專利名稱：多個(gè)物品的探測的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含一個(gè)詢問器和若干應(yīng)答器的識別系統(tǒng)。
南非專利申請92/0039號介紹了一種包含一個(gè)詢問器和一些單個(gè)應(yīng)答器的識別系統(tǒng)，這些應(yīng)答器可以附著到或者聯(lián)接到所要識別的物品上。所要識別的物品例如可以是在超級市場或庫房中存貯的物品。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提高在上述種類的系統(tǒng)中的應(yīng)答器識別的或然率。
根據(jù)本發(fā)明要求，一個(gè)識別系統(tǒng)包含一個(gè)詢問器和若干應(yīng)答器，詢問器包括用于向各應(yīng)答器發(fā)射至少兩個(gè)獨(dú)立的詢問信號的發(fā)射裝置，用于接收從各應(yīng)答器來的響應(yīng)信號的接收裝置以及用于從響應(yīng)信號中的數(shù)據(jù)識別各應(yīng)答器的信號處理裝置;每一個(gè)應(yīng)答器包括接收裝置、代碼發(fā)生器以及連接到代碼發(fā)生器上的發(fā)射裝置，使得根據(jù)接收的至少一個(gè)被發(fā)射的詢問信號，應(yīng)答器發(fā)射一個(gè)包含識別應(yīng)答器的數(shù)據(jù)的響應(yīng)信號。
詢問器的發(fā)射裝置可以適合于連續(xù)地發(fā)射至少兩個(gè)詢問信號。
另外，詢問器的發(fā)射裝置可以適合于斷續(xù)地發(fā)射至少兩個(gè)詢問信號，在相繼的詢問信號之間具有一個(gè)小于某一最小時(shí)段的間隔，在該最小時(shí)段內(nèi)，已經(jīng)被詢問信號中的禁止指令禁止的應(yīng)答器本身自動復(fù)位。
這至少兩個(gè)詢問信號可以具有各自不同的頻率，該頻率要選擇得落入各應(yīng)答器的接收裝置的接收帶寬的范圍之內(nèi)。
最好，這至少兩個(gè)詢問信號是具有較窄的帶寬的信號，每個(gè)應(yīng)答器的接收裝置則具有較寬的接收帶寬，這至少兩個(gè)詢問信號的各自不同的頻率就落入到該接收帶寬范圍內(nèi)，使得應(yīng)答器響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)詢問信號。
最好，每個(gè)詢問信號被數(shù)據(jù)調(diào)制，每個(gè)詢問信號的數(shù)據(jù)調(diào)制帶寬小于各詢問信號的各自不同的頻率之間的間隔。
應(yīng)答器的發(fā)射裝置可以包含一個(gè)天線和用于調(diào)制天線的反射率的裝置，使得應(yīng)答器的響應(yīng)信號包含一個(gè)或多個(gè)被識別應(yīng)答器的數(shù)據(jù)調(diào)制的詢問信號載波。
最好，詢問器的發(fā)射裝置包含至少兩個(gè)隔開的發(fā)射天線以及接收裝置包含至少兩個(gè)隔開的接收天線。
發(fā)射器裝置和接收器裝置可以包含至少兩個(gè)隔開的天線單元，每個(gè)天線單元包含一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)相鄰的接收天線。
每個(gè)天線可以包含一個(gè)設(shè)計(jì)工作在800兆赫到1千兆赫之間的頻率的補(bǔ)片(Patch)矩陣。
最好，各個(gè)發(fā)射和接收天線中的至少兩個(gè)具有彼此不同極化方向。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，詢問器的發(fā)射裝置包含一個(gè)發(fā)射天線，用于產(chǎn)生各自不同頻率的詢問信號的至少第一和第二發(fā)射器，以及用于使各發(fā)射器的輸出交替地接通到發(fā)射天線的開關(guān)裝置。
在該實(shí)施例中，詢問器的接收裝置和處理器裝置最好適合于辨別來自應(yīng)答器的響應(yīng)信號，該響應(yīng)信號響應(yīng)于至少第一和第二發(fā)射器按各自不同的頻率發(fā)射的詢問信號。
最好，處理器裝置適合于檢測按照兩個(gè)或多個(gè)各自不同的頻率所發(fā)射的重復(fù)的應(yīng)答器響應(yīng)信號并將重復(fù)的信號忽略。
詢問器的發(fā)射器裝置和接收器裝置可以安裝到或者鄰近到某一結(jié)構(gòu)裝置，該結(jié)構(gòu)裝置限定待識別的各應(yīng)答器可以通過的一個(gè)詢問區(qū)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，詢問器的發(fā)射器裝置和接收器裝置利用一個(gè)限定一個(gè)通道的機(jī)架進(jìn)行支承，裝載附著有各有關(guān)應(yīng)答器的物品的運(yùn)輸工具可以通過該通道。
至少兩個(gè)詢問信號的各自不同的頻率最好這樣選擇，以使得在詢問器的發(fā)射器裝置的預(yù)定距離范圍內(nèi)在詢問信號的電場中沒有重疊的無效點(diǎn)。
該系統(tǒng)可以包括處理器裝置，用于記錄從每個(gè)被識別的應(yīng)答器所接收的數(shù)據(jù)以及用于使被接收數(shù)據(jù)與相應(yīng)于被接收數(shù)據(jù)的存貯數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。
處理器裝置可以適合于存貯物品的價(jià)格或識別數(shù)據(jù)(這些物品附著有各自不同的應(yīng)答器)，并且適合于使所要識別的應(yīng)答器上面的識別碼與應(yīng)答器相關(guān)聯(lián)。
