DE69908957T2

DE69908957T2 - System zur detektion und rf-identifizierung

Info

Publication number: DE69908957T2
Application number: DE69908957T
Authority: DE
Inventors: William Howard Willingham WHITESMITH; John Timothy Ely PALMER; Edward Alan Waterbeach BALL
Original assignee: Tagtec Ltd
Current assignee: Tagtec Ltd
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: GB9821046D0; EP1112512A1; ATE243326T1; WO2000019235A1; EP1112512B1; JP2002525640A; US6577238B1; DE69908957D1; AU6106099A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Hochfrequenzidentifikationstagging (RFID-Tagging) und spezieller auf die Verwendung von RFID-Transpondern oder „Tags" in der Positionsüberwachung und -lokalisierung.
Geläufige Tag-Systeme detektieren die Bewegung oder Präsenz eines Tags, sobald es in einen Bereich eines Detektors fällt, und sind für die Zugriffssteuerung (z. B. in der Form persönlicher Zugriffskarten) oder für die Sicherheitssteuerung (z. B. zum Verkauf stehenden Artikeln in Einzelhandelsgeschäften beigefügt) verwendet worden. Jedoch bieten solche Systeme nur ein relativ grobes oder einfaches Maß an Sicherheit und sind auf das Passieren des Tags eines verwandten Detektors zum Überwachen der Bewegung angewiesen.
RFID-Transponder wie die von CSIR & BTG entwickelten Supertag^TM-Transponder sind bekannt für das Bereitstellen automatischer Datenerfassung und Weitergabe von ID-Kodierungen getaggter Objekte und bieten Vorteile gegenüber konventionellen Tagging-Systemen wie Barcodes, Magnetstreifen und ähnlichem, insbesondere da sie sogenannte Antikollisionstechnologie verwenden, welche die Identifikation individueller Tags in Gruppen von Tags erlaubt, ohne dass eine Isolierung der Tags nötig ist.
Solche Tags können einen einzigen Chip mit integrierter Schaltung umfassen, welcher mit einer Antenne verbunden ist, welche eine flache, gedruckte Antenne sein und in Etiketten und ähnlichem enthalten sein kann und Objekten zum Ermöglichen einer Identifikation der Objekte beigefügt ist. Die Supertag^TM-Technologie verwendet ein Reflexionstagprinzip, in welchem auf das Tag einfallende Radiowellen dem Dateninhalt des Tags angepasst und für ein festes Zeitintervall an die Abfrageeinrichtung zurückgesendet werden. Auf das Auslesen der Tag-Daten folgend, wird der Tag für eine anderes vorbestimmtes Zeitintervall stumm geschaltet, um anderen Tags im Bereich der Abfrageeinrichtung zu erlauben, identifiziert oder gezählt zu werden. Solche Tags empfangen ihr Betriebsenergie durch Mittel ausgestrahlter elektromagnetische Energie und sind als sogenannte „passive Radiotags" bekannt und erfordern deshalb keine beigefügte Energiequelle wie eine Batterie. Die von der HF-Energie zum Betrieb benötigte Energie wird von einer passenden „Abfrageeinrichtung" oder Leser, im folgenden als „Detektor" bezeichnet, bereitgestellt.
In der Patentschrift US-A-5 661 460, welche als die relevanteste zum Stand der Technik angenommen ist, ist ein Alarmsystem offenbart, welches einen HF-Sender/-Empfänger zum Erzeugen eines Alarms verwendet, falls eine Tochtereinheit sich über eine vorbestimmte Distanz hinaus von einer Elterneinheit entfernt.
Die vorliegende Erfindung erkennt an, dass RFID-Tags zum Bereitstellen von Positionsinformation eingesetzt werden können und deshalb zum Bereitstellen eines einfachen Sicherheitssystems für Objekte verwendet werden können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein System zum Überwachen der Position eines oder mehrerer RFID-Tags bereitgestellt, wobei das System aufweist: einen oder mehrere Detektoren, welche Mittel zum Empfangen von Signalen von dem RFID-Tag aufweisen, um Änderungen im Bereich des RFID-Tag gegenüber dem Detektor oder den Detektoren zu erfassen; gekennzeichnet durch ein Steuermittel, welches die vom RFID-Tag zu unterschiedlichen Zeiten empfangenen Signale vergleicht, um eine Änderung im Bereich des RFID-Tag zu erfassen, und einen Alarm auslöst, wenn eine erfasste Änderung im Bereich eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
Der Detektor oder die Detektoren messen bevorzugt die Zeit eines von einem Tag zurückgekehrten Funksignals, um den Bereichs des Tags zu bestimmen, jedoch können alternativ die Stärke eines zurückgekehrten Funksignals oder seine Wellenform durch den/die Detektoren) bestimmt werden, um den Bereich des Tags zu bestimmen.
