专利名称：Rfid检验器的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及RFID应用，尤其涉及一种RFID读出装置或配置来检验RFID发射应答机操作的询问器。
背景技术：
射频识别(RFID)系统代表由常见的条形码方法启动的自动识别技术中的下一个步骤。然而条形码系统要求扫描仪和所识别的条形码之间的视线(LOS)接触，RFID技术不需要视线LOS接触。这种决定性的区别是由于条形码系统常常需要人工干预来确保条形码标记和条形码扫描仪之间的LOS接触。在突然的接触中，RFID系统消除了RFID标记和RFID读出装置或询问机之间的人工校准的需要，从而保持最少的劳力消耗。另外，条形码标记会在运送被污染，使其难以读出。由于RFID标记是利用RF传输代替光学传输来读出的，因此这种污染不会使RFID标记难以读出。此外，RFID标记可以被以一次写入或多次写入的方式写入，然而一旦条形码标记被印刷，就不可能进行进一步的修改。RFID系统的这些优点已经导致这种技术的快速增长，尽管RFID标记与已印刷的条形码标记相比需要更高的费用。
尽管RFID系统具有优于条形码方法的某些优点，他们同样享有许多的关注。例如，条形码扫描仪仅仅能够读出条形码标记；他们不能提供质量的测量。由于边缘的条形码可以通过一个扫描仪而不是其他的扫描仪所读出，因此用户无法利用传统条形码扫描仪可靠的检测边缘条形码的方法。从而，条形码检验器被用来测量条形码的质量度量学，例如对照，平均条形偏差，相关的质量标记。从而边缘的条形码标记可以通过条形码检验器所识别，因此保证用户可以可靠的识别他们的产品。对于质量相同的关系也应用到RFID标记。然而，通常地用来读出来自无源RFID标记信息的反向反射调制使得RFID检验器过程的复杂。在反向反射调制中，询问RF束自身提供RFID标记的功率来响应。从而一个核查度量将使指定的RFID标记很好地吸收RF能量的并将被能量转发到RFID读出装置。但是RF能量由RFID标记环境中的多个对象所吸收。常规的RFID读出装置无法检测标记是否已经吸收RF能量或所出现的吸收是否受到环境影响。可替换的，常规RFID读出装置仅仅能够检测来自无源RFID标记的反向散射的信号的信噪比(SNR)。除了受到足够的RF能量照射以外，边缘的RFID标记可以是不正常工作的，反向散射的信号提供的足够的SNR，使得RFID标记信号可以被正确地解码。这种相同的边缘RFID标记在最原始的RF环境中是难以读出的。如果RFID标记可以被检验为已知的标准，这种边缘RFID标记可以被检测及替换。
检验RFID标记为已知标准的需求由其他RFID系统特性所恶化。例如，RFID标记并非为所见即所得(WYSIWYG)，然而条形码标记为所见即所得。换句话说，不管所附条形码标记的物体的类型，例如，由于标记的可读性是不会由物体的颜色所影响。然而，RFID标记的可读性会强烈地受到它定位的环境的影响。从而，不可能不了解RFID标记的内容或环境的知识来产生重要的标准。此外，由于RFID标记在运送中会受到物理上或电上的损坏，因此RFID系统需要确定RFID标记的安全位置来实现。具有来自标记环境的RF吸收的RFID标记放置的判别处理是艰巨的工作。最后，RFID标记的可编程序性需求RFID读出装置和所询问的RFID标记之间RF线的精确度必须相对地无缺点。因此，在现有技术中需要提供一种RFID检验器，其能够利用上下文有关的质量标准更精确地检验的RFID标记的操作。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种RFID检验器。该RFID检验器包括使用询问信号和RFID标记可操作来询问和读出来自询问的RFID标记的结果信号的收发机；可操作来测量询问信号功率的发送信号强度的指示器；可操作来测量来自询问RFID标记的信号功率的接收信号强度的指示器；及可操作来比较测量的询问信号的功率和来自询问RFID标记信号的功率来得到询问RFID标记的测量质量。有利地，这种RFID检验器允许用户产上下文标准。如果将RFID检验器与条形码打印机相集成，RFID检验器可以利用这些上下文标准只允许通过的标准标记具有已印刷的条形码标记，而无需备份和叠印RFID标记。
