ES2309853T3 - Aparato para la comunicacion con una etiqueta rfid que comprende una antena de exploracion de haz. - Google Patents

Aparato para la comunicacion con una etiqueta rfid que comprende una antena de exploracion de haz. Download PDF

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Abstract

Un aparato para la comunicación con una etiqueta RFID (del inglés "Radio Frequency Identification", Identificación por Radiofrecuencia) (3) a través de una onda de radio, comprendiendo el aparato: una antena (40) que comunica con la etiqueta a través de la onda de radio y genera el haz de exploración en un espacio, en donde el haz de exploración se estrecha en al menos una dirección de forma que cubra una parte del espacio, y la al menos una dirección en la que el haz se estrecha intersecta con una superficie de reflexión que genera una intensidad de reflexión relativamente alta; caracterizada por: una sección de comunicación (23) que comunica con la etiqueta RFID (3) a través de la antena (40); una sección de conteo (50) que cuenta un número de etiquetas RFID (3) con las que la sección de comunicación (23) completa la comunicación de radio; y una sección de ajuste de exploración (51, 52, 53) para la ajuste de exploración con el haz mediante: (a) la instrucción de la sección de control de exploración (20) de forma que la antena realice la exploración con el haz de exploración en un cierto rango de exploración y un cierto ángulo de incremento durante un cierto tiempo de exploración; (b) la adquisición del número de las etiquetas RFID (3) contadas en la sección de conteo (50) durante la exploración; (c) la repetición de (a) y (b) para varios rangos de exploración, ángulos de incremento y tiempos de exploración; y (d) la determinación del rango de exploración, del ángulo de incremento y el tiempo de exploración de forma que se obtenga el máximo número de etiquetas RFID (3) contadas en la sección de conteo (50).

Description

Aparato para la comunicación con una etiqueta RFID que comprende una antena de exploración de haz.
La presente invención se refiere a un aparato para la comunicación con una etiqueta de Identificación por Radiofrecuencia (RFID, del inglés "Radio Frequency Identification") a través de una onda de radio (denominado de aquí en adelante como aparato de comunicación de etiquetas), a una antena usada por el aparato de comunicación de etiquetas, un sistema de comunicación de etiquetas, un sistema de ajuste de exploración para el aparato de comunicación de etiquetas y un medio que se puede leer en un ordenador para el ajuste de la exploración.
En años recientes, se ha utilizado progresivamente la tecnología para la RFID (Identificación por Radiofrecuencia) en la que un aparato de comunicación de etiquetas como un lector y/o escritor realiza una comunicación de radio con una etiqueta RFID (Identificación por Radiofrecuencia) (etiqueta por radio). Adicionalmente, la etiqueta RFID se anticipa especialmente en un campo de la distribución física como una alternativa a un código de barras. Por ello, la etiqueta de radio se espera que se use ampliamente en un próximo futuro.
Como sistema de comunicación entre la etiqueta RFID y el aparato de comunicación de etiquetas, existe un sistema de inducción electromagnética y un sistema de microondas. El sistema de inducción electromagnética se usa en una banda de frecuencias tal como la banda desde 125 k a 135 kHz o una banda de 13,56 MHz. Por otro lado, el sistema de microondas se usa en una banda de frecuencias tal como una banda de 2,45 GHz, y se considera usarlo en lo que se denomina banda UHF de aproximadamente desde 800 MHz a 960 MHz.
Actualmente, se ha extendido progresivamente el sistema de inducción electromagnética. Sin embargo, de modo general, es más fácil extender una distancia de comunicación en el sistema de microondas que en el sistema de inducción electromagnética. Adicionalmente, cuando la banda de frecuencia se hace mayor, el tamaño de una antena de la etiqueta RFID puede ser más reducida en el sistema de microondas que en el sistema de inducción electromagnética. Por lo tanto, se anticipa que el sistema de microondas se utilice ampliamente en un próximo futuro. En consecuencia, se ha desarrollado también progresivamente una etiqueta RFID y un aparato de comunicación de etiquetas del sistema de microondas.
Como se ha descrito anteriormente, en el sistema de microondas, la distancia de comunicación entre el aparato de comunicación de etiquetas y la etiqueta RFID puede extenderse fácilmente desde alrededor de varios centímetros a alrededor de varios metros comparado con el sistema de inducción electromagnética. En consecuencia, puede aumentarse fácilmente un área de comunicación que es un área en donde el aparato de comunicación de etiquetas puede comunicar con la etiqueta RFID. Sin embargo, cuando el área de comunicación se aumenta, surgen los problemas a continuación.
Como una antena para la comunicación de la etiqueta que es una antena del aparato de comunicación de etiquetas, pueden considerarse casos en los que se use una antena no direccional o una antena que tenga una baja direccionalidad y casos en los que se use una antena de alta direccionalidad. Por ejemplo, en JP-A-2002-151944, se describe un sistema RFID que usa una antena Yagi que tiene una alta direccionalidad. Sin embargo, el área de comunicación de una antena que tenga una alta direccionalidad es más estrecha que la de la antena que tiene una baja direccionalidad. Por ello, es difícil construir un sistema en el que puedan leerse y escribirse simultáneamente un número de etiquetas RFID con un pequeño número de antenas.
Por otro lado, como una configuración de un sistema en el que se leen y escriben simultáneamente un número de etiquetas RFID, se consideran generalmente configuraciones de antenas como las mostradas en las Figuras 13 y 14. La Figura 13 muestra un área de comunicación cuando se usa la antena que tiene una baja direccionalidad. La Figura 14 muestra un área de comunicación cuando se usa la antena que tiene una alta direccionalidad.
Cuando se emplea la antena que tiene una baja direccionalidad, puede cubrirse un área de comunicaciones amplia 101 con un pequeño número de antenas 100. Sin embargo, cuando el área de comunicación amplia 101 se cubre con el pequeño número de antenas 100, existen a la vez en el área de comunicación 101 un número de etiquetas RFID 102. En consecuencia, surge una colisión de la comunicación entre el pequeño número de antenas 100 y el número de etiquetas RFID 102 un cierto número de veces, y la calidad de la comunicación se deteriora.
Adicionalmente, cuando se emplea la antena que tiene una baja direccionalidad, se genera una región incomunicable en la que el aparato de comunicación de etiquetas no puede comunicar con la etiqueta RFID dentro del área de comunicación debido a lo que se denomina interferencia multi-trayecto, en la que las ondas directas desde el aparato de comunicación de etiquetas y las ondas reflejadas desde una superficie del suelo o una superficie de una pared interfieren entre sí. En este caso, la etiqueta RFID que no puede comunicar con el aparato de comunicación de etiquetas puede originarse posiblemente en el área de comunicaciones, lo que no es deseable. Adicionalmente, hay una alta posibilidad de que se origine una región comunicable en la que el aparato de comunicación de etiquetas puede comunicar con la etiqueta RFID fuera del área de comunicación debido a la interferencia multi-trayecto. Esto no es preferible cuando se quiere que el área de comunicación esté limitada a un área deseada.
Para superar el problema anteriormente descrito, se considera que se ajustan una posición, una dirección, y una salida de la antena de forma que no se origine la región incomunicable. Sin embargo, dado que este ajuste necesita llevarse a cabo mientras se confirma que puede realizarse la comunicación en cada parte en el interior del área de comunicación, se requiere una gran cantidad de tiempo y de trabajo.
Por otro lado, cuando se usa una antena 110 que tiene una alta direccionalidad como se muestra en la Figura 14, un área de comunicación 111 cubierta con una antena es más estrecha que cuando se usa la antena 100 que tiene una baja direccionalidad, como se muestra en la Figura 13. Así, puede eliminarse la generación de la colisión de comunicaciones, y puede eliminarse el deterioro de la calidad de la comunicación. Adicionalmente cuando se usa la antena 110 que tiene una alta direccionalidad, se elimina una intensidad de una onda de radio propagada a la superficie del suelo o la superficie de la pared. De ese modo, se evita el problema generado por la interferencia multi-trayecto.
Sin embargo, para cubrir un área de comunicaciones amplia con la antena 110 que tiene una alta direccionalidad, son necesarias un número de antenas como se muestra en la Figura 14. Adicionalmente, el tamaño de la antena 110 que tiene alta direccionalidad es mayor que el de la antena 100 que tiene baja direccionalidad. En consecuencia, el tamaño de la antena del aparato de comunicación de etiquetas se aumenta de modo extremo.
La presente invención se propone teniendo en consideración los problemas anteriormente descritos, y es un objeto de la presente invención proporcionar una antena para la comunicación de etiquetas en la que pueda cubrirse un área de comunicaciones amplia que no tenga regiones incomunicables con un pequeño número de antenas que tengan una alta direccionalidad.
Para resolver los problemas anteriormente descritos, los inventores de la presente invención han pensado utilizar una antena de exploración de haz para la antena de la comunicación de la etiqueta en un sistema en el que se usa la etiqueta RFID (de aquí en adelante denominado como sistema RFID). La antena de exploración de haz es una antena que tiene una alta direccionalidad en la que se estrecha un haz de la onda de radio y es capaz de realizar la exploración con el haz. La antena de exploración de haz se emplea generalmente como un radar como se describe en JP-A-9-5431 y en JP-A-2002-198722, sin embargo, no se ha utilizado todavía como una antena para la comunicación de etiquetas en el sistema RFID. Así, los inventores de la presente invención han cambiado una forma, una dirección avanzada, una dirección de exploración, etc. de varias formas mediante el uso de la antena de exploración de haz, y lo han estudiado repetidamente.
