DE69116946T2 - Verfahren und Gerät zur Radioidentifizierung und Zielverfolgung - Google Patents

Verfahren und Gerät zur Radioidentifizierung und Zielverfolgung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Identifizieren von Objekten durch das Senden und Empfangen von Signalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8 (EP-A-161 779).
  • Allgemein betrifft diese Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfolgen und Identifizieren von physikalischen Objekten und insbesondere Hochfrequenzsysteme zur Identifizierung und Verfolgung, welche Produktmarkierungen mit einem eingebauten Hochfrequenzsendeempfänger verwenden.
  • Bekanntermaßen existiert eine Anzahl von Systemen, welche bei der Identifizierung und Verfolgung von physikalischen Objekten in verschiedenen Umgebungen helfen. Zum Beispiel werden (1) optische Strichcodeleser typischerweise in Supermärkten verwendet, um die Bewegung von Produkten zu verfolgen. (2) Optische Buchstabenerkennungsssyteme werden in manchen Kaufhäusern für denselben Zweck verwendet. (3) Magnetstreifenleser werden allgemein verwendet, um Bankkarten in Schalterautomaten zu identifizieren. (4) Hochentwickelte Sicherheitssysteme verwenden Spracherkennung, um Menschen zu identifizieren. (5) Hochfrequenzidentifizierung ("RF/ID") stellt einen weiteren Zugang für eine automatische Identifizierung und Verfolgung dar.
  • Historisch wurde bei Hochfrequenzidentifizierungssystemen eine von zwei Funkverkehrtechniken verwendet. Bei dem einen Systemtyp wurden passive Hochfrequenzreflektoren verwendet und bei dem anderen Typ wurden magnetische Koppler verwendet.
  • Bei den passiven Systemen werden hochfrequenzreflektierende "Markierungen" an den Produkten befestigt, welche identifiziert oder verfolgt werden sollen. Wenn die Produkte einen hinreichenden Abstand von einer Hochfrequenzquelle haben, werden die Markierungen durch die einfallende Hochfrequenzenergie erregt. Die bestrahlten Markierungen reflektieren einen Teil der Hochfrequenz zurück zu einem Empfänger, wobei eine Eigenschaft der Hochfrequenz bei dem Prozeß modifiziert wird. Das Produkt wird aufgrund der Weise identifiziert, in der die einfallende Hochfrequenzenergie bei der Reflexion modifiziert wird.
  • Die passiven Reflektormarkierungen nach dem Stand der Technik weisen verschiedene inhärente Beschränkungen auf. Das Signal- Rauschverhältnis des resultierenden Identifizierungssignals hängt von dem Niveau der einfallenden Energie der bestrahlenden Hochfrequenzquelle, der Geometrie des Reflektors und der Effizienz des Modulations- und Reflexionsprozesses ab. Daher ist das Identifizierungssignal im allgemeinen wesentlich schwächer (zum Beispiel 100 dE schwächer) als das Bestrahlungssignal. Daher sind sehr starke Bestrahlungssignale erforderlich, damit der Prozeß auch nur über begrenzte Reichweiten funktioniert. Dementsprechend erfordern passive Reflektorsysterne eine gerichtete Bestrahlung anstelle einer ungerichteten Bestrahlung, um vernünftige Reichweiten zu erreichen. Ungerichtete Bestrahlung ist allgemein bevorzugt, weil sie nicht die Vorkenntnis des Ortes der Markierung bezüglich der Bestrahlungsquelle erfordert.
  • Außerdem verläuft der Kommunikationsprozeß eines passiven Reflektors grundsätzlich in einer Richtung. Der Zweck der Bestrahlungseinrichtung ist nicht, eine Information zu der Markierung zu übertragen, sondern nur, eine Quelle von Aktivierungsenergie bereitzustellen. Es gibt kein Verfahren für einen Quitttungsaustausch ("handshaking") zwischen der Produktmarkierung und dem Zentralsystem, um zu verifizieren, daß die richtige Identifizierung stattgefunden hat.
