TWI410874B - 搜尋射頻識別標籤之方法及射頻識別讀取器 - Google Patents

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Description

搜尋射頻識別標籤之方法及射頻識別讀取器
本發明係有關於一種搜尋複數個RFID標籤(radio frequency identification tag,RFID tag)的方法及相關裝置，尤指一種透過辨識RFID標籤之唯一識別碼(unique identifier,UID)來尋找RFID標籤的方法及裝置。
大部分的RFID系統中，一訊問者(interrogator)，例如RFID讀取器(RFID reader)會搜尋在感應範圍內的所有RFID標籤，以便進行更進一步地操作。第1圖為傳統之訊問者搜尋RFID標籤的流程圖。首先流程開始(步驟10)要起始本搜尋方法所適用的協定(步驟12)，接著再判斷是否同時有複數張之RFID標籤要搜尋(步驟14)，若否，例如只有一張RFID標籤需搜尋，則就直接儲存此張RFID標籤的唯一識別碼(步驟16)。若同時有複數張之RFID標籤需搜尋，則利用一搜尋機制進行搜尋(步驟18)，待識出所有複數張RFID標籤各自之唯一識別碼之後，再分別儲存複數張RFID標籤的唯一識別碼(步驟20)。然後整個流程結束(步驟22)。大部分的RFID利用上述的方法進行搜尋，然而某個方法通常只適用於單一的協定，使用上沒有彈性。因此如何設計可同時適用於多種協定的搜尋方法及裝置，而且又能提高搜尋效率，實為RFID系統中一大課題。
本發明的目的之一在於提供一種能適用於多種協定的搜尋方法與裝置，利用將RFID標籤的唯一識別碼劃分為許多群組，再依群組搜尋，以提高搜尋的效率。
本發明之一實施例係揭露一種搜尋複數個射頻識別標籤之方法，每一射頻識別標籤具有一唯一識別碼，該方法包含將該唯一識別碼分為複數個搜尋群組，每一搜尋群組具有n個位元，且該些搜尋群組具有由0至(2 n -1)的內容；使用一射頻識別讀取器根據一預定順序設定該些搜尋群組中之一搜尋群組的內容並與該些射頻識別標籤進行問答，其中該些射頻識別標籤係依據各自的唯一識別碼之第1至n位元的內容，選擇性回應該射頻識別讀取器；及當有任一射頻識別標籤回應該射頻識別讀取器，記錄當時之該搜尋群組的內容。
本發明之一另實施例係另揭露一種RFID讀取器，該RFID讀取器係用以搜尋複數個RFID標籤，每一RFID標籤具有一唯一識別碼，且各唯一識別碼具有複數個位元，該RFID讀取器包含有一控制單元，一通訊協定處理模組，以及一分析模組。該控制單元用以將該複數個位元分組來產生複數個群組，每一群組具有n個位元，並選取一第一群組及對應該第一群組之一第一數值，n為大於等於一之正整數。該通訊協定處理模組，耦接於該控制單元，係用來根據該第一群組及該第一數值來產生一搜尋指令，其中，根據該搜尋指令及該些RFID標籤之該些唯一識別碼，該RFID讀取器係可獲得一搜尋結果。該分析模組，耦接於該通訊協定處理模組與該控制單元，係用來分析該搜尋結果，以決定是否有至少一RFID標籤對應該第一群組及該第一數值。
本發明之一另實施例係另揭露一種搜尋複數個RFID標籤之方法，每一RFID標籤具有一唯一識別碼，且各唯一識別碼具有複數個位元，該方法包含有將該複數個位元分組以產生複數個群組，每一群組具有n個位元，n為大於等於一之正整數；選取一第一群組及對應該第一群組之一第一數值；根據該第一群組及該第一數值來產生一搜尋指令，其中，根據該搜尋指令及該些RFID標籤之該些唯一識別碼，獲得到一搜尋結果；以及分析該搜尋結果，以決定是否有至少一RFID標籤對應該第一群組及該第一數值。
