DE69524494T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Identifizierung mehrerer Transponder - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Identifizierung mehrerer Transponder

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Description

    TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Transponder. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung der Art, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definiert ist, sowie auf ein Verfahren zur Identifizierung mehrerer, in weiterer Nähe zueinander befindlicher Transponder.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Ein Identifizierungssystem der Art, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definiert ist, ist aus US-A-4 691 202 bekannt. Das System enthält eine Abfrageeinheit, die ein Abfragesignal zu mehreren Transpondern sendet, von denen jeder so ausgestaltet ist, daß er mittels eines ersten codierten, in den Transponder gespeicherten Identifizierungssignals automatisch antwortet, das auf eine von den Transponder ausgesendete Trägerwelle moduliert ist. Die Abfrageeinheit empfängt und prüft das Antwortsignal. Für den Fall, daß innerhalb des Bereichs mehrere Transponder vorhanden sind und gleichzeitig Antwortsignale aussenden, empfängt die Abfrageeinheit verstümmelte Antwortsignale. Die Abfrageeinheit sendet die Anwortsignale daher zu den Transpondern zurück, und jeder Transponder prüft das zurückgesendete Antwortsignal mit seinem ersten codierten Identifizierungssignal. Für den Fall der Übereinstimmung beendet der Transponder das Aussenden, und für den Fall der Nichtübereinstimmung setzt der Transponder die Aussendung fort.
  • Transponderanordnungen sind dazu benutzt worden, Gegenstände, Tiere oder Personen, die sich an ausgewählten Orten befinden, kontaktlos zu erfassen und eindeutig zu identifizieren. Transpondersysteme enthalten typischerweise eine Abfrageeinheit, die HF-Impulse entsenden, sowie mehrere Transponder, die die Impulse empfangen und mit gespeicherten Daten in Form eines modulierten HF- Trägers antworten. Da die Transponder winzig klein sein können, können Transpondersysteme in unzähligen Anwendungen zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann auf einem Förderband transportiertes Gepäck identifiziert und je nach dem codierten Bestimmungsort an einen Leitpunkt gelenkt werden. Maschinenbauteile können identifiziert und zu bestimmten Stationen eines Fließbandes transportiert werden. Bewegungsmuster und Aktivitäten eines Viehbestandes, der mit Transpondereinheiten ausgestattet ist, kann überwacht und in unaufdringlicher Weise aufgezeichnet werden. Personen können Identifizierungsanhänger mit einer Transpondereinheit mit sich führen, um Zugang zu gesicherten Bereichen zu erhalten, ohne daß ein Kartenleser benutzt werden muß.
  • Es entsteht jedoch ein Problem, wenn mehrere Transpondereinheiten innerhalb des Abfragefeldes einer Abfrageeinheit vorhanden sind. Wenn mehrere Transpondereinheiten im Abfragefeld vorhanden sind und gleichzeitig auf die Abfrageimpulse der Abfrageeinheit antworten, wird nur die Transpondereinheit mit der größten Feldstärke und der stärksten Charakteristik erfaßt und identifiziert. Als Ergebnis wird üblicherweise nur die Transpondereinheit identifiziert, die der Abfrageeinheit am nächsten liegt. Da weitere Transponder, die weiter von der Abfrageeinheit entfernt sind, nicht erfaßt werden, ergeben sich Fehler.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Erfindung werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Identifizieren mehrerer Transponder geschaffen, wodurch die Nachteile bisheriger Systeme eliminiert oder wesentlich reduziert werden.
  • Gemäß der Erfindung werden eine Vorrichtung der obigen Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Identifizieren mehrerer in einem Abfragefeld einer Abfrageeinheit eintretender Transponder mit den im Anspruch 4 definierten Schritten geschaffen. Den Transpondern ist jeweils ein eindeutiger Identifizierungscode zugeordnet. Nach Empfang eines Abfrageimpulses von der Abfrageeinheit antwortet dieser Transponder mit seinem jeweiligen Identifizierungscode. Abhängig vom räumlichen Abstand jedes Transponders von der Abfrageeinheit erfaßt und empfängt die Abfrageeinheit die stärkste Antwort. Der empfangene Identifizierungscode wird gespeichert. Vorzugsweise sendet die Abfrageeinheit wiederholt Abfrageimpulse aus, die jeden gespeicherten Identifizierungscode enthält, bis alle Transponder identifiziert und gelesen worden sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung speichert die Abfrageeinheit die Identifizierungscodes und behält sie für eine vorbestimmte Zeitperiode im Speicher. Nach dieser Zeitperiode werden die Identifizierungscodes gelöscht, damit ein Wiedereintreten in das Abfragefeld erfaßt wird.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
  • - Fig. 1 ein vereinfachtes Diagramm ist, das mehrere im Abfragefeld einer Abfrageeinheit befindliche Transponder zeigt;
  • - Fig. 2 ein vereinfachtes Flußdiagramm des Prozesses zum selektiven Lesen der mehreren Transponder ist;
  • - Fig. 3 ein Datenfluß- und Zeitdiagramm des gleichen Prozesses ist;
  • - Fig. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Abfrageeinheit ist; und
  • - Fig. 5 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Transponders ist.
    • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und deren Vorteile lassen sich am besten unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 5 der Zeichnungen verstehen, wobei in den verschiedenen Zeichnungen für gleiche und entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind.
  • Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Szene mehrerer Transponder 10 bis 16 mit Identifizierungscodes A bis D, die sich in einem Abfragefeld 18 einer Abfrageeinheit 20 befinden. Wie gezeigt ist, ist der räumliche Abstand von der Abfrageeinheit 20 zu jedem der Transponder verschieden, wobei der Transponder 10 innerhalb des Abfragefeldes 18 am nächsten liegt und der Transponder 16 am weitesten entfernt ist. Das Abfragefeld 18 repräsentiert den Bereich, in dem die von der Abfrageeinheit 20 erzeugten Abfrage- oder Energieimpulse ohne weiteres empfangen werden können. Das Abfragefeld kann ein kontinuierliches moduliertes oder unmoduliertes HF-Signal enthalten. Die Transponder 10 bis 16 können die Abfrageimpulse von der Abfrageeinheit 20 empfangen und darauf mit gespeicherten Daten und ihren jeweiligen Identifizierungscodes antworten. Wie dargestellt ist, empfängt ein außerhalb des Abfragefeldes 18 befindlicher Transponder 22 den Abfrageimpuls nicht, so daß er nicht an der Aussendung seiner gespeicherten Daten teilnimmt.
  • In einer typischen Transponderanordnung sendet die Abfrageeinheit 20 einen HF-Abfrageimpuls aus. Der Abfrageimpuls versorgt einen innerhalb des Abfragefeldes befindlichen Transponder mit Energie und ermöglicht ihm, mit gespeicherten Daten zu antworten. In der in Fig. 1 dargestellten Szene empfangen die Transponder 10 bis 16 den Abfrageimpuls und antworten darauf im wesentlichen gleichzeitig. Da sich der Transponder 10 im kleinsten räumlichen Abstand von der Abfrageeinheit 20 befindet, hat seine Antwort die höchste Feldstärke und wird daher von der Abfrageeinheit 20 erkannt, während die Antworten der Transponder 12 bis 16 ignoriert werden. Die Anwesenheit der Transponder 12 bis 16 wird daher nicht richtig erfaßt.
  • In den Fig. 2 und 3 ist das Verfahren, mit dessen Hilfe mehrere innerhalb des Abfragefeldes 18 der Abfrageeinheit 20 befindliche Transponder identifiziert werden, in einem Flußdiagramm bzw. einem Zeitfolgediagramm dargestellt. Die Abfrageeinheit 20 beginnt durch Aussenden eines Abfrageimpulses, wie in den Blöcken 30 und 32 angegeben ist. Als Antwort darauf sendet jeder im Abfragefeld 18 befindliche Transponder 10 bis 16 eine Antwort, die einige in ihnen gespeicherte Daten sowie einen eindeutigen Identifizierungscode A bis D enthält, wie im Block 34 angegeben ist. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung können die Identifizierungscodes aus einer 64-Bit-Folge bestehen. In den meisten Anwendungen ist jedoch nur das Aussenden einer kleinen Anzahl der niedrigstwertigen Bits des Identifizierungscodes erforderlich, um alle Transponder eindeutig zu identifizieren.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Beispielsszene erfaßt und empfängt die Abfrageeinheit 20 die Antwort des Transponders 10 und dessen Identifizierungscode A, da dieser am nächsten liegt und seine Feldcharakteristik wahrscheinlich die stärkste ist. In den Blöcken 38 und 40 speichert die Abfrageeinheit 20 den Identifizierungscode A des Transponders 10 und sendet erneut einen Abfrageimpuls aus. Dieses Mal enthält der Abfrageimpuls den gespeicherten Identifizierungscode des Transponders 10. Das Einfügen des Identifizierungscodes stellt eine Bestätigung des Empfangs der Antwort des Transponders 10 und dessen Identifizierung dar.
