本發(fā)明涉及使用雙向無(wú)線通信系統(tǒng)的物流管理方法，特別涉及基于有源RFID技術(shù)來(lái)監(jiān)控貨物位置的方法，所述有源RFID技術(shù)使用低功耗RFID標(biāo)簽和握手通信協(xié)議。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的基于RFID技術(shù)的物流追蹤系統(tǒng)可以通過(guò)有源RFID標(biāo)簽或無(wú)源RFID標(biāo)簽來(lái)實(shí)施。已知的有源RFID標(biāo)簽自身?yè)碛须娫春桶l(fā)射器，使得標(biāo)簽?zāi)軌驈V播信號(hào)。與無(wú)源RFID標(biāo)簽相比，有源RFID標(biāo)簽的性能包括更廣的讀取范圍以及更強(qiáng)的存儲(chǔ)能力。但是，為了獲得更強(qiáng)大的讀取范圍和存儲(chǔ)能力，則需要更高的電源功率要求。通常，有源RFID標(biāo)簽是由長(zhǎng)壽命電池提供電力，其可以持續(xù)供電若干年，但最終仍需更換電池。

已知有兩種不同類型的有源RFID標(biāo)簽，它們是應(yīng)答機(jī)(transponder)和信標(biāo)(beacon)。有源RFID應(yīng)答機(jī)只在有讀取器(reader)的詢問(wèn)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，才進(jìn)行通信，所以當(dāng)標(biāo)簽處于讀取器覆蓋范圍之外時(shí)，能夠節(jié)約電力，有助于延長(zhǎng)電池壽命。有源RFID應(yīng)答機(jī)通常用于保安接駁控制以及收費(fèi)亭支付系統(tǒng)。

用作為有源RFID標(biāo)簽的信標(biāo)，在用戶設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)周期性地發(fā)送識(shí)別信息，而RFID讀取器通過(guò)天線捕獲信號(hào)并利用后端軟件確定該標(biāo)簽的位置。這種類型的有源RFID標(biāo)簽，常用于實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(RTLS)，這在室外運(yùn)輸堆場(chǎng)和整個(gè)供應(yīng)鏈過(guò)程里比較常見(jiàn)。一些有源RFID標(biāo)簽在理想室外環(huán)境下能達(dá)到100米的讀取范圍。

所有這些額外的功能都將導(dǎo)致成本的增加。有源RFID標(biāo)簽的價(jià)格取決于標(biāo)簽承受惡劣條件的能力以及標(biāo)簽的其它重要功能。

低功耗藍(lán)牙(BLE)技術(shù)是一種適用于有源RFID應(yīng)用的已知無(wú)線系統(tǒng)。iBeacon是一種由Apple開(kāi)發(fā)的基于BLE的協(xié)議，許多供應(yīng)商制作了兼容iBeacon的硬件發(fā)射器，其通常被稱為信標(biāo)，是一種廣播其識(shí)別碼到附近便攜式電子裝置的BLE設(shè)備。iBeacon技術(shù)使智能電話、平板電腦和其它裝置能夠在其靠近一個(gè)iBeacon標(biāo)簽時(shí)執(zhí)行某些操作。一旦檢測(cè)到iBeacon標(biāo)簽，移動(dòng)電話會(huì)利用接收到的iBeacon信息和位置信息，根據(jù)情境搜索(contextual search)激活相關(guān)的移動(dòng)應(yīng)用。在此例子里，不同的iBeacon標(biāo)簽?zāi)軌蚣せ畈煌囊苿?dòng)應(yīng)用，以便提供促銷或廣告宣傳活動(dòng)信息給使用移動(dòng)電話的用戶。

iBeacon使用BLE的接近傳感器技術(shù)廣播一個(gè)通用唯一識(shí)別碼，該識(shí)別碼會(huì)被具有兼容應(yīng)用或運(yùn)行系統(tǒng)的一個(gè)讀取器接捕獲。該識(shí)別碼以及與其一起發(fā)送的數(shù)據(jù)可以被用來(lái)確定該設(shè)備的物理位置、客戶追蹤、或觸發(fā)該設(shè)備上一個(gè)基于位置的操作，如在社交媒體簽到，或者推送通知。

然而，如果將BLE的iBeacon用于有源RFID應(yīng)用，需要克服一些障礙。目前用于有源RFID應(yīng)用的iBeacon方案的一些限制有：

1、BLE標(biāo)準(zhǔn)提供40個(gè)頻道。其中只有三個(gè)廣播頻道(37、38和39)能夠用于iBeacon應(yīng)用。在沒(méi)有信號(hào)沖突的情況下，可以產(chǎn)生最多400個(gè)時(shí)隙(根據(jù)iBeacon廣播間隔100ms，和大約0.75毫秒的廣告包時(shí)間，即(100/0.75)×3廣播頻道)。對(duì)于標(biāo)簽讀取器要讀取潛在上千個(gè)有源RFID標(biāo)簽的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，使用BLE的iBeacon方案不可行，因?yàn)樾盘?hào)沖突的概率會(huì)隨著iBeacon標(biāo)簽數(shù)目的上升而增加。

2、無(wú)論是否存在標(biāo)簽讀取器，iBeacon方案都會(huì)持續(xù)廣播。這將造成電池電力的浪費(fèi)，縮短電池壽命，增加有源RFID標(biāo)簽的更換速率，從而增加使用成本。此外，在FAA規(guī)則下，要求禁止在飛行中的飛機(jī)上設(shè)備有RF信號(hào)發(fā)射，因此使用該廣播方案的RFID將不被允許應(yīng)用在飛機(jī)上。

3、iBeacon方案沒(méi)有可靠的標(biāo)簽和讀取器之間的數(shù)據(jù)交互。使用iBeacon方案的標(biāo)簽不知道標(biāo)簽讀取器是否已經(jīng)成功獲取其數(shù)據(jù)，因?yàn)樽x取器不會(huì)發(fā)送應(yīng)答給標(biāo)簽。因此標(biāo)簽不得不周期性地持續(xù)廣播其數(shù)據(jù)。

4、iBeacon方案沒(méi)有數(shù)據(jù)安全性，因?yàn)槿魏蜝LE裝置都能夠嗅探(sniff)和聽(tīng)到由標(biāo)簽廣播的數(shù)據(jù)。

因此，對(duì)于有源RFID應(yīng)用，有必要以一個(gè)增強(qiáng)的方式使用BLE技術(shù)，以便既能利用其低成本和低功耗的優(yōu)勢(shì)，又能克服傳統(tǒng)iBeacon方案的缺點(diǎn)。

此外，如果標(biāo)簽讀取器能夠讀取其覆蓋范圍內(nèi)無(wú)限數(shù)目的標(biāo)簽，這將是優(yōu)選的。如果標(biāo)簽讀取器能夠迅速且可靠地從標(biāo)簽提取身份識(shí)別有效載荷(identification payload)，就會(huì)更好。如果能延長(zhǎng)標(biāo)簽的電池壽命以持續(xù)很多年，又會(huì)更好。