De acuerdo con la presente invención se proporciona un aparato para la comunicación con una etiqueta RFID (Identificación por Radiofrecuencia) a través de una onda de radio, comprendiendo el aparato:
\quad
una antena que comunica con la etiqueta a través de la onda de radio y genera un haz de exploración en un espacio, en donde el haz de exploración se estrecha en una dirección al menos hasta cubrir una parte del espacio, y la al menos una dirección en la que se estrecha el haz intersecta con una superficie de reflexión que genera una intensidad de reflexión relativamente alta;
\quad
una sección de comunicaciones que comunica con la etiqueta RFID a través de la antena;
\quad
una sección de conteo que cuenta un número de etiquetas RFID con la que la sección de comunicaciones completa la comunicación por radio; y
\quad
una sección de ajuste de exploración para la ajuste de la exploración con el haz por medio de:
(a)
dar instrucciones a la sección de control de exploración de forma que haga que la antena realice la exploración con el haz de exploración en un cierto rango de exploración y en un cierto ángulo de incremento para cierto tiempo de exploración;
(b)
recoger el número de etiquetas RFID contadas en la sección de conteo durante la exploración;
(c)
repetir (a) y (b) para varios rangos de exploración, incrementando los ángulos y los tiempos de exploración; y
(d)
determinar el rango de exploración, incrementar el ángulo y el tiempo de exploración hasta obtener un número máximo de etiquetas RFID contadas en la sección de conteo.
Se origina una región incomunicable debido a la interferencia multi-trayecto cuando la intensidad de la onda de radio de una onda directa es sustancialmente la misma que la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada. Así, el haz transmitido por la antena para la comunicación de la etiqueta de acuerdo con la presente invención se estrecha en al menos una dirección, y en al menos una dirección de la dirección en la que se estrecha el haz, intersecta con la superficie de reflexión.
En este caso, dado que el haz se estrecha en la dirección de intersección con la superficie de reflexión, el haz se estrecha también en una dirección perpendicular a la superficie de reflexión. En este caso, cuando se realiza la exploración con el haz y tanto la dirección de avance de la onda directa como la dirección de avance de la onda antes de que la onda reflejada se refleje corresponde a la dirección de avance del haz, la intensidad de la onda de radio de la onda directa y la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada a partir de la superficie de reflexión cambia respectivamente. En este momento, cuando la intensidad de la onda de radio de la onda directa difiere de la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada a partir de la superficie de reflexión, en la región incomunicable, se suprime la interferencia de multi trayecto de forma que el aparato de comunicación de etiquetas puede comunicar con la etiqueta RFID. En consecuencia, la antena para la comunicación de las etiquetas de acuerdo con la presente invención puede cubrir un área de comunicación amplia que no tenga una región incomunicable.
En la antena de acuerdo con una realización de la presente invención, la dirección de intersección con la superficie de reflexión se fija deseablemente como una dirección de exploración del haz. En este caso, dado que se realiza la exploración en la dirección en la que se estrecha el haz, puede explorarse con efectividad un área deseada.
Adicionalmente, en la antena de acuerdo con una realización de la presente invención un plano que incluye la dirección de exploración es, de modo deseable, sustancialmente perpendicular a la superficie de reflexión. En este caso, dado que la intensidad de la onda de radio de la onda directa y la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada a partir de la superficie de reflexión cambian respectivamente su efectividad, la región incomunicable debido a la interferencia multi-trayecto puede suprimirse con precisión y el aparato de comunicación de etiquetas puede comunicar con precisión con la etiqueta RFID.
Adicionalmente, en la antena de acuerdo con una realización de la presente invención, una dirección de avance del haz incluye, de modo deseable, al menos una dirección sustancialmente paralela a la superficie de reflexión. Cuando la dirección de avance del haz es sustancialmente paralela a la superficie de reflexión, la intensidad de la onda de radio propagada hacia la superficie de reflexión se disminuye y la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada se disminuye también. Así, la región incomunicable debido a la interferencia multi trayecto puede ser suprimida con más precisión.
Adicionalmente, en la antena de acuerdo con una realización de la presente invención el haz se estrecha de modo deseable sólo en la dirección de exploración. En este caso, el haz tiene una forma estrecha en la dirección de exploración y ancha en otras direcciones. Dado que la exploración se realiza con este haz, puede asegurarse un área de comunicación como la cubierta con un haz que tenga una baja direccionalidad en omni-direccional, esto es, en todas las direcciones, como se muestra en la Figura 13, mediante una operación simple de exploración.
Adicionalmente, en la antena de acuerdo con una realización de la presente invención, la antena se dispone separada de la superficie de reflexión.
De acuerdo con la configuración anteriormente descrita, puede asegurarse un espacio en el que se suprime la generación de la región incomunicable entre la antena para la comunicación de etiquetas y la superficie de reflexión. Así, el aparato de comunicación de etiquetas puede comunicar con un número de etiquetas RFID que pasan por la zona.
Se determina de modo deseable una distancia entre la antena para la comunicación de las etiquetas y la superficie de reflexión, basándose en un ángulo entre la dirección de avance del haz y la superficie de reflexión, un espacio necesario para la lectura de la etiqueta RFID y que no existe región incomunicable en el espacio necesario, cuando la dirección de avance del haz se dirige hacia la superficie de reflexión.
En una realización de la presente invención, la antena comprende de modo deseable un conjunto de elementos de antena, y un desplazador de fase para el desplazamiento de las fases de las señales transmitidas al conjunto de elementos de antena de modo que se genere el haz de exploración. En este caso, dado que no se requiere una configuración mecánica para realizar la exploración con el haz, puede mejorarse la fiabilidad.
Adicionalmente, en la antena de acuerdo con una realización de la presente invención la onda de radio es de modo deseable una microonda, la microonda indica una onda de radio cuya frecuencia es desde alrededor de 300 MHz hasta alrededor de 300 GHz. La microonda se usa de modo que la distancia de comunicación entre el aparato de comunicación de etiquetas y la etiqueta RFID se extiende fácilmente a varios metros o más.
Adicionalmente, un aparato de acuerdo con una realización de la presente invención para comunicación con una etiqueta RFID (Identificación por Radiofrecuencia), el aparato comprende la antena para la comunicación de la etiqueta que tiene la configuración anteriormente descrita, y una sección de control de exploración que controla la exploración con el haz de la onda de radio transmitida desde la antena al espacio.
El aparato de comunicación de etiquetas que tiene la configuración anteriormente descrita incluye la antena para la comunicación de la etiqueta que tiene la configuración anteriormente descrita. Dado que se realiza la exploración con el haz de la onda de radio transmitida desde la antena para la comunicación de las etiquetas bajo el control de la sección de control de exploración, pueden obtenerse los mismos efectos que los descritos anteriormente.
En el aparato de acuerdo con una realización de la presente invención, el aparato comprende adicionalmente de modo deseable un conjunto de antenas. En este caso, el rango de exploración de cada antena para la comunicación de las etiquetas puede estrecharse de modo que puede reducirse el tiempo de exploración.
\newpage
Adicionalmente, en el aparato de acuerdo con una realización de la presente invención, al menos dos de las antenas se disponen de modo deseable separadamente entre sí en una dirección sustancialmente perpendicular a la superficie de reflexión que genera la intensidad de reflexión relativamente alta. En este caso, dado que puede estrecharse el ángulo entre la dirección de avance del haz y la superficie de reflexión, la influencia de la onda reflejada se reduce y puede suprimirse con precisión la interferencia multi-trayecto
La exploración con el haz se realiza mediante el cambio de la dirección de avance del haz con la posición de la antena fija. Así, un área de comunicación en la que el aparato de comunicación de etiquetas puede comunicar con la etiqueta RFID mediante la exploración se estrecha en un área cerca de la antena para la comunicación de las etiquetas y se ensancha en un área remota de la antena. Por tanto, en el área cercana a la antena para la comunicación de la etiqueta, es posible que se genere una región incomunicable, en tanto el haz no alcanza el área.
En consecuencia, en el aparato de acuerdo con una realización de la presente invención, al menos dos de las antenas se disponen de modo deseable opuestas entre sí. En este caso, dado que un área cerca de una antena para la comunicación de etiquetas sirve como un área de comunicación de la antena opuesta para la comunicación de etiquetas, puede impedirse la generación de la región incomunicable. Adicionalmente, cuando las antenas para la comunicación de las etiquetas que están mutuamente opuestas entre sí se disponen de modo que se desplacen en una dirección básicamente perpendicular a la superficie de reflexión, difícilmente se forma un área en la que las respectivas áreas de comunicación se solapen entre sí. Así, puede impedirse la interferencia de las ondas de radio a partir del conjunto de las antenas para la comunicación de las etiquetas.
