JP6662855B2 - パッシブｒｆｉｄセンサ・タグ及びｒｆｉｄリーダ - Google Patents

Description

本発明は、パッシブ無線センサに関し、特にパッシブ無線周波数識別（ＲＦＩＤ:
Radio Frequency IDentification、無線自動識別）センサ、ＲＦＩＤセンサ・システム、及びパッシブＲＦＩＤセンサ・タグ用のＲＦＩＤリーダに関する。

センサは、測定量を読取り可能な形式に、典型的には電気信号に変換する装置である。今日では、事実上いかなる測定目的のためにも市販のセンサがある。接続性によって、センサは無線及び有線センサに分類されることができる。有線センサは、リーダ装置に配線ハーネス又はケーブル・アセンブリを介して接続される。無線センサは、センサへの物理的接続なしで読み取られることができ、そしてしばしばセンサに無線送受信機を搭載して実現される。送信電波信号は、無線信号を所望の出力に変換する受信機によって解釈される。無線動作は、例えば苛酷な動作条件（温度及び圧力の様な）、回転部、又は配線の費用及び複雑性のために有線接続が困難である多くの用途で有益であり得る。しかしながら、無線センサは、バッテリのための限られた寿命、減衰及び干渉のための限られた読出し距離、信号の制御不可能な伝搬のためのセキュリティ問題、並びに潜在的に低い通信の速度などの幾つかの欠点も有する。電力源及び通信原理に基づいて、無線センサは、アクティブ・センサ（active senor：能動センサ）、セミ・パッシブ・センサ（semi-passive sensor：半受動センサ）及びパッシブ・センサ（passive sensor：受動センサ）の３つの部類に分類されることができる。

アクティブ無線センサは通例、無線送受信機（radio transceiver：無線トランシーバ）と送受信機に電力を供給するために使用される搭載バッテリとの両方を有する。アクティブ無線センサは、それら自身の電力源を有するので、強力な送信機及び敏感な受信機を使用することができる。しかしながら、搭載バッテリは寿命を制限し、そしてまたサイズ及び重量を増加させる。より複雑な回路のために、アクティブ・センサの価格は、パッシブ・センサのそれよりかなり高くなり得る。

セミ・パッシブ無線センサは無線送受信機を含まないが、しかしバッテリが搭載される。バッテリは集積回路（ＩＣ）に電力を供給するために使用され、そしてセンサがリーダ装置と独立して動作する又はセンサ内にメモリを維持することを可能にする。セミ・パッシブ・バッテリ支援センサは通信のために変調後方散乱技法（modulated backscattering technique）を活用する。これは、セミ・パッシブ・センサが送信のために搭載バッテリからの電力を何ら必要とせず、センサがリーダ装置によって発せられる電力の一部を単に反射し返すことを意味する。

アクティブ及びセミ・パッシブ・センサとは異なり、パッシブ・センサは搭載バッテリを必要としない。したがって、それらはより複雑でなく、より小さく、より安価であり得、そしてそれらの寿命は電源によって制限されることはない。パッシブ無線センサの典型的な読出し距離は１０ｃｍと３ｍとの間である。パッシブ無線センサは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ、電気共振回路センサ、弾性表面波（ＳＡＷ）高調波センサ及び相互変調センサの４つの主な部類に分類されることができる。

ＲＦＩＤは、電波を使用してタグとリーダとの間で通信する識別技術であり、そしてそれは物品を識別するために使用される。リーダ装置とタグとの間に見通し線が必要とされず、そしてＲＦＩＤリーダは一度に何百ものタグを読み取ることもできるなど、光学バーコード識別に比べてＲＦＩＤの多少の利点がある。パッシブＲＦＩＤタグは、図１に例示される変調後方散乱通信原理を活用する。タグ１０がＲＦＩＤリーダ１１と通信するとき、それは受信信号１２を変調し、そしてそれの一部分１３をリーダに反射し返す。典型的なパッシブ・タグは、特定用途向けマイクロ・チップに接続されるアンテナから成る。ＲＦＩＤ送受信機又はリーダによって無線で質問されると、ＲＦＩＤタグ・アンテナはＲＦＩＤリーダから電力及びＲＦ信号を受信し、そしてそれらをチップに提供する。チップは信号を処理し、そして要求データをＲＦＩＤリーダに送り返す。後方散乱信号は送信データに従って変調される。ＲＦＩＤの最高動作周波数及び読出し距離は集積回路（ＩＣ）のための整流電力によって制限され、且つそれぞれ数ＧＨｚ及び５〜１０ｍである。

ＲＦＩＤは大抵、識別のために使用される。ＲＦＩＤタグは書換え可能なメモリが搭載され、これはＲＦＩＤタグの再使用性特徴を可能にするが、しかしそれらは外部量を測定するのには有用でない。ＲＦＩＤは、ＲＦＩＤタグに外部センサ及び外部センサを読み取るデジタル論理を搭載することによって感知に適することも示されている。この手法の利点は、それが一般的なセンサ素子を使用するであろうこと、そしてしたがって非常に幅広い適用の範囲によく適しているであろうことである。この手法では、しかしながら、センサ読出しを可能にするために、追加のＡ／Ｄ変換器及びデジタル回路がタグに含まれなければならない。追加の電子回路のための増加した電力消費は、読出し範囲を著しく減少させる（例えば、８ビットＡ／Ｄ変換器に関しては５ｍから０．３ｍまで）。追加のセンサ素子は電力消費を更に増加させる。Ａ／Ｄ変換器及び追加のデジタル回路の実装考察は、［１］の本「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＦＩＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ＩＳＢＮ９７８−３−９０２６１３−５４−７、２００９年２月、Ｉ−Ｔｅｃｈ、Ｖｉｅｎｎａ、Ａｕｓｔｒｉａ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｔｅｃｈｏｐｅｎ．ｃｏｍ／ｂｏｏｋｓ／ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＿ａｎｄ＿ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ＿ｏｆ＿ｒｆｉｄ＿ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙにおける第９章「Ｓｍａｒｔ ＲＦＩＤ Ｔａｇｓ」に論じられる。

米国特許出願公開第２０１３／００９９８９７号は、ＲＦＩＤリーダ、ＲＦＩＤチップ、及びＲＦＩＤチップに電気的に結合され、且つＲＦＩＤリーダから信号を受信し且つそれに信号を送信するように構成されるアンテナを開示する。ＲＦＩＤチップは、感知材料との電気的インタフェースが設けられる。ＲＦＩＤチップは、リーダから受信される信号を変調し、そして変調信号で感知材料を駆動するように構成される。感知材料は可変電気的性質を有し、そのため後方散乱変調信号は感知材料の状態に従って変化することになる。感知材料の性状にかかわらず、それはＲＦＩＤチップからの変調信号と相互作用し、そしてＲＦＩＤチップに信号を返す。返された信号は後方散乱変調器を介してＲＦＩＤチップからアンテナに渡され、そして次いでＲＦＩＤリーダに送信し返される。代替的に、感知材料によって処理された信号は、ＲＦＩＤチップの入力インピーダンスを変調するために使用され、ＲＦＩＤチップからの信号が、アンテナによってＲＦＩＤリーダに後方散乱されて感知材料の状態を決定する。

米国特許出願公開第２０１１／０３０１９０３号は、応答機のセンサ、例えばＲＦＩＤタグにおけるセンサを、製造業者での特別な較正ステップでよりもむしろその使用中に較正し、したがって関連費用を節約することを提案する。センサによって監視されることになっている多くの製品の初期状態は明確にされ、且つ製品の製造業者に知られている。そのような初期状態の例は、製品が生産と出荷との間に保管される冷蔵倉庫内の温度、牛乳及びワインなどの液体のｐＨ値、制御環境条件下で包装された容器内のガスの組成を含む。これらの明確にされた状態は、センサ較正のための基準として使用されることができる。したがって、本発明において、センサは、センサの動作使用のまさにその環境にそれ自体特徴的である基準に対して較正されている。

Ｃｈｅｎ他、Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ｔｏ ＵＨＦ ＲＦＩＤ Ｔａｇｓ、Ｒａｄｉｏ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＲＷＳ）、２０１２ ＩＥＥＥ、２０１２年１月１５〜１８日、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ、２５５〜２５８は、新たなタグＡＳＩＣを設計することなく現存のＵＨＦ ＲＦＩＤタグにパッシブ・センサ・データを結合する可能性を探る。現存のＵＨＦ ＲＦＩＤシステムは、タグ・アンテナ上に結合ループを重ね、そしてベクトル後方散乱を変調することによって追加データを伝達するために使用されることができる。センサ・データを搬送するパッシブ・センサのインピーダンスは後方散乱の振幅及び位相の値に影響する。パッシブ・センサ・データの送信のために、パッシブ・センサ結合モジュールの負荷はこれらの３つの負荷間で切り替えられて、２つの基準インピーダンスの１つ又はパッシブ・センサへの接続を提供する。２つの基準インピーダンスによって、パッシブ・センサのインピーダンスが決定される。

Ｇｕｅｒｉｎ他、Ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｎ ａ ９１５ＭＨｚ ＲＦＩＤ ＵＨＦ ｔａｇ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＣ−ＷＩＴＳ）、２０１０ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｈｏｎｏｌｕｌｕ、２０１０年８月２８日〜２０１０年９月３日は、変調後方散乱原理を活用するパッシブ無線センサを開示する。変調信号は、制御電圧及びそれによって出力周波数がセンサ値の関数で変化するように構成される電圧制御発振器によって発生される。

同時係属のＰＣＴ／ＦＩ２０１３／０５１２１４は、パッシブ無線センサの本質的に増加した読取り距離を可能にするパッシブ無線センサ設計を開示する。変調信号は、発振回路の一部として感知素子を含む発振器によって発生され、そのため変調周波数は感知素子の感知値に依存する。したがって、センサ値は、エネルギーを消耗するＡＤ変換なしで且つ最小数の特別な構成要素で発生されることができる変調アナログ信号の周波数に変換される。その結果、読取り距離は数メートルまで、部屋の規模まで増加されることができる。

短い読取り距離のために、リーダの範囲内で複数のパッシブ無線センサ・タグを管理する必要はなかった。現在入手可能な全てのパッシブ無線センサは、専用のリーダと共に使用可能である専用センサである。

