DE69833838T2

DE69833838T2 - Auslesevorrichtung für ein elektronisches Identifizierungssystem

Info

Publication number: DE69833838T2
Application number: DE69833838T
Authority: DE
Inventors: Christopher Gordon Gervase Halfway House Turner; Johan Dawid Witkoppen Kruger; David Edwin Randburg Proctor
Original assignee: Supersensor Pty Ltd
Current assignee: ZIH Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2018-08-29
Also published as: ATE320631T1; ES2260818T3; CN1157678C; DE69833838D1; EP1662423A3; EP0899677A2; US6367697B1; EP1662423A2; EP0899677A3; JPH11167611A; EP0899677B1; CN1220432A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Leseeinrichtungsanordnung für ein elektronisches Identifikationssystem mit einem Interrogator und einer Vielzahl von Transpondern. Die Erfindung bezieht sich genauer gesagt auf Interrogatoren oder Leseeinrichtungen, die einen Teil derartiger Systeme bilden, und insbesondere auf Funkfrequenzidentifikationssysteme (RF-Identifikationssysteme).
Bekannte elektronische Identifikationssysteme der oben erwähnten Art umfassen eine Leseeinrichtung mit einem Sender zum Senden eines erregenden Feldes oder eines Abfragesignals an die Transponder und einem Empfänger zum Empfangen eines Antwortsignals von den Transpondern. Ein Mikroprozessor in der Leseeinrichtung identifiziert einen bestimmten Transponder durch Identifikationscodedaten, die für den Transponder eindeutig sind, die einen Teil eines rückgestreuten Antwortsignals bilden. Bei Empfang der Identifikationscodedaten durch die Leseeinrichtung, und somit bei Identifikation des Transponders, überträgt die Leseeinrichtung ein Bestätigungssignal an den Transponder, um den Transponder in einen Catnap-Modus umzuschalten, bei dem er das Antworten auf das Abfragesignal stoppt, während er noch erregt wird. Nachdem das Erregungssignal von dem Transponder für eine Zeitspanne entfernt wurde, die länger als eine Rücksetzzeitspanne ist (typischerweise kürzer als zwei Sekunden), kehrt der Transponder in einen normalen Betriebsmodus zurück, bei dem er, wie oben beschrieben, mit Identifikationscodedaten reagiert, wenn er erregt wird.
Bei Anwendungen, bei denen eine große Anzahl von Transpondern, die an zu identifizierenden Gegenständen angebracht sind, gelesen werden müssen, kann es notwendig sein, das erregende Feld über den Gegenständen abzutasten. Aufgrund von Streuung und Reflexionen der Energie kann ein ferner Transponder, der noch nicht in dem Feld ist, erregt und somit gelesen werden, wie oben beschrieben ist. Wenn das Feld bewegt wird, wird jedoch die gestreute Energie ebenfalls von dem gerade gelesenen Transponder entfernt, so dass der Transponder von dem Catnap-Modus in den normalen Betriebsmodus umschalten wird. Wenn das tatsächliche erregende Feld später diesen Transponder beleuchtet, wird der Transponder ein zweites Mal gelesen werden, was zu Fehlern bei den gelesenen und sufgezeichneten Daten führt.
AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Demgemäss ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen der Anmelder glaubt, dass die oben erwähnten Nachteile zumindest gemildert werden können.
Die EP-A-0467036 offenbart eine Leseeinrichtungsanordnung für ein elektronisches Identifikationssystem mit mehreren Antennen, die mit dem Empfänger einer Leseeinrichtung verbunden sind. Signalmehrweg und andere Störung werden beispielsweise durch Polarisationsdiversitäts- und Zeitdiversitätstechniken verringert werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird eine Leseeinrichtungsanordnung für ein elektronisches Identifikationssystem bereitgestellt, wobei das System auch eine Vielzahl von Transpondern umfasst, die von der Anordnung zu lesen sind, und wobei die Transponder im Einsatz Leistung von einem Erregungssignal herleiten, das von der Leseeinrichtungsanordnung gesendet wird, wobei die Leseeinrichtungsanordnung eine Vielzahl von Leseköpfen und eine Steuerungseinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, im Zeitmultiplex die Leseköpfe zu aktivieren, um das Erregungssignal zum Erregen der zu lesenden Transponder zu erzeugen.