En una realización de la presente invención, el aparato comprende adicionalmente una sección de comunicaciones que comunica con la etiqueta RFID a través de la antena, una sección de conteo que cuenta un número de etiquetas RFID con las que la sección de comunicaciones completa la comunicación de radio y una sección de ajuste de exploración para la ajuste de la exploración con el haz por medio de (a) dar instrucciones a la sección de control de exploración de modo que la antena realice la exploración con el haz de exploración en un cierto rango de exploración en un cierto ángulo de incremento para un cierto tiempo de exploración, (b) recoger el número de etiquetas RFID contadas en la sección de conteo durante la exploración, (c) repetir (a) y (b) para varios rangos de exploración, incrementando los ángulos y los tiempos de exploración; y (d) determinar el rango de exploración, con el incremento del ángulo y del tiempo de exploración hasta obtener el número máximo de las etiquetas RFID contadas en la sección de
conteo.
En la configuración anteriormente descrita, la sección de ajuste de la exploración ajusta automáticamente el tiempo de exploración, el rango de exploración y el ángulo de incremento de forma que se haga máximo el número de etiquetas RFID cuya comunicación se completa. En consecuencia, la antena se ajusta fácilmente de forma que un área deseada se convierta en el área de comunicaciones cuando se instala la antena o en el momento del mantenimiento.
Un sistema de comunicación de etiquetas de acuerdo con una realización de la presente invención que comprende el aparato que tiene la configuración descrita anteriormente, y un componente de reducción de la intensidad de reflexión que reduce una intensidad de la onda de radio de una onda reflejada, prevista en una superficie de reflexión desde la antena.
Como componente de reducción de la intensidad de reflexión, por ejemplo, pueden considerarse un absorbente de ondas de radio que es un objeto que absorbe las ondas de radio de forma adecuada o un componente de difusión de la reflexión que es un objeto que difunde y refleja las ondas de radio.
En la configuración anteriormente descrita, una superficie provista con el componente de reducción de la intensidad de reflexión entre las superficies de reflexión sobre las que se refleja la onda de radio transmitida desde la antena para la comunicación de la etiqueta del aparato de comunicación de etiqueta reduce la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada. Así, una superficie no provista con el componente de reducción de la intensidad de reflexión puede especificarse como una superficie de reflexión sobre la que se genera la onda reflejada más fuerte. En consecuencia, mediante el cambio de la dirección del haz de la onda de radio a una dirección perpendicular a la superficie de reflexión sobre la que se genera la onda de radio más fuerte, pueden obtenerse los mismos efectos que los descritos anteriormente.
Un método de ajuste de la exploración de acuerdo con una realización de la presente invención para la ajuste de un haz de exploración transmitido desde la antena que tiene la configuración anteriormente descrita hacia el espacio, comprende el método (a) la realización de la exploración con el haz de exploración en un rango de exploración y en un cierto ángulo de incremento para un cierto tiempo de exploración, (b) el conteo del número de etiquetas RFID cuyas comunicaciones de radio con la antena se completan durante la exploración, (c) repetir (a) y (b) para varios rangos de exploración, incrementando los ángulos y los tiempos de exploración; y (d) determinar el rango de exploración, el ángulo de incremento y el tiempo de exploración hasta que el número de las etiquetas RFID contadas sea máximo.
De acuerdo con el método anteriormente descrito, dado que el tiempo de exploración, el rango de exploración y el ángulo de incremento se ajusta automáticamente de forma que el número de etiquetas RFID cuya comunicación se completa es la máxima. En consecuencia, la antena se ajusta fácilmente de forma que un área deseada se convierte en un área de comunicación cuando se instala la antena o en el momento del mantenimiento.
La sección de ajuste de la exploración en el aparato de comunicación de etiquetas puede ejecutarse sobre un ordenador mediante un programa de ajuste de exploración. Adicionalmente, el programa de ajuste de exploración se almacena en un medio de registro que se puede leer en un ordenador. Así, el programa de ajuste de exploración puede ejecutarse en un ordenador cualquiera.
Como se ha descrito anteriormente, en la antena para la comunicación de etiquetas de acuerdo con la presente invención, se emplea la antena de exploración de haz que puede realizar la exploración con el haz de la onda de radio transmitida. Así, el área de comunicación puede agrandarse de forma efectiva comparada con la antena general que tiene una alta direccionalidad, y puede cubrirse el área de comunicaciones amplia con el pequeño número de antenas. Adicionalmente, se realiza la exploración con el haz de forma que el plano especificado por la dirección de exploración del haz intersecta con la superficie de reflexión sobre la que se genera la onda reflejada más fuerte. Así, la dirección de avance del haz se cambia a las superficies de reflexión mediante la exploración. En consecuencia, en la región incomunicable, la intensidad de la onda de radio de la onda directa difiere de la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada desde la superficie de reflexión de forma que se suprime la interferencia multi-trayecto, el aparato de comunicación de etiquetas puede comunicar la etiqueta RFID y se puede cubrir de modo efectivo el área de comunicación amplia que no tiene una región incomunicable.
En los dibujos:
La Figura 1 es una vista frontal que muestra un diseño de un sistema RFID de una realización de la presente invención.
Las Figuras 2A a 2C son vistas frontales mostrando respectivamente una onda directa transmitida a una etiqueta RFID desde una antena de un lector/escritor RFID y una onda reflejada.
Las Figuras 2A y 2B muestran el sistema RFID en el que la dirección de avance del haz que tiene una alta direccionalidad es la misma que la dirección de avance de la onda directa y la dirección de avance de la onda antes de que se refleje en la onda reflejada, respectivamente.
La Figura 2C muestra un sistema de una técnica relacionada en la que se transmite un haz que tiene una baja direccionalidad.
La Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra la configuración esquemática del lector/escritor RFID en el sistema RFID.
La Figura 4 es un diagrama de bloques que muestra la configuración esquemática de la etiqueta RFID en el sistema RFID.
La Figura 5 es una vista esquemática que muestra el diseño de una antena de exploración de haz que usa un desplazador de fase provisto en el sistema RFID.
Las Figuras 6A a 6C muestran respectivamente el contorno del haz de una onda de radio transmitida desde una antena de exploración de haz.
La Figura 6A es una vista en planta.
La Figura 6B es una vista frontal.
La Figura 6C es una vista lateral vista desde un lado opuesto a la antena de exploración que haz.
Las Figuras 7A a 7D son gráficos mostrando respectivamente una distribución de un área de comunicación del lector/escritor RFID y la etiqueta RFID.
Las Figuras 7A a 7C muestran respectivamente casos en los que se transmite la onda de radio que tiene una alta direccionalidad en la dirección inclinada hacia arriba, en la dirección horizontal y en la dirección inclinada hacia
abajo.
La Figura 7D muestra un caso en el que se transmite la onda de radio que tiene una baja direccionalidad, como un ejemplo comparativo.
La Figura 8 es un diagrama de bloques que muestran una configuración funcional para el ajuste del funcionamiento de la exploración del haz de la onda de radio transmitida en una sección de control del lector/escritor RFID.
Las Figuras 9A a 9C son diagramas que muestran respectivamente el contenido del ajuste de un rango de exploración, un ángulo de incremento y un tiempo de permanencia relativo al ajuste de la exploración.
La Figura 10 es un diagrama de flujo que muestra el flujo del proceso de la ajuste de la exploración.
Las Figuras 11A a 11C son vistas frontales mostrando respectivamente el rango de exploración de la onda de radio transmitida desde la antena de exploración de haz del lector/escritor RFID.
La Figura 11A muestra un caso en el que sólo se proporciona una antena de exploración de haz.
La Figura 11 de vuestro caso en el que se proporcionan dos antenas de exploración de haz en la dirección vertical.
La Figura 11 de muestra un caso en el que se proporcionan dos antenas de exploración de haz que se oponen entre sí y se desplazan en la dirección vertical.
La Figura 12 es una vista lateral que muestra que otra forma del haz de la onda de radio transmitida desde la antena de exploración de haz se mira desde un lateral opuesto a la antena de exploración de haz, y se inclina en 45 grados desde la superficie del suelo en un plano que incluye una dirección de exploración.
La Figura 13 es una vista lateral que muestra un área en la que un lector/escritor RFID puede comunicar con una etiqueta RFID cuando el lector/escritor RFID usa una antena que tiene baja direccionalidad.
La Figura 14 es una vista lateral que muestra un área de comunicación en la que un lector/escritor RFID puede comunicar con una etiqueta RFID cuando el lector/escritor RFID usa una antena que tiene alta direccionalidad.
Ahora se describirá una realización de la presente invención con referencia a las Figuras 1 a 11. La Figura 1 muestra un diseño de un sistema RFID (un sistema de comunicación de etiquetas) de una realización. El sistema RFID 1 sirve para identificar las mercancías sin contacto y automáticamente tal como los equipajes para el vuelo en un aeropuerto, los paquetes en una distribución física o los trabajos (mercancías intermedias) durante un proceso de producción. Específicamente, el sistema RFID 1 es un sistema en el que un lector/escritor RFID 2 (de aquí en adelante denominado solamente como un lector/escritor) realiza una comunicación de radio con las etiquetas RFID 3 fijadas respectivamente a un número de mercancías 4 que se llevan mediante un dispositivo de transporte 5 tal como un transportador automático y una cinta transportadora.
