DE69108721T2

DE69108721T2 - Abfrage-antwortsystem.

Info

Publication number: DE69108721T2
Application number: DE69108721T
Authority: DE
Inventors: Christopher Stuart 20 Arborfeld Close Berkshire Sl1 2Jw Hall; Christopher Derek 19 Tickenor Driv Berkshire Rg11 4Ud Hook
Original assignee: Disys Corp
Current assignee: Kasten Chase Applied Res Ltd
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-05-02
Also published as: EP0527172A1; US5450492A; DE69108721D1; GB9009739D0; CA2081752C; EP0527172B1; AU7776791A; CA2081752A1; WO1991017515A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Kommunikationssysteme, und insbesondere ein elektronisches Identifikationssystem mit einem oder mehreren tragbaren Transpondern zum Übertragen eines Informationssignals auf ein Eintreten in ein elektromagnetisches Erregungsfeld hin.
Elektronische Identifikationssysteme sind im Stand der Technik wohlbekannt zum Bewirken einer automatischen Identifikation von Objekten, Tieren und Menschen, und sie werden in Situationen verwendet, wo elementare Sichtliniensysteme wie zum Beispiel Strichcodes nicht verwendet werden können. Derartige Identifikationssysteme nach dem Stand der Technik umfassen typischerweise eine Vielzahl elektronischer Transponder (die allgemein elektronische Tags oder einfach nur Tags genannt werden), die an den bestimmten zu identifizierenden Objekten angebracht werden, und wenigstens ein Abfragegerät bzw. einen Abfragesender (d.h. ein gesteuertes Sende- und Empfangsgerät, das manchmal als Leser bezeichnet wird) zum Anregen der Transponder, Antwortsignale zu übertragen, die dann vom Abfragesender erfaßt werden, zur Anzeige für einen menschlichen Bediener entschlüsseit und in Information umgewandelt werden, oder als Daten zu einem Computer übertragen werden.
Ein solches Identifikationssystem ist in der Patentanmeldung GB 2,112,607 (Senelco Limited) beschrieben, die ein System offenbart, das einen Transponder mit einem Empfänger zum Empfangen eines übertragenen Signals S1, einem Generator zum Erzeugen eines weiteren Trägersignals S2, einer Logikeinrichtung zum Modulieren des Signals S2 gemäß einer verschlüsselten mathematischen Beziehung zu dem empfangenen Signal S1, und einem Sender zum Senden des Signals S2 aufweist. Insbesondere ist offenbart, daß die Trägerfrequenz des Signals S2 ein Vielfaches oder ein Bruchteil der Frequenz S1 ist.
Auch die Patentanmeldung GB 2,157,132 (Senelco Limited) offenbart ein Identifikationssystem von der Art, wie es oben im Zusammenhang mit der GB 2,112,607 erörtert ist, das aber zusätzlich eine Schaltung enthält zum Empfangen eines Antwortsignals (z.B. eines Informationssignals) von dem Transponder, zum Prüfen des Antwortsignals bezüglich eines möglichen Wettstreits zwischen Antwortsignalen von verschiedenen Transpondern, die gleichzeitig ankommen, und zum Beginnen einer Rückübertragung der Antwortsignale in dem Fall, daß eine solche Wettstreitsituation erfaßt wird. Insbesondere empfängt der Tag ein Signal von dem Anfragesender, der es mit gespeicherter Information vergleicht, um zu bestimmen, ob die von dem Tag übertragene Nachricht von dem Anfragesender empfangen worden ist, zum Bestätigen, daß der Tag von dem Anfragesender identifiziert worden ist und daher abgedämpft werden kann. Ein Wettstreit wird in diesem System durch komplexe Duplex- Kommunikationen zwischen Leser und Tag gelöst, um eine gleichzeitige Identifikation zahlreicher Tags zu erreichen.
Wie bei der GB 2,112,607 enthält auch die Schaltung bei der GB 2,157,132 eine Einrichtung zum Ableiten eines empfangenen Trägersignals bei dem Transponder und zum Verwenden des abgeleiteten Trägersignals zum Erzeugen eines Übertragungssignals, das bezogen ist auf das empfangene Signal vom Anfragesender und daher von seinem fortgesetzten Vorhandensein abhängig ist.
Nach dem Stand der Technik sind weitere Systeme wohibekannt, die eine Übertragung der Transponder-Informationssignale lehren, die von dem empfangenen Anfragesignal abhängig sind, wie es im folgenden beschrieben ist:
Die europäische Patentanmeldung 0,310,127 (Texas Instruments) lehrt einen Transponderaufbau, der ein Informationssignal bei einer vorbestimmten Trägerfrequenz überträgt, die bezogen ist auf die Frequenz eines empfangenen RF- Anfrageimpulses.
Die Patentanmeldung GB 2,202,981 (Satellite Video Systems Ltd.) offenbart ein System, das einen Transponder enthält, der aufgebaut ist zum Ändern eines empfangenen Anfragesignals auf variable Weise und zum darauffolgenden Zurückübertragen des geänderten Signals für einen Empfang von der Anfrageeinheit.
Die Patentanmeldung GB 2,163,324 (Electromatic) offenbart ein System, bei dem Energie von einem erfaßten Anfragesignal extrahiert wird, mit einem Referenzpegel verglichen wird, und darauffolgend dem Rest der Transponderschaltung zugeführt wird zum Ermöglichen eines Erzeugens und eines Übertragens des Informationssignals.
Die europäische Patentanmeldung 0,253,368 (Amtech Corporation) offenbart ein Identifikationssystem, das einen Leser und einen Transponder aufweist, wobei der Transponder geeignet ist, ein Anfragesignal zu empfangen und in Antwort darauf eine modulierte Antwort zu erzeugen.
Ein grundlegender Nachteil bei solchen Systemen nach dem Stand der Technik, bei denen das vom Transponder übertragene Informationssignal bezogen ist auf das empfangene Anfragesignal (d.h. von ihm abhängig ist), besteht darin, daß in Situationen, in denen es eine schnelle relative Bewegung zwischen dem Transponder und dem Anfragesender gibt, möglicherweise nicht genug Zeit für den Transponder bleibt, das Trägersignal zu extrahieren und er somit nicht die Möglichkeit zum Erzeugen und Übertragen des erforderlichen Informationssignals hat. Insbesondere solche Tags, wie sie in GB 2,112,607 und GB 2,157,132 beschrieben sind, die das anhaltende Vorhandensein des Erregungsfeldes benötigen, um ein Antwortsignal zu erzeugen, werden ein Übertragen sofort beenden, wenn das Erregersignal einmal unter einen bestimmten Pegel fällt. Da der Anfragesender in diesen Systemen erwartet, Daten von den Tags im Bitfolge-Format abzutasten, die in bezug auf das Übertragungstakt-Referenzsignal des Anfragesenders abgetastet werden, werden vom Anfragesender abgetastete Daten zerstört, und die Teil-Nachricht muß weggeworfen werden. Dies ist ein reales praktisches Problem bei bisherigen Systemen, bei denen der Pegel des von einem Tag erfaßten Signals in starkem Maß abhängig ist von der relativen Ausrichtung zwischen dem Tag und der Erregerantenne, so daß ein Tag, wenn er an einer Antenne vorbeikommt, verschiedene Male während seines Vorbeikommens durch Nullen geht, wenn er eine Übertragung beendet. Das Problem tritt insbesondere in Systemen auf, wie sie in der GB 2,112,607 offenbart sind, wo der Tag seine gespeicherten Daten mit sehr niedriger Geschwindigkeit speichert.
Zusätzlich erlegt eine solche gegenseitige Abhängigkeit zwischen der Frequenz des Erregersignals und der Frequenz des übertragenen Informationssignals nach dem Stand der Technik dem Frequenzbereich der Signale, der zur Anfrage und Übertragung der Information verwendet werden kann, in der Praxis Beschränkungen auf. Die feste mathematische (harmonische) Beziehung zwischen den Erreger- und Antwortsignalen in Systemen wie jenen, die in GB 2,112,607 offenbart sind, kompliziert weiterhin den Aufbau des Empfängers in dem Anfragesender. Es ist fast unvermeidlich, daß harmonische Komponenten der Erreger-Trägersignale vorhanden sind, und diese müssen von dem Signalempfangskanal eliminiert werden, um ein akzeptierbar hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu erhalten.
Ein weiterer Nachteil solcher Systeme nach dem Stand der Technik besteht darin, daß der Transponder in Abhängigkeit von einer bestimmten Anwendung typischerweise auf eine bestimmte Frequenz eingestellt ist. Beispielsweise sind Daten übertragu ngen, die niedrigfrequente elektromagnetische Signale verwenden, ideal in Situationen, wo der Transponder in Material eingehüllt ist, das eine signifikante Dämpfung von Radiosignalen bewirkt, wobei eine solche Dämpfung bei niedrigen Frequenzen viel weniger ausgeprägt sein muß als bei hohen Frequenzen. Jedoch wären solche Transponder, die niedrigfrequente Erregersig nale empfangen können, ungeeignet für Anwendungen, bei denen ein (bestimmtes) Maß an Richtwirkung erforderlich ist. Ein Beispiel einer solchen Anwendung wäre das Verwenden eines Transponders, der Mikrowellensignale empfangen kann, wobei auf einen tragbaren Leser und eine Antenne als an einem Zielobjekt unter einer Gruppe von Objekten gezielt werden kann, an denen jeweils ein Transponder angebracht ist, um das bestimmte Objekt zu identifizieren. Ein Transponder, der Mikrowellensignale empfangen kann, bietet die Gelegenheit, ein solches Richtsystem zu entwickeln und Transponder in einem größeren Bereich zu identifizieren als beim Verwenden niedrigfrequenter Erregersignale.
Bei bestimmten Anwendungen, wo sich Objekte mit angebrachten Transpondern weiträumig oder von einem Ort zu einem anderen bewegen, ist es möglich, daß zu bestimmten Zeiten unter Verwendung eines Mikrowellen-Erregersignals eine optimale Leistung erreicht würde, doch zu anderen Zeiten eine Spitzenleistung bei Verwenden eines niedrigfrequenten Erregersignals erreicht würde. Ein praktisches Beispiel dafür ist die Identifikation von Luft-Ladecontainern. Zu Zeiten, zu denen die Container am Flugplatz auf einem konkreten Vorfeld (vor den Hangars) liegen, ist unter Verwendung eines Mikrowellen-Erregersignals eine Sichtlinien-ldentifikation möglich, während die Container zu anderen Zeiten in den Räumen eines Flugzeugs oder auch in einem Lagerhaus oder einem Lade-/Entladebereich sind, die teilweise aus Metall hergestellt sein können. Da sich Mikrowellensignale wie Licht verhalten, können aus einer Reflexion der Mikrowellensignale resultierende Probleme Anlaß zu einer Ungewißheit über den Weg des Erregersignals geben und unvorteilhafterweise möglicherweise eine Erregung von mehr als einem Transponder verursachen.