  • Der dritte Nachteil von passiven Reflektormarkierungen nach dem Stand der Technik ist ihre Unfähigkeit, Daten dynamisch zu speichern. Die Abfrageeinrichtung eines solchen Systems verfügt nicht über Mittel, um Daten dynamisch in die Markierung für eine spätere Rückübertragung durch die Markierung zu schreiben. Die Markierung wird letztendlich eine rein statische Identifizierung für das daran befestigte Objekt. Solchen Markierungen fehlt die für die dynamische Umgebung der Markierungen angemessene Fähigkeit, Eigenschaften zu ändern.
  • Bei Systemen, die eine magnetische Kopplung verwenden, werden Funkmarkierungen durch die Bewegung durch ein magnetisches Feld erregt und die erregten Markierungen übertragen die magnetisch eingekoppelte Energie zu der Abfrageeinheit zurück. Ein durch eine Induktionsspule erzeugtes Wechselfeld kann verwendet werden, um das erforderliche Erregungsmagnetfeld für dieses System zu erzeugen. Diese Nachricht wird typischerweise mit Längstwellen ("VLF") übertragen.
  • Magnetische gekoppelte Funkmarkierungen sind inhärent auf kurzreichweitige Kommunikation begrenzt. Dies liegt an der geringen Kopplungseffizienz von Antennen mit einer kleinen Schleife (die durch die Markierungsgröße erforderlich sind) bei VLF-Frequenzen.
  • Die EP-A-161 779 offenbart ein Verfahren zum Identifizieren und Verfolgen von Objekten, bei welchem eine Sendeempfänger- Markierung jedem der zu verfolgenden Objekte zugeordnet ist, ein Abfragesignal zu den Sendeempfänger-Markierungen gesendet wird, Identifizierungssignale selektiv von den Sendeempfänger- Markierungen gesendet werden, die Identifizierungssignale empfangen werden, ein Verfizierungssignal gesendet wird und, wenn auf das Markierungs-Identifizierungssignal nicht unmittelbar ein Markierungs-Bestätigungssignal folgt, das von der Markierung erkannt wird, die Markierung weiter wiederholt ein Markierungs-Identifizierungssignal sendet. Gemäß dieser Druckschrift senden Markierungen kontinuierlich Signale ohne einen Bezug oder eine Korrelation zu dem, was andere Markierungen machen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Identifizieren von Objekten durch Senden und Empfangen von Signalen, welche die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 8 enthalten.
  • Um die Beschränkungen der Hochfrequenzidentifizierungssysteme nach dem Stand der Technik zu überwinden, beinhalten das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung die Fähigkeit zum Senden und Empfangen von Hochfrequenz sowohl auf der Seite der Markierung als auch auf der Abfrageseite des Systems. Die Kommunikation über ein aktives optisches Medium, ein Infrarot-, ein UV-, ein magnetisches und ein akustisches Medium könnte auch gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwenden einen Quittungsaustausch ("handshaking"), um den Empfang von korrekter Information von jedem individuell markiertem Objekt zu verifizieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Raum-, Polarisations-, Zeit- und Frequenz-Diversity-Verfahren verwendet werden, um die Einschränkungen durch die Interferenz bei mehreren Wegen oder mehreren Vorrichtungen in der Funkmarkierungs-Umgebung zu überwinden. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwenden eine beabsichtigte zellulare Kommunikationsreichweitenbeschränkung, um das Lokalisieren der Markierungen zu unterstützen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein MESFET-Eingang mit einem Pendelrückkopplungsempfänger gekoppelt. Diese elektronische Schaltungskonfiguration verringert die Interferenz deutlich, die normalerweise bei Pendelrückkopplungsempfängern auftritt, undgestattet die Verwendung einer kostengünstigen Pendelrückkopplungsempfänger-Technologie in der dichtgedrängten Umgebung von eng verbundenen Funkmarkierungen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bestimmte Eigenschaften der absichtlichen Strahlung (z.B. Phase, Ankunftszeit, Ankunftswinkel) verwendet, um den Ort der Markierung relativ zu der Abfrageeinrichtung in einer Zelle zu bestimmen. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erhöhen auch die Beständigkeit von Nachrichten in Bearbeitungssituationen, in denen Signale von individuellen Markierungen auf der Abfrageseite komzident bezüglich der Zeit sind.
