专利名称：确定基站和移动对象间距离的方法以及用于该方法的基站和识别系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定基站和移动对象间距离的方法，尤其是在具有至少一个设置在目标上的、作为移动对象的移动数据存储器的识别系统中，该方法用于例如在递送、运输和/或制造系统中采集涉及目标的状态和/或过程数据。
背景技术：
作为现有技术公知有用于确定距离的方法，例如RADAR。静止的基站发射雷达波，并由移动对象，例如汽车、人员、应答器等散射回来。其中，为了确定距离，优选采用基于连续正弦波信号(连续波)的公知调制方法，例如FMCW、LFM或FSK调制方法。用于实施上述调制方法的常用方法是采用IQ调制器(正交-振幅调制器)。通过针对不同频率测量载波相位，可以确定距离，还有可能确定附近移动对象的速度。
此外还公知有包含一个或多个静止基站的识别系统，这些基站即所谓的读/写设备，基站通过一般基于无线的数据传输路径与作为移动对象的移动数据存储器无接触地交换数据。这种系统用于其中多个目标或物体必须尽可能快速和自由移动的技术设备中。在此，目标可以是不同类型的，例如递送设备中的包裹、制造设备中的装配部件、运输系统中的行李等等。
在题为“Radio-frequency Identification Standard for Item Management-AirInterface”的ISO-18000-4-MOD3标准中描述了这种识别系统的一个例子。在该标准中，通过读/写设备询问在采集区域内是否存在移动数据存储器。为此，该读/写设备发送具有确定HF载波频率的未调制HF载波信号，其HF载波频率例如为2.45GHz。该载波信号可以被动地由附近的移动数据存储器例如通过所谓“反向散射”到读/写设备，以数据加以调制地散射回来，然后在读/写设备那里进行再处理。
在两个或更多基站和移动数据存储器运行时，尤其是在例如相邻的生产线中当靠近设置的基站和移动数据存储器运行时，必须注意不能由于各基站和各移动数据存储器之间的超额度射程而导致不期望的相互作用。因此需要限制各基站的采集区域。这可以例如通过确定基站和各移动数据存储器间距离来进行。
在传统的产生用于确定距离的频率时可能出现很大的测量不精确。其原因是基站中产生的频率的起始阶段没有相互联系，也就是互不相关。在各频率来自不同的振荡器或频率是借助PLL(锁相回路)产生时就会出现这种情况。因此，为了达到期望的相关，必须首先在发送部件中对每个频率都利用成本较高的电路来测量信号相位。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种用于改善确定基站与至少一个移动对象间距离的方法。此外还提供一种用于该方法的基站和识别系统。
该技术问题是通过一种具有权利要求1特征的方法解决的。从属权利要求2至8描述了优选的方法。
该方法还优选地在具有至少一个设置在传输目标上的移动数据存储器的识别系统中，用于采集涉及目标的状态和/或过程数据。
对于基站，该技术问题是通过权利要求10的特征解决的，而识别系统是通过权利要求11的特征解决的。
在本发明的方法中，为了确定基站和移动对象间的距离，在基站中为IQ调制预先给定HF载波频率和偏频。按时间顺序地将HF载波频率按照该偏频提高和降低，使得在随后调制的HF载波信号中产生的HF载波角频率在频率转换时具有相同的相位。接着发送该HF载波信号，同时将该HF载波信号与移动对象散射回来的HF载波信号混合为一个载波相位信号。按时间顺序获得对应两个HF载波角频率的载波相位，然后根据该相位的差值确定基站和各移动对象间的距离。
由此，在HF载波信号中经IQ调制的两个HF载波角频率的相位在基站中是相等的。由此通过有利方式不会在频率转换时出现其它方法下通常会产生的相位跃变。由此，有利地省略了对基站的发射器的附加测量以及为此所需的测量时间。
根据本方法的优选变形，在两次距离确定之间更改HF载波频率和/或偏频。由此可以在一个频带中存在干扰时选择另一个频带。在此，这些频带可以对应于不同的频率信道。
根据本方法的另一种优选变形，可以进行多次距离确定，然后对所有的距离确定取平均值。
由此可以提高测量精确度。这样可以非常精确地实施距离确定。
在一种方法变形中，基站是读/写设备，移动对象是移动数据存储器。通过以频率技术确定相互间距离，例如借助反向散射方法对距离确定给出了很好的反向散射性能。
根据优选的方法变形，在一个传输信道中测量读/写设备和移动数据存储器间的距离，尤其是在一个具有4个信道的传输信道中，其中在各信道上发送不同频率的信号。