本發明提出一種高效率且適用於多種協定之搜尋方法及裝置，傳統作法中複數張RFID標籤需重複搜尋複數次才能找出每張RFID標籤之唯一識別碼，本發明之方法在完成一次搜尋程序之後便可將所有之RFID標籤的唯一識別碼找出，改善了傳統作法中搜尋效率不高的問題。
本發明提出的方法可適用於多種協定，只要該協定能滿足一基本條件，即該協定中規定若RFID標籤之唯一識別碼(UID)的部分內容與訊問者目前所詢問之搜尋群組內容相同時，符合條件的RFID標籤需回覆其完整的唯一識別碼給訊問者，具有這種特性的協定例如有ISO15693及ISO14443A等。以下即為本發明之搜尋方法的詳細介紹。
假設每個RFID標籤的UID有32個位元，在這個實施例中以4個位元為一個搜尋群組，因此每個RFID標籤的UID被分為8個群組，以搜尋3張RFID標籤為例，如第2圖所示，如以十六進位來表示，則標籤1、2、3的UID分別為52434DB3、52433EB3以及52473DB3，每一碼代表4位元，即此三個UID的最後一碼3(十六進位)實際上為二進位的0011。目前搜尋群組以4位元為單位，因此每個搜尋群組的數值可為0至F(十六進位)，對應到二進位則表示則為0000到1111。一開始，RFID讀取器針對最低之4位元(第2圖中之搜尋群組1，第1~4位元)，設定數值並詢問各RFID標籤，而各RFID標籤亦依照本身之UID的最低之4位元(搜尋群組1)的內容回答RFID讀取器的詢問。首先，若數值設定為0，根據目前的例子，標籤1~3皆不會回應。而後RFID讀取器以預定的順序，例如由小到大，依序改變搜尋群組1的內容來詢問，因此再依序以搜尋群組1的內容為1、2、3來詢問，以3詢問時，標籤1、2、3應同時回應，此時發生碰撞(collision)，於是RFID讀取器記錄搜尋群組1的數值為3。有碰撞發生代表只靠目前所使用的搜尋群組，也就是搜尋群組1，無法區分出所有的標籤，因此RFID讀取器會利用更多的搜尋群組來作更細部的搜尋。因此RFID讀取器依照預定的搜尋群組選擇順序將搜尋的群組範圍延伸到下一個搜尋群組，此實施例中為搜尋群組2(第5~8位元)，並以同樣的預定順序將搜尋群組2的內容由0依序切換到F，此時搜尋群組1的數值則維持剛才所記錄的3，因此，RFID讀取器依序以內容為03、13、23、...、A3、...詢問，當以B3詢問時，此時標籤1、2、3又同時回應，也就是又發生碰撞。於是RFID讀取器記錄該兩群組的內容B3(對應至第1~8位元)，並將搜尋群組的範圍再依照預定的順序延伸至下一個搜尋群組3，接著在搜尋群組3中重覆和搜尋群組1和2中同樣的搜尋步驟，依序以內容0B3、1B3、2B3、...、AB3、...來詢問，當詢問到DB3時，此時僅有標籤1、3同時回應，也就是又發生碰撞。於是RFID讀取器記錄該三個群組的內容為DB3(對應至第1~12位元)。重覆上述的步驟，當RFID讀取器搜尋到搜尋群組4時，以搜尋群組4的內容為3再加上已記錄的三個搜尋群組的內容DB3(亦即3DB3)來詢問時，此時只有標籤3之4個群組(亦即最低的16個位元)符合RFID讀取器的詢問內容，因此此時只有標籤3回應，標籤3會回應其完整的UID，RFID讀取器記錄標籤3的UID。之後RFID讀取器繼續搜尋群組4的搜尋，也就是說，RFID讀取器會接著以搜尋群組4的內容為4加上已記錄的DB3(亦即4DB3)來詢問，此時標籤1應回應RFID讀取器其完整的UID，並且RFID讀取器記錄該UID。RFID讀取器繼續進行搜尋群組4的搜尋，依序由小到大以內容5DB3、6DB3、7DB3、...、FDB3詢問，而此時標籤1~3的UID皆不符合該內容，因此標籤1~3皆不回應。