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm des Funkmarkierungs-Untersystems der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt die Verwendung von mehreren Abfrageeinrichtungen in einem zellularen Markierungsverfolgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 3 ist ein Elockdiagrarnm des MESFET-Eingangs des in Fig. 1 gezeigten Markierungsempfängers.
  • Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm der in Fig. 1 gezeigten Mikroleistungs-Aktivierungsschaltung.
  • Fig. 5 ist ein Blockdiagramm des Abfrage-Untersystems der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 6 ist ein Flußdiagramm des Batch-Sammelprotokolls, wie es in dem Abfrage-Untersystem der Fig. 5 implementiert ist.
  • Fig. 7 ist ein Flußdiagramm des Batch-Sammelprotokolls, wie es in dem Funkmarkierungs-Untersystem der Fig. 1 implementiert ist.
  • Fig. 8 ist ein Zeitdiagramm, welches die Arbeitsweise des Prozesses mit statistischen Verzögerungen zeigt.
  • Fig. 9 ist eine Beschreibung des bevorzugten Datenformats für Nachrichten zwischen dem Markierungs- und dem Abfrage-Untersystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 10 ist ein funktionelles Blockdiagramm einer Ausführungsform eines linearen rekursiven Sequenzgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung umfaßt zwei Haupttypen von Untersystemen: die Markierungs-Sendeempfänger- Untersysteme 8, 120, 130, 140 und das Abfrage-Untersystem 7. Das Markierungs-Sendeempfänger-Untersystem 8 umfaßt einen Empfänger 1 zum Aufnehmen und Demodulieren des Signals 10 von der Abfrageeinrichtung 7 und einen Sender 3 zum Modulieren und Zurücksenden des Signals 99 zu der Abfrageeinrichtung. Diese Markierung umfaßt weiterhin einen Mikrocomputer 2, welcher Daten aus dem empfangenen Signal verarbeitet, das Batch-Sammelprotokoll anwendet, um Nachrichten zu verifizieren, und den Sender 3 steuert, eine Leistungsquelle 6, eine fakultative Anzeige 5 und eine Mikroleistungs-Aktivierungsschaltung 4. Die Aktivierungsschaltung 4 hält die Markierung in einem Zustand mit sehr geringer Leistung, bis ein vorbestimmtes Aktivierungssignal empfangen wird. Die Anzeige 5 kann verwendet werden, um Statusinformationen bezüglich des Identifizierungsoder Verfolgungsvorgangs zu liefern oder um andere Nachrichten für Personal anzuzeigen, welches die Hochfrequenzmarkierung 1 betrachtet.
  • Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Mehrere Abfrageeinrichtungen können so aufgebaut und zu einem Netzwerk verbunden sein, daß eine zellulare Empfangsumgebung geschaffen wird. Die Abfrageeinrichtungen 10, 101, 102, 103, die sich in jeder der Zellen 15, 12, 13, 14 befinden, kommunizieren mit einem Computer 11 über ein Netzwerk 110 mit herkömmlichem Aufbau (verdrahtet, mit optischen Fasern, mit Funkverbindung usw.) und außerdem mit allen Funkmarkierungen, welche sich innerhalb der Kommunikationszelle dieser Abfrageeinrichtung befinden. Die Zellen 12, 13, 14, 15 entsprechen dem Kommunikationsradius der Abfrageeinrichtungen 101, 102, 103 bzw. 10. Ein Feld dieser Abfrage-Kommunikationszellen, das strategisch um eine Einrichtung angeordnet ist, liefert die notwendige Kommunikationsstruktur, um mit allen Markierungen zu kommunzieren, die sich in der Einrichtung befinden. Wenn das Identifizierungssignal von jeder Markierung empfangen wird, übermittelt die zugehörige Abfrageeinrichtung den Identifizierungscode an den Überwachungscomputer, wodurch nicht nur die Markierung, sondern auch der ungefähre Ort der Markierung identifiziert wird. Wenn nur eine Identifizierungsinformation und keine Ortsinformation erforderlich ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein System mit einer einzigen Zelle ohne einen Computer 11 oder ein Netzwerk 110 verwendet werden.