本發(fā)明將能滿足這些需要。

【發(fā)明概述】

本發(fā)明的特征在于獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分。本發(fā)明的其他實(shí)施例在獨(dú)立權(quán)利要求里也有描述。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種在多個(gè)通信設(shè)備之間運(yùn)行雙向通信系統(tǒng)的方法，雙向通信系統(tǒng)包括至少一個(gè)通信控制器和多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其包括第一節(jié)點(diǎn)。本方法包括：經(jīng)由第一主機(jī)的一個(gè)信道，在一個(gè)廣播間隔時(shí)間內(nèi)，從所述通信控制器周期性地廣播一個(gè)信標(biāo)信號(hào)；所述信標(biāo)信號(hào)包含所述通信控制器的第一地址。本方法還包括：所述第一節(jié)點(diǎn)周期性地掃描所述第一主機(jī)的信標(biāo)信號(hào)，一旦所述第一節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到所述信標(biāo)信號(hào)，所述第一節(jié)點(diǎn)就發(fā)送一個(gè)身份識(shí)別有效載荷到所述通信控制器，一旦所述通信控制器接收到所述身份識(shí)別有效載荷，就發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)到所述第一節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述應(yīng)答信號(hào)還包含指令，其指示所述第一節(jié)點(diǎn)執(zhí)行至少一個(gè)隨后操作。其中一個(gè)隨后操作，就是所述第一節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠模式，持續(xù)一段指定時(shí)間。其中另一個(gè)隨后操作，就是所述第一節(jié)點(diǎn)被關(guān)機(jī)。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述第一節(jié)點(diǎn)在接收到所述應(yīng)答信號(hào)之后，就進(jìn)入睡眠模式，持續(xù)第一睡眠時(shí)間。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述第一節(jié)點(diǎn)在發(fā)送所述身份識(shí)別有效載荷之后，如果在一個(gè)預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到所述應(yīng)答信號(hào)，所述第一節(jié)點(diǎn)就進(jìn)入睡眠模式，持續(xù)第二睡眠時(shí)間。特別是，第一睡眠持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于第二睡眠持續(xù)時(shí)間。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述通信控制器在相同的廣播間隔時(shí)間內(nèi)，經(jīng)由所述第一主機(jī)上具有不同廣播頻率的其它信道，在多個(gè)時(shí)隙內(nèi)周期性廣播所述信標(biāo)信號(hào)。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述通信控制器在相同的廣播間隔時(shí)間內(nèi)，在第二主機(jī)的一個(gè)信道上，周期性地廣播至少另一個(gè)信標(biāo)信號(hào)，其包含所述通信控制器的至少另一個(gè)地址。在不同主機(jī)中的相同信道的廣播頻率是相同的。根據(jù)又一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述通信控制器包括至少兩個(gè)主機(jī)，每個(gè)主機(jī)周期性地廣播三個(gè)信標(biāo)信號(hào)；各主機(jī)包含了該通信控制器的不同地址，不同主機(jī)上的相同信道的廣播頻率是相同的。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述通信控制器包含8個(gè)主機(jī)，對(duì)于一個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō)，由所述通信控制器使用不同時(shí)隙廣播所述8個(gè)主機(jī)的信標(biāo)信號(hào)，總廣播時(shí)間等于或小于30％的所述廣播間隔時(shí)間。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，在一個(gè)廣播周期時(shí)間內(nèi)，所述第一主機(jī)的一個(gè)信標(biāo)信號(hào)后面緊跟著(followed immediately)所述第二主機(jī)在一個(gè)廣播周期內(nèi)具有相同廣播頻率的信標(biāo)信號(hào)。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述第一主機(jī)的信標(biāo)信號(hào)和所述第二主機(jī)上具有相同頻率的信標(biāo)信號(hào)被一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間間隔隔開(kāi)。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述通信控制器包含16個(gè)主機(jī)。對(duì)于一個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō)，由所述通信控制器使用不同時(shí)隙廣播所述16個(gè)主機(jī)的信標(biāo)信號(hào)，總廣播時(shí)間等于或小于60％的所述廣播間隔時(shí)間。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述第一節(jié)點(diǎn)一旦檢測(cè)到所述信標(biāo)信號(hào)，且僅在下一個(gè)廣播間隔時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到信標(biāo)信號(hào)出現(xiàn)在同一信道上，才發(fā)送所述身份識(shí)別有效載荷到所述通信控制器。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，當(dāng)?shù)谝还?jié)點(diǎn)接收到的信標(biāo)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度很低時(shí)，所述第一節(jié)點(diǎn)將立刻連接到其接收到信標(biāo)信號(hào)的所述通信控制器的所述地址。否則，第一節(jié)點(diǎn)將被連接到所述通信控制器的一個(gè)替代地址。

根據(jù)一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例，所述通信控制器是一個(gè)標(biāo)簽讀取器，所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)是標(biāo)簽。特別地，所述雙向通信系統(tǒng)是一個(gè)低功耗藍(lán)牙系統(tǒng)。所述信標(biāo)信號(hào)被設(shè)置為有限發(fā)現(xiàn)模式。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一個(gè)用于物流追蹤的雙向通信系統(tǒng)。所述通信系統(tǒng)包括至少一個(gè)通信控制器和多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其包括第一節(jié)點(diǎn)。所述通信控制器經(jīng)由第一主機(jī)的一個(gè)信道，按照一個(gè)固定的廣播間隔時(shí)間周期性地廣播一個(gè)信標(biāo)信號(hào)。所述信標(biāo)信號(hào)包含所述通信控制器的第一地址。所述第一節(jié)點(diǎn)周期性地掃描所述至少一個(gè)主機(jī)的所述信標(biāo)信號(hào)。所述第一節(jié)點(diǎn)一旦檢測(cè)到所述信標(biāo)信號(hào)，就發(fā)送第一節(jié)點(diǎn)的身份識(shí)別有效載荷到所述通信控制器。所述通信控制器一旦接收到所述身份識(shí)別有效載荷，就發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)到所述第一節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一個(gè)用于物流追蹤的雙向通信系統(tǒng)，包括至少一個(gè)通信控制器和多個(gè)與庫(kù)存有關(guān)的節(jié)點(diǎn)，其包括第一節(jié)點(diǎn)；所述通信控制器經(jīng)由第一主機(jī)的一個(gè)信道，按照一個(gè)固定的廣播間隔時(shí)間周期性地廣播一個(gè)信標(biāo)信號(hào)，所述信標(biāo)信號(hào)包含所述通信控制器的第一地址；其中所述第一節(jié)點(diǎn)周期性地掃描所述第一主機(jī)上的信標(biāo)信號(hào)；其中所述第一節(jié)點(diǎn)一旦檢測(cè)到所述信標(biāo)信號(hào)，就發(fā)送第一節(jié)點(diǎn)的身份識(shí)別有效載荷到所述通信控制器；所述通信控制器一旦接收到所述身份識(shí)別有效載荷，就發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)到所述第一節(jié)點(diǎn)。