該系統(tǒng)可以包含用于顯示的顯示裝置，它顯示附著有各自應(yīng)答器的物品以及其價(jià)格數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)還可以包含打印裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)顯示內(nèi)容的打印輸出。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一個(gè)識別系統(tǒng)包含一個(gè)詢問器和若干應(yīng)答器，詢問器包含用于向各應(yīng)答器發(fā)射具有不同頻率的詢問信號和禁止信號的發(fā)射器裝置，用于接收來自各應(yīng)答器的響應(yīng)信號的接收裝置，以及用于從響應(yīng)信號中的數(shù)據(jù)識別應(yīng)答器的處理器裝置;每一個(gè)應(yīng)答器包含用于接收所發(fā)射的詢問信號和禁止信號的接收裝置，一個(gè)代碼發(fā)生器，以及連接到代碼發(fā)生器上的發(fā)射裝置，選擇詢問信號和禁止信號的各自不同的頻率，從而使之落入到應(yīng)答器的接收裝置的接收帶寬的范圍內(nèi)，應(yīng)答器適合于根據(jù)所接收的詢問信號發(fā)射一個(gè)包含識別應(yīng)答器的數(shù)據(jù)的響應(yīng)信號，適合于根據(jù)對該應(yīng)答器的成功識別而受到詢問信號中的關(guān)斷指令的禁止作用，并適合于當(dāng)其連續(xù)收到禁止信號時(shí)維持被禁止?fàn)顟B(tài)。
最好，詢問信號是一個(gè)相對定向的信號，以及禁止信號是一個(gè)相對寬的分散信號。
禁止信號具有的波束寬度最好至少比詢問信號大5倍。
最好，詢問信號是相對高功率的信號而禁止信號是相對低功率的信號。
對于應(yīng)答器的關(guān)斷指令可以以詢問信號和禁止信號發(fā)射。


圖1是介紹作為被反射信號的作用的結(jié)果在詢問區(qū)產(chǎn)生無效點(diǎn)的示意圖;
圖2是介紹本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖;
圖3是介紹利用不同頻率的詢問信號的效果的示意圖;
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的示意圖;
圖5是在超級市場檢查測試時(shí)使用本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的示意介紹圖;
圖6是圖5所示系統(tǒng)的天線組合裝置的視圖;
圖7是圖6所示天線組合裝置的天線單元的示意圖;
圖8是表示圖7所示天線單元的天線元件的幅射圖形的示意圖;
圖9是表示圖5和圖6所示系統(tǒng)的總的電路的方塊示意圖;
圖10是圖9所示的正交接收器/放大器的更詳細(xì)的方塊示意圖;
圖11是表示在圖10中的不同點(diǎn)處的波形的波形示意圖;
圖12是圖5和圖6所示的系統(tǒng)所印制的示例性的顧客收據(jù);
圖13是本發(fā)明的替換實(shí)施例的示意介紹圖;
圖14是介紹圖13所示實(shí)施例工作的方塊示意圖。
圖1介紹在這樣一種識別系統(tǒng)中所產(chǎn)生的問題，該系統(tǒng)是指具有反射表面靠近詢問器10和/或詢問區(qū)時(shí)的情況，在該詢問區(qū)中是準(zhǔn)備檢測應(yīng)答器的。從詢問器10的天線14直接發(fā)射主詢問信號12到詢問區(qū)，與此同時(shí)，副詢問信號16由反射表面所反射。在距離詢問器的某些距離處，直射信號12和反射信號16相位偏離半個(gè)波長，從而使得在詢問信號的電場中產(chǎn)生一些無效點(diǎn)。這將導(dǎo)致在存在有微弱詢問信號的詢問區(qū)的區(qū)域20中，沒有足夠的射頻(RF)能量去驅(qū)動應(yīng)答器。其結(jié)果是某些應(yīng)答器不能被詢問器檢測到。
圖2示意介紹對該問題的第一解決方案。在圖2中，詢問器10裝備第一天線22和第二天線24，它們間隔半個(gè)波長遠(yuǎn)并利用開關(guān)裝置26對它們進(jìn)行選擇。由于兩天線的不同間隔距離，無效點(diǎn)或低功率區(qū)20產(chǎn)生在不同的位置。在使用中，詢問器10首先連接到天線22上并對詢問區(qū)中的物品掃描，記錄從附著在物品上的各種應(yīng)答器上接收來的識別碼。然后開關(guān)裝置26將詢問器10連接到天線24上并重復(fù)上述過程。將在兩個(gè)詢問過程中記錄的識別碼進(jìn)行比較，重復(fù)的代碼被排除。按照這種方式，在詢問區(qū)中的所有物品都能被識別，盡管它們當(dāng)中的某一些處在天線22或24的某一個(gè)的射頻(RF)無效點(diǎn)的部分詢問區(qū)內(nèi)。
上述系統(tǒng)適合于每一個(gè)物品都具有一個(gè)帶有唯一識別碼的應(yīng)答器的物品識別。然而在一些場合，許多物品所帶有的應(yīng)答器上具有相同的識別碼，這樣就不可能利用圖2所示系統(tǒng)對各物品的數(shù)量進(jìn)行精確的計(jì)數(shù)，因?yàn)樗豢赡馨凑张懦貜?fù)數(shù)據(jù)的方式來比較來自第一和第二詢問過程所產(chǎn)生的結(jié)果。
南非專利申請92/0039號中所介紹的系統(tǒng)，其內(nèi)容已納入本文而供參考，它包括一些附著到同種物品上的相同的應(yīng)答器，使之能夠自動地進(jìn)行盤貨。在每一個(gè)應(yīng)答器已經(jīng)將其存在成功地通知詢問器之后，它處于被禁止?fàn)顟B(tài)，并使此狀態(tài)一直維持到由詢問信號所產(chǎn)生的RF場已經(jīng)完全移出為止。很明顯，在其詢問區(qū)中具有密集的RF無效點(diǎn)的系統(tǒng)將不適合于與這種類型的標(biāo)簽配合使用，這由于各個(gè)標(biāo)簽可能將無效點(diǎn)不具有功率的情況認(rèn)為是詢問器關(guān)斷。因此，在成功識別之后已經(jīng)被禁止的應(yīng)答器在無效點(diǎn)的位置移動時(shí)可能再次接通，這樣便提供額外的信號并因此引起不正確的計(jì)數(shù)。
