专利名称：读取器/写入器和物品分类系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种读取器/写入器和物品分类系统，更具体地说，涉及从非接触式信息记录介质读取信息并向其写入信息以在微波系统中进行通信的读取器/写入器，并且涉及用于一并读取移动的多个非接触式信息记录介质上的信息的信息识别技术。
背景技术：
对于没有电源的无源型非接触式IC标签，使用电波的RFID系统具有较长的可通信距离(几十厘米到几米)。然而，对于非接触式IC标签的可通信距离是不恒定的，因为它容易因为某些因素而改变，例如非接触式IC标签上安装的天线的方向等。此外，由于电波的反射效臬等的原因，可通信距离具有不连续分布的特征(信息可读部分和不可读部分)。因此，尽管实际的可通信区域广泛地扩展，但是它的边界不能清楚地界定，可能仍然是模糊的。
由于可通信区域的模糊，需要某些系统顺序地读取传送带上的物品所贴附的标签，以正确地识别标签的顺序或移动状态。在这种系统中，为了避免与任何非目标标签通信，需要许多限制和步骤。例如，必须控制标签之间的间隔，限制天线输出，并且物理地屏蔽电波(使用电屏蔽幕来覆盖要读取的每个物品)。这导致操作上的困难。
专利文献1公开了用于标签通信的天线，其可以使用具有高指向性的某些天线来覆盖不存在不可通信区域的广泛的可通信区域。
专利文献l: JP2006-020083 A
发明内容
本发明要解决的问题然而，根据专利文献1中示出的常规技术，RFID读取器/写入器中使 用的用于标签通信的天线具有许多限制条件。例如，该天线应当是可以 扫描要发送的电波束的束扫描天线，电波束应当具有对扫描方向的高指 向性，并且束扫描应当按照使得包括扫描方向的表面与底表面(floor surface)相交的方式来进行。该底表面是出现最强的反射波的反射表面。 因此，存在如下的问题根据天线的地点，天线不能安装在最优位置。
考虑到该问题做出本发明。因此，本发明的一个目的是提供一种读 取器/写入器，其基于该读取器/写入器发送的电波和从RFID标签反射的 电波的延迟时间，获取每个RFID标签和天线之间的距离的变化，由此能 够来识别RFID标签的排列顺序以及相对于天线的移动方向。
本发明的另一目的是没有任何延迟地检测到RFID标签已在天线的 面前通过。
本发明的另一 目的是可靠地读取方向或位置不恒定的RFID标签。 解决问题的手段
为了解决问题，根据本发明的第一方面，提供了一种使用电波从非 接触式信息记录介质读取信息和向非接触式信息记录介质写入信息的读 取器/写入器，所述读取器/写入器包括发送装置，其用于将电波发送到 非接触式信息记录介质；解调装置，其用于对通过由所述非接触式信息
记录介质调制所述电波的一部分而获取的反射波进行解调；计算装置， 其用于获取所述反射波的延迟时间；以及控制装置，其中，所述控制装 置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的差分，由此获取对电波的发 送/接收进行中介的天线和所述非接触式信息记录介质之间的距离的变 化。
根据本发明，读取器/写入器使用微波系统中的微波来执行与非接触 式信息记录介质的通信。读取器/写入器发送的电波(微波)由非接触式 信息记录介质进行调制，并且作为反射波由读取器/写入器接收。根据距 离，在发送的电波和反射波之间出现延迟时间。本发明通过计算和获取 延迟时间，获取非接触式信息记录介质和天线之间的距离变化。结果， 通过获取到移动的非接触式信息记录介质的距离的变化，在移动的系统中，可以在可读取区域中识别多个非接触式信息记录介质的排列顺序和 移动状态。
根据第二方面，提供了读取器/写入器，该读取器/写入器包括发送
装置，其用于将电波发送到非接触式信息记录介质；针对相位调制的解
调装置，其包括正交解调器，用于对通过由所述非接触式信息记录介质
调制所述电波的一部分而获取的反射波进行解调；计算装置，其用于计 算由所述解调装置解调出的信号以获取所述反射波的延迟时间；以及控 制装置，其中，所述控制装置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的 差分，由此获取对电波的发送/接收进行中介的天线和所述非接触式信息 记录介质之间的距离的变化。
