射频识别读取器系统的制作方法

专利名称：射频识别读取器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种射频识别(“RFID”)读取器系统。具体地讲，RFID读取器系统优 选是便携式的并且确定至少一个带RFID标签的关注对象的存在和大体位置。
背景技术：
射频识别(RFID)技术事实上已广泛用于包括运输、制造、废物管理、邮件跟踪、航 空行李核对和高速公路收费管理在内的各行各业。RFID系统常用于防止从被保护区域(例 如图书馆或零售店)未经授权地带走物品。RFID系统常常包括位于被保护区域出口附近的询问区或询问走廊，以检测附连到 受保护物品上的RFID标签。每个标签通常都包含唯一标识附连有该标签的物品的信息。该 物品可以为图书、制品、车辆、动物或个人、或者事实上任何其他有形物体。还可以为该物品 提供特定应用所需的附加数据。为了检测标签，RF读取器经天线输出RF信号，以在询问走廊内产生电磁场。该电 磁场会激发走廊内的标签。继而，标签会生成特征响应。具体地讲，标签在被激活之后，会 采用预定义的协议进行通信，使得RFID读取器可以接收来自走廊内的一个或多个标签的 识别信息。已知各种射频(“Rf”)天线和RFID系统，例如=U. S. Pat. No. 4，012，740、 U. S. Pat. No. 6，486，780、U. S. Pat. No. 5，030，959、JP 专利公布 2006-050477、JP 专利公布 2005-269403、JP 专利公布 2005-195341、GB 专利公布 2，388，963。尽管可用的RFID读取器系统的商业成功使人印象深刻，但是希望进一步改善现 有的便携式RFID系统的性能以向用户提供除所关注产品的存在以外的更多信息。

发明内容
本发明的一个方面提供了一种便携式射频识别(“RFID”)读取器系统。帮助用户 定位至少一个所关注的带RFID标签的对象的便携式RFID读取器系统包括计算机；用户 接口 ；RFID读取器；以及天线，用于形成电磁场，其中，所述天线能够在瓣场布置与空场布 置之间进行电切换，以确定所关注的带RFID标签的对象的存在和总体相对位置。本发明的另一个方面提供了另一种便携式RFID读取器系统。帮助用户定位至少 一个所关注的带RFID标签的对象的便携式RFID读取器系统包括计算机；用户接口 ；RFID 读取器；天线阵列，用于形成电磁场，其中所述天线阵列包括第一射频(“RF”)元件和第 二 RF元件，其中对第一 RF元件和第二 RF元件进行同相驱动以形成瓣场布置，其中对第一 RF元件和第二 RF元件进行异相驱动以形成空场布置，并且其中所述天线阵列能够在瓣场 布置与空场布置之间进行电切换以确定所关注的带RFID标签的对象的存在和总体相对位 置。本发明的以上概述并非意图描述本发明每个公开的实施例或每种实施方式。以下 附图和具体实施方式
更具体地举例说明了示例性实施例。


本发明将参照附图得到进一步的阐明，其中在此数个视图中的相同结构由相同数 字指代，并且其中图1是本发明的便携式RFID读取器系统的一个实施例的透视图；图2是去除了部分机箱的图1的RFID读取器系统的侧视图；图3是图1的RFID读取器系统的框图；图4是示出瓣场布置和空场布置二者的天线图案；图4a是示出图4的空场布置的三维图；图4b是示出图4的瓣场布置的三维图；图5示出了包括瓣场布置和空场布置二者的图1的RFID读取器系统的示意图；图6A-6C示出了在三个不同位置提供瓣场布置和空场布置的图1的RFID读取器 系统的示意图；图7a示出了具有几个带RFID标签的产品的房间的示意性正视图；以及图7b示出了与图7a相似的视图，其包括使本发明的RFID读取器系统的用户的旅 行时间最小化的路径。