特別地，所述用于物流追蹤的雙向通信系統(tǒng)還包括一個(gè)本地服務(wù)器，用于收集并記錄來(lái)自所述通信控制器的所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)信息。

特別地，所述用于物流追蹤的雙向通信系統(tǒng)還包括一個(gè)遠(yuǎn)程服務(wù)器，用于收集并記錄來(lái)自所述通信控制器的所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)信息。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一個(gè)用于物流追蹤的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，其包括至少一個(gè)通信控制器和多個(gè)與庫(kù)存有關(guān)的節(jié)點(diǎn)，其包括第一節(jié)點(diǎn)；所述通信控制器經(jīng)由第一主機(jī)的一個(gè)信道，按照一個(gè)固定的廣播間隔時(shí)間周期性地廣播一個(gè)信標(biāo)信號(hào)，所述信標(biāo)信號(hào)包含所述通信控制器的第一地址；其中所述第一節(jié)點(diǎn)周期性地掃描第一節(jié)點(diǎn)上的信標(biāo)信號(hào)；其中所述第一節(jié)點(diǎn)一旦檢測(cè)到信標(biāo)信號(hào)，就發(fā)送第一節(jié)點(diǎn)的身份識(shí)別有效載荷到所述通信控制器；其中所述通信控制器一旦接收到所述身份識(shí)別有效載荷，就發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)到所述第一節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)里的通信控制器，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還包括多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其包含第一節(jié)點(diǎn)，所述通信控制器包括：一個(gè)處理器，一個(gè)提供代碼到所述處理器的存儲(chǔ)器，以及一個(gè)由所述處理器控制的接口：所述通信控制器經(jīng)由第一主機(jī)的一個(gè)信道，按照一個(gè)固定的廣播間隔時(shí)間周期性地廣播一個(gè)信標(biāo)信號(hào)，所述信標(biāo)信號(hào)包含所述通信控制器的第一地址，一旦接收到來(lái)自所述第一節(jié)點(diǎn)的所述身份識(shí)別有效載荷，就發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)到所述第一節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一個(gè)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)里的第一節(jié)點(diǎn)，所述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還包括一個(gè)通信控制器和多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其包含第一節(jié)點(diǎn)。所述第一節(jié)點(diǎn)包括：一個(gè)處理器，一個(gè)提供代碼到所述處理器的存儲(chǔ)器，以及一個(gè)由所述處理器控制的接口：第一節(jié)點(diǎn)周期性地掃描由所述通信控制器的第一主機(jī)廣播的信標(biāo)信號(hào)，并在檢測(cè)到所述信標(biāo)信號(hào)后就發(fā)送一個(gè)身份識(shí)別有效載荷到所述通信控制器，所述第一節(jié)點(diǎn)在接收到應(yīng)答信號(hào)之后，就進(jìn)入睡眠模式，并持續(xù)第一睡眠時(shí)間，如果所述第一節(jié)點(diǎn)在發(fā)送身份識(shí)別有效載荷之后，沒(méi)能在一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)收到應(yīng)答信號(hào)，就進(jìn)入睡眠模式，并持續(xù)第二睡眠時(shí)間。

【附圖說(shuō)明】

現(xiàn)結(jié)合以下的附圖，描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)簽讀取器的模塊示意圖。

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)簽的模塊示意圖。

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在標(biāo)簽讀取器和標(biāo)簽之間的消息流程圖。

圖5a是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有多個(gè)主機(jī)的標(biāo)簽讀取器的廣播信標(biāo)持續(xù)時(shí)間和間隔的信號(hào)示意圖。

圖5b是本發(fā)明另一實(shí)施例的具有多個(gè)主機(jī)的標(biāo)簽讀取器的廣播信標(biāo)持續(xù)時(shí)間和間隔的信號(hào)示意圖。

圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在掃描階段用于檢測(cè)廣播廣告信標(biāo)的標(biāo)簽掃描窗口的信號(hào)示意圖。

圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在掃描階段標(biāo)簽喚醒周期的時(shí)間線。

圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在連接階段標(biāo)簽執(zhí)行的步驟流程圖。

圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的物流系統(tǒng)應(yīng)用的示意圖。

【發(fā)明詳述】

本發(fā)明提供一種改進(jìn)的物流追蹤方法。雖然以下已經(jīng)描述了本發(fā)明的不同實(shí)施例，但本發(fā)明并不受限于這些實(shí)施例，這些實(shí)施例的變形將落在由權(quán)利要求書所限制的本發(fā)明范圍內(nèi)。

本發(fā)明可以結(jié)合任何無(wú)線通信系統(tǒng)一起應(yīng)用，如低功耗藍(lán)牙(BLE)、藍(lán)牙、ANT、ANT+、ZigBee、Wi-Fi、和近場(chǎng)通信(NFC)標(biāo)準(zhǔn)等。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，BLE技術(shù)以增強(qiáng)方式用于有源RFID應(yīng)用，從而利用其低成本和低功耗的優(yōu)勢(shì)，又克服傳統(tǒng)iBeacon方法的缺陷。

用于讀取廣播信息的標(biāo)準(zhǔn)低功耗藍(lán)牙應(yīng)用，就是使用iBeacon方案廣播信息到智能電話、平板電腦和其它裝置。但是，低功耗藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)僅有3個(gè)廣播信道。在有源RFID應(yīng)用中，由于iBeacon方案最多只能提供400個(gè)廣播時(shí)隙(根據(jù)100毫秒的iBeacon廣播間隔和0.75毫秒的iBeacon包發(fā)送時(shí)間)，而不能被采用。盡管理論上最多有400個(gè)廣播時(shí)隙，但由于當(dāng)在覆蓋范圍內(nèi)有非常多數(shù)量的標(biāo)簽(如上千個(gè))時(shí)就有可能發(fā)生信道沖突，從而使獲取完整無(wú)缺的廣播信標(biāo)的成功率會(huì)大大降低。除此之外，iBeacon方法也不可靠，這是因?yàn)樗鄙僖粋€(gè)數(shù)據(jù)被接收到以后的應(yīng)答信號(hào)。還有，由于iBeacon方案是采用持續(xù)廣播的方法，因此標(biāo)簽的電池壽命不能被優(yōu)化，且當(dāng)大量標(biāo)簽集中在一起時(shí)，沖突問(wèn)題仍然存在。而且，在FAA規(guī)則下，要求禁止在飛行中的飛機(jī)上的設(shè)備有RF信號(hào)發(fā)射，因此使用該廣播方案的RFID將不被允許應(yīng)用在飛機(jī)上。