為了克服這一問題，提供了這樣一種詢問器，它按照至少兩個(gè)不同的頻率，或者同時(shí)或者斷續(xù)地發(fā)射詢問信號。例如可以使用750兆赫和915兆赫的頻率。選擇這些頻率以便如圖3所示沒有任何位置落入對兩個(gè)頻率都存在一個(gè)RF無效點(diǎn)的詢問區(qū)內(nèi)部。因?yàn)楦鲬?yīng)答器是利用對從詢問信號接收來的RF能量進(jìn)行整流而驅(qū)動的，并且因?yàn)閬碜灾辽僖粋€(gè)詢問信號的RF能量將存在于詢問區(qū)中的每一個(gè)位置，應(yīng)答器將連續(xù)地維持被驅(qū)動狀態(tài)，并且能夠在成功地識別之后，記憶從詢問器接收的一個(gè)“禁止指令”。
在不同的詢問信號并不是全部連續(xù)地和同時(shí)地被發(fā)射的情況下，在依次的發(fā)射之間的間隔必須小于某一最小時(shí)段，在該最小時(shí)段內(nèi)被禁止的詢問器本身自動復(fù)位。
因?yàn)樵儐柶骰蛘呤峭ㄟ^改變其接收天線的反射率，或者通過重新發(fā)射用識別碼調(diào)制的所接收詢問信號的某個(gè)百分比的能量來調(diào)制它們的識別碼，所以這一數(shù)據(jù)對于那些標(biāo)簽將用兩個(gè)頻率傳送，這些標(biāo)簽被兩個(gè)詢問信號同時(shí)照射，并且在那些應(yīng)答器處在一個(gè)或另一個(gè)詢問信號的無效點(diǎn)的情況下則僅用一個(gè)頻率傳送。由此，詢問器可以識別響應(yīng)于一個(gè)或兩個(gè)頻率的應(yīng)答器。
圖4示意介紹實(shí)施本發(fā)明該實(shí)施例的一種系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，詢問器包括一個(gè)詢問器/控制器單元28，與天線32相聯(lián)系的第一發(fā)射器30與天線36相聯(lián)系的第二發(fā)射器34。各標(biāo)簽或應(yīng)答器38如圖所示在鄰近反射表面40的詢問區(qū)內(nèi)部間隔放置。如圖所示，低RF場強(qiáng)的無效點(diǎn)或區(qū)域42和44彼此離開而不重疊。
本發(fā)明的一些實(shí)際應(yīng)用展現(xiàn)在眼前。在一個(gè)應(yīng)用中，該系統(tǒng)應(yīng)用在超級市場中以便使檢驗(yàn)過程自動化，不再需要人工察看校驗(yàn)或利用現(xiàn)金出納機(jī)進(jìn)行價(jià)格登記。在另外的應(yīng)用中，例如貯藏室、庫房或運(yùn)貨車中的物品無需卸載或拆裝就可確定。在其它應(yīng)用中，各種物品例如書店或圖書館里的圖書或者在音樂制品商店中的盒裝唱片都可以在一個(gè)自動盤貨的過程中識別和計(jì)數(shù)。
很明顯，這些實(shí)例僅不過是示范性的，本發(fā)明還可以有很多其它應(yīng)用。
本發(fā)明的上述超級市場檢驗(yàn)的實(shí)用實(shí)施例下面進(jìn)行更詳細(xì)地介紹。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明提出的，安裝在一個(gè)超級市場檢驗(yàn)臺上的詢問器，其設(shè)計(jì)用于對經(jīng)過詢問器的天線單元48而行進(jìn)的超級市場運(yùn)輸車46中的物品進(jìn)行掃描。詢問器包括箱式控制單元50、顯示器54以及裝貨清單打印機(jī)56，控制單元50具有控制鍵盤或鍵板52。該詢問器/控制單元50如在常規(guī)超級市場中一樣，由出納員或檢驗(yàn)輔助人員操作。
如圖6所示，詢問器的天線組合裝置48包括支承著三個(gè)分離的天線單元58、60和62的、由焊接管部分構(gòu)成的機(jī)架。
支承天線單元的機(jī)架的尺寸設(shè)計(jì)使運(yùn)輸車46可在上天線單元60的下方以及左、右側(cè)天線單元58和62的之間通過，各天線單元的取向用于限定一個(gè)詢問區(qū)，該詢問區(qū)的大小足以使運(yùn)輸車通過天線單元時(shí)復(fù)蓋該運(yùn)輸車的內(nèi)部。不同天線單元的各天線極化方向是彼此不同的，以便滿足在該詢問區(qū)中的各物品可以任意朝向，使得它們的應(yīng)答器天線極化方向也將是任意的。
在運(yùn)輸車內(nèi)部是各種各樣的物品64，它們可是包含瓶子、盒子和其它容器以及不可能容在盒子或其它容器中的大型物品，但是它們都可以借助于例如標(biāo)簽、背面有粘膠的標(biāo)志或示蹤標(biāo)記被識別的。
在運(yùn)輸車46中的每一個(gè)物品64具有一個(gè)置入其中或附著其上的應(yīng)答器，該應(yīng)答器具有識別碼，以便專門識別應(yīng)答器所附著的物品的類型。同種類型的物品裝備具有相同識別碼的應(yīng)答器。在運(yùn)輸車中的許多物品可能是相同的。因而具有帶相同識別碼的應(yīng)答器。
三個(gè)天線單元58、60和62工作在不同的頻率下。左側(cè)的天線單元58工作在915兆赫，右側(cè)的天線單元62工作在910兆赫而上部天線單元60工作在920兆赫。
每一個(gè)天線單元58、60、62包括一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線。發(fā)射天線和接收天線是相同的。每一個(gè)天線都是一個(gè)微帶補(bǔ)片(Patch)矩陣(參閱圖7)，每個(gè)矩陣包含4個(gè)相互連接的方形補(bǔ)片(Patch)66。發(fā)射和接收天線是E-平面(E-Plane)極化的，原型裝置形成在Diclad型GY870印刷電路板材料上，該材料具有3.2毫米厚的銅復(fù)蓋層以及一層介電常數(shù)為2.33，離解系數(shù)為0.0012的基片。天線補(bǔ)片(Patch)66呈104毫米的方形、每一個(gè)補(bǔ)片(Patch)矩陣為406毫米的方形。圖8是工作在915兆赫的微帶補(bǔ)片(Patch)矩陣的E-平面幅射圖形，表示其定向的特性。