具体实施例方式一般来讲，各种RF天线和RFID系统已知可用于确定通常具有与之关联的RFID标 签的特定所关注产品的存在。然而，很少有系统能够确定正在寻找的带RFID标签的产品相 对于用户的实际位置以及向用户提供查找用户搜寻的产品的方向。本发明的RFID读取器 系统能够既帮助用户确定其所搜寻的带RFID标签的产品的存在又能够提供该产品相对于 用户刚刚通过RFID读取器进行扫描的区域的大体位置。如下文更加详细的解释，RFID读 取器系统使用不同的电磁场配置实现这个目的，以检测读取器相对于所关注的带RFID标 签的产品的大体距离和角方向从而向用户提供这种产品的大体位置。RFID标签通常包括集成电路，该集成电路可操作地连接到以本领域公知方式从源 接收射频(“RF”)能量并且反向散射RF能量的天线。反向散射的RF能量提供了信号，该 信号经RFID标签调制以传输关于RFID标签及其关联的制品的信息。作为本文(包括权利 要求)所用的术语，带RFID标签的产品是指以某种方法与产品进行关联的RFID标签。例 如，它可以通过粘合剂附贴到产品上，或者内置到产品中(例如文件)，或者它可以靠近产 品放置。图1和图2示出了本发明的RFID读取器系统的一个实施例。RFID读取器系统10 示出了便携式或移动RFID读取器系统。尽管图1示出了可由用户的手进行把握的实施例 (使其可以手持)，但是还可以想到使得系统便携的其它构形。例如，RFID读取器系统10可 以安装在移动推车上。参照图1和图2，本发明的RFID读取器系统10优选包括计算机12、用户接口 14、 RFID读取器16和天线38。优选的是，如图1和图2所示，计算机12、用户接口 14、RFID读 取器16和天线38均设置在单个集成单元内。优选的是，天线38是天线元件的阵列。在图 1和图2中，所示的RFID读取器系统38包括两个天线元件(第一天线元件40和第二天线元件42)。系统的用户接口 14被设计为传送搜索状态并且可选地允许用户输入数据。所示 的用户接口 14的一个例子包括显示器44和指示灯46A和46B，用于引导用户至特定产品。 然而，用户接口 44可以采取许多形式，例如，用户接口可以包括各种反馈系统，这些反馈系 统包括诸如特定声音的音频指示器或者诸如振动的触觉或感觉指示器，用于导引用户至特 定产品。用户接口 44可以包括允许用户向RFID读取器系统10输入信息的键盘，可以包括 用于上下移动光标以选择在显示器上列出的产品的键，或者可以包括触摸屏显示器。用户 接口可以包括以所需间隔重复生成的音频信号，以针对询问源应对RFID标签进行询问的 速度来调整用户的步速，或者以指示RFID标签相对于读取器10的靠近位置。用户接口 44 既可以集成到单元中也可以是独立的。当用户接口 44独立时，可以各种方法对它进行设 计，包括设计为用户能够易于观看、感觉或聆听的“佩带”装置。读取器系统10还优选地包括RFID复写器、电源18和能实现本文所述类型的各种 功能的软件。RFID读取器/复写器可以包括从WJ Communications, Inc. of San Jose，CA 商购获得的标号为MPR7000的读取器。例如，可通过得自3Com Company of Santa Clara, California的标号为Palm Pilot的“palm-top”或手持计算机提供该计算机。作为另外一 种选择，该计算机可以与从3M Company, St. Paul, MN商购的3M 803RFID读取器系统相似。 该便携式计算机可以包括操作系统、触摸屏显示器、用于开发用户接口的几个按钮、充电底 座、在系统与另一个计算机之间传递数据的对接底座、向便携式RFID读取器系统连接外设 的一个或多个端口和电池电源18。一些单元还可以包括例如条形码扫描器的内置外设。探 测器是3M公司的。通过使用诸如上述的Palm Pilot或其它PDA的便携式计算机，与其中RFID读取 器系统必须与独立的计算机、数据库、软件系统等等进行交互的系统相比，能够实现下述类 型的许多实时功能。RFID读取器系统还优选包括一体电源，尽管它能够连到可佩带在用户腰部上的类 型的较大电源。在一体电源的情况下，电源可以对处理器供电也可以不供电，并且当连接到 对接底座时可以进行充电。当使用手持计算机时，它可以包括它自身的电源，并且当连接到 对接底座时可以进行充电以上传和/或下载信息。存在用于在便携式RFID读取器系统10与另一个处理站之间传递数据的许多选 项。对接底座方法能够用于上传或下载数据。例如，这个方法能够用于在执行搜索以查找 那些特定产品之前上传产品识别信息。