通过计算由正交解调器获取的IQ信号，在与标签通信的同时获取延 迟时间的差分。
根据第三方面，提供了读取器/写入器，其中，所述控制装置测量由 所述计算装置计算出的延迟时间的差分，以获取天线和非接触式信息记 录介质之间的距离变化，由此识别非接触式信息记录介质的排列顺序和 相对于天线的移动方向。
例如，当天线固定并且非接触式信息记录介质以恒定速度移动时， 距离和时间之间的关系是二次函数。g卩，当关注移动的一个非接触式信 息记录介质时，它从预定方向接近天线，并且从最接近天线的位置离开。 即，可以基于非接触式信息记录介质的矢量的方向和大小来识别移动方 向和速度。结果，可以识别非接触式信息记录介质的排列顺序和从天线 的移动方向。
根据第四方面，提供了读取器/写入器，其中，所述控制装置测量由 所述计算装置计算出的延迟时间的差分，以获取天线和非接触式信息记 录介质之间的距离变化，由此识别非接触式信息记录介质最接近天线的 时刻。
非接触式信息记录介质最接近天线的时刻恰恰在其矢量方向改变之 前。即，距离和时间之间的关系导致的二次函数的极小点是非接触式信 息记录介质最接近天线的时间。结果，可以将非接触式信息记录介质通
6过天线的时间与各个介质相关联地管理。
根据第五方面，提供了读取器/写入器，其中，所述控制装置包括相 对速度计算单元，该相对速度计算单元计算所述天线和所述非接触式信 息记录介质的相对速度，并且，当所述相对速度计算单元已计算出所述
天线和所述非接触式信息记录介质的相对速度为"o"时，所述控制装置在
所述非接触式信息记录介质移动的条件下确定所述非接触式信息记录介 质是否通过了所述天线的面前。
离开天线的相对速度几乎是实际速度。然而，随着接近天线，相对
速度降低，并且在天线的面前将成为"o"。同时，移动方向的正和负反转。
根据相对速度的这一特征，可以检测非接触式信息记录介质的通过。然
而，为了确定它是否已来到天线的面前，检测"相对速度=0"的点。然而，
即使当标签停止移动时，相对速度也可以等于"o"。这可能令人不快地导
致错误检测。根据本发明，可以可靠且快速地检测标签在天线的面前通 过。在该情况下，向检测单元提供关于非接触式信息记录介质的移动的
信息。另外，基于非接触式信息记录介质和天线的相对速度为"o"、并且
非接触式信息记录介质未停止移动(绝对速度>0)的条件来进行判断。
根据第六方面，提供了读取器/写入器，该读取器/写入器还包括排列 为与所述非接触式信息记录介质的移动矢量呈垂直关系的多个天线，并 且其中，所述控制装置确定所述相对速度计算单元是否已计算出天线和
非接触式信息记录介质的相对速度为"o"，或者当计算出所述相对速度具
有相同的符号时确定所述非接触式信息记录介质已在天线的面前通过。
如果在按时间共享来切换多个天线的同时执行通信，则每个天线的 通信机会减少。这导致测量通过时间的精度降低的问题。当天线具有不 同的倾向时，必须确定哪个天线可靠。即，在每个天线和非接触式信息
记录介质之间提供不同的距离。相对速度'V(t)"不相同，"t"相同，并且"v (t)"具有相同的符号，以实现v(t"0。根据本发明，获取非接触式信息 记录介质和天线的相对速度，并且基于"v(t)"的符号或"v(t)"等于"O"的点 来识别通过，由此可以识别通过而不需考虑哪个天线获取了值。
根据第七方面，提供了一种物品分类系统，该物品分类系统包括
7根据第一方面到第六方面中的任何一个的读取器/写入器；对电波的发送/ 接收进行中介的天线；其上贴附有非接触式信息记录介质的物品，所述 物品的信息记录在所述非接触式信息记录介质上；用于传送所述物品的 传送装置；用于检测由所述传送装置传送的物品的通过的检测装置；用 于对由所述传送装置传送的物品进行分类的分类装置；以及控制装置， 并且其中，所述控制装置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的差分 以由此获取天线和物品之间的距离的变化，识别物品的传送顺序和相对 于天线的移动方向，并且当所述检测装置检测到所述物品的通过时，确 定领头物品已经通过以执行对该物品的分类。