根据本发明的另一个实施例，提供一种利用询问RF信号来询问RFID标记的方法。该方法包括测量询问RF信号功率的过程；接收来自询问RFID标记的调制RF信号；测量接收的调制RF信号的功率；及比较测量的功率来提供用于询问RFID标记的质量测量。有利地，用户可以测量来自多个位置的询问的RFID标记的质量来确定RFID读出装置的最佳位置。类似于条形码检验，这个最佳位置可以被用于另外的RFID标记的随后的检验。例如，第二RFID标记可以使用来自最佳位置的第二询问的RF信号来询问。通过测量第二询问RF信号的功率；接收来自询问的第二RFID标记的第二调制RF信号；测量接收的第二调制RF信号的功率；比较接收的第二调制信号和第二询问RF信号的测量功率来提供询问第二RFID标记的测量质量；基于询问的第二RFID标记的测量的质量，询问的第二RFID标记可以被归类为多个质量级中的一个。然后基于这种分类，询问的第二RFID标记可以被接受或拒绝。
图1是根据本发明实施例的RFID检验器的方框图。
图2是用于图1的RFID检验器的RF收发机的示意图。
图3是根据本发明的一个方面由RFID检验器关于方位扫描的RFID标记天线发射的图解。
图4是作为范围函数的信号强度的曲线图。
图5说明具有基准点导向的检验器的显示，使得检验器可以被定位在来自RFID标记天线瞄准线的预定角度位移。
图6说明具有基准点导向的图5的检验器的显示，使得检验器可以被定位在另外的预定角度位移。
图7是作为来自图5和6的角度位移之间扫描的角度位移结果函数的信号强度轮廓的曲线图。
图8是根据本发明实施例的RFID检验器的方框图。
图9说明根据本发明实施例的存在与条形码印刷机集成的检验器的系统。
具体实施例方式
现在回到附图，图1中示出了典型的RFID检验器100的方框图。RFID检验器100包括RF收发机和处理器105。正如在RFID技术中已知的，收发机发送RF信号110将功率提供到无源RFID标记120。从而如果已经提供了能量，无源RFID标记调制RF信号110并反向反射编码RFID信号125到RF收发机105。收发机105包括单独的RF天线130，一个用于传输RF信号110而另一个用于接收编码的RFID信号125。然而，应当理解到RF收发机105的另一个实施例能够利用用于既传输又接收的单一的天线。
在检验期间，所希望的是RFID检验器100被定位在询问RFID标记的最佳位置。例如，RFID标记120可以包括在瞄准线方向140中具有最大增益的偶极天线。为了得到用于RFID标记120的测量质量，检验器100将被定位，使得天线130的最大增益也在瞄准线方向140中。如果检验器100在这种方式中不能够被最佳地定位，由于天线120和130不被定位来发送和接收最大值得到的RF能量，不同的可接受的RFID标记120可以被简单地认为具有较低的质量。模拟方向必须在条形码标记的检验期间被得到，其中如果条形码检验不指向条形码标记，合成斜率会影响条形码译码的质量。应当理解到RFID标记120提供有基准点，使得校准的技术人员能够明白如何手动地确定关于标记的基准点的最佳方向中RFID检验器105的方向。
为了除去对于校准技术人员的需要，该校准的技术人员应当理解到如何适当地确定关于这种偶极瞄准线的RFID检验器100的方向，例如如果标记天线为偶极天线，RFID检验器100的实施例将包括在适当方向中协助操作人员的能力。例如，RFID检验器100可以包括耦合到透镜组155和显示器160的图像处理器150。依靠检验器100要求的方向，图像处理器150将在显示器160上定位基准点165，使得RFID标记120的图像被定位在这些基准点165中心。可选择地，正如这里进一步地解释，检验器100可以包括GPS单元(未说明)，从而适当定位协助检验器100。