链接方式可以实作为对接底座、无线或有线下载和 /或上传、RFID读取器系统10与另一个处理器之间的无线或有线实时链接，或者以适于传 递这种数据的任何其它方式进行实现。RFID读取器系统10优选包括用于支撑天线元件40和42的支撑构件50、柄部36 和基座部分34。用户接口 14和计算机12安装在柄部36的顶部。在基座部分34的内部 包括多个组件电压或电源调节器22、惯性传感器20、电源分割器24、相位控制电路26、微 控制器28、减压器52和例如电池18的电源。图3是大部分这些组件的框图，其便于描述 RFID读取器16与天线38如何进行互连。为了将RFID读取器16与两个天线元件40和42 进行互连，来自RFID读取器16的信号由电源分割器24进行划分，其中，电源分割器24连 接到相位控制电路26，相位控制电路26连接到两个天线元件40和42。这种架构同时用作 发送和接收信号路径。
优选的是，天线阵列38的RFID天线元件40与42相距1/2波长。在一个实 施例中，使用的天线元件是915MHz八木天线。这种天线包括定向器、反射器和驱动组 件。可商购的八木天线的一个例子得自Ramsey Electronics，可通过http //www. ramseyelectronics. com 从 Ramsey Electronics, based in Victor, NY 购买，标号为 LPY915。U. S. PatentNo. 6，307，521公开了对驱动组件的阻抗匹配。RFID读取器系统10优选包括至少一个惯性传感器20，用于计算带RFID标签的所 关注产品相对于天线38的大体方位、方向、路线或位置。惯性传感器20是对水平平面(x-y 平面)内的旋转敏感的角速度传感器，其中，对速度信号进行一次积分以生成水平平面内 的角方向。注意尽管角速度传感器独自不能够确定绝对角方向(例如，北或西)，但是它 能够确定它旋转了多少度以及角运动是沿顺时针方向还是沿逆时针方向。使用超过一个的 惯性传感器20将有助于提供更加确定的位置。合适的惯性传感器的一个例子可从Analog Devices, Inc. of Norwood，MA进行商购(标号ADIS16100)。尽管当前可用的惯性传感器 还不能够确定带RFID标签的所关注产品的精确或确切位置，但是随着技术随时间进步，期 待精确度增加。然而，当前可商购获得的传感器能够提供带RFID标签的所关注产品相对于 RFID读取器系统10的各种大体方向，以提供带RFID标签的所关注产品的大体方位、方向、 路线或位置，这有助于用户对带RFID标签的所关注对象进行定位。本领域技术人员可以选 择适于任何特定应用所需的位置精确度或准确度的商购惯性传感器。在一个优选实施例中，RFID读取器系统10被构造为在无线电频谱的超高频带 (UHF)内进行工作。然而，RFID读取器系统10可以被构造为在无线电频谱的其它频带(例 如，高频)内进行工作。如下文所更详细地论述，如果带RFID标签的产品处于瓣场或空场布置内，则每当 便携式RFID读取器系统10在产品的范围内被激活时，它能够询问并识别带RFID标签的产 品。例如，能够通过与系统关联的触发器48提供间歇激活，从而RFID系统10需要电力的 实耗时间最小。读取距离是多个因数的函数，但是在当前技术和系统工作所将使用的可能 频率的给定条件下，预期最大是30英寸(9. 14米)。在一些应用中，可能期望限制装置的工 作范围，从而使得它仅仅询问与更近范围的产品关联的RFID标签。优选的是，当RFID读取 器系统10靠近带RFID标签的所关注产品时，输出功率下降。在其它情况下，期望为最长的 可用工作范围。在其它应用中，优选控制输出功率(由此控制读取范围)以实现基于电池 包的更长持续操作。读取距离还将受到天线的设计以及RFID标签相对于天线的方向的影 响。应当理解，读取距离、电池重量以及电池充电或更换之间的寿命经常彼此依赖。基于装 置的特定应用，能够想到各种折衷情况。在工作中，便携式系统的特别有用的特征是获得关于由读取器系统10所扫描的 产品的实时信息。也就是说，便携式RFID读取器系统从RFID标签获得信息，并且或者立即 显示该信息，或者立即显示存储在系统内的与带标签产品有关的信息。这与在能够对用户 显示那个信息之前必须与独立的信息数据库进行连接或者以其它方式进行通信的装置形 成对比。