圖9是該系統(tǒng)的詢問器的總方框圖，示有天線單元58、60和62以及與它們相聯(lián)系的電路。每一個(gè)天線單元58、60和62中的發(fā)射天線由各自的工作中心頻率為910兆赫、915兆赫和920兆赫(即間隔5兆赫)的發(fā)射器68、70和72所驅(qū)動。發(fā)射器68、70和72利用一個(gè)裝備微處理機(jī)的控制單元74所產(chǎn)生的發(fā)射器控制信號進(jìn)行控制，該控制單元74聯(lián)接到中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或者在本實(shí)例中即聯(lián)接到控制箱50。由每一個(gè)發(fā)射器所發(fā)射的詢問信號包括一個(gè)載波信號(工作在各自的發(fā)射器工作頻率下)，該載波信號利用對各特定的應(yīng)答器，特定的應(yīng)答器的組合或類型或者所有的應(yīng)答器尋址的信號進(jìn)行調(diào)制。
每一個(gè)天線單元58、60和62的接收天線連接到各自的空腔調(diào)諧濾波器76、78和80上，各濾波器調(diào)諧到與各自的發(fā)射器相同的頻率(即910兆赫、915兆赫或920兆赫)。濾波器76、78和80的輸出與來自各自發(fā)射器的信號一起饋送到各自的正交接收器和放大器82、84、86中，這些來自發(fā)射器的信號由發(fā)射器的本機(jī)振蕩器所派生，與本機(jī)振蕩器信號有90°相位移。各個(gè)正交接收器/放大器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出信號饋送給一個(gè)綜合電路88，該綜合電路按同步方式綜合各數(shù)據(jù)信號，并將綜合數(shù)據(jù)信號饋送給一個(gè)鎖相電路和代碼提取電路90，該電路90提取包含在所接受的應(yīng)答器信號中的代碼并將其饋送給微處理機(jī)74。
參照圖10對正交接收器/放大器82、84和86的工作在下面進(jìn)行更詳細(xì)的介紹，圖10是單個(gè)的正交接收器/放大器的方塊圖，圖11是一張波形圖，它表示發(fā)生在圖10所示電路中的各個(gè)不同點(diǎn)上的波形。
各發(fā)射器68、70和72、空腔調(diào)諧濾波器76、78和80、正交接收器/放大器82、84和86以及其它相關(guān)的RF元件都裝在各自的天線單元58、60和62的外殼內(nèi)。各天線單元利用電纜64連接到控制箱50的外殼中的綜合器88和微處理機(jī)74上。各電纜在天線單元與詢問器的控制和處理電路之間輸送數(shù)據(jù)并且還向天線單元提供電源。
在利用所接收的詢問信號驅(qū)動之后，附著在運(yùn)輸車46中的物品64上的應(yīng)答器開始響應(yīng)，通過調(diào)制所接收的詢問器的載頻而向詢問器發(fā)射回它們自身的識別碼，如在92/0039號南非專利申請中所述。因?yàn)槊恳粋€(gè)應(yīng)答器都是一個(gè)相對寬的頻帶器件并且具有一個(gè)接收800兆赫到1千兆赫信號的典型設(shè)計(jì)的天線，各應(yīng)答器能夠響應(yīng)由工作在不同頻率下的各個(gè)天線單元所發(fā)射的一個(gè)或多個(gè)信號。當(dāng)然，詢問器的各發(fā)射器的發(fā)射頻率必須在應(yīng)答器的接收帶寬范圍之內(nèi)(在本案中該頻率介于800兆赫到1千兆赫之間)。
按照這種方式設(shè)計(jì)應(yīng)答器電路，使得當(dāng)應(yīng)答器按照在它的本機(jī)振蕩器時(shí)鐘速率(一般10千赫)發(fā)射它的識別碼時(shí)，該應(yīng)答器電路的有效輸入阻抗起變化，借此相應(yīng)改變應(yīng)答器天線的終端和反射率。因此，所接收的詢問信號的一部分被反射回到詢問器天線，以應(yīng)答器自身的輸出信號來進(jìn)行調(diào)制。按照這種工作模式能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的事實(shí)，即來自詢問器的詢問信號可以被該應(yīng)答器按三個(gè)不同頻率中的一個(gè)、兩個(gè)或所有頻率來接收，各相應(yīng)的天線單元58、60及62即使用這三個(gè)不同頻率，并且，應(yīng)答器將使一個(gè)被調(diào)制信號反射回到工作在各自不同頻率的每一個(gè)天線單元。不管應(yīng)答器是受到一個(gè)還是多個(gè)不同頻率信號的照射，其在工作上并無差別，并且，按照各個(gè)不同頻率的反射信號彼此之間不產(chǎn)生干擾，這是由于天線單元58、60和62以及與其相關(guān)的電路的相對窄的帶寬所致、并且因?yàn)樵儐栃盘柕臄?shù)據(jù)調(diào)制帶寬一般選擇在10千赫到100千赫之間，實(shí)際上小于在不同詢問頻率之間的間隔。
利用任何天線單元接收的應(yīng)答器響應(yīng)信號經(jīng)過各自的接收天線和與其相關(guān)的空腔調(diào)諧濾波器饋送到一個(gè)混頻器/濾波器電路92，在該處所接收的信號與一個(gè)從相關(guān)發(fā)射器得到的本機(jī)振蕩器信號混頻，以便取出應(yīng)答器基頻響應(yīng)信號?；祛l器/濾波器電路92包括一個(gè)低通濾波器以便消除高頻成分，這種高頻成分是由相鄰的詢問器發(fā)射器的差頻所引起的?；祛l器/濾波器電路92的輸出是信號A(參閱圖11)，該信號饋送到高通濾波器94，在該處在應(yīng)答器響應(yīng)信號中的代碼躍變利用偽差分(pseudo-differentiation)作用被提取。該響應(yīng)信號在圖11中表示為B。
