NO164870B - Framgangsmaate og anordning for traadloes overvaaking og identifisering. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en framgangsmåte og en anordning av det slaget som er angitt i innledningen til patentkrav 1, hhv. 4, for bruk i et elektronisk identifikasjons- og overvåknings-system. Mer spesielt angår den et system for automatisk identifisering og overvåkning av kjøretøy, mennesker, dyr, gjenstander o.l. Systemet kan anvendes til sortering, billettering, automatiske betalingssystemer, adgangskontroll og liknende.

Identifikasjonssystemer som er basert på refleksjon av et kodet spørresignal ved hjelp av passive eller aktive transpondere er kjent f.eks fra U.S patentskrift 3.706.094. Disse kjente løsningene anvender delvis utnyttelse av akustiske overflatebølger, såkalt SAW-teknologi ("Surface Acoustic Wave") for realisering av passive transpondere som identifikasjonsbrikker. Ellers er det kjent å anvende aktive transpondere som i tillegg til kode kan lagre og behandle informasjon gitt av systemet. Forskjellen på en aktiv og en passiv transponder er at en passiv transponder anvender energien i spørresignalet for å danne svarsignalet, mens en aktiv transponder har en intern strømkilde for drift av transponderen, og levering av energi til svarsignalet som ofte har en annen frekvens enn spørresignalet.

Fra US patentskrift 3.886.548 er kjent et system for identifikasjon ved en passiv transponder, der det utsendte signalet består av en serie signaler av forskjellig frekvens. Signalet introduseres i ei transmisjonslinje med et antall direksjonene ringfiltre i sin umiddelbare nærhet. Ringfiltrene er individuelt avstemt til de ulike frekvensene, og leder energien for respektive frekvens til en last. Dersom et ringfilter er brutt, vil et signal reflekteres, til dannelse av et kodemønster.

En ulempe ved de hittil kjente løsningene er at identifikasjonsbrikkene (heretter kalt "id-brikke") er for komplekse teknologisk, og derfor for kostbare for mange markeder og aktuelle anvendelser, og at de har en kompleks prosess for koding som må skje forholdsvis tidlig i

produksjonen for de nevnte ISAW-id-brikker. Ved anvendelse av

i

SAW-teknologi for id-brikkene har en også en begrensning i valg av frekvensområde som er begrenset oppover til ca. 1 GHz, nærmere bestemt av produksjonsprosessen og produksjonsutstyret som er høyteknologisk og har høy anskaffelsespris (produksjon av mikroelektronikk i renrdm med linjebredder ned til 1 mikro-meter). De aktive id-brikker har store ulemper på grunn av sin interne strømkilde dg en større kompleksitet som gir større mulighet for defekter, dårlig responstid og en svært høy pris.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skaffe en passiv identifikasjonsstransponder som har en ekstremt enkel konstruksjon og kodingsprosess En vil derved kunne oppnå et system for identifisering som vil kunne nyttes til anvendelser hvor det er et krav at id-brikken er veldig billig, f.eks. bagasjemerking, billettering, postpakkemerking, adgangskontroll, o.l. Det er videre et formål at id-brikkens levetid skal være tilnærmet ubegrenset og at produksjons-prosessen skal være velegnet for store volum. Det er videre et formål at en skal kunne stå svært fritt i valg av frekvensområde. Frekvenser helt opp til den kommersielt anvendbare grense av HF-teknologien skal kunne anvendes.

Oppfinne lsens prinsipp.

De ovenfor nevnte formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved å nytte en framgangsmåte, hhv. identifikasjonsbrikke utformet som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1, hhv. 4. Ytterligere trekk vil framgå av de tilhørende uselvstendige krav.