Das System kann ebenso Mittel zum Aufzeichnen des Zeitpunkts einer Änderung im Bereich eines Tags aufweisen und mehrere Detektoren umfassen und Mittel zum Berechnen der Position eines oder mehrerer, individuelle Kodes aufweisender Funktags aufweisen.
Das System kann Tags umfassen, welche eine zum Emittieren kurzer HF-Signalfolgen in periodischen Intervallen angeordnete Schaltung aufweisen, und den oder jeden Detektor, welcher Schaltungen zum Erfassen von Änderungen des periodischen Intervall umfasst, in welchem ein Signal von dem oder jedem Tag gesendet wird. Der oder jeder Detektor umfasst bevorzugt eine Schaltung zum Vorhersagen der Zeit des Empfangs einer Energiesignalfolge von einem Tag und zum Auslösen eines Alarms, wenn die tatsächliche Empfangszeit sich von der vorhergesagten Empfangszeit um mehr als ein vorbestimmtes Intervall unterscheidet und/oder wenn die Rate der Änderung des periodischen Intervalls, in welchem Energie von einem Tag gesendet wurde, außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist. Alternativ oder zusätzlich kann/können der/die Detektoren) eine Schaltung zum Auswerten von Änderungen der Empfangsrate der Signalfolgen der Energie von einem Tag und zum Auslösen eines Alarms, wenn Änderungsrate einen vorgegebenen Wert übersteigt, aufweisen.
Ein System gemäß der Erfindung kann zum Beispiel zu Hause zum Gewährleisten der Sicherheit von Komponenten wie Wertgegenständen wie Fernsehern, Personalcomputern und ähnlichem oder anderen Gütern von Wert wie Gemälden, Möbeln und ähnlichem, was relativ einfach durch Entfernen von seinem normalen Platz gestohlen werden kann, eingesetzt werden, wobei die Bewegung aus dem Bereich eines Detektors von der zentralen Steuerung erkannt und ein entsprechendes Alarmsignal ausgelöst wird.
Ein Beispiel eines solchen Systems umfasst einen oder mehrere Sender-Empfänger (oder Detektoren) und einen oder mehrere RFID-Tags, wobei der Sender-Empfänger Hochfrequenzen sendet, welche kodiert sind, so dass das RFID-Tag einen Zeitpunkt zum Antworten erkennen kann. Im Fall eines einzigen Sender-Empfängers und eines einzigen RFID-Tag ist die Zeitverzögerung zwischen der Sendung des Zeitkodes und dem Empfang des Signals vom RFID-Tag durch den Sender-Empfänger eine Funktion sowohl der Zeitverzögerung in den Einrichtungen und der Übertragungszeit der Signale, welche zum RFID-Tag und von diesem zurück gesendet werden. Die absolute Zeit wird innerhalb des Sender-Empfängers gemessen und gespeichert. Es ist nicht nötig, den Wert jeder der Komponenten der absoluten Zeit zu kennen.
Dieser Prozess wird wiederholt und aufeinander folgende Zeiten werden verglichen. Die Zeitdifferenz kann sich entweder aus Änderungen in der Zeitverzögerung in den Einrichtungen oder Änderungen in der Übertragungszeit des Hochfrequenzsignals erklären. Da sich die Zeitverzögerung in den Einrichtungen nur sehr langsam ändert, erklären sich Zeitdifferenzen aufgrund der Änderungen in der Übertragungsverzögerung, was sich wiederum aus Änderungen der Distanz erklärt.
Die Einrichtung kann daher eine Änderung der Entfernung zwischen dem Sender-Empfänger und dem RFID-Tag wahrnehmen, was zum Initiieren eines Alarms oder zu anderen Zwecken verwendet werden kann.