本发明的便携式RFID读取器系统还能够与独立数据库进行连接或者能够以其它 方式进行通信(如果需要这些特征)。图4、图4a和图4b便于描述由RFID读取器系统10产生的各种场配置。图4是 二维天线图案，其示出由本发明的RFID读取器系统10产生的电磁场的实际测试数据，包括通过x_y平面的空场配置70的一个实施例和瓣场配置60的一个实施例。图4a和图4b示 出了图4的相同电磁场的三维表面表示，其中，图4a表示空场配置70，图4b表示瓣场配置 60。(图4a示出了天线图案的部分表面表示)如下文更加详细的描述，瓣场和空场配置可 用于识别带RFID标签的产品的位置。通常小实体尺寸的便携式RFID装置是便利的，由此改善RFID装置的便携性。然 而，当天线相对于使用的波长在电学上较小时，天线将不会非常定向。一般来讲，方向性与 给定频率的天线尺寸成比例。这种在电学上较小的天线可用于检测产品的存在或不存在， 但是不可用于提供发现产品的大体方向。如本文所用，术语“在电学上较小，，是指实体尺寸 为使用的波长的1/10或更小的天线。较大天线的方向性要大于较小天线的方向性。能够通 过以在电学上较小的低方向性天线作为阵列元件的阵列形成具有较高方向性的在电学上 较大的天线。在本发明中，通过形成较小天线的阵列以形成较大天线来形成方向性更大的 天线。RF阵列元件40和42的间距和相对定相是确定天线阵列38的性能的重要因素。RF 元件40和42的相位能够进行电控，并且这种天线阵列38通常称作“相控阵列天线”。在一 个实施例中，为得到最佳性能，RF阵列元件优选间隔1/2到1个波长。在一个实施例中，天 线元件40和42在y方向上间隔1/2波长。因此，随着阵列38中的天线元件的数目增加，天 线38的尺寸增加，并且总体上改善了天线的方向性。当谈及增加天线的方向性时，这意味 着天线的主瓣场的角宽度下降。在图4中示出了主瓣场的这种角宽度的一个例子(角α)， 其中，角α表示瓣场布置的半功率角跨度。在一个实施例中，角α近似为115°。然而， 本领域技术人员可以根据期望应用选择其它角度。在图4中，由标号60a指定主瓣场，由标 号60b指定次瓣场。主瓣场通常直接在天线38前方，次瓣场通常在天线38的后方。在优 选实施例中，最小化或消除次瓣60b。天线阵列还能够被设计为具有天线不能够有效辐射或 接收RF信号的空区或角区。图4中所示的空场配置的一个例子包括由70a指定的一个瓣 部分和由70b指定的另一个瓣部分从而形成空区72。在优选实施例中，角空区72相对于主 瓣的角宽度可以是窄的。在图4中示出了主空场的这种角宽度的一个例子(角β)，其中 角β表示空场布置的半功率角跨度。在一个实施例中，角β近似为35°，然而，本领域技 术人员可以根据期望应用选择其它角度。如下文参照图5和图6A-6C更加详细的描述，本 发明被设计为当尝试查找带RFID标签的产品的角位置时利用空区的较高角分辨率来提供 优点。根据两个天线元件40和42的相对相位，具有少到2个元件的天线阵列能够用于形 成瓣场配置60或空场配置70。当对两个天线元件40和42进行同相驱动时，形成瓣场配置 60。如图4所示，当对天线元件40和42进行异相驱动时，形成了具有空区72的空场配置 70，其中，空区的角跨度(角β )优选小于瓣场60a的角跨度(角α)。当形成空区72时， 它实际被两个瓣70a与70b限定，角偏移至空区72的每侧。尽管任一模式单独不会最佳用 于便携式RFID读取器，但是迅速从一个配置电切换到另一个配置的能力提供了优点。如下 文参照图5和图6A-6C更加详细的描述，这些优点可以包括利用瓣或空天线配置来初始检 测带RFID标签的产品并且使用空区的较高角分辨率辅助识别产品的角位置的能力。图5示出了便携式RFID读取器系统10、相对于读取器系统标记为位置A、B和C 的三个不同位置的代表性RFID标签100、以及由天线38形成的空场70和瓣场60。尽管通 常在任何时刻能够由天线38仅仅形成这些场中的一个，但是相位控制电路26能够进行电 控以迅速从一个场切换到另一个场。相位控制电路26在微控制器28的控制之下，用于允
