JPH04315081A - 識別装置 - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ンスポンダーを含む識別装置に関する。
、動物、人物及び他の物体を識別するために使用されて
きた。このような装置は一般に、送信機/受信機を含む
質問器と、識別されるべき各物体に付設されるトランス
ポンダーとを備えている。トランスポンダーは、問題の
物体を有効に識別するコードを搬送する。この種の装置
は、通常一時に1つのトランスポンダーを有効に扱うこ
とができるのに過ぎない。低コストのトランスポンダー
を大量生産しようとする試みは、トランスポンダーに比
較的高価な精密な周波数コンポーネントが必要とされる
ために成功してはいなかった。
ストで製造できるトランスポンダーを提供し、且つその
ようなトランスポンダーを用いた識別装置を提供するこ
とを目的としている。
置は質問器と複数のトランスポンダーを備え、質問器は
、トランスポンダーに質問信号を送る送信手段と、トラ
ンスポンダーからの応答信号を受ける受信手段と、応答
信号内のデータからトランスポンダーを識別するプロセ
ッサ手段とを含み、各トランスポンダーは、質問信号を
受ける受信アンテナと、コード発生器と、送信アンテナ
と、コード発生器に接続された変調器とを備え、それに
よって、質問信号の受信時に、トランスポンダーは、ト
ランスポンダーを識別するデータを含む応答信号を送信
し、質問器は、任意のトランスポンダーの有効な識別を
検出し、質問信号を変更して有効な識別を示すように構
成され、各トランスポンダーは、質問信号のそれぞれの
変更に応答してその応答信号の送信を停止する手段を含
む。
中断するように構成され、特定のトランスポンダーを識
別した後の予定の時間に、このトランスポンダーは、質
問信号の中断を感知し、それに応答してその応答信号の
送信を停止するように構成される。
スポンダーに及び、トランスポンダーは、質問信号を受
ける受信アンテナと、コード発生器と、送信アンテナと
、コード発生器に接続された変調器とを備え、トランス
ポンダーは、トランスポンダーを識別するデータを含む
応答信号を送信するように構成され、更に、質問信号の
それぞれの変更に応答して、その応答信号の送信を停止
する手段を含む。
互作用する質問器(リーダー)を簡単な形態で示す。図
2は質問器の基本回路をより詳細に示す。
信アンテナ12を介して約15Wの電力で400MHz
の質問信号を送信する。トランスポンダーは、質問信号
を受信し且つ同じ周波数ではるかに弱い応答信号で応答
し、その信号は、トランスポンダーを、従ってトランス
ポンダーが関連する物体を識別するコードで変調される
。(トランスポンダーの動作は以下に説明される。)ト
ランスポンダーからの応答信号は質問器の受信アンテナ
14によって受信され、ミキサー20に供給される前に
、極端に強い受信信号を減衰するマイクロストリップ双
方向カプラー16を通される。受信信号は、質問器の送
信周波数と同じ搬送周波数を有する。増幅された受信信
号は送信機10からの基準サンプルで混合され、結果と
して得られた低周波数出力は、帯域フィルタ22、次い
で増幅器24及び比較器、即ち閾値検出器26を通され
る。比較器は帯域フィルタの増幅出力を方形化し、従っ
て、その出力は、トランスポンダーによって送信される
コードを含むディジタル的に比較可能な出力波形である
。増幅器24及び比較器26を含む回路ブロックの1つ
の可能な実施例は図3に示されている。増幅器は、第二
の受信機チャネルと共に使用する第二の入力を有するこ
とが留意される。この出力信号は、更に処理するための
コードを出力するのに先立って、受信コードを分析し、
且つ従来の回路冗長性チェック・システムを用いてその
有効性をチェックするマイクロプロセッサ28に与えら
れる。
ダーからの有効識別コードの受信直後に、送信機10を
制御して、送信機の出力を停止するように構成される。 例えば、任意のトランスポンダーからの有効送信の受信
直後に、マイクロプロセッサは、短期間、例えば、1ミ
リ秒の間、送信機10を遮断する。
スポンダーは、典型的には印刷回路によって形成される
、受信アンテナ30及び送信アンテナ32を含む。アン
テナ30及び32は、クロストークを最小にするために
直交偏波される。受信アンテナは、ダイオード34を介
して、コンデンサCの形態の蓄電デバイスに接続され、
コンデンサCは、受信アンテナによって受信された質問
信号のエネルギの一部を蓄積する。コンデンサCが十分