Die Aktivierung kann gemultiplext werden, indem die Leseköpfe in einem mehrphasigen sequenziellen Muster schaltend aktiviert werden, das eine erste Phase zum Aktivieren eines ersten Satzes der Leseköpfe und zumindest eine weitere Phase zum Aktivieren zumindest eines weiteren Satzes der Leseköpfe umfasst, so dass ein vollständiger Zyklus und zumindest die erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen sind, die nicht länger als eine Rücksetzzeitspanne der Transponder ist, wobei die Rücksetzzeitspanne die Zeitspanne zwischen dem Entfernen eines Erregungssignals von einem Transponder und dem Wiedereintritt des Transponders in einen normalen Betriebsmodus ist.
Die Leseköpfe können in einer Matrix, wie beispielsweise einer linearen Matrix oder einer rechteckigen Matrix angeordnet sein.
Die Leseköpfe in dem ersten Satz und die Leseköpfe in dem zumindest einen weiteren Satz können in einer alternierenden Beziehung angeordnet sein, so dass gleichzeitig aktivierten Köpfen zugeordnete Strahlungsmuster nicht überlappen.
Die Anordnung kann stationär sein. Bei anderen Ausführungsformen können zumindest die Leseköpfe bezüglich eines Volumen beweglich sein, das die zu lesenden Transponder umfasst.
Die Leseeinrichtungsanordnung kann eine zentrale Leseeinrichtung und die Steuerungseinrichtung kann eine schnelle Schalteinrichtung, beispielsweise PIN-Dioden, zum Verbinden der Köpfe mit der zentralen Leseeinrichtung in der mehrphasigen Sequenz umfassen. Wobei ein Satz mehr als einen Lesekopf umfasst, können die Leseköpfe dieses Satzes mit der Leseeinrichtung über eine Leistungsteileranordnung verbunden sein.
Bei einigen Ausführungsformen können mehrere Leseeinrichtungsmatrizen benutzt werden, und bei derartigen Ausführungsformen werden angrenzende Köpfe in benachbarten Matrizen gesteuert, so dass sie nicht gleichzeitig aktiviert werden.
Die Anordnung kann ferner zumindest eine Erregungseinrichtung mit mindestens einem Erregungssignalsender umfassen, um die Transponder daran zu hindern, den Catnap-Modus zu verlassen und somit in einen normalen Betriebsmodus des Transponders zurückgesetzt zu werden.
Bei einigen dieser Ausführungsformen kann der Lesekopf zwischen einer vorderen erregenden Matrix und einer hinteren erregenden Matrix positioniert sein.
Zumindest einige der Köpfe können angeordnet sein, so dass Mittenachsen der den Köpfen zugeordneten Strahlungsmuster sich quer bezogen zueinander erstrecken. Die Achsen können sich beispielsweise rechtwinklig zueinander erstrecken.
Jeder Kopf kann eine Antenne umfassen, die angepasst ist, um Signale zu senden oder zu empfangen, deren Polarisation nicht auf eine Ebene begrenzt ist. Des weiteren sind in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung eine Lesekopfanordnung für ein elektronisches Identifikationssystem enthalten, wobei die Lesekopfanordnung eine Vielzahl von Erregungselementen zum Erregen der zu lesenden Transponder umfasst und wobei die Elemente auf Art und Weise eines Zeitmultiplexverfahrens aktiviert werden.
Die Erfindung stellt ebenfalls ein System gemäß Anspruch 20 bereit. Die Erregungselemente können ein erstes und ein zweites Antennenelement sein, die zum Senden oder Empfangen von Signalen ausgelegt sind, die in einer ersten bzw. zweiten Ebene polarisiert sind, und die Elemente können durch schaltendes Aktivieren der Elemente in einem mehrphasigen sequenziellen Muster aktiviert werden, das eine erste Phase zum Aktivieren des ersten Elements und eine zweite Phase zum Aktivieren des zweiten Elements umfasst, so dass ein vollständiger Zyklus und zumindest die erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen ist, die nicht länger als eine Rücksetzzeitspanne der Transponder ist, wobei die Rücksetzzeitspanne die Zeitspanne zwischen dem Entfernen eines Erregungssignals von einem Transponder und dem Wiedereintritt des Transponders in einen normalen Betriebsmodus ist.
Ebenfalls in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Lesen einer Vielzahl von Transpondern enthalten, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen einer Mehrzahl von Leseelementen und Aktivieren der Elemente auf Art und Weise eines Zeitmultiplexverfahrens, um die Transponder zu erregen.