圖1描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的物流追蹤系統(tǒng)100。物流追蹤系統(tǒng)100包括一個(gè)通信控制器，如標(biāo)簽讀取器110，和多個(gè)節(jié)點(diǎn)，如標(biāo)簽120、121、122等。標(biāo)簽120、121和122是自供電的，并周期性地從睡眠模式喚醒以檢測(cè)標(biāo)簽讀取器110的出現(xiàn)，從而建立無(wú)線通信，并發(fā)送身份識(shí)別數(shù)據(jù)到標(biāo)簽讀取器110。標(biāo)簽讀取器110會(huì)記錄從標(biāo)簽120、121和122接收到的身份識(shí)別數(shù)據(jù)，并通過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(圖中未顯示)發(fā)送數(shù)據(jù)到其它讀取器或中央監(jiān)控站。這些數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)控與標(biāo)簽120、121和122相關(guān)聯(lián)的物體的位置，也可以用于產(chǎn)生顯示物體位置信息的消息。在標(biāo)簽120、121、122和標(biāo)簽讀取器110之間的數(shù)據(jù)傳輸是以可靠安全的方式進(jìn)行的。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，即使用BLE拓?fù)浼夹g(shù)以支持在一個(gè)以標(biāo)簽讀取器110為中心的半徑高達(dá)50米的空間覆蓋范圍內(nèi)讀取大量標(biāo)簽。

圖2描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)簽讀取器200的硬件模塊示意圖。標(biāo)簽讀取器200包括一個(gè)具有運(yùn)行系統(tǒng)和控制軟件的處理器210，處理器210與BLE信標(biāo)通信器220進(jìn)行通信，以建立與標(biāo)簽(圖中未顯示)的無(wú)線通信，標(biāo)簽讀取器200還包括蜂窩數(shù)據(jù)適配器230和WLAN模塊240

圖3描述本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)簽300的硬件模塊示意圖。標(biāo)簽300包括一個(gè)控制器310，其與BLE通信器320進(jìn)行通信。通過(guò)BLE通信器320，標(biāo)簽300能夠建立與標(biāo)簽讀取器(圖中未顯示)的無(wú)線通信，從而能夠掃描信標(biāo)信號(hào)，并發(fā)送身份識(shí)別信號(hào)，同時(shí)接收應(yīng)答信號(hào)和指令等。控制器310控制標(biāo)簽300在不同模式下的操作，如掃描模式、連接模式和睡眠模式。控制器310的功能可以通過(guò)硬件邏輯或處理器執(zhí)行的軟件而實(shí)施。

圖4顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在標(biāo)簽讀取器410和標(biāo)簽420之間的消息流程圖。標(biāo)簽讀取器410在一個(gè)BLE主機(jī)的廣告信道上以廣播員的身份廣播信標(biāo)信號(hào)401。如BLE標(biāo)準(zhǔn)所定義的，一個(gè)BLE主機(jī)包含3個(gè)廣播信道，即信道37、38和39。如果廣播間隔時(shí)間被設(shè)置成20毫秒，那么每20毫秒最多能發(fā)送3個(gè)信標(biāo)信號(hào)，這意味著每個(gè)BLE主機(jī)每秒廣播總共150個(gè)信標(biāo)。在藍(lán)牙技術(shù)手冊(cè)規(guī)范v4.0第6卷第4.4.2節(jié)有詳細(xì)解釋廣播協(xié)議和廣播狀態(tài)時(shí)序。另一方面，標(biāo)簽420被周期性地喚醒并在一個(gè)掃描間隔時(shí)間內(nèi)檢測(cè)是否有來(lái)自信標(biāo)讀取器410的信標(biāo)信號(hào)401的出現(xiàn)。掃描間隔時(shí)間(喚醒時(shí)長(zhǎng))取決于標(biāo)簽420要多快被標(biāo)簽讀取器410檢測(cè)到，以及所期待的標(biāo)簽420的電池壽命。

一旦信標(biāo)信號(hào)被標(biāo)簽420檢測(cè)到，標(biāo)簽420就啟動(dòng)和標(biāo)簽讀取器410的連接，發(fā)送其身份識(shí)別有效載荷402到標(biāo)簽讀取器410。為了應(yīng)答收到身份識(shí)別有效載荷，標(biāo)簽讀取器410會(huì)發(fā)射一個(gè)應(yīng)答包403(acknowledgement packet)到該標(biāo)簽420以確認(rèn)收妥。廣播過(guò)程和連接設(shè)置過(guò)程中的信道配置將進(jìn)一步描述如下。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，BLE信道37、38和39被分配給廣播和連接設(shè)置用途。具體地，BLE在有限發(fā)現(xiàn)模式(BLE Limited Discoverable Mode)下，通過(guò)設(shè)置可連接消息包上的“有限標(biāo)志位”，可以使用BLE有限發(fā)現(xiàn)模式，從而使信道37、38和39能夠在廣播階段和連接設(shè)置階段運(yùn)行。在藍(lán)牙技術(shù)手冊(cè)規(guī)范v4.0第3卷第9.2.3節(jié)有詳細(xì)討論GAP層上的有限發(fā)現(xiàn)模式。

在廣播階段，信道37、38、39被設(shè)置作為廣播信道，僅允許下行通信。標(biāo)簽讀取器410在信道37、38、39上發(fā)送可連接消息包。在連接設(shè)置階段，信道37、38、39被設(shè)置為支持雙向通信。

在標(biāo)簽側(cè)，使用有限發(fā)現(xiàn)進(jìn)程來(lái)尋找附近的任何在有限發(fā)現(xiàn)模式下工作的標(biāo)簽讀取器410。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有標(biāo)簽讀取器410時(shí)，標(biāo)簽420就嘗試與它連接。根據(jù)BLE標(biāo)準(zhǔn)，連接設(shè)置過(guò)程是通過(guò)這3個(gè)廣播信道37、38、39進(jìn)行的。在完成連接之后，標(biāo)簽讀取器410和標(biāo)簽420將在由BLE標(biāo)準(zhǔn)定義的37個(gè)數(shù)據(jù)信道(0-36)中的一個(gè)可用信道上交互數(shù)據(jù)(如身份識(shí)別有效載荷)。連接設(shè)置過(guò)程在藍(lán)牙技術(shù)手冊(cè)規(guī)范v4.0第6卷第4.4.4節(jié)有詳細(xì)討論(啟動(dòng)狀態(tài)和連接狀態(tài))。

在連接設(shè)置之后，在數(shù)據(jù)信道(0-36)上的所有數(shù)據(jù)傳輸(如身份識(shí)別有效載荷)將根據(jù)L2CAP連接上的GATT配置而建立。所述連接可被加密以增強(qiáng)安全性。在連接設(shè)置之后的通信協(xié)議在藍(lán)牙技術(shù)手冊(cè)規(guī)范v4.0第3卷第F部分屬性協(xié)議(ATT)和G部分通用屬性配置(GATT)里有詳細(xì)討論。