En esta realización, una banda de frecuencia de una onda de radio transmitida por el lector/escritor 2 (un aparato de comunicación de etiquetas) es lo que se denomina una banda UHF de aproximadamente desde 800 MHz a 960 MHz. Así, un área en la que el lector/escritor 2 puede comunicar con las etiquetas RFID 3 está alrededor y dentro de aproximadamente varios metros desde la antena del lector/escritor 2. De modo general, un sistema de microondas que usa una onda de radio de la banda de UHF o una banda de 2,45 GHz tiene la ventaja de que es más fácil extender su distancia de comunicación que la de un sistema de inducción electromagnética que usa la inducción electromagnética de una banda desde 125 k a 135 kHz o una banda de 13,56 MHz. Adicionalmente, la onda de radio de la banda UHF circula con más ventajas alrededor de las sombras con más facilidad comparada con la onda de radio de 2,4 GHz.
La etiqueta RFID 3 se proporciona con un CI (circuito integrado) de comunicación por radio y una antena. La etiqueta RFID 3 generalmente no tiene una fuente de alimentación tal como una batería. Un circuito de la etiqueta RFID 3 funciona mediante la energía eléctrica suministrada por la onda de radio desde el lector/escritor 2 de forma que la etiqueta RFID 3 realiza la comunicación por radio con el lector/escritor 2.
En este caso, el lector/escritor 2 necesita transmitir a través de la onda de radio la energía eléctrica mediante la que puede funcionar la etiqueta RFID 3 separada del lector/escritor 2 varios metros. Así, el lector/escritor 2 tiene una salida de transmisión grande para la onda de radio tan alta como alrededor de varios vatios. En consecuencia, el sistema RFID 1 que transmite la onda de radio necesita proporcionar unas contramedidas para la EMI (del inglés "Electro-Magnetic Interference", Interferencia Electromagnética,) que reduce las pérdidas fuera del área deseada de la onda de radio transmitida desde el lector/escritor 2. Adicionalmente, dado que la salida transmitida de la onda de radio es grande, la intensidad de una onda reflejada obtenida mediante la onda de radio transmitida desde el lector/escritor 2 que se refleja en la superficie del suelo 7, una pared lateral 8 y un techo 9 es indeseablemente alta, y se genera indeseablemente una región incomunicable debido a una interferencia multi-trayecto de una onda directa y la onda reflejada.
Para evitar los problemas descritos anteriormente, en el sistema RFID 1 de esta realización, se proporcionan componentes 6 para reducir la intensidad de la reflexión para reducir la intensidad de la onda reflejada tal como un absorbedor de ondas de radio para absorber las ondas de radio o un componente de difusión de la reflexión para difundir y reflejar las ondas de radio, en la pared lateral 8 y en el techo 9 que alcanza la onda de radio transmitida desde el lector/escritor 2. Así, la fuga de la onda de radio que se pierde fuera del área deseada puede reducirse y puede reducirse la intensidad de la onda reflejada.
Como un material del absorbedor de ondas de radio, pueden emplearse bien conocidos materiales usados en las contramedidas para la EMI. Pueden tenerse en consideración, por ejemplo, una película resistente, un material compuesto de goma y carbón, fibras adheridas con carbón, espuma de poliestireno, espuma de uretano que incluye carbón, ferrita, un material compuesto de carbón y ferrita, etc.. Adicionalmente, como componente de difusión de la reflexión, pueden tenerse en consideración materiales que tengan la misma o más corta longitud de onda que la onda de radio y que tengan formas con una superficie irregular, o materiales que tengan varias constantes dialécticas, etc.
Como se ha descrito anteriormente, dado que el absorbedor de ondas de radio o un componente de dispersión de las ondas de radio se compone de material suave o un material que tiene la forma con superficie irregular, el absorbedor de ondas de radio o no es deseable que se sitúe el componente dispersor de las ondas de radio sobre la superficie del suelo 7 sobre la que se mueve la gente o se transporta al equipaje. Por ello, la influencia de la onda reflejada desde la superficie del suelo 7 no puede ser despreciada, y hay un problema de interferencia multi-trayecto debido a la onda directa y a la onda reflejada desde la superficie del suelo 7.
Tal como se compara a continuación, el lector/escritor 2 de esta realización emplea una antena de exploración de haz que pueda realizar la exploración con el haz de la onda de radio transmitida. Así, dado que puede cambiarse la dirección de avance P del haz, puede hacerse más grande un área de comunicación comparada con el caso en el que se usa una antena ordinaria que tiene alta direccionalidad. En consecuencia, puede cubrirse un área de comunicación amplia con el pequeño número de antenas.
Dado que la dirección de exploración Sc del haz cambia en correspondencia a la dirección de avance P del haz, la exploración con el haz se especifica mediante un plano que incluye la dirección de exploración Sc. En un caso de la Figura 1, el plano que incluye la dirección de exploración Sc del haz es un plano paralelo al del dibujo. En el lector/escritor 2 de esta realización, la exploración con el haz se realiza de forma que el plano que incluye la dirección de exploración del haz intersecta con la superficie del suelo 7 como una superficie de reflexión sobre la que se generan las ondas de radio reflejadas más fuertes.
En ese caso, la dirección de avance P del haz cambia a la superficie del suelo 7 por la exploración. Entonces, la intensidad de la onda de radio de la onda directa y la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada desde la superficie del suelo 7 cambian respectivamente en una posición arbitraria en el área de comunicación.
Las Figuras 2A a 2C muestran una onda directa DW transmitida directamente desde la antena del lector/escritor 2 a una cierta etiqueta RFID 3 y una onda reflejada RW transmitida y reflejada desde la superficie del suelo 7. Las Figuras 2A y 2B muestran casos en los que se usa la antena de exploración de haz 40 de esta realización, y muestran respectivamente los casos en los que la dirección de avance P del haz difiere por la exploración. La Figura 2C muestra un caso en el que se emplea una antena 100 de unas técnicas relacionadas que tiene baja direccionalidad.
En los dibujos, cuando la intensidad de la onda de radio de la onda directa DW recibida por la etiqueta RFID 3 es sustancialmente la misma que la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada RW, la onda directa DW y la onda reflejada RW se muestran con líneas continuas. Por otro lado, cuando las intensidades son diferentes, una onda de radio que tenga mayor intensidad se muestra con una línea continua, y una onda de radio que tenga una intensidad menor se muestra con una línea discontinua. Además, la forma del haz se muestra con una línea de punto y raya.
Con referencia a las Figuras 2A a 2C, en las técnicas relacionadas, como se muestra en la Figura 2C, la intensidad de la onda de radio de la onda directa DW recibida por la etiqueta RFID 3 es sustancialmente la misma que la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada RW. En consecuencia, cuando la onda directa DW y la onda reflejada RW se debilitan entre sí debido a la interferencia multi-trayecto, la intensidad de la onda de radio recibida por la etiqueta RFID 3 situada en la posición ilustrada se reduce extremadamente. Así, la etiqueta RFID 3 no es capaz de comunicar con el lector/escritor 2.
Por otro lado, como se muestra la Figura 2A, cuando la etiqueta RFID 3 se sitúa en la dirección de avance P del haz mediante la exploración con el haz, la intensidad de la onda de radio de la onda directa DW es mayor que la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada RW. En consecuencia, incluso cuando la onda directa DW y la onda reflejada RW se debiliten entre sí debido a la interferencia multi-trayecto, la intensidad de la onda de radio de la onda directa DW recibida por la etiqueta RFID 3 situada en una posición ilustrada no se reduce particularmente. Por ello, la etiqueta RFID 3 puede comunicar con el lector/escritor 2.
Adicionalmente, como se muestra en la Figura 2B, cuando la dirección de avance P del haz se sitúa en una posición más baja que la que se muestra en la Figura 2A por la exploración con el haz, y una posición simétrica de la etiqueta RFID 3 con respecto a la superficie del suelo 7 se sitúa en la dirección de avance P del haz, la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada RW es mayor que la intensidad de la onda de radio de la onda directa DW. En consecuencia, incluso cuando la onda directa DW y la onda reflejada RW se debiliten entre sí debido a la interferencia multi-trayecto, la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada RW recibida por la etiqueta RFID 3 situada en una posición ilustrada no se reduce particularmente. Así la etiqueta RFID 3 puede comunicar con el lector/escritor 2.
Como se ha descrito anteriormente, en una región incomunicable debido a interferencia multi-trayecto, cuando la intensidad de la onda de radio de la onda directa difiere de la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada desde la superficie del suelo 7, se suprime la interferencia multi-trayecto y el lector/escritor 2 puede comunicar con la etiqueta RFID 3. Por tanto, puede cubrirse la amplia área de comunicación que no tiene región incomunicable. Adicionalmente, en esta realización, pueden cambiarse solamente la antena del lector/escritor 2 y un control de la misma, y la etiqueta RFID 3 no necesita cambiarse particularmente.
Ahora, se describirán las configuraciones específicas del lector/escritor 2 y de la etiqueta RFID 3 con referencia a las Figuras 3 a 11.
La Figura 3 muestra una configuración esquemática del lector/escritor 2. Como se muestra en la Figura 3, el lector/escritor 2 incluye una sección de control 20, una sección de almacenamiento 21, una sección de procesamiento de radio (una sección de comunicaciones) 22, una sección de antena (una antena para la comunicación de la etiqueta), una sección de temporización 24 y una sección de I/F (interfaz) externa 25.