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 und Fig. 3 kann jede Art eines Empfängers und Senders (z.B. mit Infrarotstrahlung, akustisch, mit Hochfrequenzstrahlung, optisch, magnetisch) erfindungsgemäß verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird Hochfrequenz im VHF-Bereich verwendet. Ein Empfängermodul 1, welches einen herkömmlichen Pendelrückkopplungsempfänger 22 aufweist, der mit einem MESFET-Eingang 21 gekoppelt ist, und ein herkömmlicher amplitudenmodulierter Sender 3 mit Ein-Aus- Tastung werden verwendet. Weiterhin kann jede Art eines Mikrocomputers 2 verwendet werden, solange die Geschwindigkeit des Prozessors ausreicht, um die Daten zu verarbeiten und das notwendige Batch-Sammelprotokoll zu implementieren. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein 8 Bit-Mikroregler verwendet.
  • In der bevorzugten Ausführungsform ist der Markierungsempfänger 1 ein modifizierter Pendelrückkopplungsempfänger. Die Modifizierung ist in Fig. 3 gezeigt und beinhaltet das Hinzufügen eines FET-(Feldeffekttransistor-)Eingangs 21 zu einem Pendelrückkopplungsempfänger vom Standardtyp 22. Ohne die Verwendung des FET-Eingangs würde der Pendelrückkopplungsempfänger ein Hochfrequenzsignal (Rauschen) in die Umgebung über die direkt angeschlossene Antenne abgeben und mit den Empfangseinrichtungen anderer in der Nähe befindlicher Markierungen interferieren. FET-Schaltungen weisen typischerweise eine extrem hohe Isolation des Rückwärtssignals auf, so daß die Verwendung eines FET-Eingangs die Streuung von Hochfrequenz und Löschenergie von dem Empfänger wesentlich verringert und gleichzeitig die Empfindlichkeit des Empfängers erhöht. Infolgedessen gestattet diese Konstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung die Vewendung einer kostengünstigen Empfängerkonstruktion, wie einer Pendelrückkopplungsschaltung, in der anspruchsvollen Netzwerkumgebung der Funkmarkierungskommunikation.
  • Es wird nun Bezug auf die Figuren 1 und 4 genommen. Um die Lebensdauer der Leistungsquelle 6 zu erhöhen, die typischerweise eine kleine Batterie ist, bleibt das Empfängermodul 1 in dem Markierungs-Untersystem 8 normalerweise bis auf einen kleinen Bruchteil der Zeit in einem Wartezustand mit geringem Energieverbrauch. Während der kurzen Zeitintervalle, in denen das Empfängermodul 1 in dem Markierungs-Untersystem 8 aktiviert ist, gestattet die Erregungsleistung von dem Aktivierungsmodul 4 die Detektion des Aktivierungssignals, das von der Abfrageeinrichtung 7 ankommt. Wenn kein derartiges Signal detektiert wird, setzt das Markierungsempfänger-Untersystem 8 seinen "Schlaf/Wach"-Zvklus fort, indem es in den Zustand mit geringem Energieverbrauch zurückkehrt. Wenn jedoch Hochfrequenzenergie von der Abfrageeinrichtung 7 detektiert wird, geht das Markierungsuntersystem 8 in den Modus mit voller Leistung über, um sich für eine Kommunikation mit der Abfrageeinrichtung 7 vorzubereiten.
  • Es wird nun Bezug auf die Figuren 1 und 4 genommen. In der bevorzugten Ausführungsform verwendet die Mikroleistungs-Aktivierungsschaltung 4 einen extrem niederohmigen astabilen Oszillator, um Energie in den Empfänger einzutakten. Der Aufbau der Aktivierungsschaltung beruht auf einem programmierbaren Operationsverstärker 30, der in einem Modus mit extrem niedriger Leistung verwendet wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird ein 50 MΩ-Stromsetzwiderstand 31 verwendet. Hochgeschwindigkeitsschaltdioden 32, 33 sind in einer quasi-antiparallelen Konfiguration angeordnet, um eine stark asymmetrische Aktivierungswellenform (geringes Tastverhältnis) zu liefern. Die Widerstände 37 und 38 werden verwendet, um den Operationsverstärker 30 auf dem Niveau der halben Systemspannung vorzubelasten. Der Widerstand 34 und der Kondensator 35 sind so gewählt, daß sie einen Oszillator bilden, der für eine kurze Periode (bei der bevorzugten Ausführungsform ungefähr 1 ms) aktiv ist und über eine lange Periode (bei der bevorzugten Ausführungsform ungefähr 1 s) inaktiv ist. Das Oszillatorsignal taktet dann ein Paar von logischen Gattern 36, 37 mit einem hohen Source-Strom, welche dann den Rest der Empfängerschaltung sauber mit Energie versorgen können.