に充電されると、それは集積回路のコード発生器36を
作動する。コード発生器は、約1200ボーで3回送信
される特別のコードで予めプログラムされる。コード発
生器からの出力信号は、フリップ・フロップ38を介し
て変調器40に与えられ、この変調器は、受信アンテナ
30を介して受信されたエネルギの一部を再び送信アン
テナ32に向ける。フリップ・フロップ38は論理回路
40によって制御される。
信源として受信した質問信号を使用しているので、有効
電力送信機及び変調器回路の場合のように、精密な周波
数コンポーネントを必要としない。従って、トランスポ
ンダーは、蓄電、コード発生、変調の機能を与える1又
はそれ以上の集積回路と共に、受信アンテナ30及び送
信アンテナ32が印刷される回路板を含むことができる
。また、単一のアンテナに送信アンテナと受信アンテナ
を組み込むことも可能である。変調器40は、典型的に
は、逆バイアスされ、且つ受信アンテナ30から送信ア
ンテナ32にエネルギ転送を可能にするためにコード発
生器からのパルスによって導電モードにバイアスされる
ダイオードである。
その送信アンテナ12によって送信される質問信号の強
い成分を受信する。しかし、2つの同じ周波数成分の混
合がミキサーにおいてDC成分を与えるという事実の見
地より、この成分を帯域フィルタ22によって除去する
ことは比較的簡単であり、従って受信コードが乱される
ことはない。このように、同一周波数での同時的な送信
及び受信が、極めて単純化されたトランスポンダー回路
の使用と同様に、可能である。
トランスポンダーは、バッテリのような自蔵電源と共に
提供され、従って、任意の所望の周波数で、独自の出力
を発生できるのと同様に、その感度を改善するために入
力増幅器を使用することができる。しかし、図4に示さ
れた実施例は、以下に説明するような複合物品識別を容
易にする、極めて低コストの大量生産技術を伴う両立性
の故に、特に有利である。
スポンダーからの応答信号を受信すると、各トランスポ
ンダーからの送信間のランダム、又は偽似ランダムの遅
延があるという事実にも拘らず、2又はそれ以上のトラ
ンスポンダーが同じ期間中に送信を行っているというこ
とが時折生じ、従って、トランスポンダーは相互に“妨
害(jam)”する。これは、一般に、いずれかのトラ
ンスポンダーによって送信されたコードの正確な受信を
妨げる。しかし、トランスポンダーによって送信される
コードが長さにおいて固定され、且つCRCコードのよ
うなエラー訂正ビットを含むとすると、質問器によりそ
れが有効コードを受信したかどうかを確認することが可
能である。前述のように、コードが有効に受信されるや
否や、質問信号は、トランスポンダーの送信の長さより
短い期間だけ、わずかに停止される。
信アンテナ30の出力での質問信号の存在をモニターす
る。論理回路がトランスポンダーによる有効な送信に続
く質問信号の停止を検出するや否や、フリップ・フロッ
プ38はセットされ、変調器40を不作動にし、従って
そのトランスポンダーからの送信を停止する。
ランスポンダーの相互作用を示し、図6及び図7のフロ
ーチャートは、質問器とトランスポンダーの動作シーケ
ンスをそれぞれ示す。
が、その識別コードを質問器に有効に送信したときに、
送信を停止させるということである。各トランスポンダ
ーが停止すると、比較的長い干渉解放時間が生成され、
その間にそのような一群のトランスポンダーのうちの他
のトランスポンダーは、それらの信号を質問器に送信で
きる。このプロセスは、全てのトランスポンダーがそれ
らの識別コードを質問器に有効に送信するまで継続する
。マイクロプロセッサは識別されたトランスポンダーの
数を計数できる。
ドを有していると仮定すると、特定の時間内に質問信号
に応答するトランスポンダーの数を計数することが質問
器にとって可能である。例えば、多数の同一の物品がそ
れぞれトランスポンダーと共に提供でき、全てのトラン
スポンダーは同一の識別コードを有し、そしてポータブ
ルの質問器のユニットを物品を計数するために使用でき
る。これは、例えば、倉庫又は他の貯蔵領域において行
うことができ、また在庫を物理的に計数するのを不要に
する。トランスポンダーは、個々の物品に、或いは各々
が既知数の物品を含む箱のような容器に付設することが
できる。この方法で計数されるべき物品に対して目視可
能であることは、トランスポンダーに適合される物品に
とって不要であるということが理解されるであろう。都
合よく、アンテナ30及び32(又は単一の共用アンテ