當搜尋群組4搜尋完畢，也就是檢查完搜尋群組4的全部內容(0~F)，於是RFID讀取器將返回前一搜尋群組，也就是搜尋群組3(包含第9~12位元)，並以適才所記錄對應搜尋群組3的數值(亦即D)繼續搜尋程序，配合上先前記錄的搜尋群組1和2的數值(分別為B及3)，繼續依序由小到大詢問各RFID標籤，即RFID讀取器接著以最低之3個群組的內容為EB3來作搜尋。標籤2符合此條件，因此此時標籤2應回應其完整的UID給RFID讀取器，RFID讀取器記錄該UID。
雖然此時所有RFID標籤均已回答，但事實上RFID讀取器並無法知道到底有多少個RFID標籤，因此它仍會繼續發出詢問，直到整個詢問流程結束。換言之，RFID讀取器會從搜尋群組3目前的內容繼續詢問，亦即再以內容FB3詢問。此時得不到任何RFID標籤的回應，而且搜尋群組3的數值(即0~F)皆已搜尋完畢，於是RFID讀取器將返回前一搜尋群組，也就是搜尋群組2，並根據碰撞發生時所記錄的數值依照預定的順序再繼續搜尋，以上面的例子而言，碰撞在數值等於B時發生，因此會接著以C3、D3、E3、F3詢問各RFID標籤。此例中沒有任何RFID標籤回應，於是RFID讀取器再往回到搜尋群組1，以同樣的程序搜尋完成搜尋群組1的搜尋。同樣地，此例中也都不會有任何RFID標籤回應。而此時此搜尋群組已是最低位元的搜尋群組1(第1~4位元)，且搜尋群組的內容已經依序搜尋到該搜尋群組的最後一個數值F，於是本搜尋流程就結束。
請注意，上述所舉例的預定順序係為由小到大依序改變各個搜尋群組的數值(0、1、2、......、15)，但本發明並不限於此搜尋順序，由大到小(15、14、13、......、0)或者其他的搜尋順序，例如1、3、5、...、F、0、2、4、...、E等，皆適用於本發明。再者切換搜尋群組時可以如上述的由搜尋群組1到搜尋群組8的順序，亦即由包含最低顯著位元(Least Significant Bit,LSB)的群組，往包含最高顯著位元(Most Significant Bit,MSB)的群組搜尋，或是以相反的順序搜尋。
第3圖係為本發明之RFID讀取器30的功能方塊圖。RFID讀取器30包含一控制單元32，一通訊協定處理模組34，以及一分析模組36。控制單元32根據RFID標籤唯一識別碼之複數個位元來產生複數個群組，每一群組具有n個位元，n為大於等於1之正整數，例如前述實施例中之4位元，並選取一搜尋群組，例如前述實施例中的搜尋群組1(對應UID最低的4位元)，及選取搜尋群組1之第一數值，第一數值的改變方式係根據一預定順序，例如前述的由小到大(由0到F)。通訊協定處理模組34耦接於控制單元32，根據前述之搜尋群組1及第一數值來產生搜尋指令，其中，根據該搜尋指令及複數個RFID標籤之唯一識別碼，RFID讀取器30可得到一搜尋結果。分析模組36，耦接於通訊協定處理模組34與控制單元32，用來分析搜尋結果，以決定RFID讀取器30的讀取範圍內是否存在有至少一對應搜尋群組1及第一數值的RFID標籤。