Jeder Transponder kann von einem Typ sein, der einen Betriebsmodus hat, in dem er auf eine Erregung durch eine Leseeinrichtung durch Senden der von der durch die Leseeinrichtung zu empfangenden Daten reagiert, und der einen Ruhemodus hat, in den der Transponder eintritt, nachdem der Empfang der Daten durch die Leseeinrichtung bestätigt wurde, und in dem der Transponder bleibt, bis die Erregung von dem Transponder entfernt wird, wobei der Transponder ferner dazu ausgebildet ist, in den Betriebsmodus nach einer Rücksetzspanne nach dem Entfernen der Erregung davon wiedereinzutreten, wobei der Schritt des Aktivierens den Schritt des schaltenden Aktivierens der Leseelemente in einem mehrphasigen sequenziellen Muster umfassen kann, das eine erste Phase zum Aktivieren eines ersten Satzes der Leseelemente und zumindest eine weitere Phase zum Aktivieren zumindest eines weiteren Satzes der Leseelemente umfasst, so dass ein vollständiger Zyklus und zumindest eine erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen sind, die nicht länger als die Rücksetzzeitspanne der Transponder ist.
Die Elemente können ein Teil von Leseköpfen bilden, und bei einer Ausführungsform des Verfahrens können die Leseköpfe stationär gehalten werden und derart angeordnet sein, dass die den Köpfen zugeordneten Strahlungsmuster zusammen ein zu lesendes Volumen abdecken.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren die Schritte eines Bewegens der Leseköpfe über ein zu lesendes Volumen und des Verwendens einer Erregungseinrichtung umfassen, um die Transponder nicht in erregenden Feldern zu halten, die den Leseköpfen in einem Betriebsmodus zugeordnet sind, so dass sie nicht durch gestreute Energie beeinflusst werden, die von den Leseköpfen herrührt, und/oder um bereits gelesene Transponder in dem Catnap-Modus zu halten.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEGLEITENDEN DIAGRAMME
Die Erfindung wird nun ferner lediglich beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Diagramme beschrieben, in denen zeigen:
1 ein Funktionsblockdiagramm, das ein Identifikationssystem des Stands der Technik veranschaulicht;
2 ein Blockdiagramm eines Systems, das eine erfindungsgemäße Leseeinrichtungsanordnung umfasst;
3 ein Blockdiagramm einer Leseeinrichtungsanordnung mit einer Matrix von Leseköpfen und einer Steuerungseinrichtung dafür;
4 ein detaillierteres Diagramm der Matrix und einer Schaltsteuereinrichtung dafür;
5 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer Lesekopfmatrix und einer Steuerungseinrichtung dafür;
6 ein Diagramm, das die Konfiguration von Leseköpfen in mehreren linearen Matrizen veranschaulicht;
7 ein Diagramm der Konfiguration von Leseköpfen in einer rechteckigen Matrix;
8 ein Diagramm, das eine bewegliche erfindungsgemäße Leseeinrichtungsanordnung veranschaulicht;
9 ein Diagramm, das eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leseeinrichtungsanordnung veranschaulicht;
10 ein Blockdiagramm eines nicht erfindungsgemäßen Lesekopfes mit einer Antenne;
11 ein Basisblockdiagramm einer weiteren Antennenanordnung für einen nicht erfindungsgemäßen Lesekopf; und
12 ein Basisblockdiagramm eines weiteren erfindungsgemäßen Lesekopfes.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ein Identifikationssystem des Stands der Technik wird im Allgemeinen durch die Bezugsziffer 10 in 1 gekennzeichnet.
Das System 10 umfasst eine Leseeinrichtung 12 mit einem Sender zum Senden eines erregenden Feldes 14 oder eines Abfragesignals an Transponder 16. Die Leseeinrichtung umfasst ferner eine Empfangseinrichtung zum Empfangen eines Antwortsignals von den Transpondern. Ein Mikroprozessor in der Leseeinrichtung 12 identifiziert einen bestimmten Transponder (wie beispielsweise TRP₁) aus Identifikationscodedaten, die Teil eines rückgestreuten Antwortsignals bilden. Die Identifikationscodedaten sind für den Transponder eindeutig. Bei Empfang der Daten durch die Leseeinrichtung 12, und somit bei Identifikation des Transponders TRP₁, sendet die Leseeinrichtung ein Bestätigungssignal, um den Transponder in einen Catnap-Modus umzuschalten, bei dem er das Antworten auf das Abfragesignal stoppt, während er noch erregt wird. Jedes Mal, wenn ein Transponder wie oben erwähnt umgeschaltet wird, wird ein Zähler in der Leseeinrichtung inkrementiert, um die gelesenen Transponder zu zählen. Nachdem das erregende Feld 14 von dem Transponder für eine Zeitspanne entfernt wurde, die länger als eine Rücksetzzeitspanne ist (typischerweise kürzer als zwei Sekunden), kehrt der Transponder 16 zu seinem normalen Betriebsmodus zurück, bei dem er mit den Identifikationsdaten beim Erregen antworten wird.