ナ)は、導電インクを使用して容器の表面に印刷でき、
トランスポンダーの電子回路は、アンテナと電気的に接
触して、その表面に取付けられる。このような実施例は
、前述の受動型トランスポンダーの実施例を用いて非常
に低廉に製造でき、比較的低コストの物品用の自動在庫
制御システムでトランスポンダーの使用を可能にする。
、ついにトランスポンダーをスーパーマーケットにおけ
る在庫の各品目に付設することが提案され、従って、例
えば、多くの食料品は、キャッシャーによる商品の処理
を必要とせずに、現金入れ引き出し場所(till)に
配置された質問器によって自動的に走査され得る。これ
は、本発明が各タイプの品目の存在数を計数すると共に
、異なる品目のグループ内で各品目を識別することを可
能にするために可能である。明らかに、トランスポンダ
ーの価格は、それらが実際に適用できる物品の価値を決
定する。しかし、今日の技術により、トランスポンダー
は、使い捨ての梱包に適用された、家庭器具のような中
程度の価格の物品と共に経済的に使用されるのに十分な
低コストで生産可能である。
、探査されている、1又はそれ以上のトランスポンダー
、又は指定されたクラスのトランスポンダーの同一性に
対応するコード信号により間欠的に変調され得る。次に
、各トランスポンダーの論理回路42は、質問信号内の
送信されたコードを検査し、トランスポンダーが送信コ
ードに対応するもののうちの1つである場合にのみ、そ
のトランスポンダーを付勢する。他のトランスポンダー
は消勢のままである。特定のカテゴリーの全てのトラン
スポンダーが一度識別され及び/又は計数されると、質
問信号は、除去されて、トランスポンダー内の蓄電デバ
イスを放電させ、次に質問信号内のコードは変更されて
、新しいカテゴリーのトランスポンダーが質問される。
8及び図9に示されている。図8に示された応用例は車
両識別用であり、1台又は数台の車両が一度に識別でき
る。図9に示された応用例において、装置は、質問器を
同時に通過する一群の人々の数を識別するために使用さ
れる。従来の装置において、多数のトランスポンダーの
同時的質問はトランスポンダーからの同時送信を生じさ
せ、送信されたデータを読み取ることを不可能にしてい
た。しかし、各トランスポンダーのコード発生器は、当
該トランスポンダー自体の識別コードに基づいて偽似ラ
ンダム的に決定される送信間にスペースを伴って、特別
のコードを3回送信する。これにより、各トランスポン
ダーは、それが放射する唯一のユニットである“休止(
quiet)時間”を有することができる。
されるように、人員を識別する場合のものである。本発
明によるトランスポンダーが鉱山労働者の帽子のランプ
のバッテリー箱に設けられたテストが行われた。この場
合、バッテリー電力が容易に利用できるために、電力型
トランスポンダーが使用された。質問器は、所望の位置
、例えば、坑内運搬具の入口又は停止位置に設けられ、
各個人を識別すると共に、人員を計数することができる
。
れ、中央コンピュータは、坑内の人員の移動を監視し、
必要に応じて、各個人の位置を示す地図又は他の表示を
発生することができる。これは、特に緊急時に有用であ
り、例えば落盤後にある領域の何人の人々が閉じ込めら
れているかを救助隊に知らせることができる。
るプロトタイプの装置は、約4mの距離で、クレジット
カードの寸法の記章の形態のトランスポンダーを効果的
に読み取ることができる。80バイトの識別コードがプ
ロトタイプで使用され、多数の識別可能なトランスポン
ダーを提供することができた。
の注文製造の集積回路IC1及びIC2を用いて開発さ
れた。第一の集積回路、IC1は指定タイプCLA61
061であり、偽似ランダム遅延機能を備えたCMOS
マンチェスター・エンコーダである。このデバイスは、
偽似ランダム・インターバルでマンチェスターIIフォ
ーマットの64ビット又は128ビットのワードのシリ
アル送信用に設計されている。このチップはまた、送信
されるべきワード(即ち、識別コード)が記憶されるメ
モリ・デバイスのアドレス指定を与える。
であり、単一チップ上にバイポーラ・アナログPROM
と、発振器と、パワー・オン・リセット回路とを備えて
いる。このチップはまた、“ギャップ検出器”回路と、
RF搬送波を整流し且つ変調する回路とを含む。後者の
回路を、特別の高周波整流ダイオードを使用するために
、一部又は完全にバイパスすることができる。PROM
は、選択された識別コードを記憶するために、チップの