本发明涉及一种识别移动的物品并且对这些物品进行自动分类的分 类系统。目卩，包括本发明的读取器/写入器，并且天线例如设置在传送带 附近。该系统向贴附到物品上的非接触式信息记录介质提供信息并从所 述非接触式信息记录介质接收信息，并且基于所述信息来识别物品的排 列顺序和相对于天线的移动方向。所述系统包括检测装置和分类器，以 对物品进行分类。所述检测装置检测物品已通过，同时分类器实际地对 物品进行分类。包括PC的控制装置存储排列顺序和移动方向。当检测装 置检测到物品已通过时，控制装置确定排列顺序中的领头物品已通过， 并且执行对物品的分类。结果，即使可读区域中的物品发生移动，系统 也可以正确地获取排列顺序，并且可以正确地对物品进行分类。
发明效果
根据本发明，在其中天线或(和)非接触式IC标签中的一个或者两 者都移动的系统中，可以检测非接触式IC标签和天线之间的距离的改变 方向并且检测它的改变量。
在其中天线或(和)非接触式IC标签中的一个或者两者都移动的系 统中，即使多个非接触式IC标签存在于可通信区域中，也可以识别它们 的排列顺序和移动状态，并且正确地将所读取ID设置为与非接触式IC 标签相关联。
可以基于改变方向和改变量而知道非接触式IC标签最接近天线的时 刻，以获取非接触式IC标签的位置。
8此外，通过基于诸如天线和非接触式ic标签之间的距离的改变方向
及其改变量的信息来过滤标签，可以有各种用途的应用。
图1是根据本发明实施方式的读取器/写入器的框图。
图2是示出当标签移动时天线和到标签的距离之间的关系的示意图。
图3是用于进一步具体说明图2的操作的图。
图4是示出本发明的物品分类系统的结构的框图。
图5是用于说明本发明的分类系统的操作的示例的示意图。
图6是用于说明图5的分类系统的'操作的流程图。
图7是示出PC中的存储器中存储的物品的排列顺序的图。
图8是示出标签7和天线6的距离和位置之间的关系的图。
图9是示出标签7和天线6的相对速度的图。
图IO是示出标签的移动矢量和与各个天线的位置关系的示意图。
标号说明
1PLL电路，2VCO， 3调制器，4、 8放大器，5循环器，6天线， 7标签，9、 11混频器，12、 13BPF， 14、 16A/D转换器，15计算器， 50读取器/写入器
具体实施方式
，
以下将参考附图具体说明本发明的实施方式。除非另外指明，否则 实施方式中描述的构成元素、种类、组合、形状和相对排列仅仅是示例 性的，它们不限制本发明的范围。
图1是根据本发明实施方式的读取器/写入器的框图。该读取器/写入 器50被构成为包括PLL电路1、 VCO 2、调制器3、放大器4、循环器5、 天线6、放大器8、混频器9、混频器ll、 BPF12、 BPF13、 A/D转换器 14、 A/D转换器16和计算器15。 PLL电路1将VCO 2的输出信号的相 位与基准输入信号的相位进行同步。VCO 2基于PLL电路1的控制电压以预定频率振荡。调制器3将从VC0 2发送的信号调制为微波(电波)。 放大器4对微波进行放大。循环器5根据微波方向设置它的方向。天线6 发送微波，并且接收从非接触式IC标签(以下简称为标签)7的反射波。 放大器8放大由循环器5合成的合成波。混频器9对VCO 2的信号和由 放大器8放大的信号进行相加和叠加，由此解调正弦波。混频器11对 VCO 2的信号(其相位由90度移相器10进行了相移)和由放大器8放 大的信号进行相加和叠加，由此解调余弦波。BPF 12仅允许混频器9的 信号的预定频率分量从其通过。BPF 13仅允许混频器11的信号的预定频 率分量从其通过。A/D转换器14将BPF 12的输出信号转换为数字信号。 A/D转换器16将BPF 13的输出信号转换为数字信号。计算器15基于 A/D转换器14和A/D转换器16计算相位。
在使用电波的RFID系统中，标签7对向其提供的电波(CW波)的 一部分进行调制，以将其返回(在改变振幅和相位同时使得波反射)，由 此执行从标签7到读取器/写入器50的通信。
"它自己发送的电波的反射波(向后散射波)"返回到读取器/写入器 50。该向后散射波在标签7和天线6之间来回。因此，可以认为，与其 发送电波相比较，向后散射波具有延迟。该延迟与标签7和天线6之间 的距离的两倍成比例。
在该实施方式中，通过测量向后散射波的延迟时间的差分来识别天 线6和标签7之间的距离的变化。
当将从连接到读取器/写入器50的天线6发送的CW波表示为 /l-sin( wcf+《) ...Q)
(其中"A"和U是根据电路而设置的恒定值)时，.