Ein zweiter Nachteil, der zu der einzelnen Erregerfrequenz der Transponder nach dem Stand der Technik gehört, besteht darin, daß ausführende Behörden der Regierung für allgemeine Anwendungen typischerweise keine ausschließliche Verwendung vorbestimmter Betriebsfrequenzen für den Benutzer eines Transponder- Identifikationssystems erlauben. Dies bedeutet, daß die Benutzer in bestimmten genehmigten Frequenzbändern arbeiten müssen, die oft mit beispielsweise Telemetriesystemen niedriger Leistung geteilt werden. Somit ist das Transponder- Identifikationssystem einer Interferenz mit anderen Signalen ausgesetzt, die von zweckbestimmten Strahlern ausgehen, die auch in einem bestimmten Frequenzband arbeiten, oder von einem Hochleistungsgerät, das Störsignale erzeugt, die in das von dem Transponder verwendete Frequenzband fallen. Gegensätzlich dazu kann ein Transponder-Identifikationssystem, das in einem solchen Band arbeitet, eine Interferenz gegenüber anderen Systemen verursachen, die dieselbe Bandbreite teilen. Somit kann es aufgrund der Interferenz mit externen Signalen in demselben Frequenzband, was in einer ernsthaften Verschlechterung der Leistung des Identifikationssystems resultiert, oder des Risikos, eine Interferenz gegenüber den anderen Systemen zu verursachen, unmöglich werden, ein Transponder- Identifikationssystem an einem bestimmten Ort zu installieren,.
Ein weiteres elektronisches Identifikationssystem nach dem Stand der Technik ist in der FR-A-2 604 808 (Bazin) offenbart, die das Verwenden eines elektrischen Radioempfängers lehrt, der erwartet, ein verschlüsseltes Signal zu empfangen, das zum Starten eines Zeitgabeprozessors geeignet ist. Wenn der letztere aktiviert ist, aktiviert er einen elektrischen Radiosender, aktiviert dann einen Speicher- Leseprozessor, wartet auf das Ende der Informationsübertragung, schaltet den elektrischen Radiosender aus und wartet für den Bruchteil einer Sekunde vor einem Zurückkehren in den Wartezustand.
Die vorliegende Erfindung schafft ein elektronisches Identifikationssystem das folgendes aufweist:
a) eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektromagnetischen Erregerfeldes bei einer ersten Frequenz, die auf eine Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen einstellbar ist,
b) eine tragbare Transpondereinrichtung zum Speichern veränderlicher Identifikationsdaten und zum Übertragen eines die Daten enthaltenden Informationssignals auf ein Eintreten in das Feld hin bei einer zweiten Frequenz, die auf eine Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen einstellbar ist, wobei das Übertragen des Signals unabhängig davon ist, ob die Transpondereinrichtung in dem Feld bleibt, wobei die zweite Frequenz weder von der ersten Frequenz des elektromagnetische Erregerfeldes abgeleitet, noch darauf bezogen ist, und
c) eine Einrichtung zum Empfangen des Informationssignals und in Antwort darauf zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die in dem Informationssignal enthaltenen Identifikationsdaten darstellt.
Mittels der Erfindung kann der Transponder ein Antwortsignal erzeugen, dessen Frequenz gemäß den Bedingungen eingestellt werden kann, die man an einem bestimmten Ort antrifft, um dadurch den Anwendungsbereich und die Anzahl von Orten zu maximieren, wo das System ohne Abänderung der Schaltkreise des Transponders angewendet werden kann. Dies kann da aös weiterer Vorteil angesehen werden, wo es bei Fehlen international anerkannter Betriebsfrequenzen möglich wäre, daß diese Transpondersysteme einen Transponder haben, der beispielsweise an einem intermodalen Container angebracht ist, der dort, wo er auf ein Schiff geladen wird, in einem Land identifiziert wird, während der Transponder derart eingestellt ist, daß er ein Antwortsignal bei einer Frequenz f&sub1; erzeugt, und er dann bei Ankunft in einem anderen Land aufgefpordert wird, die Frequenz seines Antwortkanals zu verändern, so daß er durch Empfangssignale bei einer Frequenz f&sub2; identifiziert werden kann, wobei keine der Frequenzen f&sub1; oder f&sub2; sowohl im Ursprungs- als auch im Zielortland akzeptiert wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Identifikationssystem geschaffen, das einen tragbaren Transponder zum Erzeugen und Übertragen eines Identifikations- oder Informationssignals unabhängig von der dauerhaften Anwesenheit des Anfragesignals aufweist. Somit kann das System der vorliegenden Erfindung mit Anfrage- und Informationssignalen von praktisch jeder Frequenz über dem gesamten elektromagnetischen Spektrum (das z.B. vom Gleichstrom am niedrigfrequenten Ende des Spektrums bis zur sichtbaren Fequenz am hochfrequenten Ende reicht). Zusätzlich kann das System der vorliegenden Erfindung bei Anwendungen verwendet werden, wo es eine schnelle relative Bewegung zwischen dem Transponder und dem Anfragesender gibt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Transponder geschaffen, der selektiv auf verschiedene Erregerfrequenzen antwortet, wodurch eine Leistungsoptimierung gemäß vorbestimmter Anwendungen und Betriebsspezifikationen ermöglicht wird.
Für den Transponder können Digitalsignal-Eingänge vorgesehen sein, um externe Eingänge abzutasten und die Ergebnisse zusammen mit der Identifikationsinformation zurückzuberichten, wodurch eine Fernüberwachung des Zustandes der Digitalsignale erlaubt wird, die physikalische Variable wie beispielsweise die Temperatur oder den Druck darstellen.
Das Informationssignal kann vor der Übertragung unter Verwendung eines Pseudozufalls-Änderungsschlüssels verschlüsselt werden, der vom Tag automatisch erzeugt wird.
Zusätzlich können die Transponder mittels modulierter Radiosignale, die durch den Anfragesender erzeugt werden, während ihrer Verwendung neu programmierbar sein.
Weiterhin kann der Tag Daten in Standardgeschwindigkeiten formatieren und übertragen, deren präzise Art ein programmierbares Merkmal des Tags ist, was bedeutet, daß ein Leser in seiner einfachsten Form den Erregersignal-Generator (Sender) und Signalempfänger allein aufweist, ohne daß es die Notwendigkeit für ein Datenverarbeitungselement (z.B. einen Mikroprozessor) gibt. Nach der Demodulation ist das Format der von einem Tag empfangenen Daten derart, daß es über eine serielle Schnittstelle einem Computer direkt präsentiert werden kann, der entweder in einem synchronen oder asynchronen Empfangsmodus arbeitet.
Dies ist eine radikale Abweichung von früheren Systemen, bei denen die Geschwindigkeit und das Format der durch einen Tag übertragenen Daten derart sind, daß sie (bezüglich des Formates undloder der Geschwindigkeit) bearbeitet werden müssen, bevor sie einem Computer über eine standardmäßige serielle Schnittstelle angeboten werden können.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in größerem Detail unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Identifikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm des Transponders oder Tags gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist;
Fig. 3 ein teilweise schematisches Blockdiagramm des in Fig. 2 dargestellten Transponders ist;
Fig. 4a-4e die Zeichen- und Nachrichtenzusammensetzung des durch einen Tag übertragenen Informationssignals gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
Fig. 5 ein Blockdiagramm des Transponders oder Tags gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist; und
Fig. 6 ein teilweise schematisches Blockdiagramm des in Fig. 5 dargestellten Transponders ist.
In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Identifikationssystems der vorliegenden Erfindung in seiner allgemeinsten Form gezeigt. Das System umfaßt einen Anfrageleserlleser (hier Leser 1 genannt) und eine Vielzahl von Transpondern (hier Tags 3 genannt), die an zu identifizierenden Objekten (z.B. Tieren, Menschen, Fahrzeugen, etc.) angebracht sind. Der Leser 1 erzeugt ein Erregerfeld mittels eines Radiofrequenz-(RF-)Senders 5, der mit einer Sendeantenne 7 verbunden ist. Die Tags 3 sind jeweils geeignet, die Antwort- oder Informationssignale, unter anderem zum Identifizieren des zugehörigen Objekts, zu übertragen.
Der Leser 1 empfängt die Informationssignale mittels einer Empfangsantenne 9, die mit einem RF-Empfänger 11 verbunden ist. Die empfangenen Informationssignale werden mittels einer Mikrosteuerung 13 und einer seriellen Eingabe- Iausgabeschaltung 15 zur Anzeige für einen menschlichen Bediener oder zur Verwendung durch einen Computer oder ein anderes Überwachungsgerät 17 entschlüsselt und in ein geeignetes Ausgangssignal umgewandelt.
Wie es nachfolgend detaillierter erörtert wird, ist jeder der Tags 3 in der Form eines Miniatur-Radiofrequenz-Empfängers und -Senders, die das verschlüsselte Informationssignal auf ein Erfassen des Erregersignals hin speichern und übertragen können, zum Weiterleiten der Identität und anderer Merkmale des zugehörigen Objekts zu dem Leser 1. Die Schaltungen der Tags 3 sind in jeweiligen kleinen Plastikgehäusen mit geringem Gewicht abgedichtet. Die in den Tags 3 gespeicherte Information kann mittels veränderlicher Steuersignale geändert werden, die durch den Sender 5 und die Antenne 7 unter der Steuerung einer Mikrosteuerung 13 erzeugt werden, und können durch einen Anwender gemäß bestimmter individueller Anforderungen geändert werden. Weiterhin können die Tags 3, wenn es erforderlich ist, schreibgeschützt werden, so daß die Daten nicht geändert werden können.
Die Mikrosteuerung 13 des Lesers 1 erfaßt, analysiert und formatiert das von den Tags 3 empfangene Informationssignal und präsentiert eine fehlerfreie Information in einer Vielfalt von Formaten, wie es bei jeder individuellen Anwendung erforderlich ist.
Ein serielles Eingabe/Ausgabe-Anschlußtor 15 läßt eine direkte Verbindung des Lesers 1 mit einem Computer oder einem anderen Überwachungsgerät 17 zu. Darüber hinaus ist der Leser 1 mit Ausgabe-Anschlußtoren ausgestattet, die zu Identifikations- und Datenfangsystemen nach Industriestandard elektrisch und funktionell kompatibel sind, wie beispielsweise zu Magnetkarten-Leseköpfen und Strichcode- Lesern, zusätzlich zu dem zweifachen seriellen Kommunikations-Anschlußtor 15 zum Anschließen an einen Computer. Somit lassen diese speziellen bestimmten Ausgabe-Anschlußtore eine leichte Integration des Lesers 1 in existierende Identifikations- und Datenfangsysteme zu, ohne daß es notwendig ist, die Systemsoftware zu ändern.