La sección de control 20 controla totalmente las operaciones de varios tipos de las configuraciones en el lector/escritor 2 descritas anteriormente. La sección de control 20 se compone con un ordenador de, por ejemplo, un PC (ordenador personal) base. Entonces, las operaciones de varios tipos de las configuraciones se controlan mediante la ejecución de programas de control en el ordenador. Este programa, por ejemplo, puede tener una configuración en la que el programa grabado en un medio extraíble tal como un CD-ROM se lee y se utiliza, o una configuración en la que el programa instalado en el disco duro se lee y se utiliza. Adicionalmente, puede considerarse una configuración en la que el programa anteriormente descrito se descarga a través de la sección externa de I/F 25 y se instala en un disco duro para ejecutarse.
La sección de almacenamiento 21 se forma con un dispositivo de almacenamiento no volátil tal como el disco duro. Como ejemplos del contenido almacenado en la sección de almacenamiento 21, se considera el programa de control, un programa SO (sistema operativo) y otros varios tipos de programas y varias clases de datos. En esta realización, en la sección de almacenamiento 21, se almacenan los datos tales como el rango de exploración, el ángulo de incremento y el tiempo de permanencia de una antena en la sección de antena 23.
La sección de procesamiento de radio 22 convierte los datos recibidos desde la sección de control 20 en un formato adecuado para la transmisión por radio, y transmite la señal de radio convertida hacia un dispositivo externo a través de la sección de antena 23. Adicionalmente, la sección de procesamiento de radio 22 convierte la señal de radio recibida desde el dispositivo externo a través de la sección de antena 23 al formato original, y transmite los datos convertidos a la sección de control 20. Pueden usarse como la sección de procesamiento de radio 22, un circuito convertidor A/D (analógico a digital), un circuito de conversión D/A (digital a analógico), un circuito de modulación y de desmodulación, un circuito de RF (frecuencia de radio) o similares.
La sección de antena 23 convierte la señal de radio desde la sección de procesamiento de radio 21 en la onda de radio y transmite la onda de radio al dispositivo externo. Adicionalmente, la sección de antena 23 convierte la onda de radio recibida desde el dispositivo externo en la señal de radio, y transmite la señal de radio a la sección de procesamiento de radio 22. Puede emplearse como sección de antena 23, una antena, un circuito de resonancia o similares. En esta realización, la sección de antena 23 es la antena de exploración de haz que puede realizar la exploración con el haz en la dirección de la onda de radio transmitida al dispositivo externo. El detalle de la antena de exploración de haz se describirá a continuación.
La sección de temporización 24 mide varios tipos de tiempos de acuerdo con una instrucción desde la sección de control 20, y transmite los datos del tiempo medido a la sección de control 20. En esta realización, la sección de temporización 24 se usa para ajustar la dirección del haz de la onda de radio transmitida desde la sección de antena 23.
La sección de I/F externa 25 comunica con un dispositivo externo tal como un PC. Pueden considerarse como ejemplos de la interfaz estándar de la sección de I/F externa 25, un USB ("Universal Serial Bus", Bus Serie Universal), IEEE 1994, Ethernet (marca registrada), etc.
La Figura 4 muestra una configuración esquemática de la etiqueta RFID 3. Como se muestra el dibujo, la etiqueta RFID 3 está constituida con una sección de antena 30 y un CI de comunicación por radio 31.
La sección de antena 30 sirve para recibir la onda de radio desde el lector/escritor 2 como una fuente de energía eléctrica para el funcionamiento del CI de comunicación por radio 31. Adicionalmente, la sección de antena 30 convierte la onda de radio recibida desde el lector/escritor 2 en una señal de radio, y transmite la señal de radio al CI de comunicación por radio 31. Adicionalmente, la sección de antena 30 convierte la señal de radio desde el CI de comunicación por radio 31 en una onda de radio, y transmite la onda de radio al lector/escritor 2. Puede usarse como la sección de antena 30, una antena, un circuito de resonancia, etc.
El CI de comunicación por radio 31 almacena los datos desde el lector/escritor 2 o transmite los datos almacenados al lector/escritor 2 a través de la sección de antena 30 en base a la señal recibida desde el lector/escritor 2 a través de la sección de antena 30. Como se muestra en la Figura 4, el CI de comunicación por radio 31 se compone con una sección de fuentes de alimentación 32, una sección de procesamiento de radio 33, una sección de control 34 y una sección de memoria 35.
La sección de fuente de alimentación 32 sirve para rectificar la tensión inducida generada con un circuito rectificador cuando la sección de antena 30 recibe la onda de radio. Entonces, tras ajustar la tensión a la tensión deseada en un circuito de alimentación, la sección de la fuente de alimentación 32 suministra la tensión a cada sección del CI de comunicación por radio 31. Se usa como sección de fuente de alimentación 32, un puente de diodos, un condensador de ajuste de tensión, etc.
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La sección de procesamiento de radio 33 convierte la señal de radio recibida desde el dispositivo externo a través de la sección de antena 30 en el formato original, y transmite los datos convertidos a la sección de control 34. Adicionalmente, la sección de procesamiento de radio 33 convierte los datos recibidos desde la sección de control 34 en un formato adecuado para la transmisión por radio, y transmite la señal de radio convertida hacia el dispositivo externo a través de la sección de antena 30. Se emplea como la sección de procesamiento de radio 33, un circuito convertidor A/D (analógico a digital), un circuito de conversión D/A (digital a analógico), un circuito de modulación y de desmodulación, un circuito de RF o similares.
La sección de control 34 controla completamente el funcionamiento de las operaciones de los varios tipos de configuraciones en el CI de comunicación por radio 31. La sección de control 34 se forma con un circuito de operaciones lógicas, un registrador, etc., y funciona como un ordenador. El funcionamiento de los varios tipos de configuraciones se controla mediante la ejecución de un programa de control del ordenador. Este programa puede tener, por ejemplo, una configuración en la que se lee y utiliza un programa instalado en una ROM (memoria sólo de lectura) de la sección de memoria 35, etc., o una configuración en la que el programa se descarga desde el lector/escritor 2 a través de la sección de antena 30 y de la sección de procesamiento de radio 33, y se instala en la sección de memoria 35 para ejecutarse.
Especialmente, la sección de control 34 almacena los datos del lector/escritor 2 en la sección de memoria 35 basándose en los datos recibidos desde el lector/escritor 2 a través de la sección de antena 30 y de la sección de procesamiento de radio 33. Adicionalmente, la sección de control 34 lee los datos almacenados en la sección de memoria 35, y transmite los datos al lector/escritor 2 a través de la sección de procesamiento de radio 33 y de la sección de antena 30.
La sección de memoria 35 se forma con una memoria de semiconductor tal como la ROM, una SRAM (RAM estática) una FeRAM (una memoria ferro-eléctrica). Se puede tomar como ejemplo del contenido almacenado en la sección de memoria 35, el programa de control, otros varios tipos de programas y varios tipos de datos. Dado que el CI de comunicación por radio 31 usa las ondas de radio transmitidas desde el lector/escritor 2 como una fuente de alimentación, se emplea de modo deseable una memoria no volátil tal como la ROM o una memoria tal como la SRAM y la FeRAM que tienen menor consumo de energía eléctrica.
Ahora, se describirá la antena de exploración de haz usada en la sección de antena 23 del lector/escritor 2 con referencia a las Figuras 5 a 7. Como antena de exploración de haz que puede realizar la exploración con el haz y la dirección de la de la onda transmitida a un dispositivo externo puede ilustrarse con, por ejemplo, un sistema en el que una antena oscilante por sí misma, un sistema en el que se usan un conjunto de antenas que tiene diferentes direcciones del haz para conmutación y un sistema en el que se usa un desplazador de fase como se describe en JP-A-2002-192722.
Entre los sistemas anteriormente descritos el sistema en el que la antena en sí misma oscila, dado que se necesita una unidad de accionamiento mecánico, se aumenta la escala de un aparato y se requiere un mantenimiento periódico. Adicionalmente, en el sistema en el que se usan un conjunto de antenas para conmutación, no es necesaria una unidad de accionamiento mecánico. Sin embargo, dado que no se usan todas las antenas a la vez, la tasa de utilización de las antenas es baja. Cuando se compara con estos sistemas, el sistema en el que se utiliza el desplazador de fase es excelente desde el punto de vista de que la tasa de utilización de las antenas es alta dado que se usan todas las antenas a la vez, y desde el punto de vista de que no es necesaria una unidad de accionamiento mecánico.
Así, en esta realización, se usa una antena de parche que usa un desplazador de fase como la antena de exploración de haz. La antena de parche es un tipo de antena plana, y se forma con un conjunto de conductores tipo parche que funcionan como elementos de antena y un componente dieléctrico.
La Figura 5 muestra una vista esquemática de una antena de exploración de haz que usa el desplazador de fase. En la antena de exploración de haz 40, se disponen un conjunto de elementos de antena 41 y se conecta un desplazador de fase variable (desplazador de fase) 42 a cada uno de los elementos de antena 41.
Cuando todos los elementos de antena 41 transmiten respectivamente la onda de radio con la misma fase, la onda de radio se transmite como una onda plana en la dirección perpendicular a la dirección en la que se disponen los elementos de antena 41. Por otro lado, para inclinar la dirección de transmisión de la onda de radio en un ángulo de \theta (rad) desde la dirección perpendicular a la dirección en la que se disponen los elementos de antena 41, la fase de la onda de radio transmitida por cada elemento de antena 41 puede desplazarse como se describe a continuación.