根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，應(yīng)答包403還包括一個(gè)控制字節(jié)，其允許標(biāo)簽讀取器指示標(biāo)簽420執(zhí)行隨后的動(dòng)作。例如，為了優(yōu)化標(biāo)簽功耗，控制字節(jié)可以指示一個(gè)預(yù)設(shè)的睡眠持續(xù)時(shí)間，之后標(biāo)簽420才會(huì)被喚醒以再次檢測(cè)廣播信標(biāo)。在另一個(gè)例子里，該控制字節(jié)可以指示標(biāo)簽關(guān)機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，標(biāo)簽讀取器可以由交流電源供電，在此情況下功耗考量不太重要。圖5a是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有多個(gè)主機(jī)510、520等的標(biāo)簽讀取器的廣播信標(biāo)持續(xù)時(shí)間和間隔時(shí)間的信號(hào)示意圖。在標(biāo)簽讀取器上的BLE信標(biāo)通信器包含一組8個(gè)獨(dú)立的BLE主機(jī)模塊，這些BLE主機(jī)模塊的藍(lán)牙地址中的3個(gè)LSB位不同，被固定為0-7(如圖1和圖2)。每個(gè)BLE主機(jī)模塊(如510)的信道，都在由BLE標(biāo)準(zhǔn)定義的20毫秒的最短間隔時(shí)間內(nèi)，獨(dú)立廣播一個(gè)唯一信標(biāo)ID(如511)。不同主機(jī)上的相同廣播信道具有相同的頻率。例如，第一主機(jī)510的信道37與第二主機(jī)520的信道37具有相同的頻率。不同主機(jī)在相同廣告信道上的信標(biāo)在時(shí)域上最好不要重疊，以避免相互干擾。根據(jù)每個(gè)BLE主機(jī)每20毫秒的3個(gè)信標(biāo)(511、512、513)，每個(gè)BLE主機(jī)每秒中可有150個(gè)信標(biāo)廣播。由于有8個(gè)BLE主機(jī)，標(biāo)簽讀取器每秒中共有1200個(gè)信標(biāo)廣播。因此，標(biāo)簽成功連接到標(biāo)簽讀取器上8個(gè)BLE主機(jī)信道中一個(gè)可用信道的機(jī)會(huì)能夠被大幅提高。有8個(gè)獨(dú)立BLE主機(jī)的標(biāo)簽讀取器的數(shù)量與被掃描的標(biāo)簽數(shù)量的比率，取決于在標(biāo)簽讀取器覆蓋范圍內(nèi)出現(xiàn)最大數(shù)量的標(biāo)簽時(shí)所需的檢測(cè)時(shí)間。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，信標(biāo)包持續(xù)時(shí)間大約是750微秒，廣播間隔時(shí)間被設(shè)置成20毫秒，因此最多可提供20/0.75×3＝80個(gè)廣播信道，即理論上能夠使用80個(gè)BLE廣播時(shí)隙。但是，由于使用同一時(shí)隙的信標(biāo)之間有發(fā)生沖突的可能性，所以最好限制在覆蓋范圍內(nèi)標(biāo)簽的數(shù)目。在僅有一個(gè)標(biāo)簽讀取器(具有8個(gè)主機(jī))的情況下，對(duì)于每個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō)，即利用了8x3/80＝30％的廣播時(shí)隙。當(dāng)在覆蓋范圍內(nèi)標(biāo)簽讀取器的數(shù)量增加時(shí)，可通過(guò)增加廣播間隔時(shí)間至20毫秒以上，以使廣播時(shí)隙的利用率對(duì)每個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō)，仍保持在30％或更小，從而使信標(biāo)沖突概率位于合理的低水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高標(biāo)簽讀取速率和低信標(biāo)沖突率之間的最佳平衡。

根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)一個(gè)標(biāo)簽讀取器具有16個(gè)BLE主機(jī)時(shí)，每個(gè)廣播信道的廣播時(shí)隙利用率可以高達(dá)60％，而不會(huì)產(chǎn)生明顯的信標(biāo)沖突問(wèn)題。將每個(gè)主機(jī)的廣播間隔時(shí)間設(shè)置為20毫秒作為最優(yōu)配置，能使信標(biāo)沖突概率位于合理的低水平，從而實(shí)現(xiàn)高標(biāo)簽讀取速率和低信標(biāo)沖突率之間的最佳平衡。

對(duì)于大多數(shù)的典型使用例子，當(dāng)一個(gè)標(biāo)簽讀取器具有8個(gè)主機(jī)，每個(gè)主機(jī)的廣播間隔時(shí)間被設(shè)置為20毫秒以達(dá)到30％廣播時(shí)隙利用率(對(duì)于每個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō))時(shí)，就已經(jīng)足夠獲取合理的讀取速率。另一方面，對(duì)于需要以最快讀取速率檢測(cè)相當(dāng)大數(shù)量標(biāo)簽的情景，16個(gè)主機(jī)的60％廣播時(shí)隙利用率(對(duì)于每個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō))，就是最好的實(shí)施了。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，不同主機(jī)模塊上的相同信道的信標(biāo)次序在時(shí)域上是相關(guān)聯(lián)的，要使得一個(gè)主機(jī)模塊510在一個(gè)廣播周期時(shí)間內(nèi)，在信道37(在第一廣播頻率)上的第一信標(biāo)511后緊跟著另一主機(jī)模塊520在一個(gè)廣播周期時(shí)間內(nèi)，在信道37(相同的第一廣播頻率)上的第一信標(biāo)514。換句話說(shuō)，在不同主機(jī)的相同廣播信道上的信標(biāo)會(huì)一個(gè)緊跟一個(gè)。

圖5b是本發(fā)明另一實(shí)施例的具有多個(gè)主機(jī)510、520等的標(biāo)簽讀取器的廣播信標(biāo)持續(xù)時(shí)間和時(shí)間間隔的信號(hào)示意圖。不同主機(jī)模塊上的相同信道的信標(biāo)次序在時(shí)域上是相關(guān)聯(lián)的，使得一個(gè)主機(jī)模塊510在信道37(第一廣播頻率)上的第一個(gè)信標(biāo)515與另一主機(jī)模塊520在信道37(相同的第一廣播頻率)上的第一個(gè)信標(biāo)516之間，被一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間分開(kāi)。換句話講，在不同主機(jī)的相同廣播信道上的信標(biāo)被一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間分開(kāi)。