搜尋結果可能指示三種情況：沒有任何回應產生、有碰撞產生，或是只有一個回應產生。若該搜尋結果指示沒有任何回應產生，分析模組32會產生一控制訊號CS，控制單元32根據控制訊號CS及第一預定順序，來改變第一數值，例如前述實施例中第一數值從0依序增加到F。當搜尋群組1的內容為3時，標籤1~3同時回應，因此搜尋結果指示有碰撞發生，分析模組36將記錄碰撞發生時之第一數值(此時為3)，並產生控制訊號CS。控制單元32根據控制訊號CS及一第二預定順序，例如前述的由最低顯著位元往最高顯著位元搜尋的順序，來選取一第二群組，即前述實施例中的搜尋群組2(對應UID的第5~8位元)，並設定對應搜尋群組2的第二數值，接著依照同樣的第一預定順序並且搭配適才記錄的第一數值(此例中為3)，來產生內容為03、13、23、...的搜尋指令，一直到B3時三個標籤才又同時回應，分析模組36發現碰撞發生，因此分析模組36記錄此時的第二數值B，並產生控制訊號CS至控制單元32。而後控制單元32依據類似的步驟繼續切換搜尋群組及其數值，直到切換到搜尋群組4的第四數值3時，以3DB3為內容的搜尋指令才得到標籤3的回應，而且此時搜尋結果指示有回應產生而且沒有碰撞發生。此時標籤3回應其完整的UID給RFID讀取器30，分析模組36記錄標籤3的完整UID。
控制單元32繼續以上述預定的順序增加搜尋群組4的第四數值，而當以4DB3搜尋時，可以得到標籤1的回應，而且此時沒有碰撞發生。同樣的，此時標籤1回應其完整的UID給RFID讀取器30，分析模組36記錄標籤1的完整UID，並且可以選擇性地進一步與標籤1溝通。接下來控制單元32繼續改變第四數值，然而接下來第四數值為5時，通訊協定處理模組34所得到的搜尋結果指示沒有任何回應，因此分析模組36便據以產生控制訊號CS，控制單元32根據控制訊號CS來以預定的順序改變第四數值，以這個實施例中而言，下一個第四數值為6。然而重覆以上的步驟，直到搜尋完剩下的第四數值(6~F)，RFID讀取器30皆不會再得到回應，此時控制單元32便切換到前一個搜尋群組，也就是搜尋群組3，以根據記錄的第三數值(此時為D)繼續搜尋的程序，也就是依照第一預定順序改變第三數值，而當第三數值切換到E時，以EB3為內容的搜尋指令得到標籤2的回應，而且此時沒有碰撞發生。此時標籤2回應其完整的UID給RFID讀取器30，分析模組36記錄標籤2的完整UID，並且可以選擇性地進一步與標籤2溝通。
此時雖然標籤1~3皆已被搜尋到，然而RFID讀取器30並不知道是否還有其他未被搜尋到的標籤。因此繼續改變第三數值，直到第三數值的範圍皆已全部搜尋完畢，而再往前到搜尋群組2繼續上述的步驟。最後當搜尋群組1的n個位元(此例中為4個)所代表的數值也已全部搜尋完畢，控制單元32則結束整個搜尋程序。
上述的實施例以4個位元為一個搜尋群組，然而並不以4個為限，而搜尋群組包含的位元數不同時，每個搜尋群組的數值範圍也不同。
請參考第4圖。第4圖係為本發明之尋找複數個RFID標籤之方法流程圖，包含以下步驟：
步驟100：設定一搜尋群組的大小為n位元，搜尋群組的內容則為0至(2 n -1)(十進位)，共2n 個數值；
步驟102：RFID讀取器將RFID標籤之唯一識別碼每n個位元分為一搜尋群組，並選取一初始搜尋群組及設定該搜尋群組的內容；
步驟104：判斷搜尋群組是否為初始搜尋群組且該初始搜尋群組的內容之所有數值是否已經搜尋完畢，若是，則前進到步驟126，若否，則前進到步驟106；
步驟106：判斷搜尋群組的內容之所有數值是否已全部搜尋完畢，若是，則到步驟110，若否，則到步驟108；
步驟108：產生一個搜尋指令，到步驟114；
步驟110：切換到前一個搜尋群組，到步驟112；
步驟112：依照該搜尋群組先前所記錄之內容繼續搜尋，回到步驟104；
步驟114：判斷是否有標籤回應，若是，則到步驟116，若否，則到步驟118；
步驟116：判斷是否有碰撞發生，若是，則到步驟120，若否，則到步驟122；
步驟118：改變目前搜尋群組的內容，回到步驟104；
步驟120：記錄目前搜尋群組的內容，到步驟124；