Específicamente, como se muestra la Figura 5, suponiendo que una longitud de onda de la onda de radio a ser transmitida o recibida es \lambda (m), una distancia entre un elemento de antena 41a como base y el elemento de antena 41 k-ésimo es dk (m), y una distancia entre la superficie de onda de igual fase que pasa por el elemento de antena base 41a entre las superficies de onda de igual fase mostradas por las líneas discontinuas de la Figura 5 y el elemento de antena 41 k-ésimo es lk (m), el desplazamiento \Phik de la fase del elemento antena 41 k-ésimo con respecto a la fase del elemento de antena de base 41a se expresa mediante la fórmula descrita a continuación
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Expresión 1
\Phi k = (1k/\lambda ) \ * \ 2\pi = (dk \ * \ sen \ \theta/\lambda ) \ * \ 2\pi
Como se ha descrito anteriormente, en la antena de exploración de haz que usa un desplazador de fase, los desplazadores de fase variables 42 desplazan respectivamente las fases de las señales de modo que satisfagan la fórmula anteriormente descrita. En consecuencia, el haz de la onda de radio puede dirigirse a una dirección deseada. Por otro lado, cuando se recibe la onda de radio, se detecta el desplazamiento de fase de cada elemento de antena 41 de forma que puede determinarse la dirección de la onda de radio recibida.
Las Figuras 6A a 6C muestran respectivamente la forma del haz 45 de la onda de radio transmitida desde la antena de exploración de haz 40. La Figura 6A es una vista en planta. La Figura 6B es una vista frontal. La Figura 6C es una vista lateral mirando desde el lado opuesto al de la antena de exploración de haz 40. Las Figuras 6B y 6C muestran los aspectos de la forma del haz 45 que cambian mediante la exploración.
Como se muestra en las Figuras 6A a 6C, la forma del haz 45 transmitido desde la antena de exploración de haz de esta realización es estrecha en la dirección Sc y ancha en otras direcciones. Esto es, el haz tiene una alta direccionalidad en la dirección de exploración Sc y una baja direccionalidad en otras direcciones. Dado que la forma del haz 45 es amplia en las direcciones distintas de la dirección de exploración Sc, puede asegurarse solamente con una exploración simple un área de comunicación amplia sustancialmente igual a la del haz que tiene una baja direccionalidad como se muestra en la Figura 13.
Las Figuras 7A a 7D muestran respectivamente una distribución de un área de comunicación en la que el lector/escritor 2 puede comunicar con la etiqueta RFID 3 y un área incomunicable en la que el lector/escritor 2 no puede comunicar con la etiqueta RFID 3, en un área que tiene el ancho de 2,5 m y un alto de 2,5 m. En el dibujo, la onda de radio se transmite directamente desde un punto del extremo izquierdo (x = -1,25 m) y una altura (H) de 1,25 m. Adicionalmente, un área blanca muestra el área de comunicación, el área negra muestra el área incomunicable, y un área gris muestra un área en la que la comunicación es inestable.
Las Figuras 7A a 7C corresponden a la Figura 6B y muestran las distribuciones de las áreas de comunicación cuando se usa la antena de exploración de haz 40 de esta realización. La Figura 7D muestra la distribución del área de comunicación cuando se usa la antena 100 de las técnicas asociadas que tiene baja direccionalidad como un ejemplo comparativo. Adicionalmente, las Figuras 7A a 7C muestran las distribuciones de las áreas de comunicación cuando se transmite la onda de radio en la dirección inclinada hacia arriba, en la dirección horizontal y la dirección inclinada hacia abajo, respectivamente.
Como se muestra la Figura 7D, cuando se transmite la onda de radio desde la antena que tiene una baja direccionalidad, se obtiene el área de comunicación amplia. Sin embargo se generan un número de regiones incomunicables particularmente en las posiciones inferiores. Por el contrario, como se muestra en las Figuras 7A a 7C, cuando la onda de radio se transmite desde la antena que tiene una alta direccionalidad, el área de comunicación es estrecha. Sin embargo, puede asegurarse el área de comunicación en la dirección de avance del haz de la onda de radio. En consecuencia, cuando se realiza la exploración con el haz de la onda de radio de esta realización, pueden sobreponerse las áreas de comunicación mostradas en las Figuras 7A a 7C para eliminar el área incomunicable.
Comparando la Figura 7B con las Figuras 7A y 7C, cuando el haz de la onda de radio se transmite en la dirección horizontal, puede comprenderse que se obtenga una buena área de comunicación que corresponde a la dirección de avance del haz de la onda de radio. Este fenómeno se considera que surge debido a una razón descrita a continuación. La onda de radio se transmite en la dirección paralela a la superficie del suelo 7 sobre la que no se proporciona el componente de reducción de intensidad de la reflexión 6, esto es, una superficie sobre la que es más probable que aparezca la influencia por las ondas reflejadas, de forma que puede suprimirse la influencia debida a la interferencia multi-trayecto. Por tanto, la dirección de avance del haz de la onda de radio incluye preferiblemente la dirección paralela a la superficie sobre la que es más probable que aparezca la influencia por las ondas reflejadas.
Adicionalmente, como se muestra en la Figura 6B y en las Figuras 7A a 7C, la antena se sitúa deseablemente de modo separado de la superficie del suelo. Se determina deseablemente una distancia entre la antena y la superficie del suelo cuando la dirección de avance de haz de la onda de radio transmitida se dirige a la superficie del suelo como se muestra en 7C. La distancia se determina deseablemente basándose en un ángulo entre la dirección de avance del haz y la superficie del suelo, un espacio necesario para la lectura de la etiqueta RFID 3 y que no exista una región incomunicable en el espacio necesario. En este caso, el espacio en el que se suprime la generación de la región incomunicable puede asegurarse en parte entre la antena y la superficie del suelo de forma que la comunicación con un número de etiquetas RFID 3 que pasen por este espacio puede conseguirse con precisión.
Ahora, se describirá un ajuste de la exploración de la onda de radio del lector/escritor 2 con referencia a las Figuras 8 a 10. El lector/escritor 2 de esta realización tiene una función de ajuste y optimización del rango de exploración que muestra el rango de la dirección de transmisión (dirección de avance) de la onda de radio, un ángulo de incremento de la dirección de transmisión y un tiempo de permanencia para mantener la transmisión de la onda de radio en una cierta dirección de transmisión, de forma que el lector/escritor 2 pueda comunicar de modo sustancial con todas las etiquetas RFID 3 en un tiempo deseado.
La Figura 8 muestra un bloque funcional para el ajuste de la dirección de transmisión de la onda de radio en la sección de control 20 del lector/escritor 2. Como se muestra en el dibujo, la sección de control 20 se configura con una sección de conteo del número de comunicaciones completadas (sección de conteo) 50, una sección de ajuste del rango de exploración (sección de ajuste de la exploración) 51, una sección de ajuste del ángulo de incremento (sección de ajuste de la exploración) 52, una sección de ajuste del tiempo de permanencia (sección de ajuste de la exploración) 53 y una sección de instrucción de la dirección de exploración (una sección de control de la exploración) 54. Las Figuras 9A a 9C respectivamente muestran un ajuste de la dirección de transmisión de la onda de radio en la sección de ajuste del rango de exploración 51, la sección de ajuste del ángulo de incremento 52 y la sección de ajuste del tiempo de permanencia 53.
La sección de conteo del número de comunicaciones completadas 50 recibe la información de la etiqueta RFID 3 que realiza y normalmente completa la comunicación de radio desde la sección de procesamiento de radio 22 para contar el número de etiquetas RFID 3 que completan la comunicación. La sección de conteo del número de comunicaciones completadas 50 transmite la información de conteo de las etiquetas RFID 3 que completan la comunicación a la sección de ajuste del rango de exploración 51, a la sección de ajuste del ángulo de incremento 52 y a la sección de ajuste del tiempo de permanencia 53.
La sección de instrucción de la dirección de exploración 54 controla la sección de la antena 23 basándose en una instrucción de la dirección de transmisión \theta de la onda de radio recibida desde la sección de ajuste del rango de exploración 51, la sección de ajuste del ángulo de incremento 52 y de la sección de ajuste del tiempo de permanencia 53. Específicamente, la sección de instrucción de la dirección de exploración 54 calcula la fase \Phik de la onda de radio transmitida desde cada uno de los elementos de antena 41 mostrados en la Figura 5 basándose en la Expresión 1 anteriormente descrita de acuerdo con la instrucción de la dirección de transmisión \theta de la onda de radio, y transmite la fase \Phik calculada a cada uno de los desplazadores de fase variables 42 de la sección de antena 23.
La sección de ajuste del rango de exploración 51 ajusta un ángulo de comienzo de exploración a (rad) y un ángulo de final de exploración b (rad) con respecto a la dirección de transmisión de la onda de radio como se muestra en la Figura 9A. Adicionalmente, la sección de ajuste del rango de exploración 51 almacena en la sección de almacenamiento 21 el ángulo de comienzo de exploración a y el ángulo de final de exploración b que se han ajustado, y usa los ángulos en el funcionamiento real. Puede seleccionarse como una dirección base del ángulo, una dirección arbitraria tal como una dirección horizontal o una dirección vertical.
