TWI419490B - 在特定空間提高無線電波被讀取率之方法 - Google Patents

Description

在特定空間提高無線電波被讀取率之方法

本發明係有關於一種在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，特別是指利用設置於特定空間內之金屬反射面，使進入該特定空間之無線電波呈多路徑之反射，藉以提高無線電波被讀取率者。

目前由於經濟發展迅速，因此消費形態大幅改變，消費者已習慣以大賣場作為主要採購之地點，因為大賣場係以大批量進貨，故可以壓低售價，以回饋消費者；又或者是生產線上也以大批量的生產方式，利用規模經濟的方式，得以大幅降低成本，進而提昇競爭力等，因此在享受經濟便利之餘，隨之而來的將會因為消費者遽增，而造成大賣場中人潮擁擠、長時間排隊等待結帳、或者是服務品質的降低等缺點接踵而來，尤其是大賣場結帳時，需要將商品放置於輸送帶上，利用條碼讀取器對每個商品進行讀取結帳，因此購物者常常需要花時間排隊等待結帳。

因此有如中華民國98年3月1日所公開之發明第200910240號「應用無線射頻辨識之賣場購物系統」專利案，其主要係在於賣場中僅陳列供消費者鑑賞、試用之商品實物(樣品)，並於各該商品上設有一電子標籤，每一電子標籤可利用RFID之電波訊號將一 電子編碼傳出。而每一組消費者進入賣場時便借用一購物助理機，該購物助理機具有RFID讀碼器之功能，並內建有無線網路及購物軟體，當使用者將購物助理機靠近某特定商品的電子標籤時，該購物助理機可接收該電子標籤發出之電波訊號並透過無線網路查詢後端資料庫，以顯示出該商品之詳細資料，若消費者欲購買時，則由購物軟體記錄該商品之電子編碼及數量等購物明細資料。待消費者結束購物至結帳區結帳時，則透過一資料讀取器將購物助理機所記錄之購物明細資料傳送至後方之伺服主機完成結帳及庫存過帳，並由後勤人員針對每一消費者之購物明細揀貨。藉此，可供消費者輕鬆購物，並於結完帳後於休息區輕鬆等待，購物助理機會主動通知消費者至提貨區領取購買之商品，以改善購物環境及服務品質。

然，上述之專利案，雖然可以改善大賣場人潮擁擠及解決排隊等候結帳之缺點，但卻對於大賣場之貨物盤點無任何助益，即大賣場有可能對於其庫存品之數量盤點造成混亂，而無法確實掌握庫存數量，使得消費者難以迅速購得所需要之商品；又進而推及至生產線時，即可能無法迅速掌握生產數量，而延誤到出貨時機，甚至於儲貨之冷凍庫，其大批量進貨時也難以盤點清楚，因此不論是大賣場或是生產線等場所，均會存在有上述之缺點。

另查有中華民國96年3月21日所公告之發明第I276993號「運用RFID之手推車」專利案，其主要係在於一車體內具有可容置RFID標籤物品之一容置空間，該車體更設有一上蓋及若干個車輪，該上蓋係與該車體連接以封閉該容置空間，該等車輪係與該車體旋轉連接；一讀取部，其中包括至少一RFID讀取機與至少一讀取天線，該RFID讀取機係與該車體連接，該讀取天線係位於該容 置空間中，且該RFID讀取機與該讀取天線係彼此電訊連接；一記憶部，其係與該車體連接且與該RFID讀取機電訊連接；一控制部，包括一開合單元與一感應單元，該開合單元係分別與該車體及該上蓋連接，且可作動以開啟/關閉該上蓋，該感應單元係與該車體連接且與該RFID讀取器電訊連接，當該上蓋開啟/關閉時係作動該感應單元，該感應單元則相應地動作該RFID讀取機使其透過該讀取天線讀取/停止讀取該RFID標籤；以及一電力部，其係供應電力至該讀取部、該記憶部以及該控制部。藉以可供顧客將所選購之貨品置入於車體內，馬上就被RFID的讀取部而讀取，並傳送至結帳櫃枱。另有將讀取器設於車體外，以對於車體內之貨品進行讀取的方式，但不論是何種方式，均是可以於結帳時，立即得知價格，無庸再逐件掃描貨品，尤適合大批量之貨品結帳，故可節省時間，但是一旦貨品過多或堆積時，將會產生讀取上的死角，而使得讀取部無法全部讀取，而會有貨品被遺漏未能讀取，將會產生控管上的困擾，尤其是造成結帳時顧客的不便以及誤會，所以在使用上仍有其缺點存在。