被解調(diào)的應(yīng)答器基頻響應(yīng)信號A在強(qiáng)度方面以及所包含的固有的低頻噪聲方面都發(fā)生變化，這是由于當(dāng)物體在詢問區(qū)移動時(shí)，詢問信號載頻的多普勒相移所致。高通濾波器94濾除低頻噪聲，僅使代碼的相對高頻的躍變成分通過，并且有效地放大了所產(chǎn)生的“尖脈沖”。這些躍變“尖脈沖”利用放大器電路96進(jìn)一步被放大，形成如圖11所示的被放大的信號C。信號C然后通過一個(gè)全波整流器98，所產(chǎn)生的全波整流信號標(biāo)識為D1。所接收的應(yīng)答器響應(yīng)信號通過相同的接收器電路，但是供到它的混頻器/濾波器電路92′中的是經(jīng)過相移的本機(jī)振蕩器信號，該信號與供給混頻器/濾波器92的本機(jī)振蕩信號間具有90°的相移。雙重接收器電路的輸出是全波整流信號D2。
全波整流電路98和98′的輸出在加法電路100處相加，以便產(chǎn)生一個(gè)復(fù)合波形E。在各躍變或“尖脈沖”一起產(chǎn)生的情況下，求和輸出是比較大的，而在僅產(chǎn)生一個(gè)微弱信號的情況下，則求和輸出是比較小的。雙接收器配置的目的是為了處理這種情況，其中一個(gè)被接收的信號由于該被接收信號與來自發(fā)射器的本機(jī)振蕩器參考信號嚴(yán)格同相而沒有被檢測到。通過使用在雙重接收器通道中的附加相移的本機(jī)振蕩信號，信號D1或D2中的至少一個(gè)將從被接收信號之中產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)輸出信號。
加法電路100的輸出饋送給放大器102，該放大器102將被放大的綜合信號饋送給噪聲限制電路104，該電路104的設(shè)置是用于當(dāng)它接收超過參考閾值的輸入脈沖時(shí)，產(chǎn)生輸出時(shí)鐘脈沖。這些時(shí)鐘脈沖饋送給一個(gè)產(chǎn)生輸出F的D型觸發(fā)器106，該觸發(fā)器接收自應(yīng)答器接收的Manchester(曼徹斯特)代碼格式的信號。應(yīng)答器響應(yīng)信號的代碼是這樣配置的，使得應(yīng)答器信息的第1位總是Manchester“1”，該“1”相應(yīng)于觸發(fā)器106所產(chǎn)生的代碼的格式。
在圖11的波形圖中，波形D1和D2相應(yīng)于從一個(gè)應(yīng)答器所接收的幅度上稍有不同的信號。當(dāng)加在一起以產(chǎn)生信號E時(shí)，信號D1和D2的“尖脈沖”被相加，以使信號變得相對更強(qiáng)。假如信號幅度足夠大，超過噪聲限制電路104的閾值108，就會產(chǎn)生Manchester代碼輸出躍變F。
每一個(gè)天線單元連同其各自的發(fā)射器和接收器電路以相似方式工作，使得正交接收器/放大器82、84和86中的每一個(gè)都能夠利用其自身的詢問頻率和其自身的天線極化方向接收來自應(yīng)答器的響應(yīng)信號。
考慮可能出現(xiàn)這種情況，即由于物品以隨機(jī)任意的方式在運(yùn)輸車中動蕩搖擺，放在運(yùn)輸車46中的物品具有的應(yīng)答器，其天線極化方向是不同的。在物品堆放在運(yùn)輸車或貯藏室中的情況下，各物品可能按一致的方式堆放，但是在各物品上的應(yīng)答器的天線可能是水平極化的，而同時(shí)，單個(gè)的詢問器天線可能豎直極化的，因此將“看”不到各應(yīng)答器。然而，按照所述的配置方式，通過使用三個(gè)不同的工作頻率結(jié)合具有不同極化方向的天線，保證了在運(yùn)輸車內(nèi)部的各應(yīng)答器一般同時(shí)受到假如不是全部三個(gè)也至少是兩個(gè)不同的詢問頻率信號的照射。
在運(yùn)輸車內(nèi)的金屬物體例如鐵皮罐可能局部地使運(yùn)輸車裝的物品對其中一個(gè)天線單元起屏蔽作用。然而，在大多數(shù)情況下，其它兩個(gè)天線單元一般會照射所述及的應(yīng)答器。假如，這些天線單元其中之一的極化方向?qū)λ黾暗膽?yīng)答器是不恰當(dāng)?shù)?，其余的天線單元應(yīng)當(dāng)探測到該應(yīng)答器。很明顯，可以想像到會出現(xiàn)這種情況，一個(gè)應(yīng)答器完全與所有三個(gè)天線單元相遮蔽。然而在實(shí)際上這是不太可能的。在必須識別在詢問區(qū)中的所有物品的情況下，可以再裝備一些天線單元。
在上述實(shí)施例中，例如可以在運(yùn)輸車的下方裝備另外的天線單元，或者作為上部天線單元的補(bǔ)充或者取代上部天線單元。天線組合裝置可以限定一個(gè)間隔(在該間隔中，運(yùn)輸車臨時(shí)性地被“停放”)而不是一個(gè)推動運(yùn)輸車通過的“通道”。這樣便利于在該間隔的內(nèi)端放置另外的天線單元。
由每一個(gè)正交接收器/放大器82、84和86所產(chǎn)生的Manchester代碼數(shù)據(jù)饋送到一個(gè)綜合電路88，該電路包含一個(gè)將三個(gè)輸入波形按模擬方式疊加的電路，以便形成一個(gè)單一的綜合響應(yīng)信號。該電路接續(xù)一個(gè)比較器和一單個(gè)觸發(fā)器，用于再生一個(gè)如上所述的單個(gè)Manchester代碼。因此綜合電路88的輸出是一個(gè)包含64位信息并且總是由“1”為首的Manchester代碼。
綜合電路的輸出饋送到鎖相環(huán)電路90和微處理機(jī)74，該微處理機(jī)從所接收的代碼中提取信息，如在93/6267號南非專利申請中所述的那樣。微處理機(jī)從所接收的信號中提取應(yīng)答器識別碼，借助奇偶校驗(yàn)或CRC(周期性冗余)校驗(yàn)，驗(yàn)明該代碼是一個(gè)有效的數(shù)碼并根據(jù)有關(guān)的應(yīng)用場合處理該數(shù)碼。
假如微處理機(jī)74確定一個(gè)應(yīng)答器已經(jīng)有效地被識別(不管是僅根據(jù)一個(gè)或根據(jù)兩個(gè)或多個(gè)詢問頻率)，則各發(fā)射器68、70和72同部地接到指令從而修改它們各自的詢問信號，其方法例如是完全中斷它們的輸出信號;或者在成功地接收應(yīng)答器響應(yīng)信號之后，在一定的時(shí)間內(nèi)按一定值降低它們的輸出功率。該方法是根據(jù)在93/6267號南非專利申請中所述的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，其內(nèi)容納入本文以供參考。