Específicamente, la sección de ajuste del rango de exploración 51 instruye en primer lugar a la sección de instrucción de la dirección de exploración 54 para realizar una exploración simple en un cierto ángulo de comienzo de exploración a y en un cierto ángulo de final de exploración b, en un cierto ángulo de incremento \Delta\theta (rad) y por un cierto tiempo de exploración T (s). Entonces, la sección de ajuste del rango de exploración obtiene el número de etiquetas RFID 3 que completan la comunicación en un cierto tiempo de exploración T a partir de la sección de conteo del número de comunicaciones completadas 50. Entonces, se repiten estas operaciones mediante el cambio del ángulo de comienzo de exploración a y del ángulo de final de exploración b de varias maneras. Así, la sección de ajuste del rango de exploración 51 determina el ángulo de comienzo de exploración a y el ángulo final de exploración b en el que se obtiene el mayor número de etiquetas RFID 3 que completan la comunicación en la exploración simple.
La sección de ajuste del ángulo de incremento 52 ajusta el ángulo de incremento \Delta\theta que muestra una cantidad de cambio cuando se cambia la dirección de transmisión de la onda de radio como se muestra en la Figura 9B. Adicionalmente, la sección de ajuste del ángulo de incremento 52 almacena el ángulo de incremento ajustado \Delta\theta en la sección de almacenamiento 21, y usa el ángulo de incremento en el funcionamiento real.
Específicamente, la sección de ajuste del ángulo de incremento 52 instruye en primer lugar a la sección de instrucción de la dirección de exploración 54 para realizar una exploración simple en el ángulo de comienzo de exploración a y en el ángulo de final de exploración b determinados por la sección de ajuste del rango de exploración 51, a un cierto incremento de ángulo \Delta\theta y por un cierto tiempo de exploración T. Entonces, la sección de ajuste del ángulo de incremento obtiene el número de etiquetas RFID 3 que completan la comunicación en el cierto tiempo de exploración T desde la sección de conteo del número de comunicaciones completadas 50. Entonces, se repiten estas operaciones mediante el cambio del ángulo de incremento \Delta\theta de varias formas. Así, la sección de ajuste del ángulo de incremento determina el ángulo de incremento \Delta\theta en el que se obtiene el mayor número de etiquetas RFID 3 que completan la comunicación en la exploración simple.
La sección de ajuste del tiempo de permanencia 53 ajusta un tiempo de permanencia t (s) para el mantenimiento de la transmisión de la onda de radio hacia una cierta dirección como se muestra la Figura 9C. Adicionalmente, la sección de ajuste del tiempo de permanencia 53 almacena en la sección de almacenamiento 21 el tiempo de permanencia ajustado t, y usa el tiempo de almacenamiento en el funcionamiento real.
Específicamente, la sección de ajuste del tiempo de permanencia 73 instruye en primer lugar a la sección de instrucción de la dirección de exploración 54 para realizar una exploración simple en el ángulo de comienzo de exploración a y en el ángulo de final de exploración b determinados por la sección de ajuste del rango de exploración 51, a un cierto incremento de ángulo \Delta\theta (rad) determinado en la sección de ajuste del ángulo de incremento 52 y por un cierto tiempo de permanencia t. Entonces, la sección de ajuste del tiempo de permanencia 53 obtiene el número de etiquetas RFID 3 que completan la comunicación en la exploración simple desde la sección de conteo del número de comunicaciones completadas 50. Entonces, se repiten estas operaciones mediante el cambio del tiempo de permanencia t de varias formas. Así, la sección de ajuste del tiempo de permanencia 53 determina el tiempo de permanencia t para el que se obtiene el mayor número de etiquetas RFID 3 que completan la comunicación en la exploración simple.
La Figura 10 muestra un flujo de los procesos para el ajuste de la dirección de transmisión de la onda de radio desde el lector/escritor 2 en el sistema RFID 1 que tiene la configuración anteriormente descrita. Este ajuste se lleva a cabo de acuerdo con el estado de funcionamiento de un uso práctico.
Inicialmente, se fija un trabajo de base (etapa S10, que puede describirse simplemente como "S10" en adelante. Esto se aplica también a otras etapas.). Específicamente, por ejemplo, se considera un caso en el que se identifica automáticamente y sin contacto un equipaje para un vuelo. Inicialmente, se fijan respectivamente las etiquetas RFID 3 a los elementos de trabajo 4 tal como una maleta; una caja de cartón para envío, etc. Que se transportan realmente sobre la cinta transportadora como dispositivo de transporte 5. Por otro lado, en el lector/escritor 2, se instala la antena en un lugar adecuado para permitir que el entorno periférico de la antena sea el mismo que durante el uso práctico. Entonces, los elementos de trabajo 4 que tienen las etiquetas RFID 3 se transportan realmente en el medio de transporte 5 a una velocidad real de transporte de modo que pasen un cierto número de elementos de trabajo 4 por el área de comunicación con el lector/escritor 2 en un cierto tiempo T.
Entonces, la sección de ajuste del rango de exploración 51 realiza la operación de ajuste anteriormente descrita para optimizar el rango de exploración de a a b (S11). La sección de ajuste del ángulo de incremento 52 realiza la operación de ajuste anteriormente descrita para optimizar el ángulo de incremento \Delta\theta (S12). La sección de ajuste del tiempo de permanencia 53 realiza la operación de ajuste anteriormente descrita para optimizar el tiempo de permanencia t (S13).
En tal forma, se determina la condición de un funcionamiento óptimo de la exploración, y se almacena la condición en la sección de almacenamiento 21 como una condición inicial y se emplea para un uso práctico.
En consecuencia, en esta realización, dado que se determina automáticamente la condición para el funcionamiento óptimo de la exploración, la antena puede ajustarse fácilmente hasta obtener un área deseada como el área de comunicación durante la realización de los ajustes iniciales cuando se instala la antena o en el momento del mantenimiento. Adicionalmente, la antena puede ajustarse adecuadamente no sólo durante la realización del ajuste inicial o en el tiempo de mantenimiento, sino también durante el uso práctico.
Una secuencia de las operaciones de ajuste del rango de exploración a a b, del ángulo de incremento \Delta\theta y el tiempo de mantenimiento t puede cambiarse de varias formas. Adicionalmente, puede ajustarse el tiempo seguro T en lugar del tiempo de mantenimiento t.
Ahora se describirán con referencia a la Figura 11 el número de antenas de exploración de haz 40 y las posiciones de instalación de las antenas de exploración de haz 40 usadas en el lector/escritor 2. Las Figuras 11A a 11C muestran el rango de exploración de la onda de radio transmitida desde la antena de exploración de haz 40 del lector/escritor 2. La Figura 11A muestra un caso en el que se proporciona una sola antena de exploración de haz 40. La Figura 11B muestra un caso en el que se proporcionan dos antenas de exploración de haz 40 en la dirección vertical. La Figura 11C muestra un caso en el que se proporcionan dos antenas de exploración de haz 40 para situarse opuestas entre sí y desplazadas en la dirección vertical.
Se compara la Figura 11A con las Figuras 11B y 11C. Cuando se proporciona una antena de exploración de haz 40 simple, como el rango de exploración 60 es amplio, lleva un largo tiempo la realización de una exploración simple. Adicionalmente, dado que es grande la inclinación hacia abajo, un ángulo entre la dirección de transmisión de la onda de radio y la superficie del suelo 7 es grande. De ese modo, la onda reflejada que se refleja sobre la superficie del suelo 7 se expande en la parte posterior (lado derecho en el dibujo) de forma que posiblemente puede aumentarse la interferencia multi-trayecto.
Cuando se compara con ella, cuando se proporcionan dos antenas de exploración de haz 40 en la dirección vertical como se muestra en las Figuras 11B y 11C, dado que el rango 60 es estrecho, lleva un corto tiempo el realizar una exploración simple. Adicionalmente, dado que la inclinación hacia abajo es pequeña, la dirección de transmisión de la onda de radio desde la antena de exploración de haz 40 superior no intersecta con la superficie del suelo. Así, puede impedirse la interferencia multi-trayecto. Adicionalmente, dado que el ángulo entre la dirección de transmisión de la onda de radio y la superficie del suelo es pequeña en la antena de exploración de haz 40 inferior, la onda reflejada que se refleja sobre la superficie del suelo no se extiende particularmente hacia atrás. Así, puede suprimirse la interferencia multi-trayecto.
En consecuencia, el lector/escritor 2 usa de modo deseable un conjunto de antenas de exploración de haz 40. Para suprimir la interferencia multi-trayecto debida a la onda reflejada desde la superficie del suelo, el lector/escritor 2 está provisto de modo deseable con el conjunto de antenas de exploración de haz 40 en la dirección vertical, esto es, en la dirección perpendicular a la superficie del suelo.
Como puede comprenderse a partir de las Figuras 11A a 11C, el área de comunicación en la que el lector/escritor 2 puede comunicar con la etiqueta RFID 3 a través de la antena de exploración de haz 40 es estrecha en un área cercana a las antenas de exploración de haz 40 y ancha en un área alejada de las antenas de exploración de haz 40. En consecuencia, como se muestra en las Figuras 11A y 11B, hay una posibilidad de que exista un área a la que no alcance el haz incluso cuando se realice la exploración, en el área cercana a la antena de exploración de haz 40. Así, esta área puede ser posiblemente un área incomunicable. Adicionalmente, como se muestra en la Figura 11B, en el área alejada de la antena de exploración de haz 40, puede existir un área en donde puede ser que se solapen entre sí las áreas de comunicación de las antenas de exploración de haz 40. En el área, pueden tener lugar interferencias.