Zum Zwecke des Beschreibens eines praktischen Systems soll der R-F-Sender 5 ein Niedrigfrequenz-(LF-)Sender sein. Die Antenne 7 ist in der Form einer einfachen abgestimmten oder nicht abgestimmten Drahtschleife, die ein elektromagnetisches Feld zum Erregen der Tags 3 erzeugt. Wie es oben erörtert ist, wird die Sendeantenne 7 durch den Sender 5 betrieben und ist des einfachen Aufbaus halber mit dem Leser 1 vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung verbunden. Die Größe der Schleife wird durch die jeweilige Anwendung bestimmt und kann so klein wie etwa 50 mm im Durchmesser sein, wo nur eine Operation in einem kurzen Bereich verlangt wird, oder kann bei Anwendungen, bei denen die Identifikation von Personal verlangt wird, um einen Türrahmen oder eine andere ähnlich bemaßte Öffnung gelegt sein.
Die Mikrosteuerung 13 ist zur Operation in vielen anwenderdefinierten Moden konfigurierbar, wie es für eine jeweilige Anwendung erforderlich ist. Die Konfigurationsinformation ist unter Steuerung der Mikrosteuerung 13 in einem elektrisch löschbaren nichfflüchtigen Speicher (E²PROM) gespeichert. Zum Beispiel kann der Leser 1 derart konfiguriert sein, jedesmal dann Information zu übertragen, wenn er Daten von einem Tag 3 liest, oder alternativ dazu, Daten von einem bestimmten Tag 3 einer anfänglichen Erfassung folgend nur einmal zu übertragen.
Im Betrieb arbeitet der Leser 1 im wesentlichen gleich wie ein Kartenleser oder ein Strichcodeleser gemäß wohlbekannten Techniken und erzeugt ein Ausgangssignal in der Form einer seriellen Logik, die über integrierte Ausgabe-Anschlußtore präsentiert wird.
Der Leser 1 kann auf eine wohlbekannte Weise durch eine regulierte oder nicht regulierte Gleichstrom- oder Wechselstromversorgung mit Leistung versorgt werden. Die Leistungsversorgung 19 reguliert das Eingangsleistungssignal und leitet ein lokales Gleichstromsignal von +5 V für eine interne Logikschaltung (z.B. die Mikrosteuerung 13) sowie auch ein Gleichstromsignal von +12 V für die analogen Schaltkreise (z.B. den Sender 5, den Empfänger 11) ab.
In Fig. 2 ist ein repräsentativer Transponder oder Tag 3 gezeigt, der einen Detektor 21 aufweist, der mit einer Steuerschaltung 23 verbunden ist, die wiederum mit einem Sender 25 verbunden ist. Wie es oben erörtert ist, ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung die Unabhängigkeit bezüglich der Operation des Detektors 21 und des Senders 25. Insbesondere ist der Transponder oder Tag 3 aufgebaut, ein Informationssignal über einen Sender 25 auf ein Erfassen des Erregerfelds mittels des Detektors 21 hin zu übertragen. Doch ist gemäß der Erfindung eine Übertragung des Informationssignals unabhängig von der dauerhaften Anwesenheit des Transponders oder Tags 3 innerhalb des Erregerfelds.
Weiterhin erzeugt der Sender 25 ein Informationssignal, das einer Trägerfrequenz auferlegt wird, die weder von der Frequenz des durch den Detektor 21 erfaßten Erregerfeldes abgeleitet noch darauf bezogen ist, was gegensätzlich zu den Systemen nach dem Stand der Technik ist, die in der europäischen Patentanmeldung 0,253,368 und den Patentanmeldungen GB 2,202,981; GB 2,112,607; und GB 2,157,132 beschrieben sind.
In ihrer Grundform ist die elektronische Schaltung des Tags 3 durch ein dünnes nachgiebiges Plastikgehäuse geschützt, das vorgesehen ist, um einen Schutz gegenüber zufälliger Beschädigung zu schaffen. Gemäß einem erfolgreichen Prototyp der Erfindung sind die Abmessungen des Plastikgehäuses geringer als 50 x 40 x 7 mm und sein Gewicht ist geringer als 20 Gramm. Das Gehäuse ist abgedichtet, was es undurchlässig gegenüber dem Eindringen von Schmutz- und Staubpartikeln macht.
Eine Vielzahl digitaler Eingänge 27 ist auch zum Überwachen des Zustands der digitalen Eingangssignale von externen Sensoren wie beispielsweise der Temperatur, des Drucks, oder einfacher Schalter vorgesehen, und eine Vielzahl von Steuerausgängen 29 ist vorgesehen (der Einfachheit halber sind nur zwei solcher Ausgänge gezeigt) zur optionalen Steuerung der mit dem Tag 3 verbundenen externen Vorrichtungen (z.B. einer LED zur Bestätigung einer Neuprogrammierung, eines Auslösers eines hörbaren Alarms, etc.). Diese Ausgänge können auf vorbestimmte Weise unter Steuerung durch das Programm aktiviert werden, das in der Steuerschaltung des Tags gespeichert ist, oder alternativ dazu nach einem Empfang eines Befehls von dem Leser 1.
Die abgetastete Eingangsinformation wird dem Leser als Teil des über den Sender 25 übertragenen Informationssignals berichtet. Gemäß diesem Merkmal können zusätzliche Anwendungen des Identifikationssystems ohne neues Entwerfen der Schaltungen im Kern des Identifikationssystems vorgesehen werden.
Der Tag 3 ist in größerem Detail unter Bezugnahme auf Fig. 3 gezeigt, wobei er eine Empfangsantenne 31 aufweist, die eine induktive Schleife bildet, die zu einem Kondensator 33 parallelgeschaltet ist zum Ausbilden einer parallelen abgeglichenen Schaltung mit einer Resonanzfrequenz von etwa 135 khz. Die Empfangsantenne ist mit dem Detektor 21 verbunden. Auf ein Eintreten in das Erregerfeld hin, das durch den Leser 1 erzeugt wird, erfaßt der Detektor 21 das Vorhandensein des Feldes und erzeugt in Antwort darauf ein Träger-Erfassungssignal, um einen zu der Steuerschaltung 23 gehörenden Logikschaltkreis 35 zu aktivieren. Ein interner Datenspeicher 37 der Steuerschaltung 22 speichert vom Anwender definierbare Informations- und Identifikationsdaten, die mittels einer Steuerlogik 39 in ein Informationssignal verschlüsselt werden, und gibt sie dann als Modulations-Steuersignal über einen Eingabe-/Ausgabe-Logikschaltkreis 41 zu dem Sender 25 aus. Die Betriebssoftware für den Tag 3 ist in einem Programm-(Steuer-)Speicher 38 gespeichert. Der Sender 25 wird mittels eines Leistungssteuersignals freigegeben, das auch unter Steuerung des Logikschaltkreises 39 von der Eingabe/Ausgabelogik 41 empfangen wird, und sendet in Antwort darauf das erforderliche Informationssignal mittels einer Sendeantenne 43 auf wohlbekannte Weise.
Gemäß einem wichtigen Aspekt des beschriebenen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist eine vor Ort vorgesehene Leistungsquelle in der Form einer Primärzelle wie beispielsweise einer Lithiumzelle 45 vorgesehen, die eine nominale Anschlußspannung von 3 V hat und mit dem Steuer-Logikschaltkreis 39 verbunden ist. Das Vorsehen der Leistungsquelle vor Ort bedeutet, daß es für den Tag 3 nicht erforderlich ist, Betriebsleistung aus dem Erregerfeld herauszuziehen, was gegensätzlich zu dem System nach dem Stand der Technik ist, das in der Patentanmeldung GB 2,163,324 offenbart ist. Der Steuer-Logikschaltkreis 39 überwacht den Zustand der Lithiumzelle 45 und berichtet den Ladebetrag dem Leser 1 in dem übertragenen Informationssignal zusammen mit den im Speicher 37 enthaltenen vom Anwender bestimmten Daten, so daß der System-Überwachungscomputer 17 mit einer frühen Warnung darüber ausgestattet ist, daß der Tag 3 nahe dem Ende seiner Einsatzbereitschaft ist und daher ausgetauscht werden muß.
Im Betrieb bleibt der Tag 3 in einem untätigen oder ruhenden Zustand, wenn er außerhalb des Bereichs der Erregerantenne 7 des Lesers 1 ist (z.B. mehr als 3 Meter entfernt von ihr). Im Leerlaufzustand verbraucht der Tag 3 eine vernachlässigbar geringe Leistung von der Lithiumzelle 45, und der Sender 25 wird durch die Steuerschaltung 23 mit äußerst niedriger Leistung betrieben.
Die Erregerantenne 7 wird durch den Sender 5 zum Erzeugen eines lokalisierten elektromagnetischen Feldes betrieben, das durch den Tag 3 mittels der Antenne 31 und der Detektorschaltung 21 erfaßt wird. In Antwort auf ein Erfassen des elektromagnetischen Feldes und ein Erzeugen des Träger-Erfassungssignals durch die Detektorschaltung 21 gibt die Aktivier-Logikschaltung 35 die Steuerlogik 39 frei, um die nötigen vom Anwender spezifizierten Daten im Speicher 37 wiederzugewinnen, und gibt den Eingabe-/Ausgabe-Logikschaltkreis 41 frei, um das erforderliche Informationssignal zur Übertragung über den Sender 25 zu erzeugen. Wie es oben erörtert ist, überwacht auch die Steuerschaltung 23 den Ladezustand der Lithiumzelle 45 durch kurzes Freigeben eines Mikroleistungs-Spannungskomparators vor Ort (nicht gezeigt), und erzeugt in Antwort auf das Ergebnis des Vergleichs ein Zustandsbit zur Einfügung in das übertragene Informationssignal.
Ungleich der Transponder-Identifikationssysteme nach dem Stand der Technik ist der Tag 3 der vorliegenden Erfindung derart programmiert, daß er nur ein sehr kurzes Erregersignal benötigt, um freigegeben zu werden, das Informationssignal zu übertragen. Dieser Aspekt in Verbindung mit der Verwendung eines effizienten UHF-Senders 25 eliminiert die Notwendigkeit der Systeme nach dem Stand der Technik, das fortwährende Vorhandensein des Erregersignals für die Dauer der Übertragung des Informationssignals zu benötigen. Folglich ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Objekte zu identifizieren, die sich mit hoher Geschwindigkeit relativ zu der Antenne 7 bewegen, ohne daß es erforderlich ist, daß die Antenne 7 unhandlich große Dimensionen hat.
Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel speichert der Tag 3 bis zu 32 Bytes vom Anwender spezifizierter Daten im Speicher 37. Natürlich ist die Anzahl gespeicherter Zeichen nur durch die Speicherkapazität des Speichers 37 beschränkt. Diese Daten betreffen Information über das Objekt, an dem der Tag 3 angebracht ist. Die Daten werden in einem Format eines "freien Feldes" gespeichert, was bedeutet, daß die Daten gemäß jeder Einzelanwendung auf unterschiedliche Weise interpretiert werden können.
Die im Speicher 37 gespeicherten Daten können vom Anwender durch Senden verschlüsselter modulierter Radiosignale zu dem Tag 3 von dem Leser 1 über die Antenne 7 neu programmiert werden. Ein Programmieren der Tags 3 erfordert keinen Kontakt mit dem Leser 1 zum Durchführen dieser Funktion.