由相同天线6接收的来自标签7的向后散射波可以表示为 /1.5.sin( wc(f—2.//c)+《+…(2)
其中"l[m]"表示标签和天线之间的距离，"c"表示电波的速度[m/s]， "B"是表示在空间或标签中的衰减的系数，并且"&"表示标签中反射时的 相位变化。在使用电波的RFID中，当标签7与读取器/写入器50通信时， 在由标签7应用了调制时，"B"和"&"改变。当标签通过ASK调制与读取器/写入器进行通信时，如果与表示"r 的码元同步地测量延迟时间，贝U"&"可,以是标签特有的特定恒定值。
在通过BPSK调制的通信中，如果与表示'T，或"O"的码元同步地测量 延迟时间，贝IJ"W可以是标签特有的特定恒定值"^"或"^" (^n + ;r)。 类似地，在另一相位调制中，如果与特定码元同步地测量延迟时间，则 "W可以是标签特有的特定恒定值。
因此，当与标签7进行通信时，与它的码元同步地测量延迟时间， 使得标签7进行反射时的相位恒定，并且可以认为"&"是恒定值。对于 调制之后的向后散射波执行测量，由此使得能够通过BPF 12和13去除 没有变化的向后散射波即反射波，并且还能够消除周围的金属物质或不 能通信的标签的影响(例如反射)。
此外，当标签7与读取器/写入器50通信时测量延迟时间。因此，在 具有防碰撞功能的协议下，可以在限制到仅仅一个目标标签用于通信的 条件下测量延迟时间。在存在多个标签的这种环境中，可以通过仅仅选 择特定标签的向后散射波来测量延迟时间，并且可以将在该通信中获取 的数据(ID)与延迟时间相关联地管理。
现在将说明对向后散射波的延迟时间的测量。通过使用如下的本地 信号执行正交检波来执行测量
"sin(一 ... (3)
这是从CW波公共的信号源创建的。 结果，可以获取下面所述的IQ信号。 会.X.S-C.cosfe+^+^i-2.G),〃c) …(4)
会.^(IC'si老+^+6^-2，.〃c) ... (5)
"C"和"&"是在正交检波操作时添加的变量。因为"C"是根据电路而 设置的值，所以可以认为"C"是恒定值。.本地信号和CW波是来自相同信 号源的信号。可以认为相位差分是根据电路的恒定值。因此，也可以认 为"& "是根据电路而设置的恒定值。
A/D转换器14和16读取信号。然后，计算器15获取相位"A"
ii6>, ^c+^r+A-2.a c.〃c-arctan(—) …(6)
9c,e，0K都可以认为是恒定值。因此，如果'T，是"t"的函数，贝ij"W可以
表示为如下
A,"—-…(7)
义c C .
当距离变化A/未超过;u/4时，再次获取&，由此根据&获取延迟时
间的差分。 只要
^<0 ... (8)
就可以认为具有通过该通信获取的ID的标签正在远离天线的方向上
移动。 如果
Jo ... (9)
就可以认为具有通过该通信获取的ID的标签正在接近天线的方向上 移动。
在标签7或(和)天线6中的一个或两者都移动并且其移动方向或
速度恒定的系统中，距离"l(t)"由二次函数表示。当标签7和天线6二者
处于它们之间距离最小的点时(当标签和天线不在相同的移动方向上， 并且具有相同的速度时)，dl/dt=0。因此，当dl/dt=0 (即^^/& = 0)时，
标签和天线位于最短距离处。
如果获取了 ，则可以检测标签7和天线6位于最靠近位置的时 亥ij。此外，如果标签处于相同移动方向，具有相同的速度，并且都沿着 相同的直线移动，则可以基于的比较结果来设置标签的顺序。
图8是示出标签7和天线6的距离和位置之间的关系的图。图9是 示出标签7和天线6的相对速度的图。图8和图9示出了其中标签7的 移动速度为l (cm/s)，并且在天线6前面的距离为50 (cm)的情况。
在基于相对速度在天线6面前反转的事实的通过检测中，当标签7 有可能停止在检测区域中时，必须确保达到了与进入时的速度相反的相 对速度，以可靠地检测通过。在检测到通过时，标签7已经在远离天线6。因此，在已检测到其通过的标签的操作上存在问题。
根据本发明，在"标签的通过检测"中，向通过检测单元提供表示标签移动的信息、或者表示标签贴附到其上的载体的移动的信息。在"标签
移动"并且"与天线的相对速度为o"的条件下，检测到通过。