在這樣一種情況下，即接收電路中的一個(gè)接收來自沒有被其它兩個(gè)天線“聽到”的一個(gè)應(yīng)答器的一個(gè)響應(yīng)信號，同時(shí)另外的那些天線接收來自另一個(gè)應(yīng)答器的信號，則在綜合器中疊加在一起的信號將不具有正確位長或不含正確有效代碼并因此被略去。經(jīng)常發(fā)生的是從各個(gè)應(yīng)答器所產(chǎn)生的發(fā)射將由于受到來自其它應(yīng)答器的重疊發(fā)射而被“閉塞”，使得各被接收信號將不能通過一個(gè)或其它一些的檢查/鑒別步驟。然而，當(dāng)一個(gè)應(yīng)答器信號在一個(gè)當(dāng)其它應(yīng)答器沒有同時(shí)進(jìn)行發(fā)射的“安靜”期被接收時(shí)，該信號將被鑒別，所形成的數(shù)據(jù)饋送給用作識別的微處理機(jī)74，并對應(yīng)答器所附著的物品計(jì)數(shù)。
上述系統(tǒng)開辟某種現(xiàn)實(shí)性，即所述種類的低成本的應(yīng)答器可使用寬容限(tolerance)的元件，它能使得在制造過程中就可批量生產(chǎn)。這些應(yīng)答器不包含調(diào)諧回路而包含一個(gè)在常規(guī)集成電路車間制作的單個(gè)集成電路。應(yīng)答器的天線決定了它的頻率響應(yīng)特性，并且能夠設(shè)計(jì)成用于相對寬的帶寬。然后這些應(yīng)答器可以用相對窄帶寬的詢問器發(fā)射/接收天線同時(shí)按照幾個(gè)不同的頻率被詢問，使得當(dāng)發(fā)射一個(gè)響應(yīng)信號時(shí)，應(yīng)答器同時(shí)調(diào)制一個(gè)或幾個(gè)詢問信號。
當(dāng)在運(yùn)輸車46中的所有應(yīng)答器已經(jīng)被成功地識別時(shí)(其一般可在1秒鐘內(nèi)完成)，微處理機(jī)74將數(shù)據(jù)傳送到控制箱50以便打印輸出，其可通過所接收的應(yīng)答器代碼與在價(jià)格一覽表中的信息相結(jié)合取如圖12所示的打印輸出示樣的形式。在運(yùn)輸車上的每個(gè)物品的屬性以及每個(gè)物品的價(jià)格、物品的數(shù)量，在運(yùn)輸車上所有物品的小計(jì)和總計(jì)價(jià)格都表示出來。微處理機(jī)74或控制箱50本身可以存貯價(jià)格查找數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以是定期修正，例如每日修正。另外，微處理機(jī)74或控制箱50可以直接連接到一個(gè)中央計(jì)算機(jī)上，計(jì)算機(jī)根據(jù)正在使用的基準(zhǔn)提供經(jīng)修正的價(jià)格檢查數(shù)據(jù)。
在圖12中的打印示樣中的信息可以顯示在控制箱50的屏幕54上以及反映在由打印機(jī)56打印的打印紙件上，該紙件用作顧客的收據(jù)。顧客可以按照常規(guī)方式付款。然而，利用所述系統(tǒng)自動形成收據(jù)適用于與所述的零售商有賬目往來的顧客的自動記帳。
圖13和14介紹本發(fā)明的另外的實(shí)施例。本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例可以適用于盤貨，例如在書店或出售盒裝唱片和磁帶的商店。在這種應(yīng)用場合中，在商店中貯存的每一個(gè)物品不管它是一本書、一個(gè)盒裝唱片或一盒磁帶都具有一個(gè)固定在其上的應(yīng)答器，它用來識別所述的物品。通過使用92/0039和93/6267號南非專利申請中所述的識別系統(tǒng)，以及通過使用手持詢問器單元或掃描器，各物品就可被詢問以及識別和計(jì)數(shù)。當(dāng)每一個(gè)物品的應(yīng)答器成功地與詢問器聯(lián)系時(shí)，它就接收一個(gè)關(guān)斷指令并停止工作。經(jīng)過一會兒，停止工作的應(yīng)答器本身復(fù)位并準(zhǔn)備再次響應(yīng)一個(gè)詢問信號。
可能產(chǎn)生問題的情況是，已經(jīng)被詢問過并關(guān)斷的應(yīng)答器以這種方式復(fù)位，然后偶然地被詢問器的射束重新再照射，使得它們重新被計(jì)數(shù)，導(dǎo)致盤貨發(fā)生錯(cuò)誤。為了解決這種可能出現(xiàn)的問題，提供一個(gè)手持詢問器108，該詢問器同時(shí)按照不同頻率發(fā)射一個(gè)第一狹窄詢問器射束(射束1)以及一個(gè)第二寬角度的禁止射束(射束2)。詢問射束(射束1)一般在其最大4米工作范圍處具有的束寬大約為15厘米，其發(fā)射頻率為915兆赫，功率為6瓦。禁止射束(射束2)則更廣或更寬地散播，在相同工作距離處的束寬接近4米，禁止射束和詢問射束的寬度的比率至少為5比1，優(yōu)選值大于10比1。在上述實(shí)施例中，比率超過20比1。禁止射束以較低功率(一般為3瓦)在不同頻率下(在原型系統(tǒng)中為900兆赫)進(jìn)行發(fā)射。
圖14以簡化示意圖的形式表示手持詢問器108所使用電路的一部分。該電路包括一個(gè)帶有發(fā)射詢問射束(射束1)的定向發(fā)射天線112的915兆赫發(fā)射器110。該詢問器包括一個(gè)定向接收天線114(它可以是單獨(dú)的或可以是與天線112相同的天線)，該天線將所接收的應(yīng)答器響應(yīng)信號饋送給接收器116，再饋送到詢問器的譯碼和控制電路118。該電路還控制與天線122相聯(lián)系的第2發(fā)射器120，該天線122比天線112具有較差的定向性并且用于發(fā)射禁止射束(射束2)。