9许微控制器28选择空场配置70或瓣场配置60。当选择瓣场60时，位置B和C的RFID标 签100将被读取，而位置A的标签将不被读取。当选择空场时，图5的位置B的RFID标签 将被读取，而位置A和C的标签100将不被读取。基于这个信息，能够确定1)由于能够通 过瓣场60而非空场70读取RFID标签C，所以RFID标签C总体位于读取范围内的系统10 的天线38的中心前方；2)由于通过空场和瓣场二者读取RFID标签B，所以RFID标签B位 于读取范围内的天线38的偏心左前方或右前方；3)位置A的标签不在天线的读取范围内。 在没有附加信息的情况下，RFID读取器系统10不可以确定RFID标签B是在中心的左侧还 是右侧。作为相对参考角，将朝向标签C的中心前向方向作为0度的参考角方向。图6便于说明在旋转天线以使得场扫描过大体弧形的情况下如何能够更加唯一 地确定这三个RFID标签100A-100C的相对角位置。图6a_6c示出了当RFID读取器系统10 从左向右进行扫描时处于三个不同位置的场。如图6a所示，当天线从0度的参考角方向逆 时针旋转大约15度时，瓣场60将读取RFID标签A，但空场70将不会读取。这个信息与来 自惯性传感器20的角信息一起然后能够用于推断RFID标签100A的位置位于RFID标签 100C的方位的左侧大约15度的方位，其中，RFID标签100C先前被确定为在近似中心前方 的方位(任意定义成O度参考角)。基于这个方向，当天线38顺时针旋转时，天线38最终 再次扫过0度的相对角，如图6b所示。当天线38扫过图6b中的这个角位置时，瓣场60将 能够读取标签C，但是由于天线38产生空72所以不能够读取，从而验证标签C仍然位于大 约0度的相对方位。当天线继续顺时针旋转并且向0度参考角的右侧扫过大约10度的相 对角时，如图6c所示，瓣场60将能够读取标签B，但是空场70的瓣70a和70b将不能够读 取RFID标签100B。因此，当RFID读取器系统10通过瓣场60而非空场70读取特定RFID 标签100时，这个特定的RFID标签100必须总体上位于天线38的中心前方。这个信息与 从惯性传感器20导出的天线38的角方向进行结合能够使得微控制器28确定位于RFID读 取器系统10的读取范围内的各个RFID标签100的相对角方位。如果仅仅使用宽的瓣场60而不使用窄的空场70和惯性传感器20，并且RFID读 取器被设计为每当关注的RFID标签100被读取时就嘟嘟响，则用户能够使用便携式RFID 读取器就像使用盖革计数器一样查找一个特定标签的位置。然而，由于宽瓣60将不能够提 供简明的方向性信息，所以与由本发明的RFID读取器系统提供的信息相比，RFID标签定位 过程将不是最佳的。如果所关注的RFID标签100位于不同方向则通过RFID读取器同时 定位几个RFID标签100的能力变得非常困难，这是因为当读取器指向大部分任何方向时 响应于发现关注的标签之一嘟嘟叫，从而迷惑用户。通过添加与在哪些角方向读取哪个或 哪些RFID标签的相关的惯性传感器20和微处理器或微控制器28有助于确定关注的每个 RFID标签被定位的总体角方向或方位，尤其在天线38通过全360度扫描进行旋转以后，假 定RFID标签100位于天线38的读取范围内。关注的每个RFID标签的角方位信息能够经 由图形或声音用户接口呈现给用户。如果仅仅使用空场70而没有惯性传感器20并且RFID读取器被设计为每当关注 的RFID标签100被读取时嘟嘟叫或者提供触感，则因为仅仅当读取器没有直接指向关注的 RFID标签100时读取器将嘟嘟叫所以用户有可能混淆。如果用户尝试同时识别位于不同方 向的几个RFID标签100的位置(此时，当RFID读取器10指向几乎任何方向时均嘟嘟叫)， 则这个过程还将进一步迷惑用户。在这种情况下，添加惯性传感器20和微控制器28是有重大意义的。当读取器天线38旋转时，空场70扫过一个弧。惯性传感器20向微控制器28 提供角方向信息。微控制器28然后与这个信息进行关联以确定在哪些角方向各个RFID标 签100的每个能够被读取以及不能够被读取。知道当天线38持续在一个方向上进行旋转 时，在进入空区72之前每个关注标签将第一次被读取，然后当位于空72内时不被读取，然 后在从空72出来以后再次被读取，系统10确定何时每个RFID标签处于空72内即直接定 位在天线38的前方。