ＵＨＦ ＲＦＩＤ技術（クラス１第２世代衝突防止標準など）は、複数の無線タグの読取りに関する問題の大部分に取り組んできた。しかしながら、リモート・センサのことを考える必要は少しもなかったので、全てのＲＦＩＤ解決策は、例えばセンサ値変換、温度補償又は較正の問題を見逃してきた。

したがって、異なるセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを管理し且つ読み取るための方法、ルーチン及び構成を提供する必要がある。

米国特許出願公開第２０１３／００９９８９７号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０３０１９０３号明細書

「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ＲＦＩＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、ＩＳＢＮ９７８−３−９０２６１３−５４−７、２００９年２月、Ｉ−Ｔｅｃｈ、Ｖｉｅｎｎａ、Ａｕｓｔｒｉａ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｎｔｅｃｈｏｐｅｎ．ｃｏｍ／ｂｏｏｋｓ／ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＿ａｎｄ＿ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ＿ｏｆ＿ｒｆｉｄ＿ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙにおける第９章「Ｓｍａｒｔ ＲＦＩＤ Ｔａｇｓ」 Ｃｈｅｎ他、Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ ｔｏ ＵＨＦ ＲＦＩＤ Ｔａｇｓ、Ｒａｄｉｏ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＲＷＳ）、２０１２ ＩＥＥＥ、２０１２年１月１５〜１８日、Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ、２５５〜２５８ Ｇｕｅｒｉｎ他、Ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｏｎ ａ ９１５ＭＨｚ ＲＦＩＤ ＵＨＦ ｔａｇ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＣ−ＷＩＴＳ）、２０１０ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｈｏｎｏｌｕｌｕ、２０１０年８月２８日〜２０１０年９月３日

本発明の目的は、ＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ値変換、温度補償又は較正を容易にすることである。

本発明の目的は、添付の独立請求項に係る方法、ＲＦＩＤリーダ及びネットワーク要素によって達成される。本発明の好適な実施形態は従属請求項に開示される。

本発明の一態様は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）リーダと少なくとも１つのパッシブＲＦＩＤセンサ・タグとを有するシステムにおいてセンサ値を質問するための方法であって、システムのＲＦＩＤリーダ側で、
発振器の発振周波数が感知素子によって感知される量の値に依存するように感知素子によって負荷される発振器を有するパッシブＲＦＩＤセンサ・タグに無線周波数質問信号を送信するステップと、
感知量の値に依存する発振周波数で変調される後方散乱無線周波信号をパッシブＲＦＩＤタグから受信するステップと、
パッシブＲＦＩＤタグを識別するステップと、
識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの所定のセンサ構成情報であり、識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグで利用可能な１つ以上のセンサ素子に関する情報と、特に各利用可能なセンサ素子に対する、どのように後方散乱信号の発振周波数をそれぞれの感知素子によって感知された量の実測値に変換するべきかという情報とを含むセンサ構成情報に基づいて、後方散乱信号の発振周波数を感知量の実測値に変換するステップとを含む方法である。

一実施形態において、方法は、センサ構成情報をパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの不揮発性メモリに記憶するステップを含む。

一実施形態において、方法は、ＲＦＩＤリーダによって以前に識別されたパッシブＲＦＩＤタグに対して、センサ構成情報を少なくとも一時的にＲＦＩＤリーダに記憶するステップを含む。

一実施形態において、方法は、システムのＲＦＩＤリーダ側で、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表（inventory）を作成するステップと、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
新たなパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのメモリにアクセスして、ＲＦＩＤ読取り動作でパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報を読み取るステップと、
新たなＲＦＩＤセンサ・タグの読み取られたセンサ構成情報を少なくとも一時的にＲＦＩＤリーダに且つ任意選択で少なくとも１つのネットワーク要素に記憶するステップとを含む。

一実施形態において、方法は、複数のＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報を、ＲＦＩＤセンサ・タグでの情報の永久記憶に加えて又はその代わりに、少なくとも一時的に少なくとも１つのネットワーク要素に維持するステップを含む。

一実施形態において、少なくとも１つのネットワーク要素は、リーダに接続されるローカル・ホスト、複数のローカル・リーダで使用中でもよいローカル・サーバ、又は複数のリーダでグローバルに使用中でもよいリモート・サーバの１つ又は複数を含む。

一実施形態において、方法は、システムのＲＦＩＤリーダ側で、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表を作成するステップと、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
少なくとも１つのネットワーク要素に新たな識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報を問い合わせるステップと、
新たなＲＦＩＤセンサ・タグの問い合わせられたセンサ構成情報を少なくとも一時的にリーダに記憶するステップとを含む。

一実施形態において、方法は、システムのＲＦＩＤリーダ側で、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表を作成するステップと、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
少なくとも１つのネットワーク要素に新たな識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報を問い合わせようとまず試みるステップと、
新たな識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報がシステムにおける少なくとも１つのネットワーク要素で入手可能でなければ、パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのメモリにアクセスして、ＲＦＩＤ読取り動作でパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報を読み取るステップと、
新たなＲＦＩＤセンサ・タグの問い合わせられた又は読み取られたセンサ構成情報を少なくとも一時的にリーダに記憶し、且つ任意選択で新たなＲＦＩＤセンサ・タグの読み取られたセンサ構成情報を少なくとも１つのネットワーク要素に送信するステップとを含む。

一実施形態において、方法は、システムのＲＦＩＤリーダ側で、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表を作成するステップと、
ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのメモリにアクセスして、ＲＦＩＤ読取り動作でパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報の第１の部分を読み取るステップと、
第１の情報の部分に基づいてパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報の第２の部分を得るステップとを含む。

一実施形態において、パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセンサ構成情報は、パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一意の識別子と関連づけられる。

一実施形態において、どのように後方散乱信号の発振周波数を感知量の実測値に変換するべきかという情報は、以下の情報の部分、即ち、値範囲、値のスケーリング、測定の単位、較正情報、温度補償情報、の１つ又は複数を含む。

一実施形態において、センサ構成情報は、以下の情報の部分、即ち、デフォルトのセンサ素子に関する情報、センサ素子を選択的に作動させるための情報、パッシブＲＦＩＤセンサ・タグにおけるセンサ選択器に対するセンサ作動コマンドパラメータ、センサ素子を選択的に作動させるためのＲＦＩＤコマンドに使用されることになっている所定のビット又はビット・パターン、の１つ又は複数を更に備える。

一実施形態において、温度補償情報は、発振器がそれぞれの感知素子によって負荷されるときに後方散乱信号の発振周波数から温度変動の影響を相殺する、各センサ素子に対する発振周波数温度補償情報を備える。

一実施形態において、少なくとも１つのパッシブＲＦＩＤセンサ・タグは所定の判定基準に従って感知量の値を前処理し、そしてセンサ構成情報は前記所定の判定基準、好ましくは所定の限界値又は感知量の状態の変化に関する情報を備える。

本発明の一態様は、第１の態様に係る方法を実装するＲＦＩＤリーダである。

一実施形態において、ＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤリーダ装置とＲＦＩＤリーダ装置を制御するように接続されるリモート又はローカル・コンピューティング装置とを備える機器である。

本発明の一態様は、第１の態様の方法に従ってセンサ構成情報の少なくとも一部分を永久的に記憶するための手段を備えるパッシブＲＦＩＤセンサ・タグである。

本発明の一態様は、第１の態様の方法に従ってセンサ構成情報の最少の一部を永久的に又は一時的に記憶するための手段を備えるネットワーク要素システムである。

以下では、本発明は、図面を参照しつつ好適な実施形態によって更に詳細に記載されることになる。

ＲＦＩＤシステムにおける後方散乱通信原理を例示する図である。 ＲＦＩＤタグ・アーキテクチャの一例を例示する機能ブロック図である。 パッシブ無線センサ・タグの例証的なレイアウトを例示する図である。 パッシブ無線センサ・タグの別の例証的なレイアウトを例示する図である。 パッシブ無線センサ・タグのなお別の例証的なレイアウトを例示する図である。 パッシブ無線センサ・タグのなお別の例証的なレイアウトを例示する図である。 ＲＦＩＤチップ及びキャリア基板に結合される外部共振器／センサを有するパッシブ無線センサ・タグの一例を例示する図である。 ＲＦＩＤセンサのための通信原理を例示するスペクトル・グラフである。 それぞれ、圧力センサ及びガス・センサに対する変調周波数−センサ値相関曲線の例を例示するグラフである。 それぞれ、圧力センサ及びガス・センサに対する変調周波数−センサ値相関曲線の例を例示するグラフである。 ＲＦＩＤセンサに対して提供又は記憶されてもよい例証的なセンサ構成情報を例示する図である。 ＲＦＩＤリーダ・アーキテクチャの一例を例示する機能ブロック図である。 幾つかの異なる位置で周波数−センサ値相関表を記憶することの一例を例示する図である。 複数のセンサ・タグを持つシステムの一例を例示するシステム図である。 一覧表を作成し、タグに周波数−センサ値相関データを問い合わせ、そして感知値を読み取る手順の例を例示するシグナリング図である。 アクティブ・センサを読み取り、そしてタグにおけるアクティブ・センサを変更する手順の例を例示するシグナリング図である。 アクティブ・センサを読み取り、そしてタグにおけるアクティブ・センサを変更する手順の例を例示するシグナリング図である。

図１を参照すると、ＲＦＩＤシステムは典型的に２つの基本構成要素、即ち、識別されるべき物体に又は測定点に設けられるＲＦＩＤ応答機又はタグ１０、ＲＦＩＤタグの質問を行うＲＦＩＤ質問機又はリーダ１１を備える。パッシブＲＦＩＤシステムでは、タグ１０がリーダの質問信号の変調を行うために、ＲＦＩＤリーダ１１はそれに基本電力を供給する。ＲＦＩＤセンサ・タグの場合には、ただＲＦＩＤタグ１０が動作し且つデータを送信するための電力源及び媒体を提供することに加えて、ＲＦＩＤリーダ１１は、大抵の場合タグ１０に向けた搬送波信号の変調として実装されるデータ伝送を行ってもよい。