在该情况下，"a"表示标签的速度[m/s]， T，表示在天线前面的距离[m]，并且"Ta"表示在天线面前通过的定时[s]。
在标签7的移动方向和速度不恒是的系统中，不仅在两个物品处于它们之间距离最小的点时可以得到dl/dt=0，而且在标签停止移动时也可以得至U dl/dt=0。
在该系统中，向检测单元提供关于标签移动的信息，并且确定处理包括标签未停止移动(绝对速度>0)的另一条件。结果，dl/dt=0 (即^/^ = 0)的点是标签和天线处于最短距离处的位置。类似地，当天线6移动时，并且当它的移动方向和速度不恒定时，确定处理包括天线未停止移动(绝对速度>0)的另一条件。
当将该单元用作诸如传送带的传送单元时，将关于标签的移动并且提供到检测单元的信息包括关于某些单元的控制信息。该信息包括使用外部传感器来监视移动、速度、位置和到贴附有标签的物品的距离的信息。该信息包括关于传送器路线上的物品的同步移动并且由红外传感器检测的信息。读取器包括检测标签移动的功能，读取器本身确定并检测标签的移动。
艮P，读取器/写入器50使用微波系统中的微波与标签7通信。因此，从读取器/写入器50发送的电波(微波)由标签7调制，然后作为反射波由读取器/写入器50接收。根据它们之间的距离，在发送的电波和反射波之间出现延迟时间。在该实施方式中，计算并获取该延迟时间，由此获取标签7和天线6之间的距离的变化。结果，通过获取移动的标签7之间的距离变化，可以识别可移动系统中的可读区域内的多个标签的排列顺序和移动状态。
在正交调制中，对正弦波和余弦波进行相位变换(使其正交)，以将其相加并重叠。结果，当正弦波的振幅处于零相位时，合成波的振幅达到余弦波的最大振幅。另外，当余弦波的振幅处于零相位时，合成波的振幅达到正弦波的最大振幅，由此生成合成振幅。即，可以将两个信号调制为单个合成波。在该实施方式中，通过对基于该原则调制的合成波进行正交调制，解调出正弦波(发送的电波)和余弦波(反射波)。
图2是示出当标签移动时天线和标签之间的关系的示意图。在该图中，假设其上提供有标签7的物品"a"、物品"b"和物品"c"以预定间隔在箭头A的方向上移动。在图2中，天线6和物品"a"之间的距离是"la"，天线6和物品"b"之间的距离是"lb"，并且天线6和物品"c"之间的距离是"lc"。
例如，当天线6固定并且标签7以恒定速度移动时，距离和时间之间的关系是二次函数。即，当关注正在移动的一个标签时，它从预定方向(箭头A的上游侧)接近天线6，并且从离天线6最近的位置远离。即，可以基于其矢量的方向和大小来识别标签的移动方向和速度。因此，可以识别物品"a"、 "b"和"c"的排列顺序以及从天线6的移动方向。
图3是用于进一步详细说明图2的操作的图。纵轴示出从天线6 (原点)到物品"a"、 "b"和"c"的距离，而横轴示出通过时间。从该图明显可见，关于物品"a"，当到天线6的距离为"la"时，矢量的方向和大小是箭头"La"，并且到天线6的距离根据二次函数17而减小(接近)。关于物品"b"，当到天线6的距离为"lb"时，矢量的方向和大小是箭头"Lb"，并且到天线6的距离是二次函数17的极小点(最靠近)。关于物品"c"，当到天线6的距离为"lc"时，矢量的方向和大小是箭头"Lc"，并且到天线6的距离根据二次函数17而增大(远离)。
在其中天线6或(和)标签7中的一个或两者都移动的系统中，对于由此可移动的物品，计算等式(1)到(7)，由此可以检测标签7和天线6之间的距离的改变方向并且检测它的改变量。
结果，在其中天线6或(和)标签7中的一个或两者都移动的系统中，即使在可通信区域中存在多个标签，也可以识别它们的顺序和移动状态，并且也可以正确地与标签相关联地设置读取的ID。也可以基于改变方向和改变量而知道标签7和天线6处于它们最靠近的位置的时刻，
14以获取标签的位置。另外，通过基于诸如天线和标签之间的距离的改变方向以及天线和标签之间的距离的改变量的信息来过滤标签，认为可以有各种用途的应用。