为了提供标记质量的标志，检验器100包括接收的信号强度指示器(RSSI)170和发送的信号强度指示器(TSSI)175。而不是利用如SNR或比特误差率的相关标志，RSSI 170将被设置，使得其提供所接收的信号的校准指示。在这种方式中，处理器105比较由TSSI175所提供的RF信号110的发送功率与编码RFID信号125的接收功率。例如，基于这种比较，RFID标记能够被存储为“A”级别、“B”级别、和“C”级别的种类。有利地，这种比较有利于RFID标记，该标记在产品装配中的包装。于是按照需要，边缘的RFID标记可以被立即检测和替换。
现在返回图2，示出了用于超外差收发机105的优选实施例的示意图。然而，应当理解到基带或零差结构也可以被实现。低噪声放大器(LNA)200放大表示为RFin的接收RF信号(图1中的信号125)来提供一个输入到RF复用器(MUX)205。通过RF MUX205的耦合之后，放大的接收RF信号下变频到响应本地振荡器(LO)信号的混频器210中的IF。然后来自混频器210的下变频模拟IF信号在模数转换器(ADC)215中被数字化来提供数字IF信号。数字收发机250解码数字IF来识别正被询问的RF标记。另外，这种解码可以被用来提供其他质量标志，例如比特误差率(BER)。
正如在背景部分所描述的，由于合成的RFID检验器将无法辨别，基于相关变量检验的如SNR的接收RF信号会出错，例如，RF吸收环境中定位的以其它方式位于原始RF环境中无法接受的RFID标记和可接受的RFID标记，。为了提供精确的接收信号强度指示，匹配LNA200的LNA220放大来自参考振荡器225的参考信号来提供放大的参考信号到RF MUX205。从而，通过RFMUX205的操作，无论是放大的参考信号还是放大的接收RF信号被下变频到混频器210中并且随后在ADC215中被数字化。校准参考振荡器225，使得如果MUX205选择用于放大的参考信号，由于LNA220的增益是已知的，因此合成数字化IF参考信号也为已知的功率。在这种方式中，数字化的IF接收信号可以与已知功率的数字化IF参考信号相比较，使得通过比较得到数字化的IF接收信号的功率绝对值。
对RF信号(表示为RFout)进行类似的测量，该RF信号将耦合到发送天线130(图1)来提供发送的RF信号110。为了提供RFout，收发机100产生数字IF信号229，该信号在数模转换器(DAC)230中被转换成模拟形式。应当理解到参考振荡器225可以按照模拟方式形成根据参考RF信号被上变频生成的参考数字IF信号。数字IF信号229上变频到响应LO信号的混频器235中的RF。功率放大器240放大合成的RF信号来提供RFout。应当理解到发送天线130具有内部损耗，使得发送的RF信号110的功率小于RFout中的功率。然而，希望来精确地了解发送的RF信号110的功率来适当地检验RFID标记。从而，TSSI175接收功率放大器240的输入和输出。由于功率放大器240的增益是已知的，于是TSSI 175能够计算对于发送的RF信号110的功率，从而解决由发送天线130产生的任何损耗。
应当理解到多数处理结构可以被用来处理接收的数字IF信号并用来产生发送的数字IF信号。例如，包括数字滤波器、I/Q解调器、和数字信号处理器的收发机250可以用来处理和产生这些信号。更高级别的功能将在微处理器260中被执行。输入/输出和用户界面模块270允许用户对微处理器260进行通信。不管所执行的特殊结构，RSSI 170和TSSI 175的使用能够精确检验RFID标记。
在检验RFID标记前，在标记和检验器100之间的最佳距离可以被确定。这个最佳距离可以实验上被检测或由正被检验的RFID标记的制造者所提供。检验器100的用户可以通过接收信号强度测量来执行外部确定RFID标记120瞄准方向120中的可变范围。
参考图3中所示的用于RFID标记偶极天线的典型天线发射模式，可以更好地解释这些可变测量范围。正如从发射模式中可知的，当角位移由瞄准方向140所得到时，来自天线的发送RF能量减小，这通过图3中的理想读出路径来表示。例如，在表示为方位角1和方位角2的角位移上进行的测量将将不表示发送的信号强度。然而，瞄准方向140中进行的测量将测量来自RFID天线的最强的发射。图4中示出了沿着瞄准方向140进行的测量的典型的曲线图。能够知道来自RFID标记的发送信号强度峰值位于理想读出位置A。如果在比位置A更接近RFID标记120的位置进行测量，远声场的影响减小发送的信号强度。类似的，如果测量能够在比位置A更远的范围RFID标记120上进行测量，远声场的影响减小发送的信号强度。对于理想读出位置A的典型距离大约地为三米。然而，应当理解到对于指定的RFID标记的理想读出位置A将依靠于在指定RFID标记中执行的天线类型。