図２Ａは、無線周波数識別情報（ＲＦＩＤ）タグ・アーキテクチャの更なる例を例示する機能ブロック図を示す。例示された例では、ＲＦＩＤタグ１０は、タグのフロント・エンド・インピーダンスに直接整合されて（整合回路は図示されない）ＲＦＩＤリーダ１１と通信するアンテナ２１、ＲＦ電力を直流（ＤＣ）に変換する整流回路２２を典型的に含んでもよいアナログＲＦフロント・エンド、クロック発生器又は発振器２３、後方散乱変調器２４、及び復調器２５を備えてもよい。クロック発生器２３はまた、タグに１つ以上の方形波クロックを提供してもよい。従来のＲＦＩＤタグでは、タグに発振器が存在しない場合、クロック発生器２３は、例えば分周回路によって、受信されたＲＦ周波数からクロックを発生してもよい。また、質問コマンドを処理する、衝突防止プロトコルを実行する、データ保全性チェックを行う、メモリ読み書き動作をする、且つ出力制御及びデータフローを行うなど、所望の機能を提供するように構成されてもよい論理部又はデジタル制御モジュール２６があってもよい。論理実装は通例、定義された規格及び一定の関連づけられたプロトコルに従う。更に、メモリ記憶装置２７が提供されてもよい。ユーザの要件に応じて、読み書き両方の能力が実装される場合、不揮発性メモリ記憶装置が必要とされてもよい。

上論されたように、パッシブＲＦＩＤタグは通信のために変調後方散乱原理を活用する。タグがリーダから送信されるＲＦ ＣＷ信号で照射されると、タグは受信信号を変調し、そしてそれの一部分をリーダに反射し返す。ＲＦＩＤセンサは、リーダ１１から送信される無線周波数（ＲＦ）搬送波（ＣＷ）信号を用いて作動される。まず、ＲＦ信号は整流器２２によってＤＣ電圧に変換される。整流電圧は発振器２３を起動し、それはその出力で低周波正弦波信号ｆＯＳＣを生成する。最後に、発振信号ｆＯＳＣは後方散乱変調器２４に送られて後方散乱原理を実現する。変調器２４は信号を変調し、そしてアンテナ２１に戻るものはアンテナと整流器２２／変調器２４との間の整合に依存する。結果として、図３Ａに例示されるように、センサから後方散乱される信号に側波帯又は副搬送波ｆＣＷ−ｆＯＳＣ及びｆＣＷ＋ｆＯＳＣがあり、ｆＣＷ及びｆＯＳＣはそれぞれ搬送波周波数及び発振周波数を表す。側波帯又は副搬送波は発振周波数ｆＯＳＣだけ搬送波ｆＣＷからオフセットされる。発振周波数ｆＯＳＣは後方散乱変調周波数又は副搬送波周波数とも称されてもよい。

クロック周波数発生２３は、周波数が感知値に依存する発振器で実現されてもよい。これは、ＲＦＩＤの高度な特徴及びＡＤ変換なしで外部量を測定する可能性を可能にする。例証的な実施形態において、感知素子（例えば図２Ａに感知素子３２によって例示されるような）は、発振器からの変調周波数出力が感知値に依存する、即ち感知量の値範囲が発振周波数範囲にマッピングされるように、タグ発振器の発振回路の根元部であるように構成される。これは、事実上いかなる電力を消耗する特別な構成要素もなしで外部量を測定する可能性及び読出し距離を減少させることなく外部量を測定する可能性を可能にする。その概念は現存のＲＦＩＤタグと両立する。適用可能な発振器の例は、ＲＣ発振器、リング発振器、ＬＣ発振器、ＲＬＣ発振器、又はＭＥＭＳ（マイクロ電気機械システム）、ＳＡＷ（表面弾性波）及びＢＡＷ（バルク弾性波）共振器に基づく発振器などの任意の他の共振ベースの発振器を含んでもよい。ＲＣ発振器の利点は、それが、例えばＬＣ発振器又はＲＬＣ発振器と比較すると、より高い電力消費を有し得、そしてしたがって読出し距離が低減され得るのに、それが集積化されることができるということである。

任意の特定の種類のＲＦＩＤセンサ・タグ、又はセンサ・タグによる後方散乱信号の変調周波数を変化させる任意の特定の方途に本発明を限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。しかしながら、本発明の実施形態は、タグの変調周波数発振器が発振周波数を同調させる感知素子で直接負荷される、即ち感知素子が動作上発振器の一部である適用で特に有利である。

図２Ｂは、本発明の第１の態様に係るパッシブ無線センサ・タグの例証的なレイアウトを例示する。無線センサは、単一の半導体基板（例えばシリコン基板）又はチップ３６に形成されてもよい。装置の製造価格は基板３６上の装置のサイズと比例しており、その結果そのサイズを最小化することが望ましい。例では、サイズはおよそ１ｍｍ×２．５ｍｍである。無線センサ・タグは、他の例証的な実施形態において記載されるものなど、通常のＲＦＩＤ回路及び機能（整流器／変調器／復調器２４／２５、論理２６及びメモリ２７など）の他にセンサ負荷クロック発生器又は発振器２３を含んでもよい。受信ＲＦ電力から回路のための適切な動作電圧を発生するための電源３５（整流器２２など）もあってもよい。より長い期間にわたって受信ＲＦ電力からより多量のエネルギーを獲得及び蓄積するための追加のエネルギー蓄積装置３５Ａ（大静電容量を持つコンデンサなど）もあってもよい。より大きなエネルギー蓄積装置３５Ａが、高電力消費を持つセンサ素子、例えばガス・センサのために必要とされてもよい。

センサ素子３２は発振器２３と統合されてもよいか、又はそれは発振器の一部として動作するように接続される別の素子でもよい。図２Ｂに例示される例証的なレイアウトでは、センサ素子３２は、無線センサ・タグ１０のその他の構成要素が製作されるダイ３７と異なる別のダイ３８に製造されてもよい。センサ素子３２の製造技法は１つのセンサ素子型と別のものとで異なってもよい。センサ素子３２は無線センサ・タグのその他の構成要素の製造技法及び要件のための制限なしで設計及び製造されることができ、これは全てのセンサ素子型に対して実質的に同じであり得る。

任意選択で、別の共振素子が必要とされる場合、破線によって例示されるように、発振器２３の共振部３１もあってもよい。共振器３１は、当該の特定のセンサ素子３２と動作するように同調及び設計されることができる。共振器３１及びセンサ素子３２の各対のための別のダイを有することは、最適な感知機能性及び正確さの他に、共振器及びセンサ素子の最適なサイズを許容してもよい。共振器３１及びセンサ素子３２の異なる同調対を製作することによって、異なる測定量のためのパッシブ無線センサが容易に提供されることができる。また、より大きなエネルギー蓄積装置３５Ａ（基本構成要素ダイ３７から省略されて、余分なエネルギーを必要としないセンサ・タグのサイズ及び価格を節約することができる）など、他のセンサ素子固有の構成要素又は構造が、センサ素子３２と共にダイ３８に製作されてもよい。

ＲＦＩＤ仕様は典型的に、ＲＦＩＤタグがＲＦＩＤシステムの変調周波数範囲全体をサポートしなければならないことを要求し、例えばＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格は４０〜６４０ｋＨｚ変調周波数範囲を規定する。言い換えると、ＲＦＩＤタグは、規定された周波数範囲内の任意の変調周波数でリーダ信号に応答しなければならない。しかしながら、発振器２３がそのような広い周波数範囲をサポートもし、且つ感知素子によって後方散乱信号の発振周波数を変化させることによって正確な感知データ伝送を提供もすることは難しい。共振器３１及び負荷感知素子３２を持つ発振器２３は、２５６ｋＨｚ±１０％＝２２６〜２８１ｋＨｚなど、特定の共振周波数又は発振周波数範囲での狭い周波数範囲内で動作するように最適化されてもよい。したがって、タグ１０の発振器２３に関しては相反する要件がある。

本発明の一態様によれば、パッシブ無線センサ・タグはまた、基準発振器２３−ｒｅｆなどの基準発振器、又は好ましくはダイ３７に製作されてもよい共振器３１−ｒｅｆ若しくは基準センサ３２−ｒｅｆなどの基準負荷を含んでもよい。発振器２３は、基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆ及び１つ若しくは複数の共振器３１又は１つ若しくは複数のセンサ３２１つずつに選択的に接続可能でもよい。基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆは、発振器２３及び基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆの組合せが、関連するＲＦＩＤ仕様によって要求される広い発振周波数範囲にわたる動作の要件を満たすＲＦＩＤタグ動作を提供するように実装及び構成されてもよい。発振器２３及び基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆの組合せは、例えば集積チップに容易に集積化されることができるＲＣ発振器又はリング発振器として実装されてもよい。基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆは、基準共振器２１−ｒｅｆと温度センサなどの関連づけられたセンサとの両方を備えてもよい。発振器２３及び基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆの組合せは、例えば、リーダ１１が読取り範囲内のパッシブ無線センサ・タグの一覧表を作成し、そしてセンサ・タグ固有の情報を収集するリーダ１１との初期通信中に、又は較正手順中に使用されてもよい。発振器２３及び基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆの組合せはこの目的のために最適化されることができ、且つリーダによって使用される任意の搬送波発振周波数ｆｏｓｃでタグがリーダコマンドに適切に反応することを可能にする。実際の１つ以上の共振器３１及び１つ以上のセンサ３２は感知のために構成又は最適化されることができ、そしてしたがってリーダ１１との初期通信又はハンドシェイクにより適しなくてもよい。同じことがセンサ固有の共振器３１に当てはまる。したがって、例えばパッシブ無線センサ・タグ１０が実際のセンサ値を送信するように準備ができており且つ／又は命じられる初期通信後に、感知値を転送するためにのみ発振器２３と共に実際の１つ若しくは複数のセンサ３２又は１つ若しくは複数の共振器３１を使用することが有利であり得る。