圖6顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在掃描階段的用于檢測(cè)廣播信標(biāo)的標(biāo)簽掃描窗口的信號(hào)示意圖。信標(biāo)檢測(cè)速率取決于標(biāo)簽的掃描間隔周期時(shí)間610以及掃描窗口持續(xù)時(shí)間620。設(shè)置不同的掃描窗口持續(xù)時(shí)間620，會(huì)改變標(biāo)簽檢測(cè)到信標(biāo)的概率。一個(gè)較長(zhǎng)的掃描窗口時(shí)間能夠確保信標(biāo)被更早地檢測(cè)到，而一個(gè)較短的掃描窗口時(shí)間會(huì)增加檢測(cè)不到信標(biāo)的機(jī)會(huì)，這是因?yàn)闃?biāo)簽有可能會(huì)在一個(gè)沒(méi)有信標(biāo)出現(xiàn)的時(shí)間窗口內(nèi)進(jìn)行掃描。而另一方面，較長(zhǎng)的掃描窗口時(shí)間對(duì)標(biāo)簽的功耗影響巨大，因?yàn)楣呐c無(wú)線電路必須被開(kāi)啟的時(shí)間長(zhǎng)短密切相關(guān)。掃描間隔周期時(shí)間610和掃描窗口持續(xù)時(shí)間620參數(shù)決定了一個(gè)掃描器裝置(如標(biāo)簽)會(huì)每隔多久和多長(zhǎng)時(shí)間去聽(tīng)潛在的廣播信標(biāo)包。和廣播間隔時(shí)間一樣，這些數(shù)值對(duì)功耗影響深遠(yuǎn)，因?yàn)樗鼈冎苯优c無(wú)線電路必須被開(kāi)啟的時(shí)間長(zhǎng)短密切相關(guān)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的一個(gè)考量就是節(jié)省標(biāo)簽的功耗(低占空比的RF活動(dòng))，這是因?yàn)闃?biāo)簽最好使用小尺寸電池，如紐扣電池，以方便安裝在貨物上。而由于讀取器通常是在固定位置上運(yùn)行，因此可以連接到外部電源，所以對(duì)讀取器來(lái)說(shuō)，功耗不是問(wèn)題。出于這個(gè)原因，讀取器可以承擔(dān)更強(qiáng)大的CPU和更高占空比的RF活動(dòng)。標(biāo)簽的掃描間隔周期時(shí)間610和掃描窗口持續(xù)時(shí)間620可以被設(shè)置以優(yōu)化其電池壽命，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)標(biāo)簽讀取器的積極廣播時(shí)間間隔(最快每20毫秒)，從而提高標(biāo)簽檢測(cè)的速率。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)信標(biāo)廣播持續(xù)時(shí)間大約是750微秒。信道37、38和39的廣播信標(biāo)被連續(xù)發(fā)送。這3個(gè)信標(biāo)的總廣播時(shí)間大約是750微秒×3＝2.25毫秒。為了優(yōu)化標(biāo)簽的電池壽命，可以將標(biāo)簽的掃描窗口持續(xù)時(shí)間設(shè)置為3毫秒，并以每2秒喚醒一次的周期(即每2秒的掃描間隔周期時(shí)間)進(jìn)行掃描。由于3毫秒可以覆蓋3個(gè)廣播廣告信標(biāo)的持續(xù)時(shí)間，這樣標(biāo)簽有足夠的機(jī)會(huì)去檢測(cè)到標(biāo)簽讀取器(有8個(gè)BLE主機(jī))中的一個(gè)主機(jī)的其中一個(gè)廣播信標(biāo)。

也有可能有這樣的情況，標(biāo)簽的掃描窗口持續(xù)時(shí)間與廣播信標(biāo)時(shí)隙并不一致。在這種情況下，標(biāo)簽將睡眠，在2秒后喚醒以再次掃描廣播信標(biāo)。根據(jù)標(biāo)簽讀取器的每個(gè)BLE主機(jī)的廣播信標(biāo)間隔時(shí)間20毫秒，8個(gè)BLE主機(jī)將占用2.25毫秒×8＝18毫秒的時(shí)隙時(shí)間。特別是當(dāng)在標(biāo)簽讀取器范圍內(nèi)有很多標(biāo)簽時(shí)，一個(gè)具有3毫秒掃描窗口持續(xù)時(shí)間的標(biāo)簽檢測(cè)到標(biāo)簽讀取器(有8個(gè)BLE主機(jī))中的至少一個(gè)BLE主機(jī)的信標(biāo)的概率就會(huì)非常高。一旦標(biāo)簽檢測(cè)到標(biāo)簽讀取器的廣播信標(biāo)，它就認(rèn)為出現(xiàn)了標(biāo)簽讀取器。標(biāo)簽的下一步就是從掃描階段進(jìn)展到連接階段，這將在以下圖8做進(jìn)一步描述。

圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在掃描階段的標(biāo)簽喚醒周期的時(shí)序圖。標(biāo)簽需要能夠檢測(cè)到標(biāo)簽讀取器的信標(biāo)ID，以便啟動(dòng)與標(biāo)簽讀取器的該特定BLE主機(jī)的連接。在步驟701，標(biāo)簽周期性地喚醒以檢測(cè)是否出現(xiàn)包含信標(biāo)ID的信標(biāo)信號(hào)。如果沒(méi)有檢測(cè)到信標(biāo)信號(hào)，標(biāo)簽行進(jìn)到步驟702，回到睡眠狀態(tài)，直到掃描周期間隔時(shí)間結(jié)束。在掃描階段期間，僅開(kāi)啟標(biāo)簽300的接收電路，以檢測(cè)信標(biāo)ID，而標(biāo)簽300的發(fā)射器是關(guān)閉的。這對(duì)于確保延長(zhǎng)標(biāo)簽電池壽命以及在飛機(jī)上能打開(kāi)RFID標(biāo)簽應(yīng)用是非常重要的。在機(jī)艙里，由于沒(méi)有標(biāo)簽讀取器，標(biāo)簽300檢測(cè)不到信標(biāo)ID，因此標(biāo)簽將進(jìn)入睡眠階段，在整個(gè)飛行過(guò)程中將不會(huì)開(kāi)啟發(fā)射器電路以發(fā)送身份識(shí)別有效載荷。在另一個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)簽將不進(jìn)入睡眠階段，而是被設(shè)置進(jìn)入發(fā)射器電路被關(guān)閉的掃描階段。由于標(biāo)簽300的發(fā)射器電路在飛行過(guò)程中始終處于關(guān)閉狀態(tài)，因此符合FAA規(guī)定，能夠在機(jī)艙里使用。為了優(yōu)化標(biāo)簽的電池壽命，至少可以實(shí)施以下一種方法。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，可以通過(guò)增加標(biāo)簽讀取器的數(shù)量(即增大讀取器和需要被讀取的標(biāo)簽數(shù)量之間的比率)，來(lái)確保有足夠的BLE主機(jī)能被標(biāo)簽訪問(wèn)到，并上載單個(gè)標(biāo)簽有效載荷到標(biāo)簽讀取器。標(biāo)簽發(fā)送其有效載荷越快，其進(jìn)入睡眠就越快，從而延長(zhǎng)電池壽命。越多BLE主機(jī)(越多標(biāo)簽讀取器)和越少連接重試，會(huì)提升標(biāo)簽的電池壽命。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，標(biāo)簽讀取器有8個(gè)主機(jī)，它的廣播信標(biāo)間隔周期被優(yōu)化設(shè)置成20毫秒乘以標(biāo)簽讀取器數(shù)量，以保持30％的廣播時(shí)隙利用率(對(duì)于每個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō))。

根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，標(biāo)簽讀取器有16個(gè)主機(jī)，它的廣播信標(biāo)間隔周期被設(shè)置成20毫秒乘以標(biāo)簽讀取器數(shù)量，以保持60％的廣播時(shí)隙利用率(對(duì)于每個(gè)廣播信道來(lái)說(shuō))。