图4是示出本发明的物品分类系统的结构的框图。用与图1的标号相同的标号来说明相同的构成元素。该物品分类系统100包括图1中示出的读取器/写入器50、对电波的发送/接收进行中介的天线6、传感器(检测装置)21、分类器(分类装置)22和PC (控制装置)20。传感器21检测由未示出的传送装置传送的物品的通过。分类器22对传送装置传送的物品进行分类。PC 20通过测量由计算装置计算出的延迟时间的差分来获取天线6和物品之间的距离的变化，以识别物品的排列顺序和从天线6的移动方向。当传感器21检测到物品通过时，它确定排列顺序的领头物品已通过以便对物品进行分类。
该实施方式是对正移动的物品进行识别和自动分类的分类系统的发明。即，该实施方式包括图1的读取器/写入器50，将天线6例如设置在传送带附近，向贴附到物品上的标签7提供信息并从其接收信息，并且基于该信息来识别物品的排列顺序和从天线6的移动方向。为了对物品进行分类，该系统包括用于检测物品通过的传感器21和用于实际对物品进行分类的分类器22。 PC20存储排列顺序和移动方向。当传感器21检测到物品通过时，PC20确定按排列顺序中的领头物品已通过，并且对物品进行分类。结果，即使可读区域中的物品移动，系统也可以正确地获取排列顺序并且正确地对物品进行分类。
图5是用于说明本发明的分类系统的操作的示例的示意图。用与图1和图4所示的标号相同的标号来说明相同的构成元素。在该实施方式中，为了简化说明，将物品"a"到"d"放在传送带23上，并且将标签7贴附到每个物品上。该标签7存储关于其对应物品的信息(标签ID、路线信息等)。物品"a"、 "b"、 "c"和"d"按照它们的排列顺序而顺序地排列。传送带23在箭头A的方向上移动。天线6具有可读区域6a。
图6是用于说明图5的分类系统的操作的流程图。现在参考图5进行说明。读取器/写入器50 —并读取可读区域6a中的关于物品"a"、 "b"和"c"的标签7的信息(Sl)。 PC 20基于读取器/写入器50的读取信息来计算每个标签的延迟时间(S2)。 PC20基于延迟时间的差分来获取到物品"a"、 "b"和"c"中的每一个的距离和方向。在该图中，可以识别出物品"a"移动到从天线6离开的方向，物品"b"最靠近天线6，并且物品"c"正在靠近天线6。基于计算结果可以识别出物品"a"、 "b"和"c"按该排列顺序而顺序地排列(S4)。将该信息存储在PC20的存储器中(S5)(参见图7)。系统检査传感器21是否已检测到物品.(S6)。因为不知道何时执行该检查，所以优选地将该检查作为中断处理而执行。当传感器21在步骤S6为OFF时(在S6为No)，流程返回到步骤S1，并且将重复。当传感器21在步骤S6中为ON时(在S6中为Yes)，系统基于存储器中存储的领头物品"a"来确定目标路线(S7)。在该示例中，因为物品"a"的目标路线是"B"，所以分类器22执行分类操作以将物品"a"引向路线"B" (S8)(参见图7 (a))。关于已分类的物品"a"的数据不是必需的，从而可以将其删除。如图7 (b)，将下一物品"b"设置为领头物品，并且流程返回到步骤Sl以重复(S9)。
图7是示出PC的存储器中存储的物品排列顺序的图。该存储器例如存储图5所示情况的内容。在图7 (a)中，在领头地址(AA)中，存储器在"物品"24中存储物品"a"，并且在"目标路线"25中存储目标路线"B"。在地址(BB)中，"物品"24存储物品"b"，而"目标路线"25存储路线"A"。在地址(CC)中，"物品"24存储物品"c"，而"目标路线"25存储路线"C"。在完成了对物品"a"的分类时，删除地址(AA)中存储的物品"a"，如图7(b)中所示，并且将地址(BB)中存储的物品"b"向上移动到地址(AA)，并且将相继的物品按顺序地向上移动，以进行存储。结果，物品"b"将成为领头物品。
如从图9中所见，相对速度在远离天线的位置处接近于实际速度，并且随着接近天线而降低。在天线的面前，相对速度为0，而移动方向的正和负反转。使用该相对速度的特征，可以检测标签的通过。
在本发明中，向检测单元提供关于标签移动的信息。使用标签和天线的相对速度等于"O"并且标签未停止移动(绝对速度>0)的确定条件，可以明确且快速地检测到标签正在通过天线前面。
当在标签接近天线时相对速度为正时，确定天线和标签的相对速度
等于"o"。当可以确定天线和标签的相对速度为负、相对速度已通过"o"