优选的，本发明的方法依据传输方法ISO-18000-4-MOD3标准，并在调制条件下采用至少一个存在于该标准中的信道。
在与ISO-18000-4-MOD3标准匹配的条件下，传输信道可以对应于ISO-18000-4-MOD3标准的通知信道(Notification-Channel)。为此还可以采用对应于上述标准的通信信道(Communication-Channel)的至少一个信道。
在各分配时，传输信道的信道可以是ISO-18000-4-MOD3标准的通知信道中的R2信道。
优选地，本方法可以在具有基站和至少一个设置在传输目标上的移动数据存储器的识别系统中，用于采集涉及目标的状态和/或过程数据。
根据本发明，利用具有至少一个收发机和一个电子信号处理电路的基站来实施本方法，其中该收发机具有至少一个数字IQ调制器、一个用于发射和接收HF载波信号的发送和接收天线，和一个HF载波信号的混频器，用于通过电子信号处理电路为确定基站和移动对象间距离而形成载波相位信号。
一个重要的优点是，通过将业已存在的电路元件，例如PLL用于改变HF载波频率，和将IQ调制器用于数据调制，可以进行载波相位测量。由此可以进行具有足够高精度的距离测量，而没有附加电子电路元件的花费。
下面借助附图详细解释本发明。在此示出了图1是将基站用作读/写设备和将多个移动数据存储器示例性用作移动对象的例子，图2是一个传输信道的示例性数据结构，图3是基站的收发机的示例性结构，该基站具有IQ调制器和用于形成载波相位信号的混频器，图4是用于图形显示每两个HF载波角频率的各相位的示例性测量点的示例性状况图。
具体实施例方式
图1示出将基站SLG用作读/写设备以及多个移动数据存储器DT1-DT3的例子。数据存储器DT1-DT3、基站SLG和数据存储器DT1-DT3与基站SLG之间的空气接口LS一起形成识别系统IS。数据存储器DT1-DT3的可能的不同移动方向BR1-BR3例如在图中绘出。为了进行数据通信，数据存储器DT1-DT3和基站SLG各控制一个天线ANT、SEA。在基站SLG中，以点划线示出用于实施本发明方法的收发机SE。
图2示出用于在移动数据存储器DT1-DT3和读/写设备SLG之间进行通信的传输信道N-CH的示例性数据结构。在此，传输信道N-CH的数据结构依据ISO-18000-4-MOD3标准中的通知信道。为了实施一次或多次距离测量而设置一个或多个信道K1至K4。在依据ISO-18000-4-MOD3标准时，这些信道K1至K4与ISO-18000-4-MOD3标准的通知信道中的R2信道R2一致。在所示图中，示出一个R2信道R2的示例性底层结构，该R2信道具有5个时间块。在第一块KONF中对PLL进行编程以调整HF载波频率fo。在下一个块NPM中，通过IQ调制器MOD将负的频率跃变设置为下面的HF载波角频率fo-df。接着在载波相位信号PS中，例如通过数字信号处理器(DSP)进一步处理第一载波相位PH1和相应的测量数据DAT1。紧接着在时间块PPM中，将正的频率跃变设置为频率fo+df，并和第一测量数据DAT1以及第二测量数据DAT2一起形成载波相位差dPH。由此对于上述标准，可以在约0.5ms内在一个R2信道中进行距离测量。
图3示出基站SLG的收发机SE的示例性结构，该基站SLG具有IQ调制器MOD和用于形成载波相位信号PS的混频器MIX3。IQ调制器MOD在该图的例子中具有两个所谓的“查找表”ILT、QLT，该查找表包含用于调制所需的信号波形的数字扫描值。通过一个时钟发生器CKL在时间上的控制，将这些扫描值分别输入数据/模拟转换器DAC1、DAC2，并分别转换为模拟信号。通过两个混频器MIX1、MIX2，将这些模拟信号正交地借助两个相移90度的HF载波频率OSZ(fo)、PHS调制到载波上。利用一个HF组合器HFC将两个混合信号组合为一个HF载波信号TS，并输入到天线SEA用于发射。然后利用混频器MIX3，将从一个移动对象DT1-DT3散射回来的HF载波信号RS与待发射的HF载波信号TS一起混合为一个载波相位信号PS。通过后面连接的过滤器FIL，例如低通滤波器去除干扰的频率成分。然后，将各相位PH1、PH2输入电子信号处理电路SV，并在形成差值dPH之后计算确定所属的距离。
图4示出用于图形显示确定距离的示例性测量点MP1、MP2的示例性状况图。对每两个HF载波角频率fo+df、fo-df中每一个的相位PH1、PH2各绘出两个测量点MP1、MP2。在此，所示出的直线示例性地表示相位PH1、PH2的平均结果。