Así, como se muestra la Figura 11C, el conjunto de las antenas de exploración de haz 40 se disponen de modo deseable para que se opongan entre sí. En este caso, un área cercana a una antena de exploración de haz 40 llega a ser el área de comunicación de la antena de exploración de haz 40 opuesta a ella. Así, puede impedirse la generación del área incomunicable. Adicionalmente, cuando las antenas de exploración de haz 40 están opuestas entre sí se disponen de modo que se desplazan en la dirección básicamente perpendicular a la superficie del suelo 7, el área en donde se solapan entre sí las áreas de comunicación de las mismas se reduce, como se muestra en la Figura 11C. Por ello, puede impedirse que interfieran las ondas de radio del conjunto de antenas de exploración de haz 40.
La presente invención no se limita a la realización anteriormente descrita y pueden hacerse varios cambios dentro del alcance definido en las reivindicaciones. Esto es, las realizaciones obtenidas mediante la combinación de medios técnicos adecuadamente cambiados dentro del alcance definido de las reivindicaciones pueden incluirse en el alcance técnico de la presente invención.
Por ejemplo, en la realización anteriormente descrita, el lector/escritor 2 lee y escribe la información con respecto a la etiqueta RFID 3. Sin embargo, el lector/escritor 2 puede tener sólo una función de lector para la lectura de la información de la etiqueta RFID 3, o sólo una función de un escritor para la escritura de información sobre la etiqueta RFID 3. Adicionalmente, el lector/escritor 2 puede recibir la onda de radio transmitida desde la etiqueta RFID 3 mediante la antena de exploración de haz, o puede recibir la onda de radio mediante una antena proporcionada por separado.
Adicionalmente, en la realización anteriormente descrita, la dirección de avance del haz de la onda de radio transmitida se cambia a la dirección perpendicular a la superficie del suelo. Sin embargo, cuando la superficie de reflexión sobre la que se genera la onda de reflexión más fuerte es la pared lateral 8, la dirección de avance del haz de la onda de radio se cambia de modo deseable a la dirección perpendicular a la pared lateral 8. En tal forma, un plano que incluye la dirección de avance del haz de la onda de radio transmitida es de modo deseable sustancialmente perpendicular a la superficie de reflexión.
Adicionalmente, en la realización anteriormente descrita, el plano que incluye la dirección de exploración Sc es perpendicular a la superficie del suelo 7 como se muestra en la Figura 6. Sin embargo, puede seleccionarse un plano arbitrario distinto del plano paralelo a la superficie del suelo 7, esto es, cualquiera de los planos que intersectan con la superficie del suelo 7. Por ejemplo, la Figura 12 corresponde a la Figura 6C y muestra un caso en el que el plano que incluye la dirección de exploración Sc se inclina en 45 grados desde la superficie del suelo 7. En este caso, la intensidad de la onda de radio de la onda directa y la intensidad de la onda de radio de la onda reflejada cambian. Así, puede suprimirse la generación del área incomunicable debida a la interferencia multi-trayecto.
Adicionalmente, como se muestra en las Figuras 2A y 2B, cuando el haz se estrecha en la dirección perpendicular a la superficie del suelo 7, puede suprimirse la generación del área incomunicable debida a la interferencia multi-trayecto. En consecuencia, el haz se estrecha en al menos una dirección independientemente de la dirección de exploración Sc. Al menos una dirección de las direcciones en las que se estrecha el haz puede interceptar con la superficie de reflexión en la que se genera la onda reflejada más fuerte.
Cada bloque del lector/escritor 2 puede formarse con lógica cableada, o puede ser puesta en práctica mediante programas que usan una CPU como se describe a continuación.
Específicamente, el lector/escritor 2 incluye una CPU para la ejecución de la instrucción de un programa de control que realiza cada función, una ROM para el almacenamiento del programa, una RAM para la ejecución del programa, y un dispositivo de almacenamiento (un medio de registro) tal como una memoria para almacenamiento del programa y varios tipos de datos. El objeto de la presente invención puede obtenerse en tal forma que se suministra al lector/escritor 2 el medio de registro en el que el código del programa (un programa en un formato ejecutable, un programa en un código intermedio, un programa fuente), del programa de control del lector/escritor 2 como el programa para realizar las funciones que anteriormente descritas se registra de modo que sea leído mediante un ordenador. Entonces, el ordenador (o la CPU o una MPU) lee y ejecuta el código del programa registrado en el medio de registro.
Como medio de registro pueden emplearse, por ejemplo, cintas tales como la cinta magnética o una cinta de casete, discos tales como un disco magnético incluyendo un disco flexible/disco duro, etc., o un disco óptico que incluye un CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R, etc. tarjetas tal como una tarjeta de CI (incluyendo una tarjeta de memoria)/tarjetas ópticas o memorias de semiconductor tal como una ROM/EPROM/EEPROM/flash ROM.
Adicionalmente, el lector/escritor 2 puede conectarse a una red de comunicaciones. El código del programa puede suministrarse a través de la red de comunicaciones. La red de comunicaciones no está limitada especialmente a una red específica. Por ejemplo, puede emplearse una Internet, una intranet, una extranet, una LAN, una ISDN, una VAN, una red de comunicaciones CATV, una red privada virtual, una red por línea telefónica, una red de comunicaciones móviles, una red de comunicaciones por satélite, etc. El medio de transmisión que forma la red de comunicaciones no se limita especialmente a un medio de transmisión específico. Por ejemplo, puede emplearse un medio cableado tal como un IEEE 1394, un USB, una portadora sobre la línea de alimentación, una línea de TV por cable, una línea telefónica, una línea ADSL, o un medio inalámbrico tal como uno de rayos infrarrojos que incluye un IrDA o un mando a distancia, Bluetooth (marca registrada), una de radio 802.11, un HDR, una red de teléfonos móviles, una línea de satélite o una red digital de ondas terrestres. La presente invención puede ponerse en práctica mediante una onda portadora en la que se realiza el código del programa mediante una transmisión electrónica o en forma de una cadena de señales de datos.
En el sistema RFID de acuerdo con la presente invención, se realiza la exploración con el haz de forma que el plano que incluye la dirección de exploración del haz de la onda de radio transmitida desde la antena del lector/escritor intersecta con la superficie de reflexión sobre la que se genera la onda reflejada más fuerte. Así, puede suprimirse la generación del área incomunicable debido a la interferencia multi-trayecto. En consecuencia, el sistema RFID que tenga la característica de transmitir las ondas de radio puede aplicarse a las ondas de radio de una frecuencia arbitraria.

Claims (4)

1. Un aparato para la comunicación con una etiqueta RFID (del inglés "Radio Frequency Identification", Identificación por Radiofrecuencia) (3) a través de una onda de radio, comprendiendo el aparato:
una antena (40) que comunica con la etiqueta a través de la onda de radio y genera el haz de exploración en un espacio, en donde el haz de exploración se estrecha en al menos una dirección de forma que cubra una parte del espacio, y la al menos una dirección en la que el haz se estrecha intersecta con una superficie de reflexión que genera una intensidad de reflexión relativamente alta; caracterizada por:
\quad
una sección de comunicación (23) que comunica con la etiqueta RFID (3) a través de la antena (40);
\quad
una sección de conteo (50) que cuenta un número de etiquetas RFID (3) con las que la sección de comunicación (23) completa la comunicación de radio; y
\quad
una sección de ajuste de exploración (51, 52, 53) para la ajuste de exploración con el haz mediante:
(a)
la instrucción de la sección de control de exploración (20) de forma que la antena realice la exploración con el haz de exploración en un cierto rango de exploración y un cierto ángulo de incremento durante un cierto tiempo de exploración;
(b)
la adquisición del número de las etiquetas RFID (3) contadas en la sección de conteo (50) durante la exploración;
(c)
la repetición de (a) y (b) para varios rangos de exploración, ángulos de incremento y tiempos de exploración; y
(d)
la determinación del rango de exploración, del ángulo de incremento y el tiempo de exploración de forma que se obtenga el máximo número de etiquetas RFID (3) contadas en la sección de conteo (50).
2. Un sistema de comunicación de etiquetas que comprende:
el aparato como el reivindicado en la reivindicación 1; y
un componente de reducción de la intensidad de reflexión (6) que reduce una intensidad de la onda de radio de una onda reflejada, proporcionada en una superficie de reflexión de la onda de radio transmitida desde la antena (40).
3. Un método para el ajuste del haz de exploración transmitido a un espacio desde la antena (40) como se describe en la reivindicación 1, comprendiendo dicho método:
(a)
la realización de la exploración con el haz de exploración en un cierto rango de exploración y un cierto ángulo de incremento durante un cierto tiempo de exploración;
(b)
el conteo del número de las etiquetas RFID (3) cuyas comunicaciones por radio con la antena (40) se completan durante la exploración;
(c)
la repetición de (a) y (b) para varios rangos de exploración, ángulos de incremento y tiempos de exploración; y
(d)
la determinación del rango de exploración, el ángulo de incremento y el tiempo de exploración de forma que sea máximo el número de etiquetas RFID (3) contadas.
4. Un medio que pueda leer un ordenador que comprenda un programa que, cuando se ejecuta sobre un ordenador, hará que el ordenador realice el método de la reivindicación 3.
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