Ein Programmieren des Tags wird durch Erzeugen eines Schlüsselwortsignals durch den Leser 1 begonnen, gefolgt durch Programmierbefehle, und, wenn es erforderlich ist, zusätzlicher vom Anwender spezifizierter Daten. Der Tag 3 vergleicht das empfangene Schlüsselwort mit einer gespeicherten Version des Schlüsselwortes, und in dem Fall, daß der Vergleich keine Übereinstimmung der Schlüsselworte zeigt, erlaubt der Tag 3 keinen Zugriff auf den Speicher 37. Zusätzlich zu dieser ersten Stufe einer Programmierungssicherheit können der Leser 1 und der Tag 3 Befehle und Antworten in einem fest definierten "Hand-Shake-Modus" austauschen, so daß der Tag 3 dann, wenn diesem Modus nicht gefolgt wird, den Zugriff zu dem Speicher 37 wieder verweigern wird.
Es ist möglich, die Tags 3 durch Einbauen eines "Nur-Lese-Flags" gegenüber Schreiben zu schützen, das zu dem Steuer-Logikschaltkreis 39 gehört, um den Tag 3 effektiv "nur lesen" zu lassen, so daß er vom Anwender nicht erneut programmiert werden kann. Das Nur-Lese-Flag ist analog einem Nur-Lese-Attribut gemäß dem wohibekannten Stand der Technik, das zu einer Datei hinzugefügt wird, die auf einer Computerplatte gespeichert ist.
Nachdem programmierende Daten zur Speicherung im Speicher 37 zu dem Tag 3 gesendet worden sind, kann der Leser 1 das Nur-Lese-Flag aktivieren, so daß der Tag 3 darauffolgend nicht mehr zulassen wird, daß die im Speicher 37 gespeicherten Daten geändert werden. Jedoch kann dieser Schutz mittels eines durch den Leser 1 erzeugten Befehls, mit dem der Schreibschutz überschrieben wird, entfernt werden.
Der Tag 3 kann auch derart programmiert werden, ein einziges (charakteristisches) Informationssignal auf ein Austreten aus dem Erregerfeld hin zu erzeugen, so daß der Leser 1 darüber benachrichtigt wird, daß das den Tag tragende Objekt durch das Feld aufgrund des Einflusses des Erregersignals erregt worden ist.
Zur Anpassung an unterschiedliche Anwendungen ist das Identifikationssystem der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, daß es für einen Endbenutzer ein Schließersystem bildet. Beispielsweise ist es bei einem Personen-Identifikationssystem eine Vorbedingung, daß viele Tags 3 zur gleichen Zeit identifiziert werden können - gleichzeitige Identifizierung - jedoch kann das Identifikationsverfahren relativ langsam sein (z.B. eine Dauer von 100-200 Millisekunden haben). Im Gegensatz zu der Anwendung zur Personenidentifizierung erfordert eine Identifikation eines sich schnell bewegenden Objektes, wie beispielsweise eines Autos, typischerweise keine gleichzeitige Identifikation. Somit kann der Tag 3 dafür konfiguriert sein, daß seine Leistung für beliebige Anwendungen durch einfaches Programmieren des Tags 3 mit speziellen Befehlen über den Leser 1 optimiert werden kann. In der Tabelle 1 sind die programmierbaren Variablen für die Tags 3 aufgelistet, die durch den Leser 3 geändert werden können, um die Leistungsfähigkeit des Systems an jede individuelle Anwendung anzupassen. TABELLE 1 Parameter Bereich Anzahl der pro Nachricht übertragenen Datenbytes Anzahl von Anfangsnachrichten-Übertragungen, die einer Erfassung des Erregersignals direkt folgen Verzögerung zwischen einer Erfassung des Erregersignals und einer Übertragung von Anfangsnachrichtenpaketen, gemessen als ein Vielfaches einer Einzelnachrichtendauer Intervall zwischen Nachrichtenübertragungen, die Anfangsnachrichtenübertragungen folgen, gemessen als ein Vielfaches einer Einzelnachrichtendauer Anzahl wiederholter Einzelnachrichtenübertragungen nach einer Übertragung einer eingestellten Anzahl von Anfangs- oder unbeschränkt nachrichten Übertragungsdatenrate (Bits pro Sekunde) Datenblockmodus (Senden einer eingestellten Anzahl von Nachrichten nach einer Erfassung des Erregersignals, ungeachtet des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins jenes Signals) Verschlüsseln der Daten vor einer Übertragung ja oder nein Schreibgeschützte Anwenderdaten Übertragenes Datenformat ja oder nein synchron oder asynchron
Wie es aus Tabelle 1 zu sehen ist, sind einige bemerkenswerte Merkmale der vorliegenden Erfindung eine Anfangs-Pseudozufalls-Verzögerung, ein variables Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Rückübertragungen, eine variable Anzahl erneuter Versuche und eine Datenverschlüsselung vor einer Übertragung. Die Merkmale der Anfangs-Pseudozufalls-Übertragungsverzögerung, des variablen Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Rückübertragungen, und der variablen Anzahl erneuter Versuche werden verwendet zum Unterbringen einer gleichzeitigen Erfassung von Informationssignalen bei Anwendungen wie einer Personenidentifikation.
Eine gleichzeitige Erfassung von Informationssignalen von zahlreichen Transpondern ist im Stand der Technik bekannt. Einige Systeme, wie jene, die in den Anmeldungen GB 2,202,981 und GB 2,157,132 offenbart sind, verwenden hochentwickelte Auswahlpläne zum Entscheiden eines Wettstreits zwischen Transpondern, die bezüglich einer Einzelkanal-Kommunikationsverbindung zu dem Leser oder Anfragesender konkurrieren. Jedoch haben solche Techniken nach dem Stand der Technik den Nachteil, daß sie eine Zwei-Wege-(d.h. eine bidirektionale)- Kommunikation zwischen den Transpondern und dem Leser erfordern, um dieses Ziel zu erreichen, was zu einer Reduktion der Zuteilungsgeschwindigkeit und somit einer Verschlechterung der relativen Beweg ungsgeschwindigkeit zwischen den Transpondern und dem Leser führt. Jedoch kann in der Praxis nur eine beschränkte Anzahl von Transpondern (d.h. von zu identifizierenden Objekten) innerhalb eines Bereichs des durch den Leser erzeugten Erregersignals untergebracht werden. Diese physikalische Beschränkung bestimmt die maximale Anzahl von Transpondern, die gleichzeitig identifiziert werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie es oben unter Bezugnahme auf Tabelle 1 erörtert ist, jeder Transponder oder Tag 3 derart programmiert werden, seine Anfangsübertragung um einen variablen Betrag zu verzögern, so daß die Wahrscheinlichkeit, daß ein anderer Transponder oder Tag 3 zur gleichen Zeit sendet, reduziert wird. Somit wird die Wahrscheinlichkeit, daß das Signal von einem Tag 3 ohne Wettstreit empfangen wird, wesentlich verbessert. Diese Anfangssignal-Verzögerungstechnik der vorliegenden Erfindung erfordert während des Identifikationsverfahrens keine Kommunikation von dem Leser 1 zu dem Transponder und verlängert daher die Zeitdauer nicht signifikant, die zum Identifizieren mehrerer Transponder erforderlich ist.
Bei einigen Anwendungen, bei denen es bekannt ist, daß die Tags 3 für eine bemerkenswerte Zeitdauer relativ zu der Länge der Zeit für ein Empfangen einer Identifikationsnachricht in dem Erregerfeld bleiben, kann es erwünscht sein, sicherzustellen, daß die Tags 3 in den Ruhezustand gelangen, wenn sie einmal identifiziert sind, und keine weiteren Identifikationsnachrichten übertragen, um dadurch den Kommunikationskanal zu dem Empfänger 11 des Lesers 1 zur Verwendung durch andere Tags 3 freizumachen, die zu einer späteren Zeit in das Erregerfeld eintreten. Der Tag 3 der vorliegenden Erfindung unterstützt diese Funktion mittels einer Programmierbarkeit zum Anbieten einer eingestellten Anzahl von Rückübertragungen, während er ein kontinuierliches Erregersignal von dem Leser 1 erfährt, wodurch die Leistungsfähigkeit des Systems bezüglich einer gleichzeitigen Identifikation weiter verbessert wird. Zusätzlich kann der Wert des in einem Tag gespeicherten Rückübertragungsintervalls um einen Pseudozufallsbetrag erweitert werden, so daß die Periode zwischen einem Paar von Rückübertragungen (z.B. Ri und Ri+1) anders als die Periode zwischen den Rückübertragungen Ri+1 und Ri+2 ist. Diese einfache Technik hat effektiv die Fähigkeit zur Folge, eine unbeschränkte Anzahl von Tags 3 in dem Feld aufgrund des Einflusses des Erregersignals unterzubringen, und jeder Tag 3, der in das Erregerfeld eintritt, wird schnell identifiziert, ohne daß auf ein komplexes Zweiwege-Kommunikationsschema zurückgegriffen werden muß, wie es im Stand der Technik erörtert ist.
Die Verwendung von Schlüsseln zur Verschlüsselung und Entschlüsselung ist bei Datenverschlüsselungs-Kommunikationssystemen (z. B. militärischen Radiosystemen) auch wohibekannt. Gemäß solchen Systemen wird der Schlüssel auf eine zufällige Weise geändert und vor einer Übertragung und beim Empfang auf Nachrichten angewendet. Der Wert des Schlüssels zu jeder Zeit ist sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt, und der Algorithmus, durch den der Schlüssel geändert wird, und der Verschlüsselungs- und Entschlüsselungsalgorithmus sind auch sowohl dem Sender als auch dem Empfänger bekannt. Somit kann, wenn einmal eine Synchronisation zwischen dem Empfänger und dem Sender erreicht ist (z.B. der Schlüssel auf einen Anfangswert eingestellt ist), der Schlüssel dann häufig und ohne ihn öffentlich bekanntzumachen, geändert werden. Für diesen Systemtyp nach dem Stand der Technik nimmt man an, daß es sowohl im Sender als auch im Empfänger eine beachtliche Intelligenz in der Form eines leistungsfähigen Mikroprozessors gibt.
Eine Verschlüsselung ist ebenso auf Transponder-Identifikationssysteme angewendet worden. Der breite Anwendungsbereich für Identifikationstransponder bedeutet, daß ein Tag in seinem Speicher Information halten könnte, die entweder aus sich selbst heraus sensitiv ist, oder der Tag für Sicherheits-Zugriffssteuerzwecke verwendet werden kann. In jedem Fall würde das System aus einem hinzugefügten Maß an Schutz für die durch einen Tag übertragene Information Nutzen ziehen, so daß als erstes die in übertragenen Datenmustern enthaltene aktuelle Information nicht offen ersichtlich wäre, und daß als zweites ein elektronisches Lauschen unter Verwendung eines hochentwickelten Geräts zum Empfangen, Wiederaufbauen und Zurücksenden einer Übertragung in dem Falle einer Sicherheitsanwendung keinen Zugriff auf sichere Bereiche oder Information gewähren würde. Die für die vorliegende Erfindung ausgedachten Programme geben dem System beide Möglichkeiten.