点时，并且当标签正在移动时(绝对速度>0)时，确定标签已到过天线面前。
根据本发明，可以没有任何延迟地检测到标签已到过天线面前。结 果，容易在已执行检测的天线处持续执行对标签的操作。可以基于关于 标签的信息来改进确定之后的进一步操作的系统的实时处理。
在一个具体示例中，系统检测到具有标签的人员已经来了，并且在 标签中写入表示人员顺序并且表示人员靠近时间的信息。系统执行操作 以检测具有标签的人员己经来了，并且基于关于标签的信息而打开/关闭 大门。系统检测到具有标签的人员已经来了，并且在该场合基于标签信 息而显示或发出指令。系统检测到具有标签的行李已经来了，并且在该 场合下显示信息，由此使得可以同时对它们进行视觉检查。
图10是示出标签的移动矢量和各个天线之间的位置关系的示意图。
为了读取方向和位置不恒定的标签，必须预先准备相对于标签有不同角
度的多个天线(ANT1到3)，并且在将这些天线从一个到另一个的同时 读取标签。这是因为，不能预先确认标签具有指向性零点的方向以及通 信可以成功的方向。在该情况下，为了知道标签通过天线面前的时间， 必须有多个天线同时检测通过。然而，如果在按时间共享将所述多个天 线从一个到另一个的同时执行通信，每个天线的通信机会减少。这导致 测量通过时间的精度降低的问题。当天线具有不同的倾向时，必须确定 哪个天线可靠。
通过在按非常短的时间周期切换所述多个天线的同时执行读取，可 以使用单个读取器从不同角度执行读取。因此，即使对于未确认指向性 零点的标签，也可以可靠地预期读取。然而，如果基于诸如接收强度电 平、接收成功次数的某些倾向来获知标签通过，则出现以下问题。艮P， 天线可能各自具有不同的倾向。如果安装了数量为n的天线，则通信机 会是l/n或更少。前一问题是难以预防的，因为标签的天线具有指向性。
17单独地检测天线。因此，哪个天线的信息可靠是不能解决的问题。另外， 在后一问题的影响下，精度降低。
例如，如果按每个天线切换时间单位m[ms]将数量为n的天线从一个 切换到另一个，则对于每个天线都存在mx(n-l)[ms]的"无数据"时段。因 此，与一个单独天线的情况相比较，时间检测精度降低。
根据本发明，通过使得能够基于相同标准来评估来自全部天线的信 息，对于通过检测实现了与一个单独天线的情况相同的精度。如图10中 所示，全部天线排列在一个平面上。该天线排列平面应当与标签的移动 矢量为垂直关系。
例如，当标签的移动矢量示出为(a， 0， 0)时，每个天线排列在yz 平面上。在此时，可以认为，不管标签的位置如何，到全部天线的最短 距离点处于yz平面上(天线排列平面)。S卩，到标签的最短距离点在全 部天线之间是相同的。因为在天线和标签之间有不同的距离，所以相对 速度v (t)不相同，"t"相同，并且"v (t)"具有相同的符号以实现v (t) =0。
获取标签和天线的相对速度，并且,基于v (t)的符号或者v (t)等 于"0"的点来识别通过。结果，可以识别通过，而不必考虑哪个天线获取 了值。在此时，如果总是成功地测量相对速度，则不管天线的数量如何， 也不管切换天线的时间间隔如何，都可以按与使用一个单独天线的测量 相同的时间间隔执行测量，并且可以实现与该情况相同的精度。
即使不能由数量为n的天线中包括的一个天线必定成功地测量与标 签的相对速度，由于它的影响而造成的"空白时段"可以限制在天线切换 时间单位m[ms]内，因而对于精度的影响相对很小。
当不能将全部天线排列在相同平面上时，将天线排列在平行于该平 面的任意平面上。然后，基于标签的移动速度以及平面之间的距离来补 偿"t"，之后执行比较。结果，当在不同方向上读取标签时，可以改善通 过检测的精度。
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权利要求
1.一种读取器/写入器，该读取器/写入器使用电波从非接触式信息记录介质读取信息并向该非接触式信息记录介质写入信息，所述读取器/写入器包括发送装置，其用于将电波发送到所述非接触式信息记录介质；解调装置，其用于对通过由所述非接触式信息记录介质调制所述电波的一部分而得到的反射波进行解调；计算装置，其用于求出所述反射波的延迟时间；以及控制装置，其中，所述控制装置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的差分，由此求出对电波的发送/接收进行中介的天线与所述非接触式信息记录介质之间的距离的变化。