此外，目前無線射頻辨識技術被廣泛應用於各領域，例如：

1.冷凍庫或冰箱(櫃)中之商品結合RFID標籤(TAG)，透過RFID讀取器執行盤點。

2.生產線之產品結合RFID標籤，透過RFID讀取器計數或品管。

3.交通工具上配置RFID標籤，在特定地點(例如收費站)透過RFID讀取器執行計數或收費等。

4.倉庫物品配置RFID標籤，以RFID讀取器執行進貨與出貨管理。

5.貴重商品配置RFID標籤，利用RFID讀取器執行防竊。

6.移動物件配置RFID發射器，利用三點以上的RFID接收器接收移動物件所發出的RFID訊號，透過訊號強度定位法則(RSS定位法則)，對該移動物件執行定位。

7.票證(例如入場券或通行證)配置RFID標籤，透過RFID讀取器執行驗證或計數之工作。

但上述實施場合，常因受限於空間環境或接收天線的角度關係，造成無線電波之收訊不良，需藉助加大無線電波功率或增設無線電波接收器予以解決，不符節能之要求，且建置成本亦相對增高。

有鑑於無線電波在特定空間中受限於空間環境或接收天線的角度關係，導致無線電波之接收不良，故本發明提供一種在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其包括下列步驟：A.在一特定空間中設置一金屬反射面；B.使至少一個以上無線電發射端發射無線電波，該無線電波係作用於上述特定空間中；C.上述無線電波透過金屬反射面形成多路徑反射：D.使至少一個以上無線電接收端接收上述無線電波或其多路徑反射之無線電波。

本發明亦為一種在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，包括下列步驟：A.在一特定空間中設置一金屬反射面；B.使至少一個以上無線電發射端發射無線電波，該無線電波係作用於上述特定空間中；C.上述無線電波透過金屬反射面形成多路徑反射：D.使至少一個以上無線電接收端接收上述無線電波或其多路徑反射之無線電波；E.上述無線電接收端於接收該無線電波或其多路 徑反射之無線電波後，產生一回應訊號，該回應訊號透過金屬反射面形成多路徑反射。

上述金屬反射面係為錫箔。

上述金屬反射面係為金屬片。

上述金屬反射面係為金屬膜。

上述金屬反射面係設於特定空間之內表面、內部或外表面其中之一或其組合。

上述金屬反射面之表面係為皺摺狀。

上述金屬反射面之表面係為波浪狀。

上述無線電波係為RFID無線射頻辨識系統〔Radio Frequency Identification〕、ZigBee無線網路系統、Wi-Fi無線網路通信系統、Wi-MAX全球互通微波存取系統、UHF特高頻系統、HF感應、LF感應或MW微波等系統之無線電波中之任一種。

上述特定空間係為開放式空間。

上述特定空間係為密封式空間。

上述特定空間係為冰箱、冷凍庫、冷藏室、隧道式輸送帶或購物車。

上述無線電發射端與無線電接收端係為停止或相對移動。

上述無線電發射端係為RFID系統的讀取器〔Reader〕，而該無線電接收端則為RFID無線射頻辨識系統所使用之被動式標籤〔TAG〕。

上述無線電發射端係為RFID無線射頻辨識系統所使用之主動式標籤〔TAG〕，而該無線電接收端則為RFID系統的讀取器［Reader〕。

本發明具有下列之優點：

1.本發明係可利用特定空間內的金屬反射面，而使無線電波得以呈多路徑之反射，藉以提高無線電波之被讀取率，並藉由金屬面的屏障特性，降低無線電波對人體的侵害。

2.本發明利用多路徑之反射無線電波，可以提高讀取率，不需加大無線電波功率，具有節能之效。

3.本發明利用多路徑之反射無線電波，可以減少無線電波讀取器的設置數量，降低建置成本。

4.提供更高的無線電波讀取率，減少誤辨識或漏辨識之機率。

5.金屬反射面之建置成本不高，實施容易，適用於多種場合。

6.提高讀取率，而可供同時讀取多個商品，以供節省結帳及盤點時間，並提昇結帳及庫存量的正確率，進而降低成本。

7.藉由提高無線電波讀取率，可以使無線電波的應用更為廣泛、有效率。

8.本發明係可供應用於大賣場之結帳系統、生產線之品管與計數、冷凍庫(或冷藏室)的物品進出管理、醫藥品進出量管理、貴重物品保全、無線電波收費或驗證(票)系統、無線電波定位技術、倉儲盤點、行李托運等，應用範圍相當廣泛。