設(shè)置更長(zhǎng)的廣播包的廣播間隔周期，能夠降低信標(biāo)沖突的概率，但同時(shí)也將降低標(biāo)簽被發(fā)現(xiàn)和連接的速率。這就需要在主機(jī)信道數(shù)量和針對(duì)標(biāo)簽檢測(cè)速率的廣播間隔周期之間取得平衡。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，選擇20毫秒被選擇作為最短廣播間隔周期，以獲得可能的最快標(biāo)簽檢測(cè)速率，而信標(biāo)沖突概率又處于合理的低水平。

根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，可以通過(guò)調(diào)整標(biāo)簽周期性掃描標(biāo)簽讀取器信標(biāo)ID的喚醒間隔周期，可以優(yōu)化標(biāo)簽的電池壽命。當(dāng)使用紐扣電池時(shí)，用來(lái)掃描信標(biāo)ID的喚醒間隔周期的最優(yōu)值是2秒。在步驟703，標(biāo)簽從睡眠模式喚醒，開(kāi)始掃描信標(biāo)ID。當(dāng)標(biāo)簽發(fā)現(xiàn)了標(biāo)簽讀取器時(shí)，前進(jìn)到步驟704，發(fā)送身份識(shí)別有效載荷，并進(jìn)入睡眠模式。同時(shí)喚醒間隔時(shí)間被設(shè)置為幾分鐘，以便其他標(biāo)簽有更多機(jī)會(huì)與標(biāo)簽讀取器連接。一旦設(shè)置的睡眠時(shí)間結(jié)束，標(biāo)簽將喚醒并執(zhí)行步驟705，再次掃描廣播信標(biāo)。

圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)簽在連接階段執(zhí)行的步驟流程圖。為了建立一個(gè)連接，標(biāo)簽首先從步驟801開(kāi)始掃描標(biāo)簽讀取器上已經(jīng)被檢測(cè)到信標(biāo)的BLE主機(jī)。這個(gè)額外的掃描步驟是為了確保在連接之前，主機(jī)仍然可用，未被其它裝置連接占用。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，掃描窗口和掃描間隔周期都被設(shè)置成30毫秒，總共時(shí)間是90毫秒，以允許標(biāo)簽?zāi)軌蛲瓿蓲呙杼囟˙LE主機(jī)的所有3個(gè)廣播信道(步驟803-808)。如果在90毫秒時(shí)間結(jié)束時(shí)仍未檢測(cè)到該信標(biāo)，就進(jìn)入步驟810，標(biāo)簽將以隨機(jī)方式對(duì)標(biāo)簽讀取器的8個(gè)BLE主機(jī)的其余7個(gè)，重復(fù)該掃描過(guò)程。如果成功檢測(cè)到一個(gè)信標(biāo)，標(biāo)簽將行進(jìn)到步驟809，發(fā)送連接請(qǐng)求到該BLE主機(jī)，隨后完成發(fā)送有效載荷到標(biāo)簽讀取器(步驟812)。如果在嘗試完標(biāo)簽讀取器的所有8個(gè)主機(jī)之后，仍然沒(méi)有成功檢測(cè)到信標(biāo)(步驟811)，那么標(biāo)簽將行進(jìn)到步驟813進(jìn)入睡眠狀態(tài)，并在2秒之后喚醒以再次檢測(cè)廣播信標(biāo)。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，設(shè)置掃描窗口和掃描間隔周期為相同數(shù)值，將使得BLE標(biāo)簽?zāi)軌蛟谕恢鳈C(jī)的3個(gè)廣告信道上持續(xù)掃描。剛開(kāi)始，廣播器(讀取器)和掃描器(標(biāo)簽)可能并不在同一信道上。這也是為什么在設(shè)置總掃描時(shí)間時(shí)需要考慮3個(gè)廣播信道時(shí)間間隔。根據(jù)BLE技術(shù)手冊(cè)規(guī)范，在每個(gè)廣播周期期間，一個(gè)隨機(jī)的時(shí)移(time shift)會(huì)被添加到廣播包開(kāi)始時(shí)間，從而避免在不同主機(jī)之間廣播包的持續(xù)沖突。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，不設(shè)置20毫秒乘以3作為總掃描時(shí)間，而是使用30毫秒乘以3就是為了配合時(shí)移的要求。掃描協(xié)議和掃描狀態(tài)時(shí)間在藍(lán)牙技術(shù)手冊(cè)規(guī)范v4.0第6卷第4.4.3節(jié)有詳細(xì)說(shuō)明。

根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，通過(guò)標(biāo)簽讀取器的應(yīng)答包里的控制字節(jié)，標(biāo)簽可以被設(shè)置以睡眠，并持續(xù)一個(gè)可調(diào)整的睡眠時(shí)間，或進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)。當(dāng)標(biāo)簽已經(jīng)成功發(fā)送其身份識(shí)別有效載荷到標(biāo)簽讀取器時(shí)，標(biāo)簽讀取器將發(fā)送一個(gè)包含一個(gè)控制字節(jié)的應(yīng)答包到標(biāo)簽，以確認(rèn)收妥?？刂谱止?jié)內(nèi)有設(shè)置標(biāo)簽的喚醒時(shí)間或指示標(biāo)簽關(guān)機(jī)的參數(shù)。在標(biāo)簽成功發(fā)送其身份識(shí)別有效載荷之后，設(shè)置該標(biāo)簽進(jìn)入更長(zhǎng)的喚醒間隔時(shí)間，將能夠有效避免該標(biāo)簽與其它標(biāo)簽競(jìng)爭(zhēng)接入標(biāo)簽讀取器的BLE主機(jī)。標(biāo)簽喚醒間隔時(shí)間的數(shù)值可以由標(biāo)簽讀取器根據(jù)其預(yù)設(shè)的目標(biāo)來(lái)確定。通常，喚醒時(shí)間默認(rèn)值是至少5分鐘。為了更好地管理標(biāo)簽的電池壽命，當(dāng)被標(biāo)簽的貨物離開(kāi)倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域并通過(guò)陸、?；蚩者\(yùn)輸時(shí)，標(biāo)簽讀取器也可以利用該標(biāo)簽ID來(lái)確定運(yùn)輸中轉(zhuǎn)時(shí)間。標(biāo)簽讀取器可以使用蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或WiFi來(lái)查詢中央服務(wù)器，以確定其當(dāng)前位置，同時(shí)通過(guò)被標(biāo)簽貨物要送達(dá)的下一個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域的標(biāo)簽讀取器所感應(yīng)到被標(biāo)簽貨物的時(shí)間，以確定被標(biāo)簽貨物最短運(yùn)輸時(shí)間。當(dāng)被標(biāo)簽的貨物已經(jīng)到達(dá)其最終目的地時(shí)，標(biāo)簽讀取器會(huì)指示標(biāo)簽關(guān)機(jī)，從而在其被送回到原始標(biāo)簽分配處的過(guò)程期間不會(huì)消耗電力。在物流供應(yīng)鏈里，估計(jì)標(biāo)簽僅需要15％的時(shí)間用于主動(dòng)掃描標(biāo)簽讀取器。通過(guò)使用標(biāo)簽讀取器來(lái)控制標(biāo)簽的睡眠時(shí)間和關(guān)機(jī)次序，可使靠紐扣電池運(yùn)行的標(biāo)簽的電池壽命延長(zhǎng)至4-6年，然后才需要更換電池或替換標(biāo)簽。因此，一個(gè)利用本發(fā)明的有源RFID BLE標(biāo)簽系統(tǒng)的運(yùn)行成本，在實(shí)際運(yùn)用中非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的物流系統(tǒng)900應(yīng)用的示意圖。根據(jù)有源RFID系統(tǒng)的應(yīng)用，在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例里，標(biāo)簽902可以被設(shè)置以在相同/更長(zhǎng)時(shí)間間隔內(nèi)喚醒或被關(guān)閉。在本發(fā)明另一實(shí)施例里，當(dāng)有源RFID追蹤系統(tǒng)被用于檢測(cè)所追蹤貨物的停留時(shí)間/轉(zhuǎn)移時(shí)，標(biāo)簽902可以被設(shè)置以持續(xù)喚醒。當(dāng)標(biāo)簽讀取器901、903連接到一個(gè)后端系統(tǒng)905時(shí)，后端系統(tǒng)905通過(guò)收集這方面的信息，就可以知道被標(biāo)簽貨物的行程和日程安排，例如何時(shí)貨物被檢測(cè)到在一個(gè)機(jī)場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)里，何時(shí)被移動(dòng)到發(fā)貨倉(cāng)庫(kù)以便運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方。在出貨站，標(biāo)簽讀取器903可以設(shè)置標(biāo)簽904在飛行或運(yùn)輸?shù)侥康牡氐臅r(shí)間持續(xù)睡眠，從而延長(zhǎng)標(biāo)簽的電池壽命。