权利要求
1.一种用于确定基站(SLG)和移动对象(DT1-DT3)间距离的方法，其中在该基站(BLG)中，a)为IQ调制(MOD)预先给定HF载波频率(fo)和偏频(df)，b)时间上顺序地将所述HF载波频率(fo)按照所述偏频(df)提高和降低，使得在随后调制的HF载波信号(TS)中产生的HF载波角频率(fo+df，fo-df)在频率转换时具有相同的相位，c)发送该HF载波信号(TS)，同时将该HF载波信号与移动对象散射回来的HF载波信号(RS)混合(MIX)为一个载波相位信号(PS)，d)按时间顺序获得对应两个HF载波角频率(fo+df，fo-df)的载波相位(PH1，PH2)，然后根据该相位的差值(dPH)确定所述基站(SLG)和各移动对象(DT1-DT3)间的距离。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在两次距离确定之间更改所述HF载波频率(fo)和/或所述偏频(df)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，进行多次距离确定，然后取平均值。
4.根据权利要求1至3中任一种所述的方法，其中，所述基站(SLG)是读/写设备，所述移动对象(DT1-DT3)是移动数据存储器。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在一个传输信道(N-CH)中确定读/写设备(SLG)和移动数据存储器(DT1-DT3)间的距离。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述传输信道(N-CH)具有多个信道(K1-K4)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述传输信道(N-CH)与ISO-18000-4-MOD3标准的通知信道一致。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述传输信道(N-CH)中的信道(K1-K4)与根据ISO-18000-4-MOD3标准的通知信道中的R2信道一致。
9.一种根据权利要求3至8中任一项所述方法在具有读/写设备(SLG)和至少一个设置在传输目标上的移动数据存储器(DT1-DT3)的识别系统中的应用，所述方法用于采集涉及目标的状态和/或过程数据。
10.一种具有收发机(SE)和电子信号处理电路(SV)的基站(SLG)，用于实施根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述收发机(SE)至少具有a)一个数字IQ调制器(MOD)，b)一个用于发射和接收HF载波信号(TS、RS)的发送和接收天线(SEA)，c)一个HF载波信号(TS，RS)的混频器(MIX3)，用于通过所述电子信号处理电路(V)为确定基站(SLG)和移动对象(DT1-DT3)间距离而形成载波相位信号(PS)。
11.一种用于采集涉及目标的状态和/或过程数据的识别系统(IS)，具有至少一个根据权利要求10的基站(SLG)，尤其是读/写设备，和至少一个移动对象(DT1-DT3)，尤其是移动数据存储器(DT1-DT3)。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定基站(SLG)和移动对象(DT1－DT3)间距离的方法，尤其是在具有至少一个设置在目标上的、作为移动对象的移动数据存储器的识别系统(IS)中，该方法用于例如在递送、运输和/或制造系统中采集涉及目标的状态和/或过程数据。在本发明的方法中，为IQ调制预先给定HF载波频率(fo)和偏频(df)。时间上顺序地将HF载波频率按照该偏频提高和降低，使得在随后调制的HF载波信号(TS)中产生的HF载波角频率(fo+df，fo－df)在频率转换时具有相同的相位。接着发送该HF载波信号，同时将该HF载波信号与移动对象散射回来的HF载波信号(RS)混合(MIX)为一个载波相位信号(PS)。按时间顺序获得对应两个HF载波角频率的载波相位(PH1，PH2)，然后根据该相位的差值(dPH)确定基站和各移动对象间的距离。
文档编号G01S13/74GK1692287SQ200380100345
公开日2005年11月2日 申请日期2003年12月10日 优先权日2002年12月20日
发明者雅诺什·吉拉, 沃尔夫冈·康拉德, 亚历山大·伦纳 申请人:西门子公司