(1)‧‧‧特定空間

(2)‧‧‧購物車

(21)‧‧‧承置座

(22)‧‧‧內置空間

(3)、(3A)、(3B)、(3C)、(3D)‧‧‧金屬反射面

(4)‧‧‧無線電發射端

(5)‧‧‧商品

(6)‧‧‧無線電接收端

第一圖係為本發明之實施步驟流程圖。

第二圖係為本發明具有RFID標籤之商品通過具有多路徑反射無線電波之特定空間內的示意圖。

第三圖係為本發明金屬反射面設於特定空間壁面及其地面內 部之示意圖。

第四圖係為本發明金屬反射面設於特定空間壁面及其地面最內層之示意圖。

第五圖係為本發明金屬反射面之表面設為皺摺狀及地面為波浪狀之示意圖。

第六圖係為本發明特定空間係為購物車之示意圖。

第七圖係為本發明另一實施例之具有無線電發射端之商品通過特定空間被無線電接收端所接收之示意圖。

附件：

圖一係為實測情況於裸測(不含任何反射)之示意圖。

圖二係為實測情況於倒梯形反射板模組測試之示意圖。

圖三係為實測情況於正方形反射板模組測試之示意圖。

圖四係為實測情況於八角形反射板模組測試之示意圖。

圖五係為四個不同的模組，分別讀取20次記錄的折線比較圖。

圖六係為運輸帶裸測情況之示意圖。

圖七係為輸送帶加上反射板模組之示意圖。

表一係為不加任何模組時，放置五張tags，天線的讀取平均結果30%。

表二係為倒梯形反射板模組，放置五張tags，天線的讀取平均結果為41%。

表三係為正方形反射板模組，放置五張tags，天線的讀取平均結果為68%。

表四係為八角形反射板模組，放置五張tags，天線的讀取平均結果為100%。

表五係為運輸帶裸測時，讀取率為29.75%。

表六係為輸送帶加上反射板模組測試時，讀取率為93%。

首先，請參閱第一圖所示，本發明之較佳實施例係包括下列步驟：

A.在一特定空間中設置一金屬反射面：請參考第二圖所示，其係設置有一特定空間(1)，該特定空間(1)係可為大賣場結帳時一個供購物車(2)通過的一個隧道形之遮蔽物，例如隧道式輸送帶，該特定空間(1)之內表面係設有一金屬反射面(3)，該金屬反射面(3)係可為錫箔、金屬片或金屬膜，為增加其反射效果，該金屬反射面(3A)亦可設於該特定空間(1)之內部〔如第三圖所示〕，或該金屬反射面(3B)亦可設於該特定空間(1)之外表面〔如第四圖所示〕，又該金屬反射面(3C)之表面亦可設為不平整型態，例如皺摺狀〔如第五圖所示〕或波浪狀，藉由曲折之表面以增加無線電波之反射路徑。

B.使至少一個以上無線電發射端發射無線電波，該無線電波係作用於上述特定空間中：主要係於該特定空間(1)內〔或外〕設置至少一個以上之無線電發射端，該無線電發射端係設有一天線(4)，藉以可供對於特定空間(1)內發射無線電波，該無線電波係可為RFID無線射頻辨識系統〔Radio Frequency Identification〕、ZigBee無線網路系統、Wi-Fi無線網路通信系統、Wi-MAX全球互通微波存取系統［Worldwide Interoperability for Microwave Access］、UHF特高頻系統［Ultra High Frequency］、HF感應、LF感應或MW微波等系統之無 線電波中之任何一種，本發明實施例以RFID系統的讀取器〔Reader〕為例。

C.上述無線電波透過反射面形成多路徑反射：當上述無線電發射端之天線(4)發射出無線電波後，經過金屬反射面(3)之不平整表面，將在該特定空間(1)內形成一多路徑之反射效果。

D.使至少一個以上無線電接收端接收該無線電波或其多路徑反射之無線電波：係預先於每項商品(5)內部或外部設置無線電接收端〔圖中未示〕，當顧客選購各種商品(5)放置於購物車(2)內欲結帳時，裝載有多個商品(5)的購物車(2)，通過該特定空間(1)時，則購物車(2)中的每一個商品(5)所設置的無線接收端，將會分別接收到上述多路徑之反射無線電波。上述商品(5)中的無線電接收端係可為RFID無線射頻辨識系統所使用之被動式標籤〔TAG〕，RFID標籤上之晶片內預先寫入有商品之品名、型號、規格、保存期限等相關之資訊。