當(dāng)被標(biāo)簽的貨物已經(jīng)到達(dá)其目的地時(shí)，到貨區(qū)的標(biāo)簽讀取器能夠設(shè)置標(biāo)簽關(guān)機(jī)，以便標(biāo)簽?zāi)軌蜓娱L(zhǎng)電池壽命，在送回到貨物分配中心后被再次開(kāi)啟，并分配給另一個(gè)項(xiàng)目來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)追蹤。

根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，標(biāo)簽將依據(jù)所接收到的由該標(biāo)簽讀取器的主機(jī)上發(fā)射的廣播包信標(biāo)信號(hào)的強(qiáng)度，推算出接受信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)。

當(dāng)有上千個(gè)標(biāo)簽在標(biāo)簽讀取器覆蓋范圍內(nèi)的情況下，標(biāo)簽將會(huì)競(jìng)爭(zhēng)以便能安全連接到標(biāo)簽讀取器的8個(gè)BLE主機(jī)。當(dāng)標(biāo)簽掃描到標(biāo)簽讀取器的一個(gè)信標(biāo)時(shí)，便獲取了該特定BLE廣播信道的一個(gè)藍(lán)牙地址，通過(guò)對(duì)相應(yīng)的藍(lán)牙地址的映射，便可推斷出標(biāo)簽讀取器上其余的BLE廣播信道。與檢測(cè)到信標(biāo)的RSSI數(shù)據(jù)信息一起，標(biāo)簽可判定標(biāo)簽讀取器是遠(yuǎn)離還是靠近。

更具體地，可以利用標(biāo)簽讀取器的RSSI數(shù)值和藍(lán)牙LSB固定地址，使標(biāo)簽?zāi)軌驁?zhí)行隨機(jī)標(biāo)簽讀取器信道連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽讀取器8個(gè)BLE主機(jī)的BLE信道的有效利用。當(dāng)有大量標(biāo)簽在標(biāo)簽讀取器覆蓋范圍內(nèi)時(shí)，多個(gè)標(biāo)簽檢測(cè)到同一個(gè)特定BLE主機(jī)的信標(biāo)的機(jī)會(huì)就很大，特別是當(dāng)一些BLE主機(jī)的RF發(fā)射器比其它信道的發(fā)射信號(hào)更強(qiáng)時(shí)。如果多個(gè)標(biāo)簽試圖連接到同一BLE主機(jī)，很可能大部分標(biāo)簽會(huì)失敗，且會(huì)重復(fù)嘗試。這將導(dǎo)致信道被占用(channel hogging)，而多次重試將縮短標(biāo)簽的電池壽命。為了減少這種“信道占用”行為，標(biāo)簽將使用預(yù)先分配給標(biāo)簽讀取器藍(lán)牙地址(BLE主機(jī)的LSB，被固定為0-7)，根據(jù)當(dāng)前廣播信標(biāo)的藍(lán)牙地址以推斷出可用的8個(gè)BLE主機(jī)并嘗試連接。標(biāo)簽還可根據(jù)檢測(cè)到的信標(biāo)的RSSI數(shù)值，來(lái)判定標(biāo)簽讀取器是遠(yuǎn)離還是靠近標(biāo)簽。

使用檢測(cè)到的信標(biāo)的RSSI和藍(lán)牙地址信息，標(biāo)簽可以選擇兩種安全連接到標(biāo)簽讀取器的方法。如果RSSI數(shù)值很好，就意味著標(biāo)簽到讀取器的距離很近。這時(shí)，標(biāo)簽可以采用隨機(jī)信道連接方法，隨機(jī)的使用標(biāo)簽讀取器8個(gè)藍(lán)牙地址中的任何一個(gè)進(jìn)行連接，從而降低信道占用(標(biāo)簽嘗試連接到同一主機(jī))。尤其是，標(biāo)簽會(huì)首先使用當(dāng)前檢測(cè)到的BLE主機(jī)進(jìn)行連接。如果連接不成功，將根據(jù)隨機(jī)散列算法選用不同BLE主機(jī)進(jìn)行重試。這個(gè)過(guò)程將持續(xù)到已經(jīng)嘗試了所有8個(gè)BLE主機(jī)，或標(biāo)簽的身份識(shí)別有效載荷被成功發(fā)送到標(biāo)簽讀取器為止。這樣，可以避免標(biāo)簽相互競(jìng)爭(zhēng)以獲取同一信道連接，從而提高連接標(biāo)簽讀取器的成功率。

另一方面，如果檢測(cè)到的信標(biāo)的RSSI數(shù)值不好，說(shuō)明標(biāo)簽可能連接不到其它主機(jī)，這時(shí)標(biāo)簽將僅使用當(dāng)前檢測(cè)到的BLE主機(jī)來(lái)設(shè)置連接，而不會(huì)重試其他7個(gè)BLE主機(jī)進(jìn)行連接。這樣可以避免由于嘗試連接其它可能連接不到的BLE主機(jī)而縮短電池壽命。

雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合不同實(shí)施例進(jìn)行了描述，但應(yīng)該理解，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例，同時(shí)也適用于本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明范圍的情況下對(duì)這些實(shí)施例作出替換、改進(jìn)和變化。例如，標(biāo)簽讀取器可以由軟件實(shí)施，通過(guò)設(shè)置手機(jī)或處理器以執(zhí)行該軟件。