Ein Ansatz ist in der Anmeldung GB 2,202,981 offenbart, wobei ein Schlüssel vom Leser zum Transponder gesendet wird, den der Transponder zum Verschlüsseln seiner gespeicherten Daten vor einer Übertragung verwendet. Dieser Ansatz hat den Hauptnachteil, daß eine Zweiwege-Datenübertragung zwischen dem Leser und dem Transponder erforderlich ist, da der Leser einem Transponder den Schlüssel übergeben muß, damit eine verschlüsselte Nachricht formatiert und gesendet werden kann. Dies wiederum bedeutet, daß die relative Bewegungsgeschwindigkeit zwischen Transponder und Leser verglichen mit der einfachen Erreger- /Antwortfolge, wie sie hierin oben erörtert ist, reduziert wird.
Gemäß einem zusätzlichen hierin beschriebenen Merkmal ist eine Datenverschlüsselung vorgesehen, die keine Übergabe eines Schlüssels vom Leser 1 zum Transponder 3 erfordert. Insbesondere erzeugt der Tag 3 gemäß der Erfindung Schlüssel zur Verschlüsselung selbst, wobei er einen definierten Algorithmus verwendet, so daß sich der Schlüssel auf eine pseudozufällige Weise mit einer sehr langen Zykluslänge ändert. Der Schlüssel wird dann verwendet, um die im Speicher 37 gespeicherten Daten vor einer Übertragung zu verschlüsseln. Jedoch dafür, daß der Leser 1 die Information verwenden und den richtigen Schlüssel anwenden kann, um das empfangene Informationssignal zu entziffern, wird der Schlüssel in das Sende- Informationssignal von dem Tag 3 eingebettet.
In dem Leser 1 ist eine bestimmte Stelle in dem Speicher der Mikrosteuerung 13 zum Speichern des letzten empfangenen Wertes des Schlüssels zur Verschlüsselung reserviert. Nachfolgende Übertragungen von demselben Tag 3 werden einen anderen Schlüsselwert berichten. Der Leser 1 qualifiziert eine empfangene Nachricht durch Untersuchen des letzten Wertes des zu einem bestimmten Tag 3 gehörenden Schlüssels zur Verschlüsselung, und wenn der Schlüssel unterschiedlich von dem neu empfangenen Wert ist, wird die Nachricht als gültig angesehen, wohingegen in dem Fall, daß die Schlüssel identisch sind, das Informationssignal zurückgewiesen wird (z.B. würde dem Träger des Tags 3 bei einem Personen- Identifikationssystem ein Zugriff verweigert). Dieses Schema verhindert das Aufzeichnen und Wiedergeben eines durch einen Tag übertragenen Signals bei einem Versuch, die Sicherheit des Systems zu durchbrechen, da die zweite (falsche) Übertragung durch den Leser als ungültig behandelt wird.
Fig. 4 zeigt eine typische Zeichen- und Nachrichtenzusammensetzung für eine durch den Tag 3 übertragene Information.
Insbesondere zeigt Fig. 4a einen asynchronen seriellen Datenübertragungsblock mit einem Startbit (S), acht Datenbits (D0-D7) und einem Stopbit (P). Das Startbit hat immer die Polarität von logisch 0, und das Stopbit ist immer logisch 1. Die Datenbits können einen beliebigen Zustand aufweisen. Das Startbit wird (zeitlich) zuerst übertragen, und das Stopbit zuletzt. Die Dauer jedes Bits ist gleich. Dies ist ein Standardformat, das bei seriellen Datenübertragungen zwischen Computern und peripheren Einheiten verwendet wird. Der UHF-Empfänger 11 des Lesers 1 beginnt ein Abtasten in bezug auf die führende Flanke des Startbits, dessen Gültigkeit durch Abtasten des Zustands des Startbits an seinem nominalen Zentrum beurteilt wird, um falsche Startbits zu eliminieren, die durch Rauschen im Empfangskanal verursacht werden. Jedes Datenbit wird bei seinem nominalen Zentrum abgetastet, so daß die Genauigkeit jeder Bitdauer nur ausreichend gut sein muß, ein richtiges Abtasten über die Länge eines Datenübertragungsblocks sicherzustellen. Somit gibt es keine Notwendigkeit, bei diesem Typ von Datenübertragungsblockformat ein Selbsttakt-Modulationsschema vorzusehen. Beispielsweise wird die praktische Implementierung für diesen Typ einer Verschlüsselung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mittels eines frequenzmodulierten Senders 25 (Fig. 3) bewirkt, so daß ein logischer Zustand (sagen wir logisch 1) bei einer Frequenz [f&sub0; + fs] übertragen wird, wobei f&sub0; die Grundfrequenz des Referenzoszillators des Senders ist, und die Änderung bezüglich der Frequenz, die durch Bringen des Modulations-Steuersignals von logisch 0 auflogisch 1 verursacht wird, 2fs ist. Bei diesem praktischen Beispiel wird eine Frequenzumschalt-(FSK)-Modulation implementiert.
Fig. 4b zeigt einen synchronen seriellen Datenübertragungsblock, der genau acht Datenbits (D0-D7) umfaßt. Ungleich dem asynchronen Datenübertragungsblock gibt es kein Start- oder Stopbit. Gleich wie beim asynchronen Datenübertragungsblock wird das Datenbit D0 (zeitlich) zuerst übertragen, und D7 wird zuletzt übertragen. Das synchrone Datenübertragungsblockformat ist bei Computerkommunikationen auch weitverbreitet. Ungleich dem asynchronen Datenübertragungsblockformat erfordern synchrone Übertragungen entweder, daß die Frequenz des Sende- Referenztaktes und des Empfänger-Abtasttaktes sehr genau übereinstimmen, oder (und allgemeiner), daß ein Selbsttakt-Schema verwendet wird. Bei Verwendung des oben angegebenen FSK Modulationsschemas wurde bevorzugterweise jedes Datenbit durch einen Teil der oberen Sendefrequenz [f&sub0; + fs] und einen Teil der unteren Sendefrequenz [f&sub0; - fs] dargestellt. Ein Beispiel eines praktischen Schemas wäre die Verwendung eines sogenannten Manchester-Verschlüsselungs-Schemas, wobei jedes Bit eines Zeichens so übertragen würde, daß die erste Hälfte eines Bits bei [f&sub0; + fs] und die zweite Hälfte des Bits bei [f&sub0; - fs] übertragen würde, wenn der Zustand des Datenbits logisch 1 wäre, oder bei [f&sub0; - fs] gefolgt durch bei [f&sub0; + fs], wenn der Zustand des Datenbits logisch 0 wäre. Somit kann der Empfänger ein Takt-(Abtast-)Signal auf einer Bit-für-Bit-Basis extrahieren, um dadurch eine Abtastzeit-Genauigkeit der Nachrichtenlänge beizubehalten.
Wie es hierin oben beschrieben ist, erlaubt ein programmierbares Merkmal des beschriebenen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dem Tag 3, seine gespeicherten Daten in einem dieser Formate Zeichen für Zeichen zu übertragen, wobei die Übertragungsgeschwindigkeit (die Bitperiode) auch derart programmierbar ist, daß sie mit standardmäßigen Datenübertragungsgeschwindigkeiten übereinstimmt.
Fig. 4c zeigt eine Kette von "n" Zeichen, die jeweils in einen asynchronen seriellen Datenübertragungsblock zusammengesetzt sind. Es kann irgendeine Anzahl von Zeichen zwischen einem Zeichen "a" und einem Endzeichen "n" sein. Es sollte beachtet werden, daß es keine Notwendigkeit für ein Aneinandergrenzen aufeinanderfolgender Zeichen gibt, und daß sich das Intervall zwischen Zeichen- Datenübertragungsblöcken verändern kann. Das Intervall zwischen einem Zeichen "b" und einem Zeichen "n" wird mit anderen Zeichen aufgefüllt, wobei Intervalle zwischen jenen Zeichen veränderbar sein können.
Fig. 4d zeigt eine Kette von "n" synchronen Zeichen-Datenübertragungsblöcken, die derart zusammengesetzt sind, daß sie eine synchrone Zeichenkette bilden. Es sollte beachtet werden, daß es in diesem Modus kein Intervall zwischen aufeinanderfolgenden Zeichen gibt, und daß das Intervall zwischen einem Zeichen "c" und einem Zeichen "n" in Fig. 4d ein ganzzahliges Vielfaches der Zeit beträgt, die gebraucht wird, ein Zeichen zu übertragen, und in der Praxis mit aneinandergrenzenden Zeichen-Datenübertragungsblöcken aufgefüllt wird.
Nimmt man nun Bezug auf Fig. 4e, ist eine Nachrichtenzusammensetzung gezeigt, die unabhängig von dem Datenübertragungsblockformat und dem Modulationsverfahren ist. Jedes Zeichen "a" bis "n" ist entweder ein asynchroner Zeichen- Datenübertrag ungsblock oder ein synchroner Zeichen-Datenübertragungsblock, und von jedem Block in Fig. 4e, der einen einzelnen Zeichen-Datenübertragungsblock darstellt, wird angenommen, daß er irgendwelche vorhandenen Rahmen-(Start- und Stop-)Bits enthält (in dem Fall eines asynchronen-Datenübertragungsblockformats).
Es ist ein programmierbares Merkmal des beschriebenen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, daß die Länge einer Nachricht, die "n" Zeichen- Datenübertragungsblöcke umfaßt, veränderlich ist; das bedeutet, daß "n" eine programmierbare Variable ist. Wie es hierin oben erörtert ist, wird die in dem Datenspeicher 37 des Tags gespeicherte Information in einem "Frei-Feld"-Format gehalten, was bedeutet, daß die Inhalte des Speichers variabel und bezüglich einer Interpretation offen sind, was von der Anwendung des Tags abhängen wird. Das bedeutet, daß der Anwender des Systems irgendeine Information in dem Speicher 37 des Tags speichern kann, die in 8 Bit-Datenübertragungsblöcken gehalten wird, so daß es ganz praktisch ist, anstelle der Zeichen "a" und "b" zwei Synchronisationszeichen zu speichern, die erforderlich sind, um einen Empfängerbetrieb in einem synchronen Empfangsmodus zuzulassen, um beispielsweise den Start einer Nachricht von einem Tag unterscheiden zu können. Ähnlich dazu würde eine Fehlerprüfinformation typischerweise in Zeichenpositionen "n-2", "n-1" mit einem abschließenden Flag an einer Position "n" in Übereinstimmung mit einem standardmäßigen synchronen Datenverbindungsprotokoll übertragen werden.
Weiterhin ist es, wie es hierin oben erörtert ist, ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß der Tag 3 derart aufgebaut sein kann, daß er einen Verschlüsselungsalgorithmus auf die in seinem Speicher 37 gespeicherten Daten vor einer Übertragung anwendet, und daß bei diesem ausgedachten Plan der Schlüssel zur Verschlüsselung in der durch den Tag übertragenen Nachricht enthalten ist. Der Schlüssel zur Verschlüsselung ist in einer übertragenen Nachricht an einer Stelle eingebettet, die dem Leser 1 bekannt ist (die variabel sein kann), so daß der Leser eine empfangene Nachricht entziffern kann, die verschlüsselt worden ist.
Zusätzliche strukturelle und betriebsmäßige Details des Tags 3 werden unten unter abermaliger Bezugnahme auf Fig. 3 der Zeichnungen beschrieben, die einen gegenwärtig beste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Natürlich sind zusätzliche Formen und Ausführungsbeispiele innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung möglich.