一実施形態において、基準発振器２３−ｒｅｆは発振器２３に加えて提供されてもよい。基準発振器２３−ｒｅｆは、発振器２３の代わりに動作して、上記発振器２３及び基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆの組合せに関して説明されたような同様の方式でＲＦＩＤ仕様を満たすように構成されてもよい。しかしながら、基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆ及び実際の共振器３１又はセンサ３２に選択的に接続可能な１つの発振器２３の使用は、ＲＦＩＤチップのより小さいサイズ及び製造費用に帰着し得る。

上論されたように、従来のＲＦＩＤセンサ・タグはセンサ測定データを、例えば二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）又は振幅偏移変調（ＡＳＫ）で固定（公差内）発振周波数副搬送波に変調されるデジタル値として転送する。したがって、温度のための発振周波数の可能なドリフトは送信されるセンサ値に影響しない。例えば米国特許出願公開第２０１１／０３０１９０３号に提案されるように、圧力センサなどの感知素子自体だけが製造又は使用中に較正を必要とし得る。

本発明の実施形態において、発振器周波数ｆｏｓｃは、周波数が圧力などの感知値に応じて変動する発振器で発生される。圧力値などの感知値の変化が発振周波数ｆｏｓｃの変化を引き起こす。発振周波数が更に発振器２３の温度依存のためにドリフト又は変動すれば、受信された発振周波数に及びそれによってリーダによって検出された感知値に誤差があるであろう。したがって、正確さの観点から、実際の感知量の変化によって生じる発振周波数変動間を、及び発振器の温度依存によって生じる発振周波数変動間を区別することが重要となり得る。変調周波数ｆｏｓｃの温度依存の例が図３Ｂに例示され、且つ下記されることになる。

したがって、本発明の更なる態様によれば、基準発振器２３−ｒｅｆ又は基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆは、他の使用の代替として又はそれらに加えて、温度補償のために使用されてもよい。例えば、基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆと共に使用される発振器２３の発振周波数ｆｏｓｃの温度依存はあらかじめ定義されても又は知られていてもよく、そしてそれによって、発振周波数ｆｏｓｃは温度によって影響を受けるのみであるので、パッシブ無線センサ・タグの温度は発振器２３の発振周波数ｆｏｓｃから決定されてもよい。リーダ１１は次いで得られた温度情報を、タグの、並びに特に実際の共振器３１、実際のセンサ３２又は共振器３１及びセンサ素子３２の対と共に使用されるときの、発振器２３の発振周波数ｆｏｓｃの温度補償及び／又は較正のために活用してもよい。それ以外では、感知量の値における温度の影響を正確に相殺することは可能でないであろう。

本発明の一態様によれば、基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆ、センサ３２、又は共振器３１及びセンサ素子３２の対を１つずつ選択的に接続して、発振器２３からの変調周波数出力がセンサ素子３２の所定の変数の感知値に依存するように、発振器２３を負荷するための手段３９が任意選択であってもよい。同様に、手段３９は、発振器２３及び基準発振器２３−ｒｅｆの使用間で切り替わるように配置されてもよい。基準発振器２３−ｒｅｆ又は基準負荷３１−ｒｅｆ／３２−ｒｅｆが接続された発振器モードが、起動時のセンサ選択器３９のデフォルト構成でもよい。選択手段３９及びそれらの制御の例が以下に与えられることになる。

図２Ｃは、本発明の一態様に係るパッシブ無線センサ・タグの別の例証的なレイアウトを例示する。この例証的な実施形態において、パッシブ無線センサ・タグ１０は、１つ若しくは複数のセンサ素子３２−１、３２−２、３２−３、並びに／又は１つ若しくは複数の対の同調共振器３１−１、３１−２、３１−３及びセンサ素子３２−１、３２−２、３２−３がそれぞれ設けられてもよい。追加的に、共振器は、コイル及びコンデンサなどの個別の構成要素と組み合わされてもよい。これは、大きいインダクタンス値が必要とされる場合に必要であり得る。各センサ素子又は同調共振器及びセンサ素子の各対は別々の専用ダイ２８に製作されてもよく、これは上記した利点を提供する。その上、当該の用途の需要に従って、異なる数及び異なる組合せの感知量を持つパッシブ無線センサ・タグを製作することが容易である。内蔵センサ素子又は共振器及びセンサ素子の一対に代わって又は加えて、外部センサ素子（図示せず）が接続端子４０を介して接続可能でもよい。そのような外部センサ素子は、例えばバルブの位置センサでもよい。外部センサ素子に対して同調される共振器３１−ｅｘｔもあってもよい。ダイ３７上の構成要素は、センサ素子並びに／又は共振器及びセンサ素子の対を１つずつ選択的に接続して、発振器２３からの変調周波数出力がセンサ素子３２の所定の変数の感知値に依存するように、発振器２３を負荷するための手段があってもよいことを除いては、図２Ｂを参照しつつ例示されたものと同様でもよい。言い換えると、１つのセンサ素子又は共振器及びセンサ素子の１つの対が、一度に発振器を負荷し、そしてしたがって発振周波数に影響を及ぼすように選択されることができる。このように、センサは、個別に読み取られることができる複数のセンサ素子が搭載されることができる。例えば、無線センサ・タグは、センサ素子及び／又は共振器−センサ素子対の１つを発振器２３に選択的に接続し且つ残りのものをそこから切断するように配置される、スイッチ回路又はアナログ・マルチプレクサなどの、センサ素子選択器３９を備えてもよい。選択的に有効にする、切り替える又は接続することは、所定のシーケンスに従って実施されてもよい。代替的に、リーダ装置は、どのセンサ素子３２−１、３２−２、３２−Ｎが作動されるか又はオンに切り替えられるかを示すコマンドを、無線センサ・タグに送信することができる。例えば、論理２６はリーダから選択又は作動コマンドを受信し、そしてそれに応じて選択器３９を制御してもよい。

半導体基板（例えばシリコン基板）又はチップ３６に形成されるＲＦＩＤチップのサイズ及びそれによって製造費用は、図２Ｄに例示されるパッシブ無線センサのなお別の例証的なレイアウトで更に減少される。図２Ｄの並びに図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃの同じ参照符号は同様の機能及び構造を参照してもよい。図２Ｄに例示される主回路は、内部センサが（おそらく温度補償目的のための温度センサ又は共振器を除いて）集積ＲＦＩＤタグ・チップ３６に実装されなくてもよいという点で図２Ａ及び２Ｂに例示された回路と異なる。集積ＲＦＩＤタグ・チップ３６は、１つ若しくは複数の外部センサ３２又は外部共振器３１−１及びセンサ３２−１の対が接続されることができる接続端子４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ及び４２Ｂを備える。集積ＲＦＩＤチップ３６は、好ましくは発明の態様を実装するための全ての感知用途に共通の機能及び構造だけを備えてもよい汎用チップである。そのような機能及び構造は少なくとも、周波数出力が感知値に依存する、即ち感知量の値範囲がタグの発振周波数範囲にマッピングされるクロック発生器又は発振器２３と、基準共振器３１−ｒｅｆなどの基準負荷と、基準負荷３１−ｒｅｆ、共振器、センサ３２、又は共振器及びセンサ素子の対を１つずつ選択的に切り替えて発振器を負荷する手段と、周波数相関情報を記憶するメモリ２７とを含む。

集積ＲＦＩＤタグ・チップ３６は１つ以上の内部共振器３１も備えてもよい。例えば、一般の容量センサが、内部チップ共振器３１を使用するように接続されてもよい。他方では、外部共振器３１−１は、大きなコンデンサ及び／又は外部コイルを持つＬＣ共振器など、より大きなサイズの構成要素により容易に実装されることができる。ＬＣ共振器はより正確なセンサ及びより長い読取り範囲を許容する。外部共振器及びセンサは互いに整合されることができる。

図２Ｅは、本発明の一態様に係るパッシブ無線センサ・タグのなお別の例証的なレイアウトを例示する。図２Ｅの並びに図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄの同じ参照符号は同様の機能及び構造を参照してもよい。この例証的な実施形態において、パッシブ無線センサ・タグ１０は複数の発振器が設けられてもよい。本発明の様々な実施形態に関して論じられたように、基準発振器２３−ｒｅｆが設けられてもよい。発振器コア２３’は、接続端子４１Ａ及び４１Ｂを介して接続される外部共振器３１−１及びセンサ３２−１の対の外部対と動作するのに適する発振器構成を備える。基本的に、発振器コア２３’は、本明細書で図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄを参照しつつ論じられたクロック発生器ブロック２３に組み込まれる発振器２３であるか、又は発振器２３と同様である。発振器２３−１は、接続端子４２Ａ及び４２Ｂを介して接続される外部センサ３２と動作するのに適する発振器構成を備える。基本的に、発振器２３−１は、本明細書で図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄを参照しつつ論じられたクロック発生器ブロック２３に組み込まれる発振器２３と組み合わせた共振器３１であるか、又は発振器２３及び共振器３１の組合せと同様である。

図２Ｆは、本発明の態様に係るＲＦＩＤチップ３６、並びに共通のキャリア基板４５に設けられる外部アンテナ２１の他に外部共振器３１−１及び／又は外部センサ３２−１を備えてもよい例証的なパッシブＲＦＩＤタグを例示する。アンテナ２１及び外部共振器／センサ３１／３２は、例えば、導電性配線を印刷することによって基板又はＭＥＭＳ装置上に製作されてもよい。ＲＦＩＤチップ３６は、それぞれの端子又はコネクタ４１又は４２を用いてアンテナ２１及び共振器／センサ３１／３２に接続されてもよい。

本発明の一態様によれば、本発明の第１の態様に係るパッシブ無線センサは、特定の無線センサ・タグで利用可能なセンサ機能性に関する情報を備える。そのような情報は、例えばセンサ・タグで利用可能なセンサ素子（又はセンサ・ノード・プロファイル）、センサ素子から実際のセンサ値を得るために行う必要がある計算又は手順、センサ素子の各々に質問するために必要とされる時間、センサ素子値範囲、センサ素子値のスケーリングについての情報、センサ素子値の単位、較正情報、温度補償情報などを含んでもよい。センサ・ノード・プロファイルは、無線センサ・タグにおけるセンサ素子の型を示すように規定されてもよく、そして無線センサ・タグはセンサ・ノード・プロファイル識別子をメモリ２７に記憶してもよい。したがって、後方散乱センサ情報の量は低減させられることができ、そしてリーダはセンサ・ノード・プロファイルを活用してより具体的な情報を得ることができる。