如果已经确定理想的读出位置时，从RFID标记120到检验器100的相应的范围可以用来估量基准点165的大小，使得用户可以通过将基准点165与RFID标记120对齐将检验器100容易的手动定位在适当范围。应当理解到检验器100可以被配置具有符合正被检验的RFID标记的可变类型的基准点165的可变设置。依靠正被检验的特定RFID标记，例如，用户能够从下拉菜单中选择适当的基准点165。
如果当已经被使用适当的基准点165来配置时，用户可以手动地的定位检验器100，使得RFID标记120定位在基准点165中心，从而保证检验器100被定位在远离RFID标记120的理想读出位置A的范围上。通过引入适当的倾斜到基准点165，可以得到来自瞄准方向140的希望角位移。应当理解到基准点165的校准是关于RFID标记的物理标志，例如标记轮廓。如果RFID标记天线假定为以精确的方式中所与标记物理标志对齐，于是基准点165校准RFID标记的物理标志的产生对应的校准RFID标记天线。在这个情况中，基准点165可以被确定方向，使得通过将他们与正被检验的RFID标记的物理标志对齐，使得用户将检验器100定位在理想读出位置A上。然而，RFID标记天线的校准相对于物理标志而言可以是倾斜或未知的。在这种情况中，检验器100可以配置来定位显示器160中的基准点165，使得用户将交叉扫描来自RFID标记120的发送的RF射束来确定最大天线增益的方向140。于是检验器100可以精确地定位基准点165，使得用户将检验器100校准在最大天线增益方向140中。由于理想范围已经被预先确定并在基准点165的范围中说明，于是检验器100位于参考图3讨论的理想读出位置A上。
参考图5和6可以更好地理解这种扫描程序。图5示出在了显示器160中基准点165的典型排列，使得当RFID标记物理标志500对齐基准点165时，由来自最大天线增益方向140补偿检验器100。例如，对齐基准点165，将检验器100移动到如图3中所示的读出位置方向角1。在读出位置方向角1上测量接收的信号强度之后，正如图6中将基准点165对齐在显示器160中，以致迫使用户交叉扫描天线射束到另外的读出位置，例如图3中的用于方向角2的读出位置。当用户交叉扫描天线射束时，检验器100继续采样天线射束来测量接收的信号强度。在这种方式中，接收的信号强度的曲线可以期望为图7中所得到的。为了形成这种曲线，检验器100监控在每次测量时间时显示器160中物理标志500的方向。例如，如果用户在第一部分的扫描中缓慢地扫描并且然后在第二部分扫描中更迅速地扫描，曲线反映为在第一部分中测量点的间隔比第二部分扫描中测量点更近。通过将每个测量时间和在每个测量时间上显示器160中物理标志500的位置相联系，每个测量被定位在图7中得到的校正角位移上。于是检验器100可以分析曲线来确定最大天线增益方向140。如果已经定位最大天线增益方向140，检验器可以将基准点165定位在显示器160中，使得用户在理想读出位置A上定位检验器100。然后RFID标记120的检验如其中所讨论进行。
在可选择的实施例中，不是使用如刚才讨论的视觉定向方法，检验器100被配置成如图8所示的全球定位系统(GPS)800。为了执行天线射束扫描，用户可以首先测量RFID标记120的坐标。如果已知这些坐标，于是检验器100可以计算在方位角1和2上读出位置的坐标，正如关于图3所讨论的。用户可以指示来移动检验器100，从而使得其交叉扫描天线射束以形成如图7讨论的曲线。