En transponder ifølge'oppfinnelsen oppnås ved at det benyttes en id-brikke som består av et substrat/laminat med en kjent dielektrisitetskonstant for den frekvens som anvendes. Det tevsubstratet er påført en antenne og en mikrostriplinje koplet til denne antenna. Kodingen skjer på en i og for seg kjent måte ved å innføre diskontinuitet på gitte lokasjoner på denne linja, Disse diskontinuitetene vil forårsake forandringer av linjas impedans og det vil på disse stedene oppstå refleksjoner av energien i det innkommende spørresignalet tilbake til antenna. Refleksjonene vil nå tilbake til antenna til forskjellige tidspunkter bestemt av forplantningshastigheten til det elektromagnetiske bølgesignalet på mikrostriplinja. Det reflekterte kodete svarsignalet fra id-brikken vil så kunne bli tatt i mot av en mottakerenhet som sender signalet videre til en digitaliseringsenhet hvor informasjonen i svarsignalet blir gjenvunnet. Denne informasjonen leses inn på en datamaskin for registrering av identitet og videre behandling gitt av den aktuelle anvendelsen av systemet.

Eksempel.

Oppfinnelsen vil nå beskrives nærmere ved hjelp av eksempel og med henvisning til vedlagte tegninger, der

fig. 1 viser et blokkskjema av en utførelse i samsvar med foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser eksempler på diskontinuiteter på mikrostriplinjer i samsvar med foreliggende oppfinnelse, og

fig. 3 er grafiske framstillinger av a) spørresignal b) reflektert signal og c) kodet svarsignal hvor koden er lesbar i tidsplanet.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter en sender 1, en mottaker 2, to antenner 3, 4, id-brikker 5 for registrering (hvorav en er vist på fig. 1), en digital signal behandlingsdel 6, og en datamaskindel 7.

Virkemåten er som følger. Senderen 1 sender ut et kontinuerlig spørresignal a) som er et signal med frekvenssveip, ut på antenna 3. Differansen mellom høyeste og laveste frekvens i dette signalet, sveipbredden, vil bestemme den største mulige bit-tettheten og dermed oppløsningen på det kodete svarsignalet. Signalet a) fra senderen 1 mottas av en eller flere id-brikker 5 som befinner seg i antennefeltet. Denne id-brikken 5 er en passiv transponder som reflekterer til ei mottakerantenne 4, hele eller deler av energien i spørresignalet i form av et kodet signal.

Id-brikken omfatter av ei antenne 8 som har tilstrekkelig båndbredde for mottak av spørresignalet, og ei elektrisk transmisjonslinje 9 som er elektrisk koplet direkte til antenna 8 og plassert direkte på overflata av et substrat 10.

En foretrukket utførelsesform for transmisjonslinja 9 er en mikrostriplinje med en impedans som i tilkoplingspunktet fortrinnsvis er tilpasset antennas impedans. Energien som tas imot av antenna 8 vil forplante seg langs transmisjonslinja 9 med en hastighet vp gitt av formelen

der c er lyshastigheten i vakuum, og£ eer mikrostriplinjas effektive dielektrisitetskonstant. Mikrostriplinjas effektive dielektrisitetskonstant avhenger av substratets relative dielektrisitetskonstant, og linjas geometri.

Kodingen av svarsignalet skjer i tid ved refleksjoner av signalet som forplanter seg langs linja 9, tilbake til antenna 8. Kodingen utføres ved at det innføres diskontinuiteter 11 i impedansen til linja på forutbestemte lokasjoner. Diskontinuiteter i impedansen til 'ei transmisjonslinje vil forårsake refleksjoner av en del av signalenergien fra hver diskontinuitet. Disse refleksjonene vil danne et svarsignal med en innlagt kode som bestemmes av plasseringene av diskontinuitetene på linja. En enkel, fordelaktig framgangsmåte for å innføre diskontinuiteter er vist i fig. 3 ved å variere linjas geometri med hull 12, eller hakk 13, 14 med forskjellig bredde og/eller avstand. Denne framgangsmåten vil bli billig og kan lett integreres i en produksjon, men også andre framgangsmåter for å oppnå diskontinuiteter i impedansen kan benyttes.