Felddetektor 21

Ein Niederfrequenz-Signalempfänger 21 weist eine Ferritkern-Induktionsspule 31 auf, die bei der Frequenz des Erregersignals durch einen parallelen Abstimm- Kondensator 33 in Resonanz versetzt wird. Das Ausgangssignal von diesem abgestimmten Schaltkreis wird an die Basis eines Transistors 34 angelegt. Es fließt ein ausreichender Vorstrom in die Basis des Transistors 34, um ihn zum Leiten zu bringen, wenn die am abgestimmten Schaltkreis entwickelte Spannung etwa 600 mV überschreitet. Der Kollektor des Transistors 34 ist mit einem Amplitudendemodulator verbunden, der aus einem Widerstand R1 und einem Integrationskondensator C1 besteht, so daß ein durch eine Antenne 31 erfaßtes Signal veranlaßt, daß ein Signal zu der Steuerschaltung 23 weitergeleitet wird, die das Vorhandensein eines Erregersignals anzeigt.

Steuerschaltung 23

Die Steuerschaltung 23 ist bei diesem praktischen Beispiel eine 8-Bit-CMOS- Mikrosteuerung und besteht aus einem masken-programmierbaren ROM (Programmspeicher 38), einem RAM (Datenspeicher 37), einem Zeitgeber und einer Datenverarbeitungsschaltung (Steuerlog ik 39), Eingabe-/Ausgabe-Toranschlüsse (Eingabe-/Ausgabelogik 41) und einer Betriebsmodus-Steuerlogik (Aufwecklogik 35). Sie wird kontinuierlich von einer Lithiumzelle 45 aus mit Leistung versorgt, die eine Anschlußspannung von 3 V hat (für eine Lithium-Mangan-Dioxid-Zelle). Die Steuerschaltung 23 leitet ihre interne Zeit von einem Oszillator vor Ort ab, der als sein frequenzbestimmendes Element einen Keramikresonator X1 aufweist.
Während der Tag 3 vom Einfluß des durch die Sendeantenne 7 des Lesers erzeugten elektromagnetischen Feldes entfernt ist, ist der Tag in einem Ruhezustand, in dem er ein Minimum an Strom aus seiner Lithiumzelle 45 verbraucht. Die Steuerschaltung ist in einem "Schlaf"-Zustand, wobei ihr Oszillator und der UHF-Sender 25 gesperrt sind. In diesem "Schlaf"-Modus antwortet die Steuerschaltung 23 auf ein logisch niedriges Signal von der Felddetektorschaltung 21. Wenn die Spannung am Kollektor des Transistors 34 auf niedrig geht, wird die Steuerschaltung aus dem Schlaf-Modus herausgebracht, und ihr Oszillator wird erneut gestartet. Während der kurzen Periode, während der sich der Oszillator stabilisiert, wird die Steuerschaltung durch eine interne Logik vom Ausführen von Befehlen abgehalten. Die Steuerschaltung 23 wird den UHF-Sender 25 periodisch mit Leistung versorgen und freigeben und Antwortsignale durch Anlegen von Modulations-Steuersignalen über ein Ausgabe-Pin erzeugen. Die Zusammensetzung der Daten und die Geschwindigkeit, mit der sie über die Modulations-Steuerleitung präsentiert werden, wird durch die Information bestimmt, die in dem Datenspeicher 37 der Steuerschaltung gespeichert ist.
Wenn der Tag 3 nicht länger ein Erregersignal erfährt, das durch den Felddetektor 21 erfaßbar ist, steigt die Spannung am Kollektor des Transistors 34 an, und die Steuerschaltung kann die Übertragung von Antwortsignalen beenden und sich dann selbst in einen Schlaf-Modus versetzen, in dem sie bereit zur Erfassung des nächsten Erregersignals ist. Es kann sein, daß die Steuerschaltung 23 durch Befehle vom Leser 1 derart programmiert ist, daß sie den Zustand des Signals von der Felddetektorschaltung 21 ignoriert, bis sie die Übertragung einer Identifikationsnachricht oder von Nachrichten beendet hat, in welchem Fall es eine Verzögerung zwischen dem Gelangen auf einen hohen Pegel des Kollektors des Transistors 34 und dem Aufhören der Übertragungen durch den Tag 3 gibt.
Während der dem Aufhören der Übertragungen durch den Tag 3 direkt folgenden Periode und nach Entfernung des Erregersignals wird die Steuerschaltung 23 die Ausgabe von der Felddetektorschaltung 21 überwachen, oder Modulationen, die ihren Ursprung beim Leser 1 haben könnten, da dies das Verfahren zum Übertragen von Befehlen und Daten zu dem Tag 3 ist. Wenn richtige Modulationen erfaßt werden, tritt die Steuerschaltung 23 in einen Empfangsmodus ein, in dem sie die Träger-Erfassungsleitung für weitere modulierte Signale überwachen wird. Richtig verschlüsselte Signale werden die Steuerschaltung 23 dazu veranlassen, Daten zur Speicherung in ihrem Datenspeicher 37 für nachfolgende Übertragungen anzunehmen.

