[發(fā)明專利]用于準(zhǔn)確且快速地實(shí)時(shí)確定與在受控區(qū)域中的物品相關(guān)聯(lián)的射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽的真實(shí)方位的系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680061111.0
• 申請(qǐng)日: 2016-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN108140101B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·J·科克;C·B·斯沃普;B·J·貝克里特斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 訊寶科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06K7/10
• 分類號(hào): G06K7/10;G06Q10/08;G01S13/75;G06K19/077;G01S13/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 姬利永;錢慰民

一種準(zhǔn)確且快速地實(shí)時(shí)確定與在受控區(qū)域中的物品相關(guān)聯(lián)的RFID標(biāo)簽的真實(shí)方位的射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽讀取系統(tǒng)和方法。主發(fā)射波束和主接收波束在區(qū)域上被定向，并且多個(gè)次級(jí)接收波束大體上同時(shí)被定向到該區(qū)域中的多個(gè)方位。來(lái)自次級(jí)接收波束的次級(jí)接收信號(hào)的最高信號(hào)強(qiáng)度確定每個(gè)標(biāo)簽的近似標(biāo)簽方位。選擇近似標(biāo)簽方位在仰角上的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)次級(jí)接收波束以獲得一對(duì)仰角偏移信號(hào)，并且近似標(biāo)簽方位在方位角上的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)次級(jí)接收波束以獲得一對(duì)方位角偏移信號(hào)。處理仰角偏移信號(hào)和方位角偏移信號(hào)以實(shí)時(shí)確定針對(duì)每個(gè)標(biāo)簽的真實(shí)方位。

發(fā)明背景

本公開大體上涉及用于準(zhǔn)確且快速地實(shí)時(shí)確定與在受控區(qū)域中的物品相關(guān)聯(lián)的射頻(RF)識(shí)別(RFID)標(biāo)簽的真實(shí)方位(bearing)的系統(tǒng)及其方法，尤其是用于定位和跟蹤RFID標(biāo)記的物品以供庫(kù)存控制。

射頻(RF)識(shí)別(RFID)技術(shù)對(duì)于在零售店、倉(cāng)庫(kù)、配送中心、建筑物和類似的受控區(qū)域中物流問題、材料搬運(yùn)和庫(kù)存管理正變得越來(lái)越重要。RFID系統(tǒng)典型地包括RFID讀取器(也被稱為RFID詢問器)，并且優(yōu)選地分布在受控區(qū)域周圍的多個(gè)這種讀取器。每個(gè)RFID讀取器在其覆蓋范圍內(nèi)詢問一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽。每個(gè)RFID標(biāo)簽通常被附接到單個(gè)物品、或用于物品的包裝、或用于多個(gè)物品的托盤或容器，或者與單個(gè)物品、或用于物品的包裝、或用于多個(gè)物品的托盤或容器相關(guān)聯(lián)。每個(gè)RFID讀取器發(fā)送RF詢問信號(hào)，并且感測(cè)正在詢問的RF信號(hào)的每個(gè)RFID標(biāo)簽通過發(fā)送返回RF信號(hào)來(lái)響應(yīng)。RFID標(biāo)簽或初始地生成返回RF信號(hào)，或在被稱為反向散射的過程中反射回詢問RF信號(hào)的部分。返回RF信號(hào)可以進(jìn)一步對(duì)內(nèi)部地存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。每個(gè)讀取器將返回信號(hào)解調(diào)并解碼為數(shù)據(jù)，借此識(shí)別、計(jì)數(shù)或以其他方式與相關(guān)聯(lián)的物品交互。被解碼的數(shù)據(jù)可以表示序列號(hào)、價(jià)格、日期、目的地、其他屬性或?qū)傩缘娜魏谓M合等。

RFID標(biāo)簽典型地包括天線、功率管理部分、無(wú)線電部分，并且通常包括邏輯部分、存儲(chǔ)器或兩者。在較早的RFID標(biāo)簽中，功率管理部分包括使用諸如電池之類的儲(chǔ)能設(shè)備。具有有源發(fā)射器的RFID標(biāo)簽被稱為有源標(biāo)簽。具有無(wú)源發(fā)射器的RFID標(biāo)簽被稱為無(wú)源標(biāo)簽并且反向散射。半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)使電子產(chǎn)品小型化，使得RFID標(biāo)簽可以僅由其接收的RF信號(hào)來(lái)供電。反向散射并由車載電池供電的RFID標(biāo)簽被稱為半無(wú)源標(biāo)簽。

RFID系統(tǒng)經(jīng)常被用于在庫(kù)存監(jiān)控應(yīng)用中定位和跟蹤RFID標(biāo)記的物品。例如，為了獲取零售店中的RFID標(biāo)記的物品的庫(kù)存，已知將至少一個(gè)RFID讀取器定位在受控區(qū)域中，并且然后允許每個(gè)讀取器自動(dòng)讀取在每個(gè)讀取器的覆蓋范圍中的任何被標(biāo)記的物品。為了較好的RF覆蓋，已知為每個(gè)讀取器提供天線元件的陣列，該天線元件的陣列發(fā)送作為主發(fā)射波束的RF詢問信號(hào)并且從標(biāo)簽接收作為主接收波束的返回RF信號(hào)，該主發(fā)射波束在方位角(azimuth)(例如在360度的角度上)和仰角(elevation)(例如在約90度的角度上)中都被電子定向。

由于使用天線陣列的這種已知的庫(kù)存獲取RFID系統(tǒng)已經(jīng)是有利的，在實(shí)踐中已經(jīng)證明難以以高精確度準(zhǔn)確地確定特定標(biāo)簽相對(duì)于特定讀取器的真實(shí)方位，即方位角和仰角兩者中的角方向。在每個(gè)陣列中可以使用的天線元件的數(shù)量具有實(shí)際的限制。這個(gè)天線元件限制導(dǎo)致每個(gè)主發(fā)射波束和每個(gè)對(duì)應(yīng)的主接收波束具有相對(duì)寬的波束寬度。在實(shí)踐中已經(jīng)還證明快速地實(shí)時(shí)確定特定標(biāo)簽相對(duì)于特定讀取器的真實(shí)方位是困難的。主發(fā)射波束典型地在連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)遞增地移動(dòng)，并且以“狩獵”操作模式遍及受控區(qū)域被定向，直到讀取器發(fā)現(xiàn)并采樣具有在主定向角處的主接收波束的最高或峰值的接收信號(hào)強(qiáng)度(RSS)的標(biāo)簽。取決于受控區(qū)域的大小，可能花費(fèi)顯著的時(shí)間以及主發(fā)射波束和RSS的多個(gè)樣本的多次移動(dòng)，以找到每個(gè)標(biāo)簽的峰值RSS以及因此其標(biāo)簽方位。基于主接收波束的峰值RSS確定每個(gè)標(biāo)簽的方位(即方位角和仰角兩者的角方向)已經(jīng)不僅由于上述對(duì)天線元件數(shù)量的限制以及相對(duì)寬的波束寬度而不精確，而且較慢。已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了大約5到10度的方位誤差、等待時(shí)間延遲過長(zhǎng)以及在給定的時(shí)間內(nèi)可以定位和跟蹤的標(biāo)簽數(shù)量受到限制，這在很多應(yīng)用中是不可容忍的。