步驟122：記錄回答之RFID標籤的唯一識別碼，回到步驟118；
步驟124：切換到下一搜尋群組並設定其數值，回到步驟104；
步驟126：結束。
總之，木發明所提供之方法及相關裝置係利用包含複數個位元之搜尋群組，每次同時搜尋複數個位元，並且可以於搜尋一次之後便將所有複數個RFID標籤的唯一識別碼均找出，同時能適用於該協定中規定有若RFID標籤之唯一識別碼與訊問者目前所詢問之搜尋群組內容相同者，RFID標籤均需回答訊問者的多種協定，解決了傳統作法中每次只能搜尋出複數個RFID標籤中的一個RFID標籤的唯一識別碼，且每次只能一位元一位元的詢問的低效率的問題，以及一次只能通用於一種協定的設計上不彈性的缺點，實為一有效率又能普遍應用的簡易尋找複數個RFID標籤的方案。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
30．．．RFID讀取器
32．．．控制單元
34．．．通訊協定處理模組
36．．．分析模組
第1圖係為傳統之一訊問者搜尋RFID標籤的概念流程圖。
第2圖為本實施例之標籤1~3的唯一識別碼的比較示意圖。
第3圖係為本發明之RFID讀取器的方塊示意圖。
第4圖係為本發明之尋找複數個RFID標籤之方法流程圖。
100,102,104,106,108,110,112,114,116,118,120,122,124,126．．．步驟

Claims (19)

  1. 一種射頻識別讀取器，用以搜尋複數個射頻識別標籤，每一射頻識別標籤具有一唯一識別碼，且各唯一識別碼具有複數個位元，該射頻識別讀取器包含有：一控制單元，用以將該複數個位元分組來產生複數個群組，每一群組具有n個位元，並自該些群組中選取一第一群組及對應該第一群組之一第一數值，n為大於一之正整數；一通訊協定處理模組，耦接於該控制單元，用來根據該第一群組及該第一數值來產生一搜尋指令，其中，根據該搜尋指令及該些射頻識別標籤之該些唯一識別碼，該射頻識別讀取器係可獲得一搜尋結果；以及一分析模組，耦接於該通訊協定處理模組與該控制單元，用來分析該搜尋結果，以決定是否有至少一射頻識別標籤對應該第一群組及該第一數值，該分析模組更用來：產生包含一第一控制值的一控制訊號，以使該控制單元據以自該些群組中選擇該第一群組以外的另一個群組，其中包含該第一控制值的該控制訊號係表示該搜尋結果指示有一碰撞發生，且該碰撞肇因於該些射頻識別標籤的多個回應；以及產生包含一第二控制值的該控制訊號，以使該控制單元據以選擇對應該第一群組且異於該第一數值的另一數值，其中包含該第二控制值的該控制訊號係表示該搜尋結果 指示有來自該些射頻識別標籤的單一回應。
  2. 如請求項1所述之射頻識別讀取器，其中該第一群組係為該些群組中包含該些位元之最高顯著位元(MSB)或最低顯著位元(LSB)之一群組。
  3. 如請求項1所述之射頻識別讀取器，其中該第一數值的範圍係為0至(2 n -1)，且該控制單元係根據一第一預定順序選取該第一數值，以使得該範圍內之所有數值皆可被選取到。
  4. 如請求項3所述之射頻識別讀取器，其中若該搜尋結果指示有該碰撞發生，該分析模組係記錄碰撞發生時之該第一數值，並產生包含該第一控制值的該控制訊號。
  5. 如請求項4所述之射頻識別讀取器，其中該控制單元係根據包含該第二控制值的該控制訊號及該第一預定順序來增加或減少該第一數值，並根據包含該第一控制值的該控制訊號及一第二預定順序來選取一第二群組，並選取對應該第二群組之一第二數值。