本発明の一態様は、本発明の他の態様に係るパッシブ無線センサのためのリーダである。一般に、ＲＦＩＤリーダは特殊な無線送信機且つ受信機である。全てのそのような装置のように、リーダは、タグに情報を伝達するために、搬送波周波数ｆＣＷ（例えば典型的なＵＨＦ装置の場合約８００−９５０ＭＨｚ）で信号を発生させ、そしてこの搬送波信号を変調しなければならない。パッシブ・タグの場合、リーダはタグをエネルギーで励磁し、結果を受信し、且つリーダが一度に２つ以上のタグを読み取るようにする低レベル衝突防止アルゴリズムを頻繁に処理してもよい。単純なＲＦＩＤシステムでは、リーダのＲＦ信号は連続波（ＣＷ）信号又はパルス・オン／オフ信号であるが、より高度なシステムでは、リーダのＲＦ信号はタグへのコマンド、タグのメモリを読み書きする命令を含むことができる。リーダ１１は、タグからの応答を選択的に受信及び増幅し、そして搬送波周波数から受信信号に含まれる情報に特徴的なかなり低い周波数まで信号を変換してもよい。

例証的なＲＦＩＤリーダの概略ブロック図が図４に例示される。ＲＦＩＤリーダ１１は、無線周波数（ＲＦ）フロント・エンド４０及びデジタル制御部４１の２つの要部を備えてもよい。無線周波数（ＲＦ）フロント・エンド４０はＲＦ信号送信及び受信のために使用される。ＲＦフロント・エンド４０は２つの別々の信号経路を備えて、ＲＦＩＤセンサ１０から及びそれへの２方向のデータフローに対応してもよい。変調器４０１はデジタル制御部４１からのＴｘデータ（コマンドなど）でローカル発振器信号（ＲＦ搬送波信号ｆＣＷ）を変調してもよく、変調信号は電力増幅器４０２によって増幅され、そして増幅信号、即ちＲＦ電力（実効等方放射電力：ＥＩＲＰ）及び可能なリーダのコマンドは、読取り区域又は質問区域内に位置しているセンサ１０にアンテナＡＮＴを介して送信される。受信機は、アンテナＡＮＴを介してセンサ１０からアナログ後方散乱信号を受信する。方向性結合器又はサーキュレータ４０３は、センサ１０への増幅送信信号とセンサ１０からの受信弱後方散乱信号ｆｃｗ±ｆｏｓｃを分離する。受信後方散乱信号は弱く、それで信号が復調器４０４で復調される前後に受信信号の振幅を増加させるために低雑音増幅器が設けられてもよい。復調器４０４は次いで、復調受信信号ＲＸデータをデジタル制御部４１に送ってもよい。応答機又はタグ１０から受信されるデータを復調するときに、異なる復調技法が使用されてもよい。ＲＦＩＤシステムで使用される変調及び復調技法の例は、二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）及び振幅偏移変調（ＡＳＫ）を含む。リーダ・アンテナＡＮＴの放射強度が質問範囲及び区域を決定する。ＲＦＩＤシステムの用途に応じて、ＲＦＩＤリーダは、アンテナの共振周波数、利得、指向性及び放射パターンが異なることができる異なる方途で設計されることができる。

ＲＦＩＤリーダ１１の制御部４１は、ＲＦＩＤタグからの受信（Ｒｘ）データにわたりデジタル信号処理及び手順を行ってもよい。また、制御部４１は、変調、衝突防止手順を行い、そしてＲＦＩＤタグ１０からの受信データを復号することによってリーダがＲＦＩＤタグと無線で通信することを可能にしてもよい。このデータは通例、タグに質問する（読み取る）又はタグを再プログラムする（書き込む）ために使用される。制御部４１（例えばマイクロプロセッサ）は通例、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ブロック４１０、メモリ・ブロック４１２、符号化器ブロック４１４、復号器ブロック４１３及び通信インタフェース・ブロック４１５を含んでもよい。制御部４１は、ＲＦフロント・エンド４０から受信復調信号を受け、そしてそれを等価なデジタル信号に変換してもよい。復号器４１３は次いで受信信号をＲｘデータに復号してもよく、そしてＤＳＰ４１１はＲｘデータに対してデータ処理を行ってもよい。メモリ・ブロック４１２は、質問されたＲｘデータ、リーダの構成パラメータ、センサ固有のパラメータなどといった様々なデータを記憶してもよい。制御部４１の符号化器４１４は、制御部４１が１つの特定のタグに又は質問区域におけるタグ１０の全てに向かってメッセージ又はコマンドを送出したいときに、Ｔｘデータを符号化し、そしてＲＦフロント・エンド４０に符号化データを出力して搬送波信号を変調してもよい。更に、制御部４１は、例えば電力増幅器４０２の利得を制御することによって、ＲＦフロント・エンド４０のＲＦ伝送電力を制御してもよい。全ての標準のＲＦＩＤデジタル通信は、搬送波周波数ｆｃｗ（適切な変調技法を用いて）で無線ＲＦＩＤセンサ又はタグ１０から受信され、そして復調器４０４及び復号器４１３で処理されてもよい。全ての共通のＲＦＩＤ機能性は、ＴｈｉｎｇＭａｇｉｃからのＭｅｒｃｕｒｙ６ｅ（Ｍ６ｅ）埋込みＵＨＦ ＲＦＩＤリーダ・モジュールなどの商用ＲＦＩＤリーダで実装されることができる。

上論されたように、本発明の第１の態様に係るパッシブ無線センサでは、無線センサの発振周波数ｆｏｓｃは、測定量に依存又は敏感にさせられることができる。言い換えると、ｆｏｓｃは各特定の瞬間の感知量と比例している。同じく上論されたように、受信後方散乱信号はｆｏｓｃによって変調される、即ち受信後方散乱信号は周波数ｆｃｗ±ｆｏｓｃを有する。図３Ａに例示されたように、側波帯は発振周波数ｆｏｓｃだけ搬送波ｆｃｗからオフセットされる。

本発明の一態様によれば、リーダ１１は、瞬時発振周波数ｆＯＳＣに基づいて感知量の値を検出するように配置されてもよい。したがって、実際のセンサ値を読み取るために、アクセスコマンド又はタグ・メモリの読取りは必要とされない。例えば、受信後方散乱信号からｆｏｓｃ又はそれを表すパラメータを導出するために、周波数ｆｏｓｃ取得エンティティ４０５が設けられてもよい。この情報は、信号４１６によって例示されるように制御部４１に更に提供されてもよい。エンティティ４０５は、受信信号の受信信号レベル、信号／雑音比（ＳＮＲ）などといった受信後方散乱信号に関する更なる情報を任意選択で導出及び提供してもよい。ｆｏｓｃエンティティは例えば、受信信号ｆｃｗ±ｆｏｓｃが搬送波ｆｃｗと混合されて発振周波数信号ｆｏｓｃが得られるダウンミキサを備えてもよい。周波数ｆ_{ｏｆｆｓｅｔ}が次いで適切な方式で、例えば周波数計数方法で測定されてもよい。ｆｏｓｃはまた、例えばｆｃｗとｆｃｗ±ｆｏｓｃとの間の周波数シフトであって、ｆｏｓｃ間発振周波数と比例している周波数シフトを決定することによって、受信信号から直接検出されてもよい。受信信号レベルは任意の適切な信号レベル検出器で決定されることができる。信号レベル情報は多くの商用ＲＦＩＤリーダで既に入手可能である。

例証的な実施形態において、リーダは、更に以下にて例で記載されることになるように、受信センサ値の温度補償で使用されることになっている温度センサ素子４１７も設けられてもよい。

通信インタフェースは、リーダ１１が適切な接続及び、ＯＰＣ（プロセス制御のためのＯＬＥ（オブジェクトの連結と埋込み））などの適切なプロトコルを用いて、ホスト・コンピュータ又はソフトウェア・アプリケーション４３などの上位システムと通信することを可能にする。例えば、リーダは、ＲＳ−２２８又はＵＳＢシリアル接続などのシリアル接続を用いてホスト・コンピュータに物理的に接続されてもよい。別の例として、リーダは有線又は無線ネットワークを介してホスト・コンピュータ４３又はローカル・サーバに接続されてもよく、それによってリーダは標準のネットワーク装置のように作用し且つハードウェア及びシステム構成の特定の知識を必要としない。ＲＦＩＤリーダは、イーサネット（登録商標）、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＴＴＰ、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ及びその他などの複数のネットワーク・プロトコルをサポートしてもよい。ホスト４３又はサーバは概して、２つの本機能を満たしてもよい。第１に、それはリーダからデータを受信しており、そしてフィルタリング及び照合などのデータ処理を行っている。第２に、それはデバイス・モニタとして役立ち、リーダが適切に、安全に、且つ最新の命令で機能していることを確認する。ＲＦＩＤリーダは電源４４を更に備えてもよい。電源４４は、例えば電力ネットワークに接続される適切なＡＣ／ＤＣアダプタ、又はバッテリ電力源でもよい。

本発明の一態様によれば、リーダ１１は、センサ・タグ応答のセンサ変調周波数を測定値に変換するように配置される。受信ｆｏｓｃ又は典型的にそれを表すパラメータの情報それ自体は十分ではなく、制御部４１は当該のＲＦＩＤセンサについての更なる情報を必要とし得ることが理解されるべきである。典型的に、リーダは変調周波数とセンサ値との間の相関を知らなければならない。制御部４１は変調周波数−センサ値相関情報を使用して感知量の実測値を導出してもよい。リーダは、例えば必要とされる較正動作、必要とされる計算、センサ・タグで利用可能なセンサ素子、センサ素子の各々に質問するために必要とされる時間などについての情報を更に必要としてもよい。センサ周波数変調応答を測定値に変換するための情報は、例えばセンサ範囲、スケーリングについての情報、測定の単位、較正情報、温度補償情報などを含んでもよい。本明細書で使用する場合、任意の組合せでの全てのそのような情報は、周波数−センサ値相関情報と称される。

