gleich Null ist.

13. System nach Anspruch 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte Rückstreusignal ein RAHMEN-MARKIER-Signal (14, 15) enthält, das fünf Perioden der Signalfrequenz 2f&sub1;, gefolgt von einer halben Periode der Sequenz f&sub1; enthält.

14. System nach Anspruch 13, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das RAHMEN-MARKIER-Signal (14, 15) entweder die fünf Perioden der Signalfrequenz 2f&sub1;, gefolgt von der halben Periode der Frequenz f&sub1; ist, oder die invertierte Form des Signals ist.

15. System nach Anspruch 13, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das RAHMEN-MARKIER-Signal (14, 15) in Bezug auf die vorangehenden und folgenden binären Bits invertiert ist.

16. System nach Anspruch 13, ferner dädurch gekennzeichnet, daß das RAHMEN-MARKIER-Signal (14, 15) in Verbindung mit einer ungeraden Anzahl von vorangehenden oder folgenden binären Bits über den ganzen Rahmen eine Gleichkomponente gleich Null aufweist.

17. System nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfragesender außerdem ein moduliertes HF-SCHREIB-Signal an das Kennetikett - sendet, wobei das SCHREIB-Signal Daten enthält, die von dem Kennetikett empfangen und gespeichert werdeh sollen, wobei das modulierte HF-SCHREIB-Signal eine erste binäre Ziffer (20, 21) aufweist, die von einem Signal mit einer Frequenz 2f&sub2; dargestellt wird, und wobei die andere binäre Ziffer von einem Signal einer Frequenz 4f&sub2; dargestellt wird.

18. System nach Anspruch 17, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die SCHREIB-Signale, die die beiden binären Bits (20,21) darstellen, eine Periode lang sind.

19. System nach Anspruch 18, ferner dadurch gekennzeichnet, daß in der Periode die HF eine halbe Periode ausgeschaltet und danach die HF eine halbe Periode eingeschaltet ist.

20. System nach Anspruch 17, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das HF-SCHREIB-Signal ein RAHMEN- MARKIER-Signal (22) enthält, das eine Periode eines Signals der Frequenz f&sub2; enthält.

21. System nach Anspruch 20, ferner dadurch gekennzeichnet, daß in der Periode die HF eine halbe Periode ausgeschaltet und danach die HF eine halbe Periode eingeschaltet ist.

22. System nach Anspruch 17, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das HF-SCHREIB-Signal ein MODUS-Signal (23) enthält, das vier Perioden eines Signals der Frequenz f&sub2; enthält.

23. System nach Anspruch 22, ferner dadurch gekennzeichnet, daß in den vier Perioden die HF vier halbe Perioden ausgeschaltet ist und daß die HF vier jeweils dazwischen liegende halbe Perioden eingeschaltet ist.

24. System nach Anspruch 23, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz f&sub2; kleiner oder gleich der Hälfte der Frequenz f&sub1; ist.