パッケージングに先立って選択的に切られるアルミニウ
ム・フューズで形成された64ビット・メモリである。
であり、図11は2つの集積回路を使用したトランスポ
ンダーの1つの可能な構成を示している。図11におい
て、コンデンサ(Cgap)は、トランスポンダーが、
質問信号に応答するのに先立って、“ギャップ”即ち休
止期間を待つ装置のために与えられる。
同期パルスを含み、この同期パルスは、時間の節約が必
要な場合、或いは受信信号のコード化がソフトウェアで
実行される場合、省略することができる(図13参照)
。
デバイス(IC2)がアドレス指定され、マンチェスタ
ー・データ・シーケンスが送信される。チップIC2の
内部偽似ランダム数発生器はメモリ・デバイス内のデー
タの最後の16ビットでロードされ、これらのビットは
、マンチェスター・シーケンスが再び送信される前に、
偽似ランダム時間インターバルを決定する。インターバ
ルの最大長は、1マンチェスター・シーケンスを送信す
るのに要する時間の長さの倍数である。集積回路IC1
は、その動作を必要に応じて変更できる多数の制御ピン
を有する。ピンSA及びSB(図11参照)は、図14
の表に従って、データ送信間の時間インターバルを制御
する。図14において、表の第三欄で参照された各“ス
ロット”は、単一のマンチェスター・シーケンス送信の
長さに等しい。
の状態によって決定される、2つの方法の一方で開始さ
れ得る。第一のモードで、RESETピンがローになる
と動作を開始し、第二のモードで、RESETピンがロ
ーになって立上がり端がENVピンに現れ後に、動作を
開始する。これは、ロー状態のパルスが、前述の“ギャ
ップ”検出、即ち“休止期間”検出の機能を与える論理
回路42によってENVピンに現れるまで、トランスポ
ンダーからの送信を遅延させるために使用される。
ンスの出現を決定する。ピンMMがハイ状態であると、
メモリ・デバイスのデータは、同期パルスを有していな
いマンチェスター・ビットの簡単なシーケンスとして送
信される。ピンMMのロー状態により、マンチェスター
・シーケンスは、データ・バイトの送信に先立って、同
期用の8個のマンチェスター0と指令同期シーケンスを
伴って開始する。ピンEKは、ハイ状態で、マンチェス
ター・シーケンスの3つの送信の後に、送信の終了を可
能にする。ピンEKがロー状態に保持されると、送信は
、集積回路の電力が切られ、或いはそれがリセットされ
るまで継続する。ピンNBの状態は送信されるシーケン
スの長さを決定する。ピンNBがロー状態に保持される
と、64ビットのアドレス指定が行われ、64ビットが
送信される。ピンNBがハイ状態に保持されると、12
8ビットがアドレス指定され且つ送信される。双方の集
積回路は、2V又はそれ以下の低電圧で動作し、且つ1
mA以下の電流を流すように設計される。
スポンダーを示す簡単なブロック図である。
路図である。
ある。
するタイミング図である。
である。
ローチャートである。
能ブロック図である。
。
れる典型的な信号波形図である。
れる別の典型的な信号波形図である。
答を示す表である。
Claims (20)
- 【請求項1】 質問器と複数のトランスポンダーとを
備えた識別装置であって、前記質問器は、質問信号を前
記トランスポンダーに送信する送信手段と、前記トラン
スポンダーから応答信号を受信する受信手段と、前記応
答信号内のデータから前記トランスポンダーを識別する
プロセッサ手段とを含み、前記トランスポンダーの各々
は、前記質問信号を受信する受信アンテナと、コード発
生器と、送信アンテナと、前記コード発生器に接続され
た変調器とを備え、それによって前記質問信号の受信時
に、前記トランスポンダーは、該トランスポンダーを識
別するデータを含む応答信号を送信し、前記質問器は、
任意のトランスポンダーの有効な識別を検出し、且つ該
有効な識別を示すために前記質問信号を変更するように
構成され、前記トランスポンダーの各々は、前記質問信
号のそれぞれの変更に応答してその応答信号の送信を停
止する手段を含むことを特徴とする識別装置。 - 【請求項2】 前記質問器は、特定のトランスポンダ
ーを有効に識別した後に、予定の期間前記質問信号を中
断するように構成され、当該トランスポンダーは、前記
質問信号の中断を感知し、且つそれに応答してその応答
信号の送信を停止するように構成されることを特徴とす
る請求項1の識別装置。 - 【請求項3】 前記質問信号が中断される前記予定の
期間は、前記トランスポンダーの応答信号より短いこと