Im Fall eines einzigen Sender-Empfängers und zwei oder RFID-Tags sendet der Sender-Empfänger, und jedes RFID-Tag antwortet in der oben beschriebenen Weise. Das durch den Sender-Empfänger von den RFID-Tags empfangene Signal weist Zeit- und Amplitudeneigenschaften auf, welche eine Funktion der relativen Positionen des Sender-Empfängers und der RFID-Tags sind. Der Sender-Empfänger erfasst das Zeitamplituden-„Bild" des zurückgekehrten Signals. Der Prozess wird wiederholt, und aufeinander folgende Zeitamplituden-„Bilder" werden verglichen. Wie oben beschrieben wurde, erklären sich die Variationen aus Änderungen der relativen Positionen des Sender-Empfängers und der RFID-Tags. Die Einrichtung kann daher eine Änderung der Entfernung zwischen dem Sender-Empfänger und zwei oder mehr RFID-Tags wahrnehmen, was zum Initiieren eines Alarms oder zu anderen Zwecken verwendet werden kann.
Es ist jedoch möglich, dass ein RFID-Tag in einem Bogen bewegt werden könnte, ohne die Entfernung zwischen dem Sender-Empfänger und dem RFID-Tag zu ändern und ohne die Zeit oder das vom Sender-Empfänger erfasste Zeitamplituden-„Bild" zu ändern.
Dies kann durch das Verwenden von zwei oder mehr Sender-Empfängern verhindert werden, wobei jeder wie oben beschrieben mit einem oder mehreren RFID-Tags zusammenarbeitet, aber in einer solchen Weise platziert ist, dass die Bewegung eines RFID-Tag in zwei oder drei Dimensionen wahrgenommen werden kann. Die Sender-Empfänger arbeiten synchronisiert, so dass Änderungen in der relativen Entfernung zwischen jedem Sender-Empfänger und den RFID-Tags separat verglichen werden können.
Während das oben beschriebene Beispiel mit einer relativ geringen Anzahl von in einem begrenzten Gebiet arbeitenden Tags arbeiten kann, kann es vorteilhaft sein, andere Verfahren der Bereichsüberwachung mit einer größeren Anzahl von Tags und Arbeitsgebieten einzusetzen.
In einem weiteren Beispiel eines Systems gemäß der Erfindung, ist das Tag zum Senden einer kurzen Folge oder eines „Zwitscherns" von HF-Signalen in periodischen Intervallen angeordnet. Dies wird durch das Versorgen der Tags mit zum Beispiel einem eingebauten Kondensator erreicht, wobei dieser zum Speichern elektromagnetischer Wellen angeordnet ist, welche durch die Antenne des Tags von einem HF-Sender, welcher Teil eines Detektors in dem System ist, empfangen werden. Obwohl die exakte Frequenz von HF-Wellen innerhalb eines „Zwitscherns" durch die Tag-Komponenten bestimmt ist, ist die Wiederholungsrate (Zwitscherrate) des individuellen Tags durch die Dichte des auf das Tag einwirkenden elektromagnetischen Feldes und die Orientierung des Tags bestimmt. Wenn das Tag innerhalb des Feldes bewegt wird, variiert die vom Tag empfangene Energie, was eine Änderung der Zwitscherrate bewirkt.
Das Zwitschern kann durch einen Basisstation detektiert werden, welche in der Lage ist, die Zwitscherrate zu analysieren. Die Basisstation ist dann fähig, die Zeit des nächsten Zwitscherns für jedes Tag vorherzusagen. Falls das Zwitschern nicht innerhalb des korrekten Zeitfensters empfangen worden ist, kann der Tag dann als bewegt erachtet werden, und ein Alarm kann erklingen.
Wie im ersten Beispielsystem weist der Detektor einen Sender auf, welcher relativ einfach ist. Es ist nur notwendig, dass der Sender ein kontinuierliches HF-Signal sendet. Für die Basisfunktionalität werden keine Modulationen benötigt, obwohl sie als eine Erweiterung verwendet werden könnten, um die von einem Tag empfangene durchschnittliche Energie zu variieren, dies würde seine Zwitscherrate verändern und könnte durch das Analysieren der Veränderung der Zwitscherrate mit der Modulationstiefe vielleicht eine akkuratere Positionsermittlung ermöglichen. Die Gestaltung von Sender und Antenne sind derart, dass, falls notwendig, das maximal zulässige Feld erhalten werden kann, wodurch ein maximaler Bereich gegeben ist. Die internationalen Standards spezifizieren das maximale Feld, das erlaubt ist (oft gegeben als ein bei 10 m gemessener Wert).