  • Die daraus resultierende Stromversorgungstastungsschaltung der Figur 4 hat die Fähigkeit, eine Quelle für den Strom (10 mA) zu bilden, der zum Versorgen der Empfängerschaltung notwendig ist; sie zieht jedoch im Mittel selbst nur 2 µA während der 99 ms, in denen der Empfänger nicht aktiv ist.
  • Es wird nun Bezug auf Fig. 5 genommen. Die Abfrageeinrichtung besteht aus einem Empfänger 50, einem Mikrocomputer 51, einem Sender 52, einem Speicher 53 und fakultativ einer Anzeige 54, einer fakultativen Tastatur 55, einem Modem 56 und einer Kabelschnittstelle 57. Die Ausgestaltung all dieser Komponenten, außer vielleicht des Empfängers 50, ist konventionell. Der Empfänger 50 kann entweder einen herkömmlichen Superheterodyn- Aufbau aufweisen oder ein durch einen FET modifizierter Pendelrückkopplungsempfänger sein, wie er in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wurde.
  • Gemäß der Erfindung können verschiedene Techniken verwendet werden, um die Beständigkeit der Nachricht gegenüber einem Signal-Mehrfachweg und anderen Störungen zu verbessern. Beispielhafte Techniken umfassen Antennen-, Frequenz-, Polarisations- und Zeit-Diversity. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Kombination von Antennen 59, 60, 61, welche sowohl Polarisations-Diversity als auch Raum-Diversity verwenden, bei dem Eingangsmodul 58 für den Empfänger 50 verwendet.
  • Eine zweite Art der Signalverstärkung, welche bei der Abfragevorrichtung verwendet werden kann, ist die Parameterverstärkung. Zum Beispiel kann die effektive Sendeleistung durch die Verwendung einer Repeatervorrichtung erhöht werden und eine weitere Vorrichtung kann verwendet werden, um die Richtung und den Abstand von einem Repeater zu einer Markierung zu bestimmen. Um die Repeaterverstärkung zu implementieren, senden bestimmte Relaiseinheiten ein Markierungssignal zu einer weiter entfernten Abf rageeinheit, welche eine besondere Zuordnung zu dieser besonderen Markierung aufweist. Ein solches System erhöht die effektive Reichweite zwischen den Markierungen und ihren zugeordneten Abfrageeinrichtungen. Die Verbesserung der Reichweite und des Richtungsfindens kann dadurch implementiert werden, daß akustische Wandler in einem Weg der Zweiwegverbindung zwischen der Markierung und der Abfrageeinrichtung verwendet werden. Akustische Wellen breiten sich viel langsamer aus als elektromagnetische Wellen und können daher für eine genauere kurzreichweitige Ortung mit Hilfe herkömmlicher Echo ortungstechniken verwendet werden. Weiterhin können mehrere akustische Strahlen verwendet werden, um eine Richtungsmessung mit Hilfe von herkömmlichen Triangulationsverfahren zu liefern.
  • Es wird nun Bezug auf die Figuren 6, 7 und 8 genommen. Erfindungsgemäß wird ein Batch-Sammelprotokoll oder -Verfahren verwendet, um Situationen zu handhaben, in denen mehrere Markierungs-Untersysteme gleichzeitig auf die Gegenwart von Hochfrequenzenergie von einem Abfrage-Untersystem 7 reagieren.