UHF-Sender 25

Der UHF-Sender 25 ist im wesentlichen ein Oszillator mit Q1 als seinem aktiven Element, der derart aufgebaut ist, daß er ein Signal mit sehr niedrigem Pegel über die Sendeantenne 43 strahlt, die vorteilhaft eine profilierte Leitugsspur auf der Leiterplatte (PCB) sein kann, auf der die anderen Bauteile des Tags angebracht sind. Auf den Oszillator kann eine Modulation angewendet werden, die veranlaßt, daß sich die Oszillationsfrequenz etwas verändert, um dadurch eine Übertragung zuzulassen, die ein Frequenzumtastungs-(FSK-)System verwendet.
Die Schaltung 25 besteht aus einem Hochfrequenztransistor Q1, der eine induktive Kollektorladung in der Form einer PCB-Spur aufweist, wobei ein Rückkoppelkondensator C3 zwischen dem Kollektor und dem Emitter vorgesehen ist, so daß ein einfacher Colpitts-Oszillator gebildet wird. Die Ferritperle FB1 ist enthalten, da sie eine lmpedanz darstellt, die über der Grundfrequenz des Oszillators sehr stark ansteigt, wodurch die harmonische Verzerrung am Ausgangssignal signifikant reduziert wird. Die Grundfrequenz dieses Oszillators wird durch einen akustischen Oberflächenwellen-(SAW-)Resonator F1 bestimmt.
Der Betrieb des Senders 25 wird durch die Steuerschaltung 23 gesteuert; der Oszillator wird durch Anlegen einer Vorspannung direkt von einem Ausgabe-Pin über einen Widerstand R2 an die Basis von Q1 freigegeben. Wenn die Steuer-(Vor)Spannung hoch ist, wird der Oszillator freigegeben. Die Basisspannung wird durch eine Doppeldiode D1 eingestellt und ist somit unabhängig von der Versorgungsspannung. Wenn die Vorspannung niedrig ist, wird der Oszillator gesperrt, und die Schaltung verbraucht vernachlässigbaren Strom. Das Ausgangssignal von dem Oszillator wird durch einen variablen Kondensator C5 angehoben, der vorherrschend die Amplitude und zu einem viel geringeren Ausmaß die Frequenz beeinflußt.
Der Sender 25 wird durch Anlegen einer Steuerspannung über den Widerstand R3 bis zur Diode D2 moduliert, was dann, wenn es keine wahre variable Varaktordiode ist, eine Änderung der Umkehrkapazität bei einer angelegten Spannung zeigt, die ausreicht zum Ändern der Impedanz der Kollektor-Ladeschaltung und zum Nachziehen der Frequenz des Oszillators. Diese veränderliche Ladekapapazität ist mit der Kollektorschaltung durch einen Kondensator C2 gekoppelt. Dadurch wird durch die Steuerschaltung eine Frequenzmodulation betrieben. Natürlich kann ein 100 %- iges amplitudenmoduliertes Signal bei einer der zwei Frequenzen einfach durch Torsteuern der Basis-Vorspannung auf ein und aus mit der nötigen Geschwindigkeit erzeugt werden.
Wendet man sich nun den Fig. 5 und 6 zu, ist ein Transponder gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, der Signalempfänger 51 und 52, einen Demodulator 53, eine Steuerschaltung 54, einen Frequenzsynthesizer 55, eine Sendeantenne 56 und eine Zelle 57 aufweist.
Beispielhaft sind die Detektoren 51 und 52 so gezeigt, daß sie jeweils eine Niederfrequenz- und eine Mikrowellen-Detektorschaltung sind. Jedoch können Detektoren mit anderer bestimmter Frequenz verwendet werden.
Der Mikrowellendetektor 51 besteht aus einer Halbwellen-Dipolantenne in der Form von Streifen auf einer Leiterplatte, einer Radiofrequenz-Spule L3 und einer Schottky-Detektordiode D1. Die erfaßte Energie wird als Ladung im Kondensator C4 gespeichert, und der Widerstand R2 erzeugt einen Gleichstrompfad zu dem Referenzpegel VSS für die Diode D1. Die am Kondensator C4 entwickelte Spannung veranlaßt, daß ein Vorstrom in die Basis des Transistors Q2 fließt.
Der Niederfrequenz-Signalempfänger 52 besteht aus einer Ferritkern- Induktionsspule L2, die bei der Frequenz des Erregersignals durch einen parallelen Abstimm-Kondensator C2 zur Resonanz gebracht wird. Das Ausgangssignal von dieser abgestimmten Schaltung wird an die Basis des Transistors Q1 angelegt. Ein ausreichender Vorstrom fließt in die Basis des Transistors Q1, um zu veranlassen, daß der Transistor leitet, wenn die an der abgestimmten Schaltung entwickelte Spannung etwa 600 mV überschreitet. Der Kollektor des Transistors Q1 ist mit dem Kollektor des Transistors Q2 und dem Demodulator 53 verbunden, so daß ein entweder durch einen Niederfrequenz-Signaldetektor 51 oder durch einen Mikrowellen- Signaldetektor 52 erfaßtes Signal veranlaßt, daß ein Signal zu der Steuerschaltung 54 weitergeleitet wird, die das Vorhandensein des Erregersignals anzeigt.
Zusammen mit dem unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 oben erörterten Transponder sind verschiedene programmierbare Merkmale vorgesehen, und der Betrieb des Transponders kann durch Programmierung eines modulierten Signals abgeändert werden.
Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Amplitudendemodulator 53 aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C1. Entweder der Transistor Q1 oder der Transistor Q2 kann die Spannung an den integrierenden Kondensator C1 klemmen, um der Steuerschaltung 54 das Vorhandensein eines Erregersignals anzuzeigen.
Die Schaltung 54 steuert den Betrieb des Transponders. Bei Abwesenheit eines Signals von dem Demodulator 53 ist die Steuerschaltung 54 in einem Ruhezustand. Die Steuerschaltung schaltet den Frequenzsynthesizer 55 leistungsmäßig nach unten und versetzt sich selbst in einen Modus, in dem sie am wenigsten Strom verbraucht. Die Steuerschaltung 54 verläßt den Ruhezustand in Antwort auf ein Erfassen eines Erregersignals. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Steuerschaltung 54 als eine kundenspezifisch entwickelte integrierte Schaltung hergestellt, die in CMOS-Technologie gefertigt wird. Alternativ dazu kann die Steuerschaltung 54 in der Form einer masken-programmierten 4- oder 8-Bit-CMOS- Mikrosteuerung sein, wie beispielsweise die 84C00-Familie von Mikrosteuerungen, die von Philips Components hergestellt wird, wie eine Vorrichtung, die die funktionellen Blöcke enthält, die in Fig. 5 gezeigt sind und die notwendig sind zum Steuern des Betriebs des Transponders, einschließlich eines Datenspeichers, in dem Identifikationsdaten gespeichert werden können.
Die Steuerschaltung 54 verwaltet den Betrieb des Frequenzsynthesizers 55 über die gezeigten Takt- und Datenleitungen durch Weiterleiten von Daten, die über die Modulations-Steuerleitung zu übertragen sind, und kann den Synthesizer durch Aktivierung eines Leistungs-Steuersignals in einen Zustand nach unten gefahrener Leistung versetzen.
Der Frequenzsynthesizer 55 besteht hauptsächlich aus einem gesteuerten Kristall- Referenzoszillator und einer digitalen Phasen-Verriegelungsschleife, die zum Erzeugen einer Frequenzmultiplikation handelt und einen spannungsgesteuerten Oszillator enthält. Eine detaillierte Beschreibung der Elemente des Frequenzsynthesizers ist hierin nicht vorgesehen, da der Aufbau und die Prinzipien des Betriebs solcher Vorrichtungen in der Industrie wohlbekannt sind. Beispielsweise ist ein wohlbekannter Frequenzsynthesizer der von Philips Components hergestellte UMA1014.
Wie es oben erörtert ist, liefert die Steuerschaltung 54 Befehle über die Takt- und Daten-Steuerleitungen zu dem Frequenzsynthesizer 55, einschließlich der Einstellung der Übertragungsfrequenz. Der Frequenzsynthesizer 55 wird von der Steuerschaltung 54 über die Modulations-Steuersignalleitung moduliert. Diese Modulation kann sich auf die Amplitude, die Frequenz oder die Phase des übertragenen Signals auswirken, das durch die Sendeantenne 56 zum Empfang durch einen Empfänger ausgebreitet wird, der auf die Sendefrequenz des Transponders eingestellt ist.
Die Art, auf die der Transponder programmiert ist, um beispielsweise die Steuerschaltung 54 dazu zu bringen, einen Befehl zu dem Frequenzsynthesizer 55 zu führen, um eine bestimmte Antwortfrequenz auszuwählen, ist oben in größerem Detail erörtert.
Die Transponderschaltung wird durch eine kleine Primärzelle 57, die beispielsweise die Chemikalien Lithium-Mangan-Dioxid oder Lithium-Thionyl-Chlorid verwenden kann, mit Leistung versorgt.
Zusammenfassend ist ein Identifikationssystem geschaffen, bei dem ein anhaltendes Vorhandensein des Tags oder Transponders zur Übertragung eines Identifikations-Informationssignals nicht erforderlich ist. Die Unabhängigkeit zwischen dem Empfänger und Sender des Tags erlaubt Übertragungen von Daten mit standardmäßigen Geschwindigkeiten und mit standardmäßigen Formaten, und erlaubt, daß die beschriebenen Konzepte unabhängig von den Operationsfrequenzen auf irgendein System anwendbar sind. Zusätzliche leistungsstarke Merkmale, wie beispielsweise eine Datenverschlüsselung und die programmierbaren Eigenschaften der Tags, die beschrieben sind, sind isolierte Merkmale und gehören nicht zur Trennung zwischen Empfänger und Sender.
Andere Ausführungsbeispiele und Veränderungen der vorliegenden Erfindung sind innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche möglich.
Beispielsweise muß die Anzahl von Signalempfängerdetektoren bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 nicht auf nur zwei beschränkt sein, wie es gezeigt ist. Theoretisch kann eine unbeschränkte Anzahl von Erregersignalempfängern verwendet werden, was zuläßt, daß die Transponder über einen weiten Bereich von Erregerfrequenzen erregt werden. Eine alternative Implementierung könnte einen Signalempfänger verwenden, der über einen Frequenzbereich abtastet.