Bei Anwendungen, bei denen eine große Anzahl von Transponder, die an zu lesenden Gegenständen angebracht sind, gelesen werden müssen, kann es notwendig sein, das erregende Feld über die Gegenstände abzutasten. Dies kann durch Bewegen der Leseeinrichtung 12 in Richtung A durchgeführt werden. Aufgrund von Streuung und Reflexionen entlang der Linien B und C der durch die Leseeinrichtung 12 gesendeten Energie kann ein ferner Transponder TRP₂, der noch nicht in dem Feld 14 ist, erregt, gelesen und in den Catnap-Modus umgeschaltet werden. Wenn das Feld bewegt wird, wird jedoch die einfallende gestreute Energie von dem Transponder TRP₂ entfernt, so dass nach der oben erwähnten Rücksetzzeitspanne der Transponder TRP₂ erneut in den normalen Betriebsmodus umschaltet. In diesem Modus kann er erneut gelesen werden. Somit wird, wenn das tatsächliche erregende Feld später den Transponder TRP₂ beleuchtet, dieser Transponder erneut gelesen werden, was zu Fehlern in den gelesenen und aufgezeichneten Daten führt.
In 2 wird ein Blockdiagramm eines Systems 20 zum Mildern des oben erwähnten Problems gezeigt. Das System umfasst eine Lesekopfanordnung 22 mit einer Vielzahl von beabstandeten Leseköpfen 22.1 bis 22.4, die in einer Matrix angeordnet sind, um ein Lesevolumen 24 abzudecken. Ein Lesevolumen ist ein Volumen, das Transponder enthält, die Identifikationsaufzeichnungs- oder Identifikationsverifizierungsprozeduren unterworfen werden müssen. Das Lesevolumen kann durch ein Bord 26 definiert sein, und die Transponder (nicht gezeigt) können an Gegenständen 28.1 bis 28.n einer ähnlichen Natur angebracht sein, wobei die Gegenstände durch die oben erwähnten Prozeduren gezählt werden müssen. Jeder Kopf ist einem jeweiligen Strahlungsmuster 23.1 bis 23.4 von im Allgemeinen konischer Form mit einer jeweiligen Mittenachse 25.1 bis 25.4 zugeordnet.
Das System umfasst ferner eine Schaltsteuereinrichtung 29, die mit den Leseköpfen 22.1 bis 22.4 zur Zeitteilungsmultiplexaktivierung der Köpfe durch schaltendes Aktivieren der Köpfe in einem mehrphasigen sequenziellen Muster verbunden ist, das eine erste Phase zum Aktivieren lediglich eines ersten Satzes der Leseköpfe und zumindest eine zweite Phase zum Aktivieren lediglich eines zweiten Satzes der Leseköpfe umfasst, so dass ein vollständiger Aktivierungszyklus plus mindestens der ersten Phase eines anschließenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen ist, die gleich der oben erwähnten Rücksetzzeitspanne der Transponder ist.
In der ersten Phase werden lediglich die Leseköpfe 22.1 und 22.3 gleichzeitig aktiviert, und in der zweiten Phase werden lediglich die Köpfe 22.2 und 22.4 gleichzeitig aktiviert. Auf diese Art und Weise werden benachbarte der Leseköpfe 22.1 bis 22.4 nicht gleichzeitig angeschaltet, so dass die Wirkungen von Mehrwegsignalen und Signallöschung gemildert werden kann.
Eine zweite Ausführung der Leseeinrichtungsanordnung wird mit 30 in dem Blockdiagramm von 3 gekennzeichnet. Die Anordnung 30 umfasst eine Leseeinrichtung und einen Schaltcontroller 32, der durch ein Koaxialkabel 34 mit einer Schaltbox 36 verbunden ist. Zu sendende Signale und empfangene Signale breiten sich in dem Kabel aus. Schaltsteuerleitungen 38, die zwischen dem Controller 32 und der Box 36 verbunden sind, übertragen Schaltsteuersignale an die Box 36. Der Lesekopf 38.1 ist über ein Kabel 39.1 mit der Box 36 verbunden, und der Lesekopf 38.2 ist über ein Kabel 39.2 mit der Box 36 verbunden. Bei dieser Doppelkopfkonfiguration werden die Köpfe 38.1 und 38.2 alternierend und wiederholt in Zyklen während der Identifikationsaufzeichnungs- und Identifikationsverifikationsprozeduren aktiviert, so dass ein vollständiger Zyklus plus die erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb der Rücksetzzeitspanne abgeschlossen ist.