不管关于图3所讨论的理想读出位置是如何被确定，检验器可以被定位在该理想位置。这类似于通常定位关于条形码标记表面的条形码标记检验器。应当理解到如果已经确定理想读出位置，被定位在该理想读出位置上的检验器不需要被配置来包括任何成像能力，如关于图5、6和7所讨论的。可代替的，仅仅处理关于图2讨论的TSSI和RSSI能力的检验器是足够的。这个检验器根据前述的质量水平可以分类标记。如果已经被设置在理想读出位置上，于是检验器可以与条形码印刷机集成或组装。如现有技术所知的，由条形码印刷机印刷的条形码补充或复制RFID标记信息。具有RFID标记的物品也具有如由条形码印刷机印刷的条形码。然而，由于检验器与条形码印刷机相组装，不是合适质量水平的具有RFID标记的物品可以立即被拒绝。图9中示出了一种典型的印刷机/检验器系统900。具有RFID标记905的物品经过检验器910连续地被传送。当每个RFID标记905连续地被定位，使得检验器910位于理想读出位置，即刻停止传送，使得可以检验理想定位RFID标记905。例如，物品920已经停止，使得其RFID标记905为正在被检验的一个。物品925已经检验了其标记。从而，来自条形码印刷机935的条形码标记930已经应用到物品925。在物品920已经检验了其标记之后，物品930可以被传送到理想读出位置，被停止，及检验其标记，等等。其RFID标记905不符合质量的这些物品将被识别，使得其RFID标记905可以被替换。
考虑系统900的优点——由于RFID标记检验是上下文有关的，其他的检验器可以用来确定如物品920的物品后来的检验的最坏情况的方案。如果已经被运往顾客或如仓库的中间位置，在这些随后位置上的用户应该保证先前检验的RFID标记905仍是可读出的。作为先前讨论的检验器的使用可以确定质量水平并从而确定从生产设备到这些随后位置的运送方式。例如，发送方式可以是使得在生产设备上“A”水平标记变为顾客仓库中上下文中的“B”水平标记。可选择的，“B”水平标记可以变为在这种传送功能下的“C”水平标记。如果用户确定仅“B”水平标记在其仓库中可接受，然后在生产设备上的系统900将仅通过已知这种传送功能的“A”水平标记。
正如刚刚描述的，检验器910基于用于单独在被检验的标记的RF能量询问上的检验的标记的其质量等级。然而，可以理解到这些等级也可以在其他上下文的信息上所影响。例如，检验器910的用户可以识别物品的某一等级具有检验的其RFID标记。可选择地，通过SKU信息的机器读出可以自动操作这种识别。已知这种上下文信息，从而检验器910可以改变其等级。例如，尽管可以分类用于一种类型物品的相同的检验的质量为“A”级，可以分类用于其他类型的物品的其相同的检验为“B”级。
对在前的描述的多种修改是可以理解的。例如，可以自动操作扫描处理。在这种自动操作的实施例中，可以移动性地在机械化的定位器上定位检验器。检验器将控制机械化的定位器，使得可以执行扫描。因此，尽管关于个别实施例已经描述了本发明，这种描述仅是本发明申请的举例，并不能作为限制。因此，本发明的范围在下面权利要求中所阐明。
权利要求
1.一种RFID检验器，包括收发机，可操作以用询问信号来询问RFID标记并接收来自所询问的RFID标记的结果的反向散射信号；发送信号强度指示器，可操作来测量询问信号的功率；接收信号强度指示器，可操作来测量来自所询问的RFID标记的信号功率；以及处理器，可操作来比较所测量的询问信号功率和RFID标记信号功率，以得到所询问RFID标记的质量的测量。
2.如权利要求1所述的RFID检验器，其特征在于，所述收发机是超外差式收发机。
3.如权利要求1所述的RFID检验器，其特征在于，所述收发机是零差式收发机。
4.如权利要求1所述的RFID检验器，其特征在于，来自所询问RFID标记的信号功率为反向散射的信号功率。
5.如权利要求1所述的RFID检验器，进一步包括显示器，可操作来显示所询问RFID标记的图像，其中配置所述RFID检验器使得在显示器上的基准点指导用户将RFID检验器定位在所询问的RFID标记的希望范围。
6.如权利要求5所述的RFID检验器，其特征在于，进一步配置所述RFID检验器使得基准点被定向在显示器之内，从而如果定向RFID检验器使得所询问的RFID标记与所定向的基准点具有预定的关系，则所定向的RFID检验器相对于所询问RFID标记的天线射束具有预定角定向。
7.如权利要求6所述的RFID检验器，其特征在于，所定向的RFID检验器也位于所询问RFID标记的预定范围上。