Claims

1. Elektronisches Identifikationssystem, das folgendes aufweist:

a) eine Einrichtung (5, 7) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Erregerfeldes;

b) eine tragbare Transpondereinrichtung (3) zum Speichern veränderlicher Identifikationsdaten und zum Übertragen eines die Daten enthaltenden Informationssignals auf ein Eintreten in das Feld hin, wobei das Übertragen des Signals unabhängig davon ist, ob die Transpondereinrichtung in dem Feld bleibt; und

c) eine Einrichtung (9, 11) zum Empfangen des Informationssignals von der Transpondereinrichtung und, in Antwort darauf, zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die veränderlichen Identifikationsdaten darstellt, die in dem Informationssignal enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß

d) das Erregerfeld bei einer ersten Frequenz erzeugt wird, die auf eine Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen einstellbar ist;

e) das Informationssignal bei einer zweiten Frequenz übertragen wird, die auf eine Vielzahl unterschiedlicher Frequenzen einstellbar ist; und

f) die zweite Frequenz weder von der ersten Frequenz abgeleitet noch darauf bezogen ist.

2. System nach Anspruch 1, wobei die Transpondereinrichtung (3) geeignet zur Anbringung an ein zu identifizierendes Objekt ist, und wobei das System weiterhin folgendes aufweist:

a) einen Empfänger (21, 51, 52), der auf die erste Frequenz eingestellt ist, zum Erfassen des Feldes,

b) einen Speicher (37) zum Speichern der veränderlichen Identifikationsdaten

c) eine Logikeinrichtung (35, 39, 41, 54) zum Wiedergewinnen der Daten von dem Speicher in Antwort darauf, daß der Empfänger das Feld erfaßt, und in Antwort auf ein Erzeugen des Informationssignals,

d) einen Übertrager (25, 55) zum Empfangen des Informationssignals von der Logikeinrichtung und, in Antwort darauf, zum Übertragen des Informationssignals bei der zweiten Frequenz.

3. System nach Anspruch 2, wobei die Transpondereinrichtung (3) weiterhin eine Vielzahl äußerer Eingangsanschlüsse (27) zum Empfangen von Eingangsdaten von außen aufweist, und eine Einrichtung (41) zum Abtasten der äußeren Eingangsanschlüsse und, in Antwort darauf, zum Verschlüsseln und Übertragen der Eingangsdaten als Teil des Informationssignals.

4. System nach Anspruch 1, das weiterhin eine Schaltung innerhalb der Transpondereinrichtung (3) aufweist zum Verschlüsseln des Informationssignals vor dessen Übertragung, und eine Schaltung innerhalb der Einrichtung (11) zum Empfangen aufweist zum Entschlüssein des Informationssignals vor einem Erzeugen des Ausgangssignals.

5. System nach Anspruch 1, wobei die Transpondereinrichtung (3) geeignet ist, ein weiteres Informationssignal in Antwort darauf zu übertragen, daß die Transpondereinrichtung aus dem Feld herauskommt.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Transpondereinrichtung (3) zum Übertragen des Informationssignals in Übereinstimmung mit einem standardmäßigen Datenformat und standardmäßigen Datengeschwindigkeiten programmierbar ist.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Transpondereinrichtung (3) geeignet ist, eine Übertragung des Informationssignals auf ein Eintreten in das Feld hin um einen pseudozufälligen sich verändernden Betrag zu verzögern.

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (7) zum Erzeugen des elektromagnetischen Erregerfeldes eine Radiosender niedriger Frequenz (LF) aufweist, an den eine Rahmenantenne angeschlossen ist.

9. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Empfangen eine auf eine niedrige Frequenz (LF) eingestellte Antenne (52) aufweist, die mit einem Passivfeld-Detektorschaltkreis (53) verbunden ist.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einrichtung (11) zum Empfangen einen Empfänger ultrahoher Frequenz (UHF) aufweist, der mit einer Mikrosteuerung verbunden ist.

11. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Transpondereinrichtung weiterhin eine Batterie-Leistungsquelle (45, 57) enthält, und eine Einrichtung (38, 54) zum Überwachen der Ladung in der Batterie-Leistungsquelle und zum Integrieren von die Ladung darstellenden Daten in das Informationssignal.

12. System nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung (5, 7) zum Erzeugen geeignet ist, das Erregerfeld in Übereinstimmung mit einem veränderlich programmierenden Signal zum Programmieren des Speichers in Antwort darauf zu modulieren, daß die Transpondereinrichtung in das Feld eintritt.

13. System nach Anspruch 4, wobei die Schaltung (38, 39) innerhalb der Transpondereinrichtung (3) weiterhin folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Erzeugen eines pseudozufälligen sich verändernden Schlüssels, der zu jeder Übertragung des Informationssignals gehört, wobei der Schlüssel in Übereinstimmung mit einem veränderlichen Algorithmus erzeugt wird, eine Einrichtung zum Verschlüsseln des Informationssignals unter Verwendung des Schlüssels, und eine Einrichtung zum Einbetten des Schlüssels in ein verschlüsseltes Informationssignal.

14. System nach Anspruch 13, wobei die Schaltung (38, 39) innerhalb der Einrichtung zum Empfangen weiterhin folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Lokalisieren des Schlüssels in dem verschlüsselten Informationssignal und, in Antwort darauf, zum Entschlüsseln des Informationssignals unter Verwendung des Schlüssels.

15. System nach Anspruch 14, wobei die Schaltung (38, 39) innerhalb der Einrichtung zum Empfangen weiterhin folgendes aufweist: eine Einrichtung zum Speichern aufeinanderfolgender Werte des Schlüssels und zum Vergleichen jedes Schlüssels, der sich in dem Informationssignal befindet, mit dem vorangehenden gespeicherten Schlüssel, wobei in dem Fall, daß die verglichenen Schlüssel identisch sind, das entschlüsselte Informationssignal zurückgewiesen wird, wohingegen in dem Fall, daß die verglichenen Schlüssel unterschiedlich sind, das entschlüsselte Informationssignal akzeptiert wird.

16. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Transpondereinrichtung (3) zur Anbringung an einem zu identifizierenden Objekt geeignet ist, und das weiterhin folgendes aufweist: einen Empfänger zum Abtasten eines Bereichs von Frequenzen, um das elektromagnetische Erregerfeld bei der ersten Frequenz zu erfassen.

17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Transpondereinrichtung (3) zur Anbringung an einem zu identifizierenden Objekt geeignet ist, und das weiterhin folgendes aufweist: eine Vielzahl von Empfängern (51, 52), die auf jeweilige Frequenzen zum Erfassen des Feldes bei einer bestimmten der jeweiligen Frequenzen eingestellt ist.

18. System nach Anspruch 17, wobei die Vielzahl von Empfängern jeweils einen Mikrowellendetektor (51) und einen Niedrigfrequenz-Signaldetektor (52) aufweist.

19. System nach Anspruch 18, das weiterhin folgendes aufweist: einen Demodulator (53) zum Demodulieren von Signalen, die jeweils von dem Mikrowellendetektor und dem Niedrigfrequenz-Signaldetektor empfangen werden.

20. System nach Anspruch 17, 18 oder 19, das weiterhin folgendes aufweist: einen Frequenzsynthesizer (55), der mit der Schaltungseinrichtung (54) verbunden ist, zum Empfangen von Steuersignaien von der Schaltungseinrichtung, und, in Antwort darauf, zum Erzeugen und Übertragen des Informationssignals bei der zweiten vorbestimmten Frequenz, wie sie durch die Steuersignale bestimmt ist.

21. System nach Anspruch 1, wobei die erste Frequenz für eine optimale durch eine Anwendung bestimmte Leistung auswählbar ist, und wobei die Transpondereinrichtung zur Anbringung an ein zu identifizierendes Objekt geeignet ist, und wobei das System weiterhin folgendes aufweist:

a) einen adaptiven Empfänger zum Erfassen der ersten Frequenz,

b) einen Speicher zum Speichern der veränderlichen Identifikationsdaten,

c) eine Logikeinrichtung zum Wiedergewinnen der Daten von dem Speicher in Antwort darauf, daß der Empfänger die erste Frequenz erfaßt, und in Antwort darauf, daß das Informationssignal erzeugt wird,

d) einen Übertrager zum Empfangen des Informationssignals von der Logikeinrichtung und, in Antwort darauf, zum Senden des Informationssignals bei der zweiten Frequenz.