Aufgrund der erforderlichen schnellen Schaltgeschwindigkeiten wird ein System von schnellen Halbleiterschaltern verwendet, um das Aktivierungsmuster periodisch zu betätigen. Ein Beispiel einer geeigneten Schaltung wird mit 40 in 4 gekennzeichnet. Die Schaltung umfasst eine zentrale Leseeinrichtung 42, die mit Leseköpfen 44.1 und 44.2 verbunden ist. Ein Controller 46 in der Form einer Schaltmatrix ist ebenfalls mit der Schaltung verbunden. Die Schaltung umfasst ferner PIN-Diodenschalter 48.1 und 48.2, Isolationsdrosseln 50.1 und 50.2 mit einer sehr hohen Impedanz bei der Betriebsfrequenz, Isolationskondensatoren 52.1 und 52.2, um Schaltspannungen vom Erreichen der Leseeinrichtung 42 zu hindern, und einen Strombegrenzungs- und Vorlastwiderstand 54.
Das Signal an dem Schaltsteuereingang 46.1 ist ein Doppelzustand-Binärsignal. Die Schaltmatrix veranlasst, dass logische H- und logische L-Signale alternierend und wiederholt an Ausgängen 46.2 und 46.3 erscheinen. Das Signal an dem Ausgang 46.2 ist mit dem Signal am Ausgang 46.3 phasenverschoben. Wenn der Ausgang 42.3 High ist, wird eine hohe Spannung an die Diode 48.1 angelegt und Strom fließt durch den Diodenschalter, was ihn veranlasst, zu leiten, und somit die Sende- und Empfangssignale der Leseeinrichtung zu und von dem Kopf 44.1 weiterzuleiten. Der Strom fließt ebenfalls durch den Widerstand 54, der veranlasst, dass die Diode 48.2 in Sperrrichtung vorgespannt wird, und stellt daher eine Isolation des Kopfes 44.2 von der Leseeinrichtung 42 bereit. Wenn der Ausgang 46.2 High wird, wird die Diode 48.2 in Durchlassrichtung vorgespannt, um die Sende- und Empfangssignale der Leseeinrichtung zu und von dem Kopf 44.2 weiterzuleiten, und die Diode 48.1 ist in Sperrrichtung vorgespannt, um eine Isolation des Kopfes 44.1 von der Leseeinrichtung 42 bereitzustellen.
Wie in 5 mit dem System 60 gezeigt ist, sind, wenn vier oder mehr Köpfe 62.1 bis 62.4 verwendet werden, um das Lesevolumen abzudecken, die Köpfe 62.1 und 62.3, die gleichzeitig aktiviert werden, mit einer Schalteinheit 64 über einen Leistungsteiler 66.1 verbunden, und die Köpfe 62.2 und 62.4, die gleichzeitig jedoch sequenziell mit den Köpfen 62.1 und 62.3 aktiviert werden, sind über einen Leistungsteiler 66.2 mit der Schalteinheit 64 verbunden. Die Schalteinheit 64 ist mit der Leseeinrichtung 68 verbunden.
Die Leseeinrichtungsanordnung oder die Lesekopfanordnung kann in der Form eines Arrays, wie beispielsweise eines linearen Arrays oder eines rechtwinkligen Arrays sein. Diese Konfigurationen werden in 6 und 7 gezeigt. Wenn mehr als ein Array verwendet wird (wie in 6 gezeigt ist), ist die Steuerung derart, dass angrenzende Köpfe in zwei benachbarten Arrays nicht zur gleichen Zeit aktiviert werden. Bei den in 6 und 7 gezeigten Anordnungen werden die mit A markierten Köpfe, danach die mit B markierten Köpfe, danach die mit C markierten Köpfe, danach die mit D markierten Köpfe und danach die mit A markierten Köpfe gleichzeitig geschaltet, alle in einer Zeitspanne, die gleich oder kürzer als die oben erwähnte Rücksetzzeitspanne ist.