Det reflekterte kodete signalet b) blir tatt imot av ei mottakerantenne 4, forsterket og detektert av mottakeren 2. Signalet b) er ikke direkte lesbart formgjenkjenning av kode. Det vil være et sveipet signal overlagreti; en uregelmessig rippel på grunn av forskjellig tidsforsinkelse for hver av refleksjonene fra de forskjellige diskontinuitetene. For å lese koden digitaliseres signalet i den digitale signalbehand-lingsdelen 6, hvor det utføres en invers^Fourier-transformas jon av signalet slik at informasjonen presenteres i tidsplanet c). Ved å anvende denne framgangsmåten vil en få en oppløsning og en bit-tetthet som bestemmes av den sveipbredden som benyttes. Id-brikkens bit-avstand uttrykt i tid er tilnærmet l.ik invers verdi av sveipbredden/A F. Dette gir en fysisk bitavstand uttrykt i meter som er lik tidsavstanden i sekunder multi-plisert med forplantningshastigheten v^ i m/s.

Den lesbare kodeinformas jon i tidsplanet c) leses inn av en datamaskin 7, for registrering av identitet og videre behandling gitt av den aktuelle anvendelsen av systemet.

En annen alternativ utførelsesform er å la spørresignalet være en ekstremt kort puls med pulsbredde mindre enn bit-avstanden og derav motta et reflektert kodet signal som kan avleses direkte i tidsplanet. Denne korte pulsen vil ha en båndbredde som tilsvarer sveipbredden i foregående eksempel. På grunn av en relativt høy forplantningshastighet for signalet på id-brikkens transmisjonslinje, og derav kort bit-avstand, er dette med dagens teknologi ennå ikke den mest hensiktsmessige løsning, men vil sannsynligvis kunne bli en framtidig hensiktsmessig metode.

Claims (5)

1. framgangsmåte for trådløs identifisering og overvåkning av personer, gjenstander, dyr eller andre fortrinnsvis bevegelige objekter, hvor det utsendes et elektromagnetisk spørresignal fra en sender, signalet er beregnet for mottak av en passiv identifikasjons-transponder plassert på eller ved hvert objekt som skal identifiseres og/eller overvåkes, og hvor spørresignalet blir reflektert som et kodet svarsignal fra en identifikasjonskrets som er en del av identif ikas jons-t ransponderen, karakterisert ved at det elektromagnetiske spørresignalet som mottas av den passive identifikasjons-transponderens antenne introduseres i ei eller flere elektriske transmisjonslinjer med en karakteristisk impedans, og utført med diskontinuiteter i impedansen langs linja etter et forutbestemt kodemønster som fortrinnsvis er individuelt for hver krets, hvor det skapes et fortrinnsvis individuelt, binært: kodet ref leks jonssignal, som utgjør svarsignalet.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte elektromagnetiske spørresignal utgjøres av et frekvenssveip og koden i det reflekterte signal fortrinnsvis kan gjenkjennes i tidsplanet til signalet ved utførelse av invers Fourier-transformasjon.

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at nevnte elektromagnetiske spørresignal utgjøres av en kort puls og koden i det reflekterte signal fortrinnsvis kan direkte gjenkjennes i tidsplanet til signalet.

4. Anordning (identifikasjonsbrikke) for gjennomføring av framgangsmåten i samsvar med noen av kravene 1-3, som består av et substrat/laminat hvor det på overflata er påført ei eller flere antenner, karakterisert ved at antenna eller antennene er elektrisk tilkoplet til ei eller flere transmisjonslinjer for et elektromagnetisk bølgesignal, hvilken transmisjonslinje eller linjer også er påført på overflata av substratet/ laminatet og er bærer av identifikasjonsbrikkens kode ved at linja elller linjene er utført med diskontinuiteter i impedansen langs linja.

5. Identifikasjonsbrikke i samsvar med krav 4, karakterisert ved at transmisjonslinja/linjene fortrinnsvis er av mikrostrip--typen og ved at diskontinuitetene i impedansen er utført som breddevariasjoner- og/eller hull, eller ved at det i diskontinuitetspunktene er tilkoplet komponenter som gir en avvikende impedans i tilkoplings-punktene.