由于詢問射束(射束1)的較高功率及較窄束寬，這一射束提供足夠的功率給被照射的應(yīng)答器，使其驅(qū)動并發(fā)射響應(yīng)信號。禁止射束(射束2)具有較低的功率并在更大的容積范圍內(nèi)發(fā)射從而使得它的功率一般不足以啟動正處未啟動狀態(tài)的應(yīng)答器。然而，它發(fā)射足夠的功率以便完全防止已成功地被探測的、被禁止的應(yīng)答器又被驅(qū)動，這樣，當(dāng)詢問射束(射束1)離開應(yīng)答器時(shí)便防止它們復(fù)位。
非常靠近詢問器單元108的應(yīng)答器可能從禁止射束中接收足夠的功率因而被驅(qū)動從而導(dǎo)致發(fā)射響應(yīng)信號。然而，這些響應(yīng)信號將包含受應(yīng)答器響應(yīng)代碼調(diào)制的900兆赫的禁止射束載波，它將不會被915兆赫窄帶接收天線114所探測到。
當(dāng)應(yīng)答器被成功地探測后，控制電路118產(chǎn)生一個(gè)“間隔”或關(guān)斷信號，該信號施加到發(fā)射器110和禁止射束發(fā)射器120兩者之上，使得兩個(gè)發(fā)射器的輸出暫時(shí)地中斷，以便關(guān)斷相關(guān)的應(yīng)答器。該關(guān)斷信號也被加到發(fā)射器120上，由于應(yīng)答器靠近詢問器108，使禁止射束(射束2)可以足夠強(qiáng)，從而根據(jù)需要防止應(yīng)答器關(guān)斷。
還可以看出，上述系統(tǒng)還利用了應(yīng)答器的相對的頻率鈍性，以便實(shí)現(xiàn)更精確地指示或詢問作業(yè)。
由便攜式詢問器108發(fā)射禁止射束或信號并不是必須的。在某些裝置中，可以方便地提供一個(gè)用于禁止信號的完全分離的發(fā)射系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種識別系統(tǒng)，包含一個(gè)詢問器和若干應(yīng)答器，該詢問器包含用于向各應(yīng)答器發(fā)射至少兩個(gè)獨(dú)立詢問信號的發(fā)射器裝置，用來接收來自各應(yīng)答器的響應(yīng)信號的接收器裝置以及用于從響應(yīng)信號中的數(shù)據(jù)識別各應(yīng)答器的處理器裝置；每個(gè)應(yīng)答器包含接收裝置、代碼發(fā)生器以及連接到代碼發(fā)生器上的發(fā)射裝置，使得根據(jù)接收的至少一個(gè)所發(fā)射的詢問信號，應(yīng)答器發(fā)射一個(gè)包含有識別應(yīng)答器的代碼的響應(yīng)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種識別系統(tǒng)，其中的詢問器的發(fā)射器裝置適合于連續(xù)地發(fā)射至少兩個(gè)詢問信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種識別系統(tǒng)，其中的詢問器的發(fā)射器裝置適合于斷續(xù)地發(fā)射至少兩個(gè)詢問信號，其具有一個(gè)在依次的詢問信號之間的、小于某一最小時(shí)段的間隔，在該最小時(shí)段內(nèi)，利用在詢問信號中的禁止指令已經(jīng)被禁止的應(yīng)答器本身自動復(fù)位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的至少兩個(gè)詢問信號具有各自不同的頻率，選擇這些頻率落入在各應(yīng)答器的接受裝置的接收帶寬范圍之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的識別系統(tǒng)，其中的至少兩個(gè)詢問信號是相對窄帶寬的信號，每個(gè)應(yīng)答器的接收裝置具有相對寬的接收帶寬，至少兩個(gè)詢問信號的各自不同的頻率落入到該接收帶寬的范圍之內(nèi)，使得應(yīng)答器響應(yīng)于任何一個(gè)或多個(gè)詢問信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的識別系統(tǒng)，其中的每個(gè)詢問信號都用數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，每個(gè)詢問信號的數(shù)據(jù)調(diào)制帶寬小于詢問信號的各自不同的頻率之間的間隔頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的應(yīng)答器的發(fā)射裝置包含一個(gè)天線和用于調(diào)制天線反射率的裝置，使得應(yīng)答器的響應(yīng)信號包含一個(gè)或多個(gè)利用識別應(yīng)答器的數(shù)據(jù)調(diào)制的詢問信號的載頻信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的詢問器的發(fā)射器裝置包含至少兩個(gè)隔開的發(fā)射天線和接收器裝置包含至少兩個(gè)隔開的接收天線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的識別系統(tǒng)，其中的發(fā)射器裝置和接收器裝置包含至少兩個(gè)隔開的天線單元，每個(gè)天線單元包含一個(gè)發(fā)射天線元件和一個(gè)相鄰的接收天線元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的識別系統(tǒng)，其中的每個(gè)天線元件包含一個(gè)設(shè)計(jì)工作頻率在800兆赫到1千兆赫的補(bǔ)片矩陣。