本発明の実施形態に係る適応リーダは、本明細書に実施形態例によって例示されるように、ＲＦＩＤリーダが十分な計算容量を有して実装されてもよいか、又はそれは、必要とされる計算の少なくとも一部を行うリモート若しくはローカル・コンピューティング装置（ＰＣなど）にＲＦＩＤリーダが接続されて実装されてもよいことが理解されるべきである。ＲＦＩＤはコンピューティング装置に、コンピューティング装置が呼ぶことができる特殊機能インタフェースを提供してもよい。例えば、リーダは、ＲＦＩＤ送受信機特徴を提供し、且つ感知値への変換をする別のコンピューティング装置に変調周波数情報を転送する「ダム（dumb：処理能力の低い）」装置でもよい。タグに対する全てのコマンド及びタグからの応答の処理は、他のコンピューティング装置によって処理されてもよい。

変調周波数−センサ値相関の例が図３Ｂ及び３Ｃに例示される。図３Ｂに例示される例では、相関曲線＋２０°Ｃは、公称変調周波数ｆｏｓｃが２５６ｋＨｚである、温度＋２０°Ｃ（タグの動作温度）での変調周波数ｆｏｓｃの関数の圧力センサの圧力値（ｍＢａｒ）を提示する。周波数の可能な温度依存を実証するように、同様の相関曲線が温度−４０°Ｃ、−２５°Ｃ、＋４０°Ｃ及び＋６５°Ｃに対して例示される。例示される例では、感知圧力値が、公称ｆｏｓｃ２５６ｋＨｚを＋２…＋２５ｋＨｚ上回る周波数範囲に、即ち２５８〜２８１ｋＨｚの範囲にマッピングされる。感知される主動作レベル（圧力）が９９０ｍＢａｒと１０１０ｍＢａｒとの間にあることも明確にされる。図３Ｃに例示される例では、相関曲線は、公称変調周波数ｆｏｓｃが６４０ｋＨｚである、変調周波数ｆｏｓｃの関数のガス・センサの圧力値（ｍＢａｒ）を提示する。例示される例では、感知圧力値が、公称ｆｏｓｃ６４０ｋＨｚを＋２２…＋６４ｋＨｚ上回る周波数範囲に、即ち６６３〜７０４ｋＨｚの範囲にマッピングされる。感知される主動作レベル（圧力）が約３００ｍＢａｒであることも明確にされる。２つのセンサ１及び２を有するＲＦＩＤセンサ・タグに対して提供又は記憶されてもよい例証的なセンサ構成情報又は周波数−センサ値相関情報が図３Ｄに例示される。センサ１は図３Ｂに例示された相関データを有するものと同様でもよく、そしてセンサ２は図３Ｃに例示された相関データを有するものと同様でもよい。センサ・パラメータ及びデータの他に図示されるデータ構造は非限定的な例にすぎないことが理解されるべきである。

本発明の態様に係るパッシブ無線センサ及び任意選択で本発明の態様に係るリーダを用いて、パッシブ無線センサの読取り距離は最大数メートルまで、部屋の規模まで増加されることができる。増加された読取り距離は、１つの且つ同じリーダで複数のパッシブ無線センサ（増加された読取り範囲内に設けられる）を読み取ることを可能にする。複数の無線センサは、異なる種類の感知素子、異なる読取りサイクル、異なるセンサ値形式／範囲、異なる温度補償構成、異なる較正構成、又は他のセンサ固有のパラメータ、特徴若しくは構成を有することができる。単一のパッシブ無線センサに異なる構成及びパラメータを持つ幾つかのセンサ素子があることもできる。ＵＨＦ ＲＦＩＤ技術（クラス１第２世代衝突防止標準など）は、例えば複数の無線タグの読取りに関する問題の大部分に取り組んできたが、異なるセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを管理し且つ読み取るための方法、ルーチン及び構成を提供する必要がある。

本発明の一態様は、異なるセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを管理及び質問するための方法及び構成である。

本発明の一態様によれば、周波数−センサ値相関情報はＲＦＩＤセンサ・タグ１０の不揮発性メモリに記憶されてもよい。例えば、周波数−センサ値相関情報は、ＩＳＯ１８０００−６Ｃに規定される「製造業者記録ブロック」になど、ＲＦＩＤセンサ・タグのメモリにおける製造者データに割り当てられるメモリ位置に記憶されてもよい。

本発明の一態様によれば、周波数−センサ値相関情報は、ＲＦＩＤセンサ・タグでの情報の記憶に加えて又はその代わりに、ＲＦＩＤセンサ・タグ以外の位置に記憶されてもよい。図５は、幾つかの異なる位置で周波数−センサ値相関表を記憶することの一例を例示する。例えば、周波数−センサ値相関情報は、リーダ１１、ホスト４３、多くのリーダで使用中でもよいローカル・サーバ、及び／又はリモート・サーバ、クラウド若しくは複数のリーダでグローバルに使用中でもよいインターネットに記憶されてもよい。一実施形態において、ＲＦＩＤセンサ・タグ以外の位置に記憶される相関情報は、ＥＰＣなど、ＲＦＩＤタグの一意の識別子と関連づけられてもよく、その結果各個々のＲＦＩＤセンサ・タグが区別されることができる。一実施形態において、ＲＦＩＤセンサ・タグ以外の位置に記憶される相関情報は一種のセンサと関連づけられてもよい。

本発明の一態様によれば、周波数−センサ値相関情報は、リーダの設置及び構成中にリーダに記憶されてもよい。周波数−センサ値相関情報は、ＲＦＩＤセンサ・タグ又はセンサの型が識別される、例えばタグＥＰＣが読み取られる前では、タグに対して使用可能でなくてもよい。リーダは、特定のＲＦＩＤセンサ・タグ又はセンサの型を識別する前では、タグの周波数−センサ値相関に関する何らの情報又は何らの正確な情報を有しなくてもよい。

本発明の一態様によれば、ＲＦＩＤセンサ・タグから周波数−センサ値相関情報を読み取った上で、相関情報の複写がリーダに記憶されてもよい。ＲＦＩＤセンサ・タグが識別された、例えばタグＥＰＣが読み取られた後に、周波数−センサ値相関情報がタグのメモリから読み取られてもよい。リーダは、特定のＲＦＩＤセンサ・タグから相関情報を読み取る前では、タグの周波数−センサ値相関に関する何らの情報又は何らの正確な情報を有しなくてもよい。

本発明の一態様によれば、リーダ１１は、ＲＦＩＤセンサ・タグ以外の位置から、例えばサーバ、クラウド又はインターネットから、周波数−センサ値相関情報の複写を検索してもよい。リーダは、タグＥＰＣなど、特定のＲＦＩＤセンサ・タグの一意の識別子に基づいて、タグの周波数−センサ値相関情報の複写を検索してもよい。一実施形態において、リーダは、読取り範囲内のＲＦＩＤタグにおけるセンサ素子の型についての知識に基づいて、周波数−センサ値相関情報の複写を検索してもよい。周波数−センサ値相関情報は、特定のＲＦＩＤセンサ・タグ又はセンサの型が識別される、例えばタグＥＰＣが読み取られる前では、タグに対して使用可能又は検索可能でなくてもよい。リーダは、特定のＲＦＩＤセンサ・タグ又はセンサの型を識別する前では、タグの周波数−センサ値相関に関する何らの情報又は何らの正確な情報を有しなくてもよい。

本発明の一態様によれば、ＲＦＩＤセンサ・タグに永久に記憶される周波数−センサ値相関情報は、タグからリーダ、ホスト４３又はサーバに収集（複製）されてもよく、その結果特定のＲＦＩＤセンサ・タグが再び一覧表に記入されるとき、タグから相関情報を再び読み取る必要がなくてもよい。タグがローカルに又はグローバルにシステムで最初に一覧表に記入されるときに、相関情報がタグから読み取られて、そして一度だけシステムに記憶されてもよい。その後、再一覧表で特定のタグを発見するリーダは、システムの別の位置から相関情報を検索してもよい。それによって、無線インタフェースを通じて転送されるシグナリング及びデータが低減させられ、これはより高速な動作及び電力節減に帰着する。その上、システムにおけるタグの管理及び取扱いは自動化されるであろう。

本発明の一態様は、異なるセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを制御及び質問するための方法及び構成である。一般的なレベルで、ＳＲＦＩＤリーダハンドシェイク方法は、本発明の態様に係るＳＲＦＩＤリーダ１１及び本発明の態様に係るパッシブ無線センサ１０の簡単なハンドシェイクを提供するように設計される。各パッシブ無線ＳＲＦＩＤセンサ１０は、例えば上記例示されたような、複数のセンサ素子３２を有することができる。基本的に、パッシブＳＲＦＩＤセンサ・ノード１０は、センサ素子が取り付けられたＲＦＩＤタグであるにすぎない。それらは、一旦何らかの知能がハンドシェイクに添えられれば、「クレバーな（clever：賢い）」装置になる。単にパッシブＲＦＩＤセンサに質問し、そして「ダム」センサ値を読み取る代わりに、多くの情報を装置に記憶させることができる。この情報は、実際の測定値を得るための方法を提供してもよい。その上、異なる方途を使用して、測定から温度問題を補償することができる。

リーダ１１並びに３つのパッシブ無線センサ１０−１、１０−２及び１０−３の構成例が図６に例示される。各パッシブ無線センサ１０−１、１０−２及び１０−３は１つ以上のセンサ素子３２を有することができる。構成例では、第１のパッシブ無線センサ１０−１は圧力センサ素子Ｐ及び温度センサ素子Ｔを備え、第２のパッシブ無線センサ１０−２は湿度センサ素子Ｈ及び温度センサ素子Ｔを備える、そして第３のパッシブ無線センサ１０−３は単一のセンサ素子、品質センサＱだけを備える。典型的に、温度センサＴは、それぞれの無線センサ１０でのその他のセンサ素子又は共振器の温度依存を補償するために使用されてもよく、そうでなければこの温度依存は測定を歪曲するであろう。