2. 根据权利要求1所述的读取器/写入器，该读取器/写入器包括发送装置，其用于将电波发送到所述非接触式信息记录介质；针对相位调制的解调装置，其包括正交解调器，用于对通过由所述非接触式信息记录介质调制所述电波的一部分而得到的反射波进行解调；计算装置，其用于计算由所述解调装置解调出的信号以获取所述反射波的延迟时间；以及控制装置，其中，所述控制装置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的差分，由此求出对电波的发送/接收进行中介的天线与所述非接触式信息记录介质之间的距离的变化。
3. 根据权利要求l或2所述的读取器/写入器，其中，所述控制装置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的差分，以求出所述天线与所述非接触式信息记录介质之间的距离的变化，由此识别所述非接触式信息记录介质的排列顺序和相对于所述天线的移动方向。
4. 根据权利要求l或2所述的读取器/写入器，其中，所述控制装置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的差分，以求出所述天线与所述非接触式信息记录介质之间的距离的变化，由此识别所述非接触式信息记录介质最接近所述天线的时刻。
5. 根据权利要求l到4中的任一项所述的读取器/写入器，其中，所述控制装置包括相对速度计算单元，该相对速度计算单元计算所述天线与所述非接触式信息记录介质的相对速度，并且，当所述相对速度计算单元计算出所述天线与所述非接触式信息记录介质的所述相对速度为"0"时，所述控制装置在所述非接触式信息记录介质移动的条件下确定所述非接触式信息记录介质是否通过了所述天线的面前。
6. 根据权利要求1到4中的任一项所述的读取器/写入器，该读取器/写入器还包括排列为与所述非接触式信息记录介质的移动矢量呈垂直关系的多个天线，其中，所述控制装置确定所述相对速度计算单元是否计算出天线与所述非接触式信息记录介质的相对速度为"O"，或者，当计算出所述相对速度具有相同的符号时，所述控制装置确定所述非接触式信息记录介质已通过所述天线的面前。
7. —种物品分类系统，该物品分类系统包括根据权利要求1到6中的任一项的读取器/写入器；对电波的发送/接收进行中介的天线；贴附有非接触式信息记录介质的物品，在所述非接触式信息记录介质上记录了所述物品的信息；用于传送所述物品的传送装置；用于检测由所述传送装置传送的物品的通过的检测装置；用于对由所述传送装置传送的物品进行分类的分类装置；以及控制装置，其中，所述控制装置测量由所述计算装置计算出的延迟时间的差分，由此求出所述天线与所述物品之间的距离的变化，识别所述物品的传送顺序和相对于所述天线的移动方向，并且当所述检测装置检测到所述物品的通过时，确定领头物品已经通过而执行该物品的分类。
全文摘要
提供了能够识别RFID标签的排列顺序和相对于天线的移动方向的读取器/写入器。该读取器/写入器(50)被构成为包括将VCO(2)的输出信号的相位与基准输入信号的相位同步的PLL电路(1)；基于PLL电路(1)的控制电压振荡出预定频率的VCO(2)；将从VCO(2)发送的信号调制为微波的调制器(3)；按照微波方向确定方向的循环器(5)；发送微波并接收来自标签(7)的反射波的天线(6)；解调正弦波的混频器(9)；解调余弦波的混频器(11)；仅允许来自混频器(9)的信号的预定频率分量通过的BPF(12)；仅允许来自混频器(11)的信号的预定频率分量通过的BPF(13)；根据A/D转换器(14)和A/D转换器(16)来计算相位的计算器(15)。
文档编号B65G43/08GK101689247SQ200880022440
公开日2010年3月31日 申请日期2008年6月25日 优先权日2007年6月28日
发明者安藤胜彦 申请人:日本信号株式会社