Die Verwendung einer separaten Spule (Antenne) innerhalb des Tags erlaubt es dem Tag, auf einer Frequenz zu senden, die weit genug vom einwirkenden HF-Feld entfernt ist. Dies kann die Ausgestaltung des Basisstationsempfängers richtungsbetriebener werden lassen. Es ist jedoch möglich, nur eine Spule sowohl für das Senden als auch das Empfangen zu verwenden.
Da die Zwitscherrate eines jeden Tag in einem System von dem auf das Tag einwirkenden Feld abhängig ist, zwitschern Tags in verschiedenen Entfernungen mit verschiedenen Raten und können deshalb voneinander unterschieden werden. Eine Technik dafür ist es, eine Fouriertransformation der am Detektor erfassten Impulsfolge vorzunehmen. Dies liefert Frequenzausschläge für jedes der Tags, was es erlaubt, das Zwitschern eines jeden Tags zu identifizieren. Der Zeitpunkt des nächsten Zwitscherns kann dann vorhergesagt werden und der Alarm kann ausgelöst werden, falls es nicht innerhalb seines erwarteten Zeitfensters auftritt. Es ist nicht wichtig, ob zwei oder mehr individuelle Zwitschern zur selben Zeit eintreffen, da die FFT (schnelle Fourier-Transformation) dies entschlüsseln kann, solange jedes Tag eine andere Zwitscherrate aufweist. Da die Rate, in der das Tag Frequenzen empfängt, von der Orientierung des Tags ebenso wie von der Entfernung von dem/den Sender(n) abhängt, wirkt sich eine Veränderung von Orientierung oder Entfernung auf die Zwitscherrate aus. Deshalb kann dies, falls es geschehen sollte, dass zwei Tags mit derselben Rate zwitschern, durch das Anpassen der Orientierung eines der Tags während des Setups einfach korrigiert werden.
Während oben vorgeschlagen wurde, dass die Tags durch die einwirkende HF-Energie angetrieben werden, könnte durch Bereitstellen einer Batterie innerhalb des Tags ein größerer Bereich erzielt werden.
Eine potenzielle Erweiterung des Basissystems wäre es, die HF-Frequenz eines Zwitscherns und möglicherweise seine Abschwillkurve auszuwerten. Dies würde es erlauben, die individuellen Tags speziell zu identifizieren. Zum Beispiel könnte es möglich sein zu sagen, dass Tag #fünf das am weitesten Entfernte ist und doppelt so weit entfernt ist wie Tag #zwei. Es könnte dem Nutzer ebenso möglich sein, die Tags anzupassen und ihnen spezielle Eigenschaften zu geben, die die Systemsteuerung identifizieren könnte, zum Beispiel könnte die Abschwillkurve durch Abschneiden oder Entfernen von Teilen des Tags gesteuert werden, was einen Widerstand oder Kondensator in der Übertragungsspulenschaltung verändern würde. Einige der gegenwärtigen kommerziellen RFID-Tags weisen „intelligente" Möglichkeiten auf. Dies ermöglicht es ihnen, digitale Daten zu akzeptieren, zu speichern und rückzuübertragen. Die individuellen Tags können dann einzeln identifiziert werden. Diese Möglichkeit könnte daher „Zwitscher"-Tags hinzugefügt werden, falls erwünscht.
Temperaturänderungen haben Auswirkungen auf die Zwitschereigenschaften, jedoch sind diese relativ langfristig und würden sich tendenziell auf alle Tags auswirken. Solche Effekte können durch Software kompensiert werden, ohne die Unversehrtheit des Systems zu beeinträchtigen. Natürlich würden sich, falls ein Tag an einem Teil einer Einrichtung angebracht ist, welches sich bei Benutzung aufheizt, wie ein Fernseher, dann nur die Eigenschaften dieses Tags ändern. Damit könnte auf mehrere Arten umgegangen werden, die Alarmschranke für jedes Tag könnte verschieden sein, oder es könnte, da die Änderungsrate immer noch länger wäre als jene, welche bei einer raschen Bewegung des Tags auftritt, herausgefiltert werden. Dem System könnte ebenso die Möglichkeit gegeben werden, das Langzeitverhalten eines jeden Tags zu „lernen" und es zu kompensieren, dies könnte möglicherweise durch die Verwendung eines neuronalen Netzwerks implementiert werden. Mit einem solchen Verfahren könnten ebenso falsche Alarme behandelt werden. Dies würde die Anzahl falscher Alarme tendenziell senken und zu größerem Nutzervertrauen in das System führen.