タグ１０とリーダ１１（質問機（interrogator）とも呼ばれる）との間の全ての通信は完全に、エアー・インタフェースと時には呼ばれる無線リンクを通じて生じる。両方の装置間で送受信されるコマンドのシーケンス（一覧表ラウンドと呼ばれる）を通して、ＲＦＩＤリーダ１１は、電子製品コード（ＥＰＣ）など、ＲＦＩＤタグの識別子コードを識別することができる。パッシブ・タグの場合、基本的な着想は、リーダが問合せコマンドで一覧表ラウンドを開始するということである。問合せコマンドは基本的にはタグを「目覚めさせ」、それは適切な情報で応答する。ＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格（ＥＰＣグローバル・プロトコル第２世代）によれば、全体的に図６に例示されるように、ＲＦＩＤタグはハンドシェイク方式で所定のコマンドに所定の応答で応答するように設計される。ＲＦＩＤ Ｑプロトコル（クラス１第２世代衝突防止標準）プロトコルが、例えばどれくらいすぐに且つどれくらいしばしばタグがリーダ１１に応答するかを制御するタグ競合制御のために規定される。

タグ１０がリーダ１１のＲＦ領域に入るとすぐに、それは準備状態に変化し、そして選択コマンドを受け入れる。選択コマンドは全てのタグに送信され、各々にそれが後に続く一覧表プロセスに参加することになっているかどうかを通知する。複数の選択コマンドが使用されて、どのタグが応答することになっているかを正確に定めることができる。リーダ１１とタグ１０との間の全ての交換は１つ以上の選択コマンドから始まる。タグは選択コマンドには応答しない。ここで、一覧表群のコマンドが使用されて単一化プロセスを開始することができ、ここで各個々のタグは識別及び処理される。各一覧表ラウンドは問合せコマンドがブロードキャストされて始まり−このコマンドはＱ値（０〜１５）を渡し、これから各タグ１０は範囲（０，２Ｑ−１）でスロット・カウンタ番号を発生させる。大抵のリーダは領域内のタグの数に応じてＱ値を動的に調整し、それによって潜在的な読取り率を増加させる。タグがゼロのスロット・カウンタ値を発生させれば、それは１６ビット乱数ＲＮ１６を送信し、そして同時に応答状態に遷移することによって応答することを可能にされる。その他のタグは状態を調停に変化させ、そして待機する。タグ１０からのＲＮ１６応答が首尾よく受信されれば、リーダは、同じ１６ビット乱数と共にＡＣＫコマンドを送信することによって応答する。この応答はここで、タグ１０が、幾らかのプロトコル制御ビットＰＣデータと共に、そのタグＩＤ、電子製品コード（ＥＰＣ）、１６ビット・エラー・チェックＣＲＣ１６を返信し、そして状態を肯定応答に変化させるようにする。ＰＣビットは、タグに記憶されるＥＰＣの長さの他に、付番方式及び任意選択でタグが取り付けられる物体の種類に関する何らかの情報（アプリケーション・ファミリ識別子（ＡＦＩ））を提供する。

更なる措置がタグ１０に行われる必要があり、且つタグ１０がそのＥＰＣ番号を返送しており且つ肯定応答状態にあれば、リーダ１１はアクセスコマンドを送信してタグ１０を、読取り、書込み、ロック及び終了などの動作を許容する開放（又は安全）状態に遷移させる。読取り動作は、タグ１０のメモリから単一又は複数のデータのブロックを読み取るために使用される。書込み動作は、タグ１０のメモリに単一又は複数のデータのブロックを書き込むために使用される。

本発明の一態様によれば、周波数相関情報がタグ１０に記憶されており、且つ周波数相関情報がまだタグ１０から収集されておらず且つ／又はまだリーダ１１に若しくはネットワーク（図６を参照のこと）における別の場所に記憶されていなければ、リーダ１１はアクセスコマンド（図７における点Ａ）で相関情報を問い合わせてもよい。この追加のアクセスは、マルチ・センサ・タグのどのセンサが現在タグによって使用されているかを検証するためにもなされてもよい。

本発明の一態様によれば、周波数相関情報がタグ１０にではなくリーダに若しくはネットワークにおける別の場所に記憶されているか、又は周波数相関情報が既にタグ１０から収集されており且つ既にリーダ１１に若しくはネットワーク（図６を参照のこと）における別の場所に記憶されていれば、一旦（ＰＣ，ＥＰＣ，ＣＲＣ１６）応答（図７における点Ｂ）を受信すれば、リーダ１１はＥＰＣを使用してタグ１０に対する正しい相関情報を得てもよい。したがって、アクセスコマンド又はタグ・メモリの読取りはこの目的で必要とされなくてもよい。

ＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格は、ＲＦＩＤタグが４０〜６４０ｋＨｚ変調周波数範囲をサポートすることを規定する。この周波数は、後方散乱中に±２．５％の公差を有する。変調周波数ｆｏｓｃの許容された±２．５％変動は転送センサ値の目的にはあまりに小さい周波数範囲であることがあるが、センサ値範囲は許容周波数公差範囲内の変調周波数にマッピングされるべきであり、例えばセンサ示数は２５０ｋＨｚ±２．５％＝２４１．７５〜２５６．２５ｋＨｚに変調される。リーダ１１は、周波数及びそれによってセンサ値を十分な分解能で正しく検出することができなくてもよい。例えば、図３Ｂに例示される例証的な変調周波数−センサ値相関は、この許容周波数公差範囲内にないであろう。

しかしながら、後方散乱前に許容される基本周波数公差はかなり高い。選択されたリンク周波数、即ち選択された公称変調周波数に応じて、公差は、６４０ｋＨｚで±１５％、３２０ｋＨｚで±１０％、２５６ｋＨｚで±１０％、４０ｋＨｚで±４％であることができる。言い換えると、タグ１０はより高い公差の変調周波数でＲＮ１６に応答することを可能にされ、リーダ１１はこの変調周波数に固定され、そしてタグ変調周波数は残りのセッションの間、固定された変調周波数から±２．５％のみ異なることを可能にされる。

本発明の一態様によれば、変調周波数に対する１つの値のみ、及びそれによってタグの現在のセンサ値が、センサ・タグ１０で１つのセッションの間に得られてもよい。タグに関するセッションは、同じ感知素子又は別の感知素子に対して新たな値を読み取る前に解放され、その結果変調周波数は変化して新たな感知値に対応することができる。

例えば、変調周波数及びそれによってタグの現在のセンサ値が、例えばＲＮ１６応答（図７における点Ｃ）からＲＦＩＤリーダの固定位相で、又は受信される（ＰＣ，ＥＰＣ，ＣＲＣ１６）応答（図７における点Ｂ）から周波数固定後に既に読み取られてもよい。変調周波数及びそれによってタグの現在のセンサ値が、同じセッションの間の後でも、例えば図７におけるアクセス点Ａで作られてもよいが、しかし変調周波数及び感知値は不変である（べきである）。センサ値範囲は許容周波数公差範囲内の変調周波数にマッピングされ、例えばセンサ示数は２５０ｋＨｚ±１０％＝２２５〜２７５ｋＨｚに変調される。また、図３Ｂに例示される例証的な変調周波数−センサ値相関は、この許容周波数公差範囲に納まるであろう。

タグ１０は、２つ以上のセンサを備えるマルチ・センサ・タグでもよい。１つのタグ１０における複数のセンサは追加の動作を要求してもよい。リーダ１１がマルチ・センサ・タグ１０を問い合わせるとき、それは、複数のセンサのどの１つがタグの後方散乱信号を変調しているかについて知らなくてもよい。マルチ・センサ・タグのどのセンサが現在タグによって使用されているかを検証するために、追加のアクセス（図７における点Ａ）がなされてもよい。一実施形態において、温度補償センサ又は基準センサなどの特定の種類のセンサが常に応答する１番目であることがデフォルトでもよい。本発明の一態様によれば、リーダ１１はコマンドを送信してマルチ・センサ・タグ１０における特定のセンサを作動させてもよい。実施形態において、リーダ１１が問合せコマンドを使用してマルチ・センサ・タグ１０における特定のセンサを作動させてもよい。例えば、ＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格は、タグのセンサを作動させるために問合せコマンドに追加のビットを提供する。これらのビットは我々の事例では、タグ１０内の特定のセンサを作動するために使用されることができる。２つのビットだけが利用可能であるので、この手法を使用してタグ１０内の最高３つの異なるセンサを作動させることができる。この種類の手法は、どのセンサがどのビットによって作動されるかという事前の知識を必要とし、例えば所定の２ビット・パターンが各センサに割り当てられる。この情報は、全ての利用可能なセンサ・タグに対してリーダに又はネットワークの何らかの他の場所に記憶されてもよい。一実施形態において、所定のビット・パターンが、温度補償センサ又は基準センサなどの特定の種類のデフォルト・センサのために予約されてもよい。別の例として、ＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格は、例えばタグのセンサを作動させるために、任意のユーザコマンドを搬送してもよいハンドルセンサを提供する。

感知値の伝送がタグから質問機への変調周波数に基づくので、変調に対して許容される±２．５％最大変動のために、通常のセッション中に変調周波数を変化させることができない。結果として、同じセッション中にタグ１０のセンサを変更し、そしてタグの複数のセンサを読み取ることは、おそらく許容されるものより大きな変調周波数の変動を引き起こすであろう。

本発明の一態様によれば、マルチ・センサ・タグ１０のセンサは、以前の読出しサイクル中に変更され、そして次いでタグはしばらく解放され（セッションが終えられ）、新たなセンサに依存する新たな変調周波数ｆｏｓｃが再び見つけられる。言い換えると、図８Ａ及び８Ｂに図示される例で例示されるように、次の一覧表ラウンド又は問合せのための新たなセンサは、現在稼動中のセンサに関して行われる現在の一覧表ラウンド又は問合せ中にあらかじめ選択されてもよい。

センサ又は発振器を変更する実際の手順は重要でない。リーダ１１からの作動又は質問コマンドは、所望のセンサ素子の選択及び作動を制御するメモリ位置又はレジスタ、例えば図２Ｂ及び２Ｃに（例えば、書込みコマンドで）図示されるセンサ選択器３９の制御レジスタに直接アクセスしてもよい。別の例として、リーダからのコマンドは、ＲＦＩＤ論理２６に必要な作動動作を行うようコマンドしてもよい。例えば、ハンドルセンサコマンドは、タグ１０にコマンドするために使用されてもよい。タグ１０は、次に新たな一覧表が生じるときに新たなセンサが発振器の一部であるように動作するように構成されてもよい。例えば、発振器の変更は即時でもよく、これはおそらく変調周波数の±２．５％を超える変化を引き起こし、そしてしたがってリーダがセッションを断念するようにする。別の例として、センサの変更は、センサが準備又は調停状態に変化した後に発生するように延期される。