Mit einer derartigen Anordnung wird ein gesamtes Lesevolumen mit den stationären Leseköpfen abgedeckt. Da angrenzende Leseköpfe nicht gleichzeitig aktiviert werden, sind die Wirkungen von Mehrwegsignalen und Signallöschung vermindert. Außerdem werden nach einem ersten Zyklus der Identifikationsprozedur die bereits gelesenen Transponder zyklisch innerhalb ihrer Rücksetzzeitspannen während jedes Zyklus der Verifikationsprozedur neu erregt, um sie dadurch vom Schalten vom Catnap-Modus in den normalen Betriebsmodus zu hindern, bei dem sie für ein zweites Mal gelesen werden könnten. Während der Verifikationszyklen werden lediglich Transponder gelesen, die während vorhergehender Zyklen nicht gelesen wurden. Am Ende der Verifikationsprozedur sollten alle Transponder gelesen worden sein, und eine Gesamtzahl gleich der Anzahl von Transpondern und somit der Gegenstände in dem Volumen sollte verfügbar sein.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leseeinrichtungsanordnung wird in 8 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform umfasst eine bewegliche Leseeinrichtungsanordnung 70 ein Leseeinrichtungsarray 72 mit Köpfen A und B, wobei das Array durch ein vorderes Erregungsarray 74 und ein hinteres Erregungsarray 76 flankiert wird. Die Anordnung wird veranlasst, sich in einer Richtung C entlang eines Lesevolumens(nicht gezeigt) zu bewegen, um Transponder (ebenfalls nicht gezeigt) zu lesen, die in diesem Volumen angeordnet sind. Das Lesearray 72 arbeitet auf den oben beschriebenen Prinzipien, weil die Leseeinrichtungen in dem Array sequenziell innerhalb der Rücksetzzeitspanne aktiviert werden, angrenzende Leseeinrichtungen nicht zur gleichen Zeit aktiviert werden, und beim Lesen eines Transponders dieser Transponder bestätigt und in den Catnap-Modus umgeschaltet wird. Die Erregungsarrays lesen andererseits weder die Transponder noch bestätigen sie den Empfang des Identifikationscodes (um dadurch die Transponder in den Catnap-Modus umzuschalten), sondern halten die Transponder, die gelesen wurden, in dem Catnap-Modus. Diese Konfiguration sollte ebenfalls die Wirkungen der Streuung und des zufälligen doppelten Lesens der durch gestreute Erregungssignale beleuchteten Transponder mildern.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird diagrammartig in 9 veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform sind die Leseköpfe 90.1 bis 90.3 der Anordnung derart angeordnet, so dass sich die Mittenachsen 92.1 bis 92.3 von ihren Strahlungsmuster quer zueinander, vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zueinander durch das Lesevolumen 94 erstrecken. Die Köpfe werden in einem sequenziellen Muster aktiviert, wie oben beschrieben ist, und können auf der gleichen oder unterschiedlichen Frequenzen senden, um sicherzustellen, dass zufällig orientierte Transponder alle erregt und gelesen werden. Größere Anordnungen von gleichzeitig aktivierten Köpfen können ebenfalls bereitgestellt werden.
Ein Lesekopf mit einer Antennenanordnung, die angepasst ist, um ein Abfragesignal zu senden, dessen Polarisation nicht auf eine Ebene begrenzt ist, und um Antwortsignale zu empfangen, deren Polarisation ebenfalls nicht auf eine Ebene begrenzt ist, wird in 10 gezeigt.
In 10 ist das Antennenelement 100 des Kopfes 102 helixförmig, so dass ein zirkular polarisiertes Signal E gesendet wird. Der Kopf 104 umfasst ferner einen Controller 106 zum Steuern eines Senders (TX) 108 zum Erzeugen des Erregungssignals E, eines Empfängers (RX) 110 zum Empfangen des modulierten Rückstreusignals, und einer Wegleitungsvorrichtung 112 zum Verbinden entweder des Senders (TX) 108 oder des Empfängers (RX) 110 mit dem Antennenelement 100.
Mit einem derartigen Antennenelement 100 werden Transponder (nicht gezeigt), deren Antennen (ebenfalls nicht gezeigt) bezogen auf die Orientierung des Antennenelements 100 zufällig orientiert sind, im Stande sein, das Erregungssignal E zu empfangen. Außerdem wird das Antennenelement 100 ebenfalls im Stande sein, zufällig polarisierte modulierte Rückstreusignale von den Transpondern zu empfangen.
In 11 sind zwei orthogonale lineare Antennenelemente 120 und 122 an ihren jeweiligen Speisepunkten mit Speiseleitungen 124 bzw. 126 verbunden. Bei den Speiseleitungen 124 und 126 werden verstellbare Verzögerungsleitungselemente 128 bzw. 130 bereitgestellt. Die Speiseleitungen 124 und 126 sind mit dem Sender 132 verbunden Durch Einstellen der Verzögerungsleitungselemente mittels eines Controllers (nicht gezeigt) sind die Phasen der sich in den Leitungen 124 und 126 ausbreitenden Signale bezogen zueinander einstellbar, was zu einer nichtlinearen Polarisation des gesendeten Erregungssignals F führt.
Das nichtlineare polarisierte Signal F sollte durch die Antennen (nicht gezeigt) von Transpondern (ebenfalls nicht gezeigt) empfangen werden können, die bezogen auf die Antennenelemente 120 und 122 zufällig orientiert sind.