  • Nach Empfang des Abfrageimpulses antworten die Transponder 12 bis 16, da ihre jeweiligen Identifizierungscodes verschieden von dem Code sind, der im Abfrageimpuls enthalten ist, was im Block 42 angegeben ist. Da dieses Mal der Transponder 12 der Abfrageeinheit 20 am nächsten liegt, wird seine Antwort mit seinem Identifizierungscode von der Abfrageeinheit 20 erkannt. Die Abfrage im Block 44 zur Bestimmung, ob im Abfragefeld 18 Transponder vorhanden sind, wird daher bejahend beantwortet. Der Transponder 12 wird identifiziert und sein Identifizierungscode C wird gespeichert, wie in den Blöcken 36 und 38 gezeigt ist. Die Abfrageeinheit 20 fährt fort, Abfrageimpulse mit gespeicherten Identifizierungscodes auszusenden, wie in den Blöcken 40 bis 44 und in Fig. 3 gezeigt ist, bis sie die Transponder 14 und 16 identifiziert hat und danach keine weitere Antwort mehr empfängt. Da der Transponder 22 außerhalb der Reichweite des Abfragefeldes 18 bleibt, empfängt er keine Abfrageimpulse und antwortet daher nicht.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt ist, löscht die Abfrageeinheit 20 am Ende einer vorbestimmten Zeitperiode nach der Erfassung der Transponder 10 bis 16 die gespeicherten Identifizierungscodes aus ihrem Speicher. Vorzugsweise sind die Identifizierungscodes in chronologischer Reihenfolge gespeichert, so daß jeder Code bei Ablauf der Zeitperiode gelöscht werden kann. Beispielsweise kann zum Speichern der Identifizierungscodes eine FIFO-Warteschlange mit vorbestimmter Kapazität c benutzt werden. Wenn der (c+1)-te Transponder identifiziert ist, wird der erste Transponder, der identifiziert wurde, aus der Warteschlange gelöscht.
  • Die Dauer der vorbestimmten Zeitperiode und/oder die Kapazität der Warteschlange hängt größtenteils von der Anwendung des Transpondersystems ab. Wenn beispielsweise erwartet wird, daß sich die Transponder kurzzeitig in das Abfragefeld hinein und aus diesem herausbewegen können und wenn es wünschenswert ist, diese Transponder jedes Mal dann zu identifizieren, wenn sie in das Abfragefeld eintreten, dann werden die Zeitdauer und die Warteschlangenkapazität entsprechend eingestellt, um dieses Bewegungsmuster exakt wiederzugeben. Wenn sich die Transponder andererseits eher in das Abfragefeld hineinbewegen und für eine längere Zeitdauer dort verbleiben, dann werden die Zeitdauer und die Warteschlangenkapazität zur Anpassung an die längere Verweildauer eingestellt. In der gleichen Szene können die Speicherzeit und die allgemeine Länge auch kurz sein, um die Verweildauer jedes Transponders zu erfassen, und Zeitgeber können zum Messen der Verweilzeit benutzt werden.
  • In Fig. 4 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführung einer Abfrageeinheit 50 dargestellt. Die Abfrageeinheit 50 enthält einen Mikroprozessor 52, der für die Steuerung der Funktionsabläufe verantwortlich ist. Der Mikroprozessor 50 ist mit einem Speicher 54 verbunden, der die zuvor erwähnte Warteschlange enthalten kann, die zum Speichern der Identifizierungscodes erkannter Transponder benutzt wird. Ferner sind ein Sender 56 und ein Empfänger 58 enthalten. Der Sender 56 und der Empfänger 58 können einen (nicht dargestellten) HF-Oszillator und einen (nicht dargestellten) Resonanzkreis enthalten, deren Konstruktion und Arbeitsweise im US-Patent 5,053,774 mit dem Titel "Transponder Arrangement" beschrieben sind, das für Schuermann et al. am 1. Oktober 1991 erteilt wurde.
  • Fig. 5 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ausführung eines Transponders 70. Der Transponder 70 enthält einen Resonanzkreis 72, der mit einem Energieakkumulator 74 verbunden ist. Der Resonanzkreis 72 kann eine (nicht dargestellte) Empfangsspule enthalten, die parallel zu einem (nicht dargestellten) ersten Kondensator geschaltet ist. Der Energieakkumulator 74 kann einen (nicht dargestellten) zweiten Kondensator enthalten, der mit dem Resonanzkreis 72 in Serie geschaltet ist. Eine Steuereinheit 76 mit einem Speicher 78 sind ebenfalls vorgesehen. Die Steuereinheit 76 kann Eingangssignale von einem (nicht dargestellten) Fühler enthalten, die gewisse physikalische Parameter der Umgebung, beispielsweise die Umgebungstemperatur und den Druck, anzeigen und Im Speicher 78 zum Aussenden zur Abfrageeinheit speichern. Der eindeutige Indentifizierungscode des Transponders kann ebenfalls im Speicher 78 gespeichert sein. Außerdem kann ein Antwortformer 80 den Speicher 78 lesen, um die codierten Antworten auf die Abfrageimpulse zu formulieren. Eine von der Steuereinheit 76 gesteuerte Deaktivierungsschaltung 82 ist ferner vorgesehen, um den Energieakkumulator 74 als Antwort auf den Empfang eines seinen Identifizierungscode enthaltenden Abfrageimpulses kurzzuschließen, zu deaktivieren oder zu überbrücken. Die Deaktivierungsschaltung 82 bewirkt daher eine Unterdrückung der Antwort des Transponders, so daß er nicht auf den Abfrageimpuls antworten kann. Einzelheiten der Transponderschaltung sind in dem oben erwähnten US- Patent 5,053,774 mit dem Titel "Transponder Arrangement" beschrieben.