  • Viele übliche Anwendungen der vorliegenden Erfindung würden nicht eine ständige Abfrage aller Markierungen innerhalb der Funkreichweite der Abfrageeinrichtung 7 erfordern. Bei derartigen Anwendungen bleiben alle Markierungen normalerweise in dem Wartemodus mit geringen Energieverbrauch wie vorangehend erörtert. Wenn eine Abfrage gewünscht ist, wird ein Abfrage- Aktivierungssignal durch die Abfrageeinrichtung 62 gesendet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist dieses Signal ein VHF- Funksignal, das mit 62 khz moduliert ist. Dieses Signal muß für eine Zeitdauer gesendet werden, die größer oder gleich der Mikroleistungs-Abtastperiode oder, bei der bevorzugten Ausführungsform, 1000 ms ist. Wenn das Aktivierungssignal von der Markierung 1 empfangen wird, wird der Rücksetzstift des Mikrocomputers 2 aktiviert. Das Rücksetzen aktiviert den Mikrocomputer aus seinem Zustand mit geringem Energieverbrauch und leitet die Aktivierungsroutine ein. Die Routine wird "Warten auf Hallo" 72 genannt.
  • Nach einer Verzögerung, die ausreicht, daß alle Markierungen in den Zustand 72 kommen, wird ein "Hallo"-Befehl von der Abfrageeinrichtung gesendet. Das "Hallo" ist ein Signal, welches alle Markierungen, die aktiviert worden sind, anweist, mit ihrem Antwortprotokoll zu beginnen. Nunmehr bezugnehmend auf Fig. 9 ist das bevorzugte Format des "Hallo"-Signals und aller weiteren Datenübertragungen ein pulsbreitenmodulierter Code, der aus Pulsen von 80 ms und Zwischenräumen von 40 ms oder 80 ms aufgebaut ist, was einer Dateninformationsbandbreite von nicht mehr als 25 kHz entspricht. Andere Datenübertragungssystem könnten jedoch auch gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Der Empfang des "Hallo"-Signals leitet die Sende/Bestätigungsschleife ein, die in Form der Schritte 73, 74, 75 in Fig. 7 dargestellt ist. Zuerst wird eine Verzögerung berechnet (73). Diese Verzögerung muß so willkürlich wie möglich sein, damit das Verfahren zum Vermeiden von Kollisionen effizient arbeitet. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein linearer rekursiver Sequenzgenerator 90, der die Markierungsidentifizierungsadresse als "Keim" hat, verwendet, um diese Verzögerungen zu erzeugen, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist.
  • Die Markierung antwortet zu dieser Verzögerungszeit mit ihrer Identifizierungsadresse (74) und wartet dann auf eine Bestätigung (75). Während dieses festen Empfangszyklus 64 bringt die Abfrageeinrichtung alle während des Zyklus empfangenen Identifizierungscodes in einer dynamischen Datenbank unter (65) Am Ende des Empfangszyklus (vorausgesetzt, daß zumindest ein Identifizierungscode empfangen worden ist) sendet sie die Liste der empfangenen Identifizierungscodes zu den Markierungen zurück (66). Wenn keine neuen Markierungssignale empfangen worden sind (67, 68, 69), endet der Prozeß.
  • Die Markierungen warten kollektiv auf die Bestätigung, daß sie empfangen worden sind (75). Wenn der individuelle Identifizierungscode einer Markierung richtig in dem Abfrageeinrichtungs- Bestätigungszyklus 66 empfangen worden ist (75), kann diese Markierung in den Wartemodus zurückkehren (76). Wenn sie nicht bestätigt worden ist, versucht es die Markierung von neuem, indem sie ihren Identifizierungscode zu der Abfrageeinrichung zurücksendet, jedoch mit einer anderen Verzögerungsperiode (72, 73, 74, 75).
  • Da die Sendezeit des Identifizierungspakets im Vergleich mit der Empfangsperiode (vgl. Fig. 7) klein ist, ist die Wahrscheinlichkeit, daß die Antworten von Markierungen kollidieren, gering und wird im Verlauf des Prozesses noch unwahrscheinlicher. Die Kollisionswahrscheinlichkeit jedes Zyklus wird durch das Tastverhältnis, die Empfangsperiode, die Zahl der empfangenen Markierungen und den Grad der Willkürlichkeit der Sendeverzögerung für jedes Senden bestimmt.
  • Für die bevorzugte Ausführungsform wird eine Kollisionswahrscheinlichkeit von 1 pro 100 Markierungseinheiten festgelegt.