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的至少兩個(gè)各自的發(fā)射和接收天線彼此之間是不同極化的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的詢問器的發(fā)射裝置包含一個(gè)發(fā)射天線、用于按照各自不同的頻率產(chǎn)生詢問信號的至少第一和第二發(fā)射器以及用于使發(fā)射器的輸出交替地接通到發(fā)射天線上的開關(guān)裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的識別系統(tǒng)，其中的詢問器的接收器裝置和處理器裝置適合于辨別響應(yīng)于按照至少第一和第二發(fā)射器的各自不同的頻率所發(fā)射的詢問信號的，來自各應(yīng)答器的響應(yīng)信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的識別系統(tǒng)，其中的處理器裝置適合于檢測按照兩個(gè)或多個(gè)各自不同的頻率發(fā)射的重復(fù)的應(yīng)答器響應(yīng)信號并略去它們。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的詢問器的發(fā)射裝置和接收裝置安裝在或鄰近到一結(jié)構(gòu)裝置，該結(jié)構(gòu)裝置限定一個(gè)所要識別的應(yīng)答器可以通過的詢問區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的識別系統(tǒng)，其中的詢問器的發(fā)射器裝置和接收器裝置利用一個(gè)限定一個(gè)通道的機(jī)架支承，裝有附著有各個(gè)應(yīng)答器的物品的運(yùn)輸工具可以通過該通道。
17.根據(jù)權(quán)利要求4至13所述的識別系統(tǒng)，其中的至少兩個(gè)詢問信號具有各自不同的頻率，選擇該頻率使得在詢問器的發(fā)射器裝置的預(yù)定距離的范圍內(nèi)，詢問信號的電場中沒有重疊的無效點(diǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其包含用于記錄從每個(gè)被識別的應(yīng)答器所接收的數(shù)據(jù)以及用于使所接收的數(shù)據(jù)與相應(yīng)于所接收數(shù)據(jù)的存貯數(shù)據(jù)相關(guān)連的處理器裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的識別系統(tǒng)，其中的處理器裝置適合于存貯附著各自不同的應(yīng)答器的物品的價(jià)格或識別數(shù)據(jù)并適合于處理識別應(yīng)答器的識別碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的識別系統(tǒng)，其包含用于顯示的顯示裝置，在顯示內(nèi)容中介紹各個(gè)應(yīng)答器附著的物品及其價(jià)格數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的識別系統(tǒng)，包含用將顯示內(nèi)容打印輸出的打印裝置。
22.一種識別系統(tǒng)，其包括一個(gè)詢問器和若干應(yīng)答器，詢問器包括用于發(fā)射詢問信號和對各應(yīng)答器具有各自不同頻率的禁止信號的發(fā)射器裝置，用于接收來自各應(yīng)答器的響應(yīng)信號的接收器裝置以及用于從響應(yīng)信號中的數(shù)據(jù)識別各應(yīng)答器的處理器裝置;每個(gè)應(yīng)答器包括用于接收所發(fā)射的詢問信號和禁止信號的接收裝置、代碼發(fā)生器以及連接到代碼發(fā)生器的發(fā)射裝置，選擇詢問信號和禁止信號的各自不同的頻率落入應(yīng)答器的接收裝置的接收帶寬的范圍之內(nèi)，應(yīng)答器適合于根據(jù)接收的詢問信號發(fā)射一個(gè)包括識別應(yīng)答器的數(shù)據(jù)的響應(yīng)信號，并適合于根據(jù)成功地識別應(yīng)答器，利用在詢問信號中的關(guān)斷指令而被禁止，并適合于當(dāng)其連續(xù)地收到禁止信號時(shí)而維持禁止?fàn)顟B(tài)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的識別系統(tǒng)，其中的詢問信號是相對定向的信號，禁止信號是相對寬的分布信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的識別系統(tǒng)，其中的禁止信號具有的帶寬比詢問信號的帶寬至少大5倍。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的詢問信號是相對高功率的信號，禁止信號是相對低功率的信號。
26.根據(jù)權(quán)利要求22至25中任何一個(gè)所述的識別系統(tǒng)，其中的對應(yīng)答器的關(guān)斷指令是以詢問信號和禁止信號發(fā)射的。
全文摘要
一個(gè)識別系統(tǒng)包括一個(gè)詢問器和若干應(yīng)答器。詢問器包括一個(gè)向各應(yīng)答器發(fā)射至少兩個(gè)獨(dú)立詢問信號的發(fā)射器以及用于接收來自應(yīng)答器的響應(yīng)信號的接收器。詢問器還包括用于從所接收的響應(yīng)信號中的數(shù)據(jù)中識別各應(yīng)答器的處理器裝置。每個(gè)應(yīng)答器包括接收裝置、代碼發(fā)生器以及連接到代碼發(fā)生器的發(fā)射器裝置。根據(jù)接收的至少一個(gè)發(fā)射的詢問信號，應(yīng)答器發(fā)射一個(gè)包含識別該應(yīng)答器的數(shù)據(jù)的響應(yīng)信號。詢問信號可以連續(xù)地或斷續(xù)地發(fā)射。
文檔編號G07C9/00GK1103524SQ93121410
公開日1995年6月7日 申請日期1993年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月18日
發(fā)明者M·J·C·馬殊, A·倫納西克, C·A·范賽爾, A·C·范沙爾奎克, M·J·R·奧斯圖伊森 申請人:Csir公司