In 12 wird eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lesekopfes gezeigt. Der Kopf 140 umfasst eine Antennenanordnung 142 mit vertikal und horizontal polarisierten Antennenelementen 144 bzw. 146. Die Elemente 144 und 146 sind mit einer Schaltbox 152 über Kabel 148 bzw. 150 verbunden. Die Schaltbox ist mit einem Transceiver (TX/RX) 154 verbunden.
Die Schaltbox dient dazu, den Transceiver (TX/RX) 154 wiederholt und alternierend mit Elementen 144 und 146 mit einer Rate zu verbinden, bei der ein Zyklus plus die erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen wird, die gleich oder kürzer als die Rücksetzzeitspanne der zu lesenden Transponder ist.
Es ist ersichtlich, dass es viele Variationen im Detail an dem System, der Leseeinrichtungsanordnung und dem Verfahren gemäß der Erfindung ohne Abweichen von dem Schutzumfang der beigefügten Ansprüche gibt.

Claims

Leseeinrichtungsanordnung (22, 30, 40, 60) für ein elektronisches Identifikationssystem (20), wobei das System auch eine Mehrzahl von Transpondern (16), die von der Anordnung zu lesen sind, umfasst und wobei die Transponder (16) im Einsatz Strom von einem Erregungssignal herleiten, das von der Leseeinrichtungsanordnung gesendet wird, wobei die Leseeinrichtungsanordnung eine Mehrzahl von Leseköpfen (22.1- 22.4, 38.1- 38.7, 44.1- 44.2, 62.1- 62.4) und eine Steuerungseinrichtung (29, 36, 46, 64) umfasst, die dazu ausgebildet ist, im Zeitmultiplex die Leseköpfe zu aktivieren, um das Erregungssignal zum Erregen der zu lesenden Transponder zu erzeugen.
Leseeinrichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (29) dazu ausgebildet ist, die Leseköpfe im Zeitmultiplex zu aktivieren, indem die Leseköpfe in einem mehrphasigen sequentiellen Muster schaltend aktiviert werden, das eine erste Phase zum Aktivieren eines ersten Satzes der Leseköpfe und zumindest eine weitere Phase zum Aktivieren zumindest eines weiteren Satzes der Leseköpfe umfasst; so dass ein vollständiger Zyklus und zumindest die erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen sind, die nicht Sänger als eine Rücksetzzeitspanne der Transponder Ist, wobei die Rücksetzzeitspanne die Zeitspanne zwischen dem Entfernen eines Erregungssignals von einem Transponder und dem Wiedereintritt des Transponders in einen normalen Betriebsmodus ist.
Leseeinrichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leseköpfe in einer Matrix angeordnet sind.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leseköpfe in dem ersten Satz und die Leseköpfe in dem zumindest einen weiteren Satz in einer alternierenden Beziehung angeordnet sind.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die im Einsatz stationär bezüglich der zu lesenden Transponder ist.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der zumindest die Leseköpfe im Einsatz bezüglich eines Volumens beweglich sind, das die zu lesenden Transponder umfasst.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die eine zentrale Leseeinrichtung umfasst, und wobei die Steuerungseinrichtung eine schnelle Schalteinrichtung zum Verbinden der Leseköpfe mit der Leseeinrichtung umfasst.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, die eine Mehrzahl von Matrizen von Leseköpfen umfasst, wobei die Steuerungseinrichtung ferner dazu ausgelegt ist, die Köpfe an beiden Seiten eines Überganges zwischen benachbarten Matrizen in alternativen Phasen eines Zyklus zu aktivieren.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die zumindest eine zusätzliche Erregungseinrichtung zum Erregen der Transponder umfasst, um sie vom Rücksetzen in einen normalen Transponder-Betriebsmodus abzuhalten.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei zumindest einige der Köpfe derart angeordnet sind, dass sich die Mittenachsen der Strahlungscharakteristika, die den Köpfen zugeordnet sind, quer zueinander erstrecken.
Leseeinrichtungsanordnung nach Anspruch 10, wobei sich die Achsen im Wesentlichen rechtwinklig zueinander erstrecken.
Leseeinrichtungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei jeder Kopf eine Antenne umfasst, die dazu ausgebildet ist, Signale zu senden oder zu empfangen, deren Polarisation nicht auf eine Ebene beschränkt ist.
Lesekopfanordnung für ein elektronisches Identifikationssystem, wobei die Lesekopfanordnung eine Mehrzahl von Erregungselementen (144, 146) zum Erregen der zu lesenden Transponder umfasst; und wobei die Elemente auf Art und Weise eines Zeitmultiplexverfahrens aktiviert werden.