Es wäre möglich, die Reichweite durch Verwendung mehrerer Übertragungsspulen, aber nur eines Empfängers zu erhöhen. Da die Tagzwitscherrate eine starke Abhängigkeit von der Entfernung und Orientierung aufweist, sollte es möglich sein, mehrere klar identifizierbare Tags über einen sehr viel weiteren als den mit einem einzigen Sender erreichbaren Bereich aufzustellen. Da die Zwitscherrate der Tags von dem Betrag des elektromagnetischen Felds abhängt, welches von der Spule bewirkt wird, wobei dieser nicht allein von der Feldstärke, welche entfernungsabhängig ist, bestimmt wird, sondern ebenso von der Winkelrichtung des Tags in Bezug auf das Feld, ist das System deshalb sensibel bei Rotationsbewegungen des Tags um seine eigene Achse. Ein Beispiel für ihre Auswirkung ist durch die Annahme eines Tags veranschaulicht, das an einer Tür nahe dem Scharnier platziert worden ist. Die Rotation der Tür beim Öffnen würde die Orientierung des Tags zum Feld ändern und daher die Zwitscherrate dramatisch verändern. Ein Einbrecheralarm könnte dann durch diese Änderung ausgelöst werden.
Anders als durch Übertragen könnte das Tag sein Zwitschern durch Verwenden der bereits in vielen existierenden Tags angewendeten Reflexionstechnik senden. Es ist die Erfassung der Zwitscherrate, die für diese Technik essentiell ist, nicht auf welche Weise das Zwitschern gesendet wurde.
Beispielhafte Anwendungen des Systems, die schlüsselfunktionalen Merkmale, hier die Erfassung der Orientierung, der Komfort der Installation und die Transportierbarkeit, sind wie folgt:

– Automobilsicherheit; Platzieren einer Steuerung und einer Antenne innerhalb eines Wagens und dann Einbauen von Tags an jeder Tür würde ein sehr effektives Alarmsystem ergeben. Das Öffnen einer beliebigen Tür könnte den Alarm auslösen. Die Installation wäre einfach und ohne die zusätzliche Verdrahtung, die hohe Kosten für Autohersteller bedeuten kann.
– Tragbare Alarm-/Personalsicherheit; ein kleines portables System könnte einfach an Hotelzimmertüren und -fenstern angebracht werden und gewiss an jedem Wertgegenstand, den innerhalb eines Raumes zu schützen erwünscht ist.

Es dürfte ebenso selbstverständlich sein, dass, da es die Änderung des Bereichs eines Tags gegenüber einem Detektor ist, was den Alarm auslöst, die Bewegung eines Detektors, während ein Tag stationär ist, ebenso einen Alarm auslösen kann. Dies kann mit Vorteil zum Schützen einer Einrichtung oder von Artikeln, die fähig sind, einen Detektor, Alarm und Stromversorgung zu beherbergen, verwendet werden, als eine Alternative dazu, sie mit Tags auszustatten. Zum Beispiel kann ein Taschen- oder Laptopcomputer in der Lage sein, mit einem Detektor und Alarm ausgestattet zu werden, so dass, falls er aus der Nähe eines Tags beim Nutzer entfernt wird, ein Alarm ausgelöst werden kann. Dies ist speziell nützlich zum Schützen von Einrichtung oder Artikeln, welche häufig von einer Person getragen werden, da es in den meisten Fällen unpraktisch für eine Person ist, den Detektor, die Stromversorgung und den Alarm zu tragen.
Zwei Beispiele von Systemen gemäß der Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Diagramm eines mehrere Tags und Sender-Empfänger umfassenden ersten Systems ist;
2 die Betriebskomponenten eines passiven Funktags für ein solches System veranschaulicht;
3 in Blockdiagrammform die Komponenten eines Sender-Empfängers und einer verbundenen zentralen Steuerung in einem solchen System veranschaulicht;
4 ein Diagramm eines mehrere Tags und einen einzigen Sender-Empfänger umfassenden zweiten Systems ist; und
5 ein Blockdiagramm der internen Komponenten eines Tags zur Verwendung mit dem zweiten System ist.