Claims (8)

1. Transpondersystem mit:
einer Abfrageeinheit (20; 50) mit:
einem Sender (56), der einen Abfrageimpuls aussendet, der innerhalb eines Abfragefeldes (18) empfangbar ist;
einem Empfänger (58), der eine Transponderantwort empfängt, wobei die Transponderantwort einen Identifizierungscode enthält;
einem Speicher (54), der den empfangenen Identifizierungscode speichert;
wobei der Abfrageimpuls jeden Identifizierungscode enthält, der in dem Speicher (54) gespeichert ist; und
mehreren Transpondern (10, 12, 14, 16; 70), die sich in weiter Nähe in bezug zueinander in dem Abfragefeld (18) befinden, wobei jeder Transponder (10, 12, 14, 16; 70) enthält:
einen Speicher (78), in dem ein Identifizierungscode jedes jeweiligen Transponders gespeichert ist;
einen Resonanzkreis (72), der den Abfrageimpuls empfängt; und
eine Steuereinheit (76), die den Identifizierungscode in dem Abfrageimpuls empfängt und mit dem gespeicherten Identifizierungscode vergleicht;
wobei der Resonanzkreis (72) eine den gespeicherten Identifizierungscode enthaltende Antwort als Reaktion darauf aussendet, daß die Identifizierungscodes ungleich sind;
dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (58) die Transponderantwort erfaßt und empfängt, die die höchste Feldstärke hat.
2. Transpondersystem nach Anspruch 1, bei dem die in dem Speicher (54) gespeicherten Identifizierungscodes nach einer vorbestimmten Zeitperiode gelöscht werden.
3. Transpondersystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der Speicher (54) der Abfrageeinheit einen sequentiellen Speicher enthält.
4. Verfahren zum Identifizieren mehrerer Transponder (10, 12, 14, 16; 70), die sich im Abfragefeld (18) einer Abfrageeinheit (20; 50) mit einem Speicher (54) befinden, mit den Schritten:
Zuordnen eines eigenen Identifizierungscodes zu jedem der mehreren Transponder (10, 12, 14, 16; 70);
Erzeugen und Senden eines Abfrageimpulses, der jeden in dem Speicher (54) der Abfrageeinheit gespeicherten Identifizierungscode enthält;
Empfangen des Abfrageimpulses und Vergleichen des Identifizierungscodes mit dem jeden der mehreren Transponder (10, 12, 14, 16; 70) zugeordneten eigenen Identifizierungscode;
Senden einer Antwort auf den Abfrageimpuls, wenn die Identifizierungscodes nicht gleich sind, wobei die Antwort den eigenen Identifizierungscode enthält; und
Empfangen einer erkennbaren Antwort von den mehreren Transpondern (10, 12, 14, 16; 70) und Speichern des darin enthaltenen Identifizierungscodes zur Antwort mit der größten Feldstärke.
5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner mit dem Schritt des Löschens des gespeicherten Identifizierungscodes nach einer vorbestimmten Speicherzeitperiode.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Speicherns des Identifizierungscodes den Schritt des sequentiellen Speicherns des Identifizierungscodes entsprechend einer Erfassungschronologie umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Speicherns des Identifizierungscodes den Schritt des Speicherns des Identifizierungscodes in einer Warteschlange enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, ferner mit den Schritten, bei denen ein weiterer, den gespeicherten Identifizierungscode enthaltender Abfrageimpuls erzeugt und gesendet wird und der identifizierte Transponder deaktiviert wird; und der Schritt des Empfangens und Speicherns des Identifizierungscodes sowie der Schritt des Erzeugens und Sendens des Abfrageimpulses wiederholt werden, bis alle der mehreren Transponder (10, 12, 14, 16; 70), die im Abfragefeld (18) vorhanden sind, identifiziert sind.
DE69524494T 1994-07-27 1995-07-18 Vorrichtung und Verfahren zur Identifizierung mehrerer Transponder Expired - Lifetime DE69524494T2 (de)

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