  • Typischerweise tritt bei einem gut eingestellten Kollisionsprotokoll der Kollisions-Iterationsprozeß ungefähr mit einer Quadratwurzelrate auf.
  • Der Zeitablauf dieses Prozesses ist graphisch in Fig. 8 dargestellt. Die Abfrageeinrichtung aktiviert alle Markierungen in den Aktivierungszustand (81), beginnt den Empfangszyklus (82) durch das Aussenden eines "Hallo"-Befehls, bestätigt die Markierungen (83) und wiederholt den Prozeß (84, 85, 86), bis alle Kollisionen aufgelöst worden sind.
  • Das oben beschriebene Netzwerkprinzip kann weiter durch die Verwendung von A) einer zielgerichteten Aktivierung [ein besonderer "Hallo"-Code, gefolgt von einem Adreßcode, wird gesendet], der nur die spezifische Markierung aktiviert, B) einer Nachrichtenübermittlung [die Markierung hängt in dem Empfangszyklus eine Nachricht an seine Adresse an] und C) eine Nachrichtenübermittlung in umgekehrter Richtung [die Abfrageeinrichtung fügt eine Nachricht an die Bestätigung einer spezifischen Markierung an] ausgebaut werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können bei dem Verfahren zum Verhindern einer Kollision Zufallszahlen bezüglich irgendeines von mehreren Nachrichtenparametern verwendet werden.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Antwortverzögerung verwendet. Bei dem Verfahren könnte jedoch genausogut die Frequenz, die Phase, die Amplitude oder die räumliche Änderung verwendet werden.
  • Daher verwendet ein Identifizierungs- und Verfolgungssystem Nachrichten in zwei Richtungen zwischen einer zentralen Abfrageeinrichtung und individuellen Funk-Sendeempfänger-Markierungen, um mit einer Markierung versehene Objekte in dem Sende- und Empfangsbereich der Abfrageeinrichtung zu identifizieren.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Identifizieren von Objekten durch das Senden und Empfangen von Signalen, welche umfaßt:
eine Mehrzahl von Markierungs-Sendeempfängern (8;120,130,140), einen für jedes der genannten Objekte, wobei jeder Markierungs-Sendeempfänger (8; 120,130,140) eine Signalempfangseinrichtung (1;21,22) und eine Sendeeinrichtung (3) enthält,
einen Abfrage-Sendeempfänger (7) zum Kommunizieren mit den Markierungs-Sendeempfängern, wobei der Abfrage-Sendeempfänger (7) eine Signalsendeeinrichtung (52) und eine Empfangseinrichtung (50) enthält,
wobei die Markierungs-Sendeempfänger und der Abfrage-Sendeempfänger mit einem Kommunikationsprotokoll kommunizieren,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kommunikationsprotokoll ein Batchprotokoll ist, das eine allen Markierungs-Sendeempfängern gemeinsame Sequenz enthält, welche
eine Hörperiode, während der jeder aus der Mehrzahl von Markierungs-Sendeempfängern ein Markierungsidentifizierungssignal zu dem Abfrage-Sendeempfänger übermitteln kann, und
eine Rückmeldeperiode aufweist, während welcher der Abfrage-Sendeempfänger Rückmeldungssignale zu den Markierungs-Sendeempfängern übermitteln kann, und
daß die Signalsendeeinrichtung (52) des Abfrage-Sendeempfängers dafür eingerichtet ist, ein Startsignal an die Markierungs-Sendeempfänger zu senden, um den Beginn der Hörperiode anzuzeigen, die Empfangseinrichtung (50) des Abfrage-Sendeempfängers dafür eingerichtet ist, Markierungsidentifizierungssignale während der Hörperiode von einer Untergruppe der Markierungs-Sendeempfänger zu empfängen und die Signalsendeeinrichtung (52) des Abfrage- Sendeempfängers weiterhin dafür eingerichtet ist, Rückmeldungssignale während der Rückmeldungsperiode zu der Untergruppe von Markierungs-Sendeempfängern zu senden, und