を特徴とする請求項2の識別装置。 - 【請求項4】 前記トランスポンダーは、前記応答信
号の送信を制御する制御手段を含み、該制御手段は、予
定のインターバルで前記応答信号の反復される送信を生
じさせるように構成されることを特徴とする請求項1乃
至3のいずれかの識別装置。 - 【請求項5】 前記予定のインターバルは、ランダム
又は偽似ランダムの長さであることを特徴とする請求項
4の識別装置。 - 【請求項6】 前記インターバルのランダム又は偽似
ランダムの長さは、前記トランスポンダーを識別するデ
ータから与えられることを特徴とする請求項5の識別装
置。 - 【請求項7】 前記質問器は、予定のトランスポンダ
ーを識別するコード、或いはトランスポンダーのカテゴ
リーを送信するように構成され、前記トランスポンダー
の各々は、それに対応するコードを受信する時にのみ、
当該トランスポンダーを付勢する回路を含むことを特徴
とする請求項1乃至7のいずれかの識別装置。 - 【請求項8】 前記トランスポンダーの各々の前記変
調器は、受信した質問信号のエネルギーの一部を前記送
信アンテナに与えるように構成され、それによって、前
記質問信号の受信時に、前記トランスポンダーは、前記
コード発生器の出力によって変調される質問信号から与
えられる搬送波を含む応答信号を送信することを特徴と
する請求項1乃至7のいずれかの識別装置。 - 【請求項9】 前記質問器は、前記質問信号から与え
られる基準信号を前記トランスポンダーからの受信され
た応答信号と混合するミキサーと、前記応答信号からの
データを含む前記ミキサーの出力から異なる信号を抽出
するフィルタ手段とを含むことを特徴とする請求項8の
識別装置。 - 【請求項10】 質問信号を受信する受信アンテナと
、コード発生器と、送信アンテナと、前記コード発生器
に接続された変調器とを備え、トランスポンダーを識別
するデータを含む応答信号を送信するように構成され、
且つ更に前記質問信号のそれぞれの変更に応答してその
応答信号の送信を停止する手段を含むことを特徴とする
トランスポンダー。 - 【請求項11】 前記変調器は、受信された前記質問
信号のエネルギの一部を前記送信アンテナに与えるよう
に構成され、それによって、前記質問信号の受信時に、
前記コード発生器の出力によって変調される質問信号か
ら与えられる搬送波を含む応答信号を送信することを特
徴とする請求項10のトランスポンダー。 - 【請求項12】 前記受信された質問信号を監視し、
且つ前記応答信号の送信後に受信される前記質問器から
の予定の確認信号の受信時に、前記変調器を不作動にす
る回路手段を含むことを特徴とする請求項10又は11
のトランスポンダー。 - 【請求項13】 前記回路手段は、予定の期間の前記
質問信号の中断を検出するように構成されることを特徴
とする請求項12のトランスポンダー。 - 【請求項14】 前記質問信号のエネルギの一部を蓄
積するように構成された蓄電手段を含み、少なくとも前
記コード発生器は、動作時に前記蓄電手段によって電力
供給されるように構成されることを特徴とする請求項1
0乃至13のいずれかのトランスポンダー。 - 【請求項15】 前記回路手段は、予定のコードに対
する前記受信された質問信号を監視し、且つ前記コード
の受信時にのみ、前記変調器を作動するように構成され
ることを特徴とする請求項12乃至14のいずれかのト
ランスポンダー。 - 【請求項16】 前記受信アンテナ及び前記送信アン
テナの少なくとも一方は、前記トランスポンダーが設け
られる基板上に形成されることを特徴とするトランスポ
ンダー。 - 【請求項17】 前記アンテナの少なくとも一方は、
導電材料を有する基板上に印刷によって形成されること
を特徴とする請求項16のトランスポンダー。 - 【請求項18】 前記応答信号の送信を制御する制御
手段を含み、該制御手段は、予定のインターバルで、前
記応答信号の反復される送信を生じさせるように構成さ
れることを特徴とする請求項10乃至17のいずれかの
トランスポンダー。 - 【請求項19】 前記予定のインターバルは、ランダ
ム又は偽似ランダムの長さであることを特徴とする請求
項18のトランスポンダー。 - 【請求項20】 前記インターバルのランダム又は偽
似ランダムの長さは、前記トランスポンダーを識別する
データから与えられることを特徴とする請求項19のト
ランスポンダー。
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