In 1 sind eine Anzahl von Artikeln 1 gezeigt, auf welchen sich passive Funktags 2 befinden, und drei Sender-Detektoren 3, welche zum Bereitstellen eines Reichweitenfeldes für die Artikel angeordnet ist. Die Bewegung eines Artikels und dadurch seines Tags aus dem Reichweitenfeld wird erfasst und ein Alarm ausgelöst.
2 veranschaulicht die Betriebskomponenten eines passiven Funktags zur Verwendung in einem System gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Signal von einem Sender (in 2 nicht gezeigt) wird von einer Antenne 4 an einen Empfänger 5 geleitet und in einem Dekoder 6 dekodiert. Das Signal wird zum Entnehmen von zeitlichen Informationen dekodiert, welche danach von einem Mikroprozessorsteuermechanismus 7 zum Bestimmen der Intervalle, nach welchen die passive Funktagübertragung von einem Sender 9 über eine weitere Antenne 10 beginnt, verwendet werden. Die Übertragung kann mit in dem passiven Funktag gespeicherten Daten kodiert sein, einschließlich solcher Daten wie der Identität des passiven Funktags, und wird durch den Sender-Empfänger 3 empfangen.
3 zeigt eine Anzahl von im System eingesetzten Sender-Empfängern 3, welche mit einer zentralen Steuerung 11 verbunden sind, welche wiederum mit einem Alarm 12 verbunden sein kann. Die Sender-Empfänger weisen jeder eine Steuerung 13 auf, welche periodisch eine Übertragung an die passiven Funktags 2 im System startet. Die Rückübertragungen von den passiven Funktags werden von den Sender-Empfängern durch Kodieren der Übertragungen oder durch Starten, Stoppen oder Unterbrechen der Übertragung durch die Sender-Empfänger synchronisiert. Die Übertragung von einem passiven Funktag wird mit einem HF-Oszillator 14 oder einem anderen Taktgeber zum Bestimmen der seit dem Start der Übertragung vom Sender-Empfänger verstrichenen Zeit verglichen. Die verstrichene Zeit und, falls vorhanden, die dekodierten Daten eines der passiven Funktags werden in der Sender-Empfängersteuerung 13 gespeichert und zum Bestimmen, ob das passive Funktag sich bewegt hat oder nicht, mit äquivalenten Daten von aufeinander folgenden Zyklen verglichen. Falls eine Bewegung erfasst wurde, was von der zentralen Steuerung 11 als Hinweis auf unerlaubte Bewegung zu beurteilen ist, löst die zentrale Steuerung einen Alarm aus.
Das in den 4 und 5 veranschaulichte zweite System verwendet Tags mit On-Board-Kondensatoren zum Bereitstellen einer kurzen HF-Signalfolge oder eines „Zwitscherns", welches von einem Detektor erfasst werden kann. Das System 100 ist in 4 allgemein veranschaulicht. Das System umfasst einen Sender 101, welche eine Stromquelle (nicht gezeigt), einen Oszillator 102 und einen Verstärker 103 umfasst, welcher ein Signal auf Funkfrequenzen (HF) an eine Antenne 104 richtet. Von der Antenne wird das HF-Signal in das vom System abgedeckte Gebiet abgestrahlt und Energie wird von den Tags 201 aufgenommen. Wie unten beschrieben ist, speichern die Tags 200 die Energie und emittieren kurze HF-Signalfolgen („Zwitschern") (auf einer anderen Frequenz als der Sender 101) an einen oder mehr Detektoren 301, welche eine Antenne 302, einen Empfänger 303 und eine Steuerung 304 umfassen, welche mit einem Alarm 401 verbunden ist.