die Signalempfangseinrichtung (1;21,22) der Markierungs- Sendeempfänger dafür eingerichtet ist, das Startsignal von der Signalsendeeinrichtung (52) des Abfrage-Sendeempfängers zu empfangen, um den Beginn der Hörperiode zu identifizieren, die Sendeeinrichtung (3) der Markierungs- Sendeempfänger dafür eingerichtet ist, ein Markierungsidentifizierungssignal während der Hörperiode zu senden und die Signalempfangseinrichtung (1;21,22) der Markierungs-Sendeempfänger dafür eingerichtet ist, ein Rückmeldungssignal von dem Abfrage-Sendeempfänger während der Rückmeldungsperiode zu empfangen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungs-Sendeempfänger (8,120,130,140) in einem Bereitschaftsmodus mit geringem Energieverbrauch bleiben, bis sie durch das Startsignal (81) von dem Abfrage-Sendeempfänger (7) aktiviert werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsidentifizierungssignal von jedem Markierungs-Sendeempfänger (8,120,130,140) individuell ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromversorgungstastung periodisch ein Signal zu einem Mikroprozessor in jedem Markierungs-Sendeempfänger liefert, um einen Bereitschaftsbetrieb mit geringem Energieverbrauch zu bewirken.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungs- Sendeempfänger (8,120,130,140) eine Einrichtung (2) zum Verzögern der Übertragung des Markierungsidentifizierungssignals von jedem verbleibenden Markierungs-Sendeempfänger um eine bestimmte Zeitdauer nach den Signalen des Abfrage-Sendeempfängers, daß ein Rücksenden erforderlich ist, umfassen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Zeitdauer für jeden verbleibenden Markierungs-Sendeempfänger verschieden ist und in einer pseudozufälligen Weise bestimmt wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen des Orts der Markierungen der Markierungs-Sendeempfänger (8,120,130,140) umfaßt.
8. Verfahren zum Identifizieren von Objekten durch Senden und Empfangen von Signalen in einem System, welches umfaßt:
eine Mehrzahl von Markierungs-Sendeempfängern (8;120,130,140), einen für jedes der genannten Objekte, einen Abfrage-Sendeempfänger (7) zum Kommunizieren mit den Markierungs-Sendeempfängern,
und bei dem die Markierungs-Sendeempfänger und der Abfrage-Sendeempfänger mit einem Kommunikationsprotokoll kommunizieren,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Kommunikationsprotokoll ein Batchprotokoll ist,
welches eine Sequenz enthält, die
eine Hörperiode, während der jeder aus der Mehrzahl von Markierungs-Sendeempfängern ein Markierungsidentifizierungssignal zu dem Abfrage-Sendeempfänger übermitteln karin, und eine Rückmeldungsperiode aufweist, während der der Abfrage-Sendeempfänger Rückmeldungssignale zu den Markierungs-Sendeempfängern übermitteln kann, und daß der Abfrage-Sendeempfänger ein Startsignal an die Markierungs-Sendeempfänger sendet, um den Beginn der Hörperiode anzuzeigen, Markierungsidentifizierungssignale während der Hörperiode von einer Untergruppe der Markierungs-Sendeempfänger empfängt und Rückmeldungssignale während der Rückmeldungsperiode an die Untergruppe der Markierungs-Sendeempfänger sendet und
daß die Markierungs-Sendeempfänger das Startsignal von dem Abfrage-Sendeempfänger empfangen, so daß sie den Beginn jeder Hörperiode identifizieren, ein Markierungsidentifizierungssignal während der Hörperiode senden und ein Rückmeldungssignal von dem Anfrage-Sendeempfänger während der Rückmeldungsperiode empfangen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Startsignal und die Rückmeldungssignale durch ein zentrales Abfrage-Sendeempfänger- Untersystem gesendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Markierungs-Sendeempfänger in einem Empfangsbereich des Startsignals Identifizierungssignale senden.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Sendens von Markierungsidentifizierungssignalen weiterhin den Schritt umfaßt, daß jeder Markierungs-Sendeempfänger den Beginn des Sendens des Markierungsidentifizierungssignals um eine bestimmte Zeitdauer nach dem Empfang des Startsignals verzögert.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte Zeitdauer in einer pseudozufälligen Weise bestimmt wird.
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