本発明の一態様は、感知量の値における温度の影響を相殺するためのセンサ測定の温度補償である。図７の例では、センサ・タグ１０−１及び１０−２は、温度補償目的のための温度センサＴが設けられる。感温能力が、図２Ｃ及び２Ｄに例示された基準共振器３１−ｒｅｆなどの基準共振器で、及び／又はその関連した温度センサで提供されてもよい。

本発明の一態様によれば、統合感温能力を有するセンサ・タグの場合には、タグは、発振器の温度依存を補償する内部温度補償も提供されてもよい。

本発明の一態様によれば、統合感温能力（実際のセンサ素子、例えば圧力センサに加えて）を有するセンサ・タグの場合には、リーダ１１での実際のセンサ値の変換に温度値が使用されるので、それが最初に質問されてもよい。

本発明の一態様によれば、リーダ１１は、図４に図示される温度センサ４１７など、温度補償目的のための温度センサ素子を備えてもよい。センサ・タグでの温度感知を実装する代わりのリーダ１１での温度感知は、センサ・タグのサイズ及び費用の節減に帰着するであろう。それは温度補償もセンサ・タグの全ての型に対して利用可能にする。センサ・タグが統合感温能力を有すれば、リーダ１１はそれ自身の温度測定を無視してもよいか、又は温度値はセンサ・タグから質問される温度値と比較されて、例えば質問された温度値の有効性を検証してもよい。

本発明の一態様は、リーダ１１によるセンサ・タグ１０の較正である。リーダ１１は、センサ・タグ１０におけるセンサ素子３２の測定値を、実際の正しい値が、例えば基準測定から知られている間に複数回質問してもよい。実際の測定量は、測定値が幾つかの異なる測定に対して記憶されるであろうように較正の間に変更されてもよい。質問された値と知られている実測値との間の相関又は誤差が求められてもよく、そして較正パラメータが質問された値を補正するように規定されてもよい。較正パラメータはリーダ１１内に記憶されても、且つ／又は何らかのホスト４３若しくはサーバまで転送されてもよい。センサ・タグ１０の較正は、常にリーダ１１の補助を必要としてもよい。

本発明の一態様によれば、較正情報はセンサ・タグにも記憶される。これは、センサ・タグが１つのリーダ１１の範囲から別のリーダの範囲にローミングすることを許容する。較正情報は新たなリーダ１１によってハンドシェイク中に問い合わせられてもよく、そして新たなリーダは以前のリーダによって既に実施された較正手順を繰り返す必要もなくてよい。

本発明の一態様によれば、センサ・タグ１０は、センサ値として前処理値を提供してもよい。例えば、センサ・タグ１０は、特定の判定基準が測定量で満たされるかどうかの指標をセンサ値として提供してもよい。例えば、ガス洩れセンサ素子を有するセンサ・タグが、監視される環境ガスのオン／オフ指標のみを与えてもよい。この種類のオン／オフ信号は、正確な測定値を持つ信号より長い距離達することができる。リーダ１１は、ハンドシェイク中にトリガ判定基準又は限界値を問い合わせても又は設定してもよい。

発明概念が様々の明らかな代替の方途で実装されることができることは、当業者にとって明らかであろう。本発明及びその実施形態は上記された例に制限されるのではなく、請求項の範囲内で異なってもよい。

Claims (17)

1. ＲＦＩＤリーダと、デジタル応答を搬送する変調後方散乱信号が、変調信号によって質問周波数からオフセットされる側波帯を備える、後方散乱原理での通信のための少なくとも１つのパッシブＲＦＩＤセンサ・タグとを有するシステムにおいてセンサ値を質問するための方法であって、前記システムの前記ＲＦＩＤリーダ側で、
   発振器から出力される変調周波数が感知素子によって感知される量の値に依存するように前記感知素子によって負荷される前記発振器を有する前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグに無線周波数質問信号を送信するステップと、
   前記変調周波数で変調される後方散乱無線周波信号を前記パッシブＲＦＩＤタグから受信するステップであり、前記デジタル応答を搬送する前記変調後方散乱信号の前記側波帯の前記オフセットが、前記感知量の前記値に依存し且つそれを搬送するように配置されるステップと、
   前記パッシブＲＦＩＤタグを識別するステップと、
   前記識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの所定のセンサ構成情報であり、前記識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグで利用可能な１つ以上のセンサ素子に関する情報と、各利用可能なセンサ素子に対する、どのように前記後方散乱信号の前記変調周波数を前記それぞれの感知素子によって感知された前記量の実測値に変換するべきかという情報とを含むセンサ構成情報に基づいて、前記後方散乱信号の前記変調周波数を前記感知量の実測値に変換するステップとを含み、
   どのように前記後方散乱信号の前記変調周波数を前記感知量の実測値に変換するべきかという前記情報が、値範囲、値のスケーリング、測定の単位、較正情報、温度補償情報のうちの１つ又は複数を含む、方法。
2. 前記センサ構成情報を前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの不揮発性メモリに記憶するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＲＦＩＤリーダによって以前に識別された前記パッシブＲＦＩＤタグに対して、前記センサ構成情報を少なくとも一時的に前記ＲＦＩＤリーダに記憶するステップを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記システムの前記ＲＦＩＤリーダ側で、
   前記ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表を作成するステップと、
   前記ＲＦＩＤリーダの前記読取り範囲内の前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
   新たなパッシブＲＦＩＤセンサ・タグのメモリにアクセスして、ＲＦＩＤ読取り動作で前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報を読み取るステップと、
   前記新たなＲＦＩＤセンサ・タグの前記読み取られたセンサ構成情報を少なくとも一時的に前記ＲＦＩＤリーダに且つ任意選択で少なくとも１つのネットワーク要素に記憶するステップとを含む、請求項３に記載の方法。
5. 複数のＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報を、前記ＲＦＩＤセンサ・タグでの前記情報の永久記憶に加えて又はその代わりに、少なくとも一時的に少なくとも１つのネットワーク要素に維持するステップを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記少なくとも１つのネットワーク要素が、前記リーダに接続されるローカル・ホスト、複数のローカル・リーダと通信しているローカル・サーバ、又は複数のリーダと通信しているリモート・サーバの１つ又は複数を備える、請求項５に記載の方法。
7. 前記システムの前記ＲＦＩＤリーダ側で、
   前記ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表を作成するステップと、
   前記ＲＦＩＤリーダの前記読取り範囲内の前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
   前記少なくとも１つのネットワーク要素に新たな識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報を問い合わせるステップと、
   前記新たなＲＦＩＤセンサ・タグの前記問い合わせられたセンサ構成情報を少なくとも一時的に前記リーダに記憶するステップとを含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記システムの前記ＲＦＩＤリーダ側で、
   前記ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表を作成するステップと、
   前記ＲＦＩＤリーダの前記読取り範囲内の前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
   前記少なくとも１つのネットワーク要素に新たな識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報を問い合わせようとまず試みるステップと、
   前記新たな識別されたパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報が前記システムにおける前記少なくとも１つのネットワーク要素で入手可能でなければ、パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのメモリにアクセスして、ＲＦＩＤ読取り動作で前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報を読み取るステップと、
   前記新たなＲＦＩＤセンサ・タグの前記問い合わせられた又は読み取られたセンサ構成情報を少なくとも一時的に前記リーダに記憶し、且つ任意選択で前記新たなＲＦＩＤセンサ・タグの前記読み取られたセンサ構成情報を前記少なくとも１つのネットワーク要素に送信するステップとを含む、請求項５に記載の方法。
9. 前記システムの前記ＲＦＩＤリーダ側で、
   前記ＲＦＩＤリーダの読取り範囲内のパッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一覧表を作成するステップと、
   前記ＲＦＩＤリーダの前記読取り範囲内の前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグのセッション識別情報を受信するステップと、
   パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記メモリにアクセスして、ＲＦＩＤ読取り動作で前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報の第１の部分を読み取るステップと、
   情報の前記第１の部分に基づいて前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報の第２の部分を得るステップとを含む、請求項２に記載の方法。
10. 前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの前記センサ構成情報が、前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグの一意の識別子と関連づけられている、請求項１に記載の方法。
11. 前記センサ構成情報が、デフォルトのセンサ素子に関する情報、センサ素子を選択的に作動させるための情報、前記パッシブＲＦＩＤセンサ・タグにおけるセンサ選択器に対するセンサ作動コマンドパラメータ、センサ素子を選択的に作動させるためのＲＦＩＤコマンドに使用されることになっている所定のビット若しくはビット・パターン、のうちの１つ又は複数を更に備える、請求項１に記載の方法。
12. 温度補償情報が、前記発振器が前記それぞれの感知素子によって負荷されるときに前記後方散乱信号の前記変調周波数から温度変動の影響を相殺する、各センサ素子に対する発振周波数温度補償情報を備える、請求項１に記載の方法。
13. 前記少なくとも１つのパッシブＲＦＩＤセンサ・タグが所定の判定基準に従って前記感知量の前記値を前処理し、且つ前記センサ構成情報が、所定の限界値又は前記感知量の状態の変化に関する情報を含む前記所定の判定基準を備える、請求項１に記載の方法。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実装するＲＦＩＤリーダ。
15. ＲＦＩＤリーダ装置と前記ＲＦＩＤリーダ装置を制御するように接続されるリモート又はローカル・コンピューティング装置とを備える機器である、請求項１４に記載のＲＦＩＤリーダ。
16. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法に従って前記センサ構成情報の少なくとも一部分を永久的に記憶するための手段を備えるパッシブＲＦＩＤセンサ・タグ。
17. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法に従って前記センサ構成情報の最少の一部を永久的に又は一時的に記憶するための手段を備えるネットワーク要素システム。

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