E.上述無線電接收端於接收該無線電波或其多路徑反射之無線電波後，產生一回應訊號，該回應訊號透過金屬反射面形成多路徑反射：當購物車(2)中的每一個商品(5)所設置的無線電接收端，分別接收到上述無線電波或其多路徑之反射無線電波時，此無線電接收端的電路因共振而產生電流，因而啟動此商品(5)無線電接收端上的晶片及其無線發射功能，並將此晶片內所存的商品資訊發射傳輸至系統的接收端，再迅速傳送到大賣場之控管中心及結帳櫃檯，藉以及時掌握商品(5)之銷售狀況，並快速完成批次結帳及補貨，提供高效率之進存貨管制與結帳服務。

上述本發明之特定空間除可以是一開放式之隧道形的遮蔽物外，也可以是購物車(2)本身〔如第六圖所示〕，即該購物車(2) 所界定之一內置空間(22)的內表面、內部或外表面係設有金屬反射面(3D)，另於購物車(2)上設置有一承置座(21)，該承置座(21)係為非金屬且易於使無線電波穿透之材質所製成，使該商品(5)與金屬反射面(3D)保持一適當距離，藉以提高被讀取率，及避免無線電接收端與金屬反射面(3D)直接接觸，而造成被讀取率降低，利用無線電發射端(4)所發出之無線電波透過該金屬反射面(3D)可產生多路徑之無線電波，而能提高購物車(2)內商品(5)無線電接收端之被讀取率。

又本發明特定空間也可以是一個密封的空間，例如冷凍庫、冷藏室、冷藏車、冰箱等，當各類具有RFID標籤之物品進入該特定空間後，藉由設置於特定空間中的金屬反射面，形成多路徑反射之無線電波，可以有效提高密閉空間中之RFID標籤的讀取率，進而執行更精確的管理、計數或盤點等功能。

本發明另一實施例，如第七圖所示，其中無線電發射端係設置於商品(5)內，該無線電發射端係為RFID無線射頻辨識系統所使用之主動式標籤〔TAG〕，RFID標籤上之晶片內同樣預先寫入有商品之品名、型號、規格、保存期限等相關之資訊，當商品(5)被放置於購物車(2)中通過特定空間(1)時，利用該無線電發射端可發射出無線電波，並經由該特定空間(1)內之金屬反射面(3)形成多路徑反射，然後被設置於特定空間內之無線電接收端(6)所接收，該無線電接收端(6)係為RFID系統的讀取器〔Reader〕，藉以提高其被讀取率；同時該無線電接收端(6)再將商品(5)資訊迅速傳送到大賣場之控管中心及結帳櫃檯，藉以及時掌握商品(5)之銷售狀況，並快速完成批次結帳及補貨，以提供高效率之進銷存貨之管理與結帳服務。

有關本發明之藉由增加金屬反射面可以提升無線電波被讀取率之實驗，茲予說明如下：

(一)靜態量測：針對提昇UHF RFID系統讀取率之實際驗測進行靜態量測，係將5張卡式tags(如附件之圖一所示)分別均勻放置於紙板上，以4-port UHF RFID reader及一支上述UHF dipole天線(距離待測tags上方200公分處)進行讀取率的量測，量測時，以程式擷取前20次的讀取結果並顯示在螢幕上，以下是四種不同的模組的量測結果：

(a)裸測：即不加任何反射模組，直接量測，從表一內容顯示對於tags的讀取率成效最不彰，五張卡式tags只能被讀到一張或二張，平均讀取率30%(請參考附件之圖一及表一)。

(b)倒梯形反射板模組量測：將原本裸測放置tags的位置，加上倒梯形反射板模組，然後觀察其變化，經過多次的測試結果，發現平均讀取率有提高一些，但是讀取數值不穩定，平均讀取率41%(請參考附件之圖二及表二)。

(c)正方形反射板模組測試：經過多次的測試結果，可以很明顯發現讀取率僅明顯提高，平均讀取率68%(請參考附件之圖三及表三)。

(d)八角形反射板模組測試：平均讀取率達100%，顯示多角形反射板模組具較優佳的讀取率與讀取穩定度(請參考附件之圖四及表四)。

附件之圖五是四個不同模式，分別讀取20次記錄的折線比較圖，此圖明顯的顯示八角形反射板模組大大提昇整體的讀取率及讀取的穩定性。

上述所謂的「反射板模組」(如圖二、圖三及圖四)係指一開 放性的特定空間，其中除了向上之開口外，其餘的部份均在內表面貼附一層皺摺狀錫箔，並於此模組底部以保麗龍托高一方形紙板約15公分，讓此方形紙板能放置電子標籤，以進行讀取率之驗測實驗。