8.如权利要求7所述的RFID检验器，其特征在于，所询问的RFID标记和所定向的基准点的预定关系是所询问的RFID标记在定向的基准点的中心。
9.如权利要求8所述的RFID检验器，其特征在于，进一步配置RFID检验器，使得基准点可以在显示器中被定向在第一方向和第二方向上，从而如果第一定向RFID检验器，使得所询问的RFID标记具有与第一方向的基准点的预定关系，则第一方向的RFID检验器相对于所询问的RFID标记的天线射束具有第一预定角度方向，并且如果第二定向RFID检验器，使得所询问的RFID标记相对于第二方向的基准点具有预定关系，则第二方向的RFID检验器相对于所询问的RFID标记的天线射束具有第二预定角度方向，第一角度方向和第二角度方向在天线射束的相反两侧。
10.如权利要求6所述的RFID检验器，其特征在于，当从第一角方向移动RFID检验器到第二角方向时，进一步配置RFID检验器来测量来自所询问的RFID标记的信号功率。
11.如权利要求1所述的RFID检验器，进一步地包括GPS模块，可操作来确定所询问的RFID标记和RFID检验器的GPS坐标。
12.如权利要求11所述的RFID检验器，其特征在于，配置RFID检验器来处理所询问的RFID标记的GPS坐标，以确定RFID检验器的所希望的GPS坐标，从而如果RFID检验器定位在所希望的GPS坐标上，在所定位的RFID检验器位于所询问的RFID标记的所希望范围上。
13.如权利要求12所述的RFID检验器，其特征在于，进一步配置RFID检验器来处理所询问的RFID标记的GPS坐标，以确定RFID检验器的所希望的GPS坐标，从而如果RFID检验器定位在所希望的GPS坐标上，则所定位的RFID检验器也相对于所询问的RFID标记的天线射具有预定角关系。
14.一种RFID标记检验方法，包括使用询问RF信号询问RFID标记；测量询问RF信号的功率；接收来自询问RFID标记的调制RF信号；测量所接收的调制RF信号的功率；及比较所测量的功率来提供所询问的RFID标记的质量测量。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所接收的调制RF信号的功率测量比较在相对于所询问的RFID标记的天线射束的多个位置上接收的调制信号的功率。
16.如权利要求14所述的方法，进一步地包括比较在多个位置上测量的功率来确定RFID读出装置的最佳位置。
17.如权利要求16所述的方法，进一步地包括使用来自最佳位置的第二询问RF信号询问第二RFID标记；测量第二询问RF信号的功率；接收来自第二询问RFID标记的第二调制RF信号；测量所接收的第二调制RF信号的功率；及比较接收的第二调制信号和第二询问RF信号的所测量的功率，来提供所第二询问的RFID标记的质量的测量。
18.一种RFID检验器，包括收发机，可操作来使用询问信号询问RFID标记并接收来自询问RFID标记的结果的反向信号；用于测量询问信号功率的装置；用于测量来自所询问的RFID标记的信号功率的装置；及用于比较测量的询问信号功率和RFID标记信号功率来得到所询问RFID标记的质量测量的装置。
19.如权利要求18所述的RFID检验器，其特征在于，所述收发机是超外差式收发机。
20.如权利要求18所述的RFID检验器，其特征在于，所述收发机是零差式收发机。
21.如权利要求18所述的RFID检验器，其特征在于，来自所询问的RFID标记的信号功率是反向散射信号功率。
全文摘要
一种RFID检验器包括传送信号强度指示器(TSSI)和接收信号强度指示器(RSSI)。利用TSSI，RFID检验器可以确定照射所询问的RFID标记的功率总数。同样地，利用RSSI，RFID检验器可以确定通过RFID标记返回到RFID检验器的功率总数。通过比较用来照射所询问的标记的返回的功率，RFID检验器可以提供所询问的RFID标记的质量标志。
文档编号G06K7/00GK1783105SQ200510128388
公开日2006年6月7日 申请日期2005年9月16日 优先权日2004年9月16日
发明者丘力虎美生, T·A·查普曼 申请人:普林昌尼克斯股份有限公司