Die Hauptfunktion der Steuerung 304 ist es, die Frequenzen, die in dem empfangenen Signal oder der Impulsfolge präsent sind in solch einer Weise zu analysieren, dass sie in der Lage ist, die Ankunftszeit des nächsten Zwitscherns eines jeden speziellen Tags vorauszusagen. Falls das Zwitschern des Tags nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ankommt, kann die Steuerung die passende Handlung vollziehen, wie zum Beispiel, einen Alarm auszulösen. Obwohl ein durchweg analoges System hergestellt werden könnte, verwendet die Steuerung des bevorzugten Beispiels einen mit einem Analog/Digital-Konvertierer (ADC) verbundenen Digitalen Signalprozessor (DSP). Zusätzlich könnte der DSP, falls verlangt, ebenso mit einer Form von Nutzerschnittstelle wie einem LCD-Bildschirm und einer Tastatur verbunden sein. Der ADC konvertiert das empfangene analoge Signal in eine digitale Impulsfolge, und der DSP führt dann eine Fast-Fourier-Transformation (FFT) auf diese Impulsfolge durch und verwendet dann die Ergebnisse der FFT zum Vorhersagen der Zeit des nächsten Zwitscherns von jedem Tag. Die Steuerung 304 kann ebenso eine Anzahl anderer Funktionen erfüllen, diese können ebenso adaptive Algorithmen zum Kompensieren thermischer/umgebungsbedingter Veränderungen wie auch die allgemeine Systemsteuerung, z. B. Überwachen einer jeden Eingabe seitens eines Nutzers und die Darstellung von Information auf, sagen wir, einem beigefügten Computersystemmonitor umfassen.
An jedem Tag 201 wird die einfallende HF-Energie durch eine Eingangsspule oder Antenne 202 empfangen. Diese Energie wird bevorzugt durch Entzerrung und/oder Spannungsmultiplikation in einem Gleichrichter 203 und dem darauf folgenden Laden eines Kondensators 204 gespeichert. Wenn ein vorbestimmter Betrag von Energie empfangen worden ist, wird ein Schalter 205 betätigt, und die Energie wird in eine Sendespule oder Antenne 206 eingespeist. Dies erzeugt periodisch einen HF-Impuls, dessen Frequenz durch die Eigenresonanz der Spule 206 und durch den Speicherwiderstand 204 bestimmt wird. Die Tags 201 fahren mit dem Zwitschern in denselben Perioden fort (anhängig von der Position innerhalb des elektromagnetischen Feldes des Senders 101) und bieten daher einen Hinweis auf Nichtbewegung. Die Hinzunahme eines Filters 207 kann eine engere Steuerung der Frequenz ermöglichen, welches wünschenswert sein kann, um sicherzustellen, dass die passenden Standards sicher getroffen werden.
Dies kann ebenso helfen den Betriebsbereich durch Eingeben derselben Menge von Energie in ein engeres Band zu erweitern, wobei es einem Empfänger dadurch erlaubt ist, mit einer engeren Bandbreite verwendet zu werden.
Wie mit dem ersten Beispiel wird jede Bewegung eines Tags vom Detektor 301 erfasst, in dem Fall weil die Zwitscherrate wechselt, wenn die auf das Tag auftreffende Strahlungsenergie sich als Ergebnis der Bewegung ändert, und dies kann zum Auslösen des Alarms 401 führen.
Um gemäß 5 Tag-spezifische Information zur Steuerung zu übertragen, könnten die Schaltungseinheit 205 oder der Filter 207 durch einen intelligenten Schalter ersetzt werden, welche fähig wäre, das von der Übertragungsspule erzeugte Signal zu modulieren.
Individuelle Tags können zur Programmierung durch die Steuerung fähig sein, falls dem oben erwähnten intelligenten Schalter die Fähigkeit gegeben ist, eine Modulation des Eingangssignals zu erfassen; dies kann zum Platzieren digitaler Information in das Schaltermodul und deshalb zum Programmieren des Tag verwendet werden. Diese programmierte Information würde dann das Verhalten des Tags und der Nachricht, die übertragen wird, steuern. Dies ergibt ein „adaptives" Tag, das durch die Steuerung modifiziert werden kann. Dies hat eine Anzahl von Anwendungen, einschließlich ID wie oben beschrieben und Zwitschertrequenzmodifikation zum Ermöglichen einer höheren Tagdichte.

Claims

System (100) zum Überwachen der Position von einem oder mehreren RFID-Tags (201), wobei das System aufweist: mindestens einen RFID-Tag (2, 201); und einen oder mehrere Detektoren (3, 301), welche Mittel (6, 302–304) zum Empfangen von Signalen von dem RFID-Tag aufweisen, um Änderungen im Bereich des RFID-Tag (2, 201) gegenüber dem Detektor oder den Detektoren zu erfassen; gekennzeichnet durch ein Steuermittel (7, 304), welches die vom RFID-Tag zu unterschiedlichen Zeiten empfangenen Signale vergleicht, um eine Änderung im Bereich des RFID-Tag zu erfassen, und einen Alarm (401) auslöst, wenn eine erfasste Änderung im Bereich des RFID-Tag (2, 201) eine vorgegebene Schwelle überschreitet.