(二)動態量測：再測試提昇UFRFID系統讀取率之實際驗測一動態量測；為了印證反射板模組能提昇讀取率，係製作了一個輸送帶模型，並且外加半密閉式多角形反射模組，如附件圖五所示，輸送帶的速度是277公分/分鐘，並以20張電子標籤(tags)進行檢測，步驟如下：

(a)裸測：沒有外加多角形反射模組時，將20張UHF電子標籤平放在輸送帶上，以動態方式量測，由實驗結果顯示讀取率29.75%(如附件之圖六及表五所示)。

(b)外加多角形反射模組測試：輸送帶外加多角形反射模組，將20張UHF卡式tags平放在輸送帶上，輸送帶以同樣速度前進，來進行動態測試，由實驗結果顯示讀取率93%(如附件之圖七及表六所示)。

經由實驗結果顯示，第二階段的動態驗測，反射模組不但對動態讀取率能大幅的提昇，並且對兩個完全重疊tags也能有效的提昇其動態時的被讀取率。

以上所述實施例僅係說明本發明較佳實施方式，並非用以侷限本發明之專利範圍，凡依本發明所揭露步驟而為之等效修飾或變化，皆為本發明所涵蓋。

Claims (15)

1. 一種在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，包括下列步驟：A.在複數特定空間中設置一金屬反射面，其中一特定空間係可供一購物車通過之一隧道形之遮蔽物，另一特定空間係前述購物車所界定之一內置空間，該內置空間之封閉端設置一承置座，該承置座係為非金屬且易於使無線電波穿透之材質所製成，且該承置座與該金屬反射面保持一適當距離；B.使至少一個以上無線電發射端發射無線電波，該無線電波係作用於上述特定空間中；C.上述無線電波透過該金屬反射面形成多路徑反射；D.使至少一個以上無線電接收端接收該無線電波或其多路徑反射之無線電波。
2. 一種在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，包括下列步驟：A.在複數特定空間中設置一金屬反射面，其中一特定空間係可供一購物車通過之一隧道形之遮蔽物，另一特定空間係前述購物車所界定之一內置空間，該內置空間之封閉端設置一承置座，該承置座係為非金屬且易於使無線電波穿透之材質所製成，且該承置座與該金屬反射面保持一適當距離；B.使至少一個以上無線電發射端發射無線電波，該無線電波係作用於上述特定空間中；C.上述無線電波透過該金屬反射面形成多路徑反射；D.使至少一個以上無線電接收端接收該無線電波或其多路徑 反射之無線電波；E.上述無線電接收端於接收該無線電波或其多路徑反射之無線電波後，產生一回應訊號，該回應訊號透過金屬反射面形成多路徑反射。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中該金屬反射面係為錫箔。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中該金屬反射面係為金屬片。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中該金屬反射面係為金屬膜。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中該金屬反射面係設於特定空間之內表面、內部或外表面其中之一或其組合。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中該金屬反射面之表面係為皺摺狀。
8. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中該金屬反射面之表面係為波浪狀。
9. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中無線電波係為RFID無線射頻辨識系統〔Radio Frequency Identification〕、ZigBee無線網路系統、Wi-Fi無線網路通信系統、Wi-MAX全球互通微波存取系統、UHF特高頻系統、HF感應、LF感應或MW微波系統之無線電波中之任一種。
10. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中特定空間係為開放式空間。
11. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取 率之方法，其中特定空間係為密封式空間。
12. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中特定空間係為冰箱、冷凍庫、冷藏室、置物櫃、保險箱或隧道式輸送帶。
13. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中無線電發射端與無線電接收端係為停止或相對移動。
14. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中無線電發射端係為RFID系統的讀取器〔Reader〕，而該無線電接收端則為RFID無線射頻辨識系統所使用之被動式標籤〔TAG〕。
15. 如申請專利範圍第1或2項所述在特定空間提高無線電波被讀取率之方法，其中無線電發射端係為RFID無線射頻辨識系統所使用之主動式標籤〔TAG〕，而該無線電接收端則為RFID系統的讀取器［Reader〕。