Lesekopfanordnung nach Anspruch 13, wobei die Erregungselemente ein erstes und ein zweites Antennenelement sind, die zum Senden oder Empfangen von Signalen ausgelegt sind, die in einer ersten bzw. einer zweiten Ebene polarisiert sind, und wobei die Elemente durch schaltendes Aktivieren der Elemente in einem mehrphasigen sequentiellen Muster aktiviert werden, das eine erste Phase zum Aktivieren des ersten Elements und eine zweite Phase zum Aktiveren des zweiten Elements umfasst, so dass ein vollständiger Zyklus und zumindest die erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen ist, die nicht länger als eine Rücksetzzeitspanne der Transponders ist, wobei die Rücksetzzeitspanne die Zeitspanne zwischen dem Entfernen eines Erregungssignals von einem Transponder und dem Wiedereintritt des Transponders in einen normalen Betriebsmodus ist.
Verfahren zum Lesen einer Mehrzahl von Transpondern, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellen einer Mehrzahl von Leseelementen; und Aktiveren der Elemente auf Art und Weise eines Zeitmultiplexverfahrens, um die Transponder zu erregen
Verfahren nach Anspruch 15, wobei jeder Transponder von einem Typ ist, der einen Betriebsmodus hat, in dem er auf eine Erregung durch eine Leseeinrichtung durch Senden von durch die Leseeinrichtung zu empfangenden Daten reagiert; und der einen Ruhemodus hat, in den der Transponder eintritt, nachdem der Empfang der Daten durch die Leseeinrichtung bestätigt wurde und in dem der Transponder bleibt, bis die Erregung von dem Transponder entfernt wird, wobei der Transponder dazu ausgebildet ist, in den Betriebsmodus nach einer Rücksetzzeitspanne nach dem Entfernen der Erregung davon wiedereinzutreten, und wobei der Schritt des Aktivierens den Schritt des schaltenden Aktivierens der Leseelemente in einem mehrphasigen sequentiellen Muster umfasst, das eine erste Phase zum Aktivieren eines ersten Satzes der Leseelemente und zumindest eine weitere Phase zum Aktivieren zumindest eines weiteren Satzes der Leseelemente umfasst, so dass ein vollständiger Zyklus und zumindest eine erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen sind, die nicht länger als die Rücksetzzeitspanne der Transponder ist.
Verfahren zum Lesen einer Mehrzahl von Transpondern, wobei jeder Transponder von einem Typ ist, der einen Betriebsmodus hat, in dem er daran angepasst ist, in Reaktion auf die Erregung durch eine Leseeinrichtung Daten zu senden, die von der Leseeinrichtung zu empfangen sind; und der einen Ruhemodus hat, in den der Transponder eintritt, nachdem der Empfang der Daten durch die Leseeinrichtung bestätigt wurde, und in dem der Transponder bleibt, bis die Erregung von dem Transponder entfernt wird, wobei der Transponder dazu ausgebildet ist, in den Betriebsmodus nach einer Rücksetzzeitspanne nach dem Entfernen der Erregung davon wiedereinzutreten, wobei das Verfahren die Schritte des Bereitstellens einer Mehrzahl von Leseköpfen; und des schaltenden Aktivierens der Leseköpfe in einem mehrphasigen sequentiellen Muster umfasst, das eine erste Phase zum Aktivieren eines ersten Satzes der Leseköpfe, um die Erregung bereitzustellen, und zumindest eine weitere Phase zum Aktivieren zumindest eines weiteren Satzes der Leseköpfe, um die Erregung bereitzustellen, umfasst, so dass ein vollständiger Zyklus und zumindest die erste Phase eines folgenden Zyklus innerhalb einer Zeitspanne abgeschlossen sind, die nicht länger als die Rücksetzzeitspanne der Transponder ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Köpfe stationär gehalten werden und derart angeordnet sind, dass die den Köpfen zugeordneten Strahlungscharakteristika zusammen ein Volumen abdecken, das die zu lesenden Transponder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, das die Schritte des Bewegens der Leseköpfe über ein zu lesendes Volumen; und des Verwendens einer weiteren Erregungseinrichtung umfasst, um die Transponder nicht in erregenden Feldern, die den Leseköpfen in einem Betriebsmodus zugeordnet sind, zu halten.
RF-Identifikationssystem (20), das eine Mehrzahl von Transpondern und eine Leseeinrichtungsanordnung (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Lesen der Transponder (16) umfasst, wobei die Transponder dazu ausgebildet sind, Strom von einem Erregungssignal herzuleiten, das von der Leseeinrichtungsanordnung gesendet wird.