System (100) nach Anspruch 1, bei welchem der Detektor oder die Detektoren (301) angeordnet ist/sind, um die Zeit eines von einem Tag (201) zurückgekehrten Funksignals zu messen, um den Bereich des Tag zu ermitteln.
System (100) nach Anspruch 1, bei welchem der Detektor oder die Detektoren (301) angeordnet ist/sind, um die Stärke oder Wellenform eines von einem Tag (201) zurückgekehrten Funksignals zu bestimmen, um den Bereich des Tag zu ermitteln.
System (100) nach Anspruch 1, bei welchem das oder jedes Tag (201) eine Schaltung (204, 205, 206) aufweist, die angeordnet ist, um kurze HF-Signalfolgen in periodischen Intervallen zu senden.
System (100) nach Anspruch 4, welches ferner einen HF-Sender (101) aufweist, der angeordnet ist, um HF-Energie an das oder jedes Tag (201) zu übertragen, und wobei das oder jedes Tag eine Schaltung (202, 203, 204) aufweist, die angeordnet ist, um die von dem Sender empfangene Energie zu speichern und Energie zum Senden der kurzen Signalfolgen von HF-Energie bereitzustellen.
System (100) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei welchem der oder jeder Detektor (301) eine Schaltung (304) zum Erfassen von Änderungen des periodischen Intervalls aufweist, in welchem Energie von dem oder jedem Tag (201) gesendet wird.
System (100) nach Anspruch 6, bei welchem der oder jeder Detektor (301) eine Schaltung (304) aufweist, um die Empfangszeit von einer Energiesignalfolge von einem Tag (201) zu ermitteln und einen Alarm (401) auszulösen, wenn die tatsächliche Empfangszeit von dem ermittelten Empfang um mehr als ein vorgegebenes Intervall abweicht.
System (100) nach Anspruch 6, bei welchem der oder jeder Detektor (301) eine Schaltung zum Auswerten von Änderungen der Empfangsrate der Signalfolgen der Energie von einem Tag (201) und zum Auslösen eines Alarms (401) aufweist, wenn die Änderungsrate mehr als einen vorgegebenen Wert erreicht.
System (100) nach Anspruch 6, bei welchem der oder jeder Detektor (301) eine Schaltung zum Auslösen eines Alarms (401) aufweist, wenn die Rate der Änderung des periodischen Intervalls, in welchem Energie von einem Tag (201) gesendet wird, außerhalb eines vorgegebenen Bereiches ist.
System (100) nach Anspruch 6, bei welchem der Sender (101) eine Schaltung aufweist, die angeordnet ist, um die mittlere Energie zu verändern, die gesendet und somit durch das oder jedes Tag (201) empfangen wird, um das periodische Intervall zu verändern, in welchem das oder jedes Tag Signalfolgen von Energie sendet.
System (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei welchem das oder jedes Tag (201) eine Empfangsantenne (202) und eine Sendeantenne (206) aufweist.
System (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, bei welchem das Steuermittel (7, 304) zusätzlich angeordnet ist, um den Alarm auszulösen, wenn der RFID-Funktag durch den Detektor oder die Detektoren (3, 301) nicht ermittelt werden kann.
RFID-Tag (201) zur Verwendung in einem System (100) zum Überwachen der Position von einem oder mehreren RFID-Tags, wobei der RFID-Tag eine Schaltung (204, 205, 206) aufweist, die angeordnet ist, um kurze Signalfolgen von HF-Energie in periodischen Intervallen zu senden.
RFID-Tag (201) nach Anspruch 13, bei welchem das Tag eine Schaltung (202, 203, 204) aufweist, die angeordnet ist, um Energie zu speichern, die von dem Sender (101) empfangen wird, und Energie zum Senden der kurzen Signalfolgen von HF-Energie bereitzustellen.
RFID-Tag (201) nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei welchem das Tag eine Empfangsantenne (202) und eine Sendeantenne (206) aufweist.
RFID-Tag (201) nach Anspruch 13, bei welchem das Tag eine Batterie aufweist.