  6. 如請求項5所述之射頻識別讀取器，其中該第二數值的範圍係為0至(2 n -1)，該控制單元更判斷該第二數值是否已經全部選取完畢，若已選取完畢，則該控制單元重新選取該第一群組以及該 第一數值。
  7. 如請求項3所述之射頻識別讀取器，其中若該搜尋結果指示沒有任何回應產生，該分析模組係產生包含一第三控制值的該控制訊號，以使該控制單元依據包含該第三控制值的該控制訊號及該第一預定順序來增加或減少該第一數值。
  8. 如請求項3所述之射頻識別讀取器，其中若該搜尋結果指示有一回應產生並且沒有碰撞發生，該分析模組係記錄該回應並產生包含該第二控制值的該控制訊號。
  9. 如請求項8所述之射頻識別讀取器，其中該控制單元係根據包含該第二控制值的該控制訊號及該第一預定順序來增加或減少該第一數值。
  10. 如請求項1所述之射頻識別讀取器，其中該控制單元更判斷該第一群組之n個位元所代表的數值是否已經全部搜尋完畢，若已搜尋完畢則該控制單元結束整個搜尋程序。
  11. 一種搜尋複數個射頻識別標籤之方法，每一射頻識別標籤具有一唯一識別碼，且各唯一識別碼具有複數個位元，該方法包含有：將該複數個位元分組以產生複數個群組，每一群組具有n個位 元，n為大於等於一之正整數；選取該些群組的一第一群組及對應該第一群組之一第一數值；根據該第一群組及該第一數值來產生一搜尋指令，其中，根據該搜尋指令及該些射頻識別標籤之該些唯一識別碼，獲得一搜尋結果；分析該搜尋結果，以決定是否有至少一射頻識別標籤對應該第一群組及該第一數值；產生包含一第一控制值的一控制訊號，並據以自該些群組中選擇該第一群組以外的另一個群組，其中包含該第一控制值的該控制訊號係表示該搜尋結果指示有一碰撞發生，且該碰撞肇因於該些射頻識別標籤的多個回應；以及產生包含一第二控制值的該控制訊號，並據以選擇對應該第一群組且異於該第一數值的另一數值，其中包含該第二控制值的該控制訊號係表示該搜尋結果指示有來自該些射頻識別標籤的單一回應。
  12. 如請求項11所述之方法，其中該第一群組係為該些群組中包含該些位元之最高顯著位元(MSB)或最低顯著位元(LSB)之一群組。
  13. 如請求項11所述之方法，其中該第一數值的範圍係為0至(2 n -1)，且該控制單元係根據一第一預定順序選取該第一數值，以使得該範圍內之所有數值皆可被選取到。
  14. 如請求項13所述之方法，更包含有：若該搜尋結果指示有該碰撞發生，則記錄該碰撞發生時之該第一數值，並產生包含該第一控制值的該控制訊號。
  15. 如請求項14所述之方法，更包含有：根據包含該第二控制值的該控制訊號及該第一預定順序來增加或減少該第一數值；以及根據包含該第二控制值的該控制訊號及一第二預定順序來選取一第二群組，並選取對應該第二群組之一第二數值。
  16. 如請求項15所述之方法，更包含有：判斷該第二數值是否已經全部選取完畢，若已選取完畢，則重新選取該第一群組以及該第一數值。
  17. 如請求項13所述之方法，更包含有：若該搜尋結果指示沒有任何回應產生，則產生包含一第三控制值的該控制訊號，並根據包含該第三控制值的該控制訊號及該第一預定順序來增加或減少該第一數值。
  18. 如請求項13所述之方法，更包含有：若該搜尋結果指示有一回應產生並且沒有碰撞發生，則記錄該回應並產生包含該第二控制值的該控制訊號，並根據包含 該第二控制值的該控制訊號及該第一預定順序來增加或減少該第一數值。
  19. 如請求項11所述之方法，更包含有：判斷該第一群組之n個位元所代表的數值是否已經全部搜尋完畢，若已搜尋完畢則該結束整個搜尋程序。
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