由于惯性传感器20能够检测旋转的方向，所以微控制器28准确地处 理数据，即使用户选择以往复运动形式而非在一个方向上以连续旋转形式扫描读取器天线 38。由于空场70的角方向性大于瓣场60的角方向性，所以使用空场70确定关注的 RFID标签100的角方向是有利的。然而，这种布置的难题在于，由于当RFID标签100直接 位于天线38前方时它位于空区72内，所以不能够被读取。因此，对本发明的RFID读取器 系统设置还能够形成瓣场60的天线38从而验证关注的RFID标签100总体真实位于天线 38的前方是有利的。在RFID读取器系统10识别了关注的RFID标签100的角方向以后，用户接14然 后沿着标签的方向指引用户，例如如图7a所示。如果微控制器28还改变读取器系统10的RF输出功率，则微控制器28还能够将 以什么RF功率以及以什么角方向读取每个关注的RFID标签100进行关联，据此能够推断 出范围和角位置信息。在扫描的数据采集过程中或者当通过用户接口 14被引向关注标签 时，RF功率能够发生变化。例如，RFID读取器系统10提供根据读取器10如何靠近关注对 象100而发生改变的触觉或音频指示器。在扫描过程中，RFID读取器系统10还可以累积读取的RFID标签100的详细目录， 并且针对潜在的未来使用而累积这些RFID标签100的每一个的位置信息。在图7a和图7b中示出了使用RFID读取器系统10的一个例子。图7a和图7b示 出了人员办公室120或者具有由标号100指定的各种带RFID标签的产品的房间。例如，办 公室120可以是具有几个文件(每个文件具有它自己的RFID标签100)的代理人的办公室。 作为另一个例子，房间120可以是诊所内的对医用记录添加RFID标签的医用记录房间或者 具有RFID标记的货盘的仓库。继续说明房间120是代理人办公室的例子，代理人助理进入 代理人办公室120查找具有RFID标签的多个文件100。每个RFID标签均具有它们自己的 识别号，并且每个RFID标签在数据库中进行识别并且与特定RFID标签所附到的特定文件 进行关联。助理从数据库或者直接从便携式RFID读取器系统10自身挑选她正寻找的文件。 她于是进入办公室开始定位和收集文件，并且当她站立在门口 122时，如图7a所示，从左向 右弧形扫描RFID读取器系统10，从而通过由RFID读取器系统10产生的电磁能量扫描房间 120。首先，RFID读取器系统10利用通过使用天线38以最大RF功率部分实现的伸向远处 的场确定关注产品100A-100C的存在或不存在。在这个阶段中，天线图案可以是窄的也可 以是宽的，这是因为这个阶段的意图并非必须解决除简单的关注产品100A-100C的存在或 不存在以外的任何信息。如果没有检测到任何关注产品100A-100C，则助理可以在另一个代 理人办公室或其它位置检索她寻找的文件。然而，如果检测到关注产品100中的任何一个， 则天线38开始在上文详细讨论的各种瓣和空场之间进行往复电切换的下一个阶段以开始 确定相对于读取器系统10的每个关注产品100A-100C的相对位置。或者，替代RFID读取器系统10在这两种单独和不同的模式下工作，系统10可以具有一种模式，其中天线在瓣和 空场之间进行往复电切换，并且它确定关注产品100A-100C的存在或不存在并且同时确定 产品100A-100C的相对位置。用户接口 14的显示器44可以向用户提供看起来与在图7a 和图7b中所示的视图相似的房间的视觉描述，从而向关注产品100A-C提供总体方向。然 后，可以按照用户第一次选择关注产品100A-C的顺序收集关注产品100A-C，如图7a中的虚 线箭头所示。或者，RFID读取器系统10可以在它的软件中包括附加功能，用于计算从读取 器到关注产品100A-C的近似距离以及关注产品它们自身之间的近似距离，然后优化三个 关注产品100A-C之间的旅行距离。例如，基于时间观点，与如图7a所示按照100AU00B和 100C的顺序收集产品相比较，助理如图7b所示按照100AU00C和100B的顺序收集产品更 加有效。在另一个实施例中，针对普通盘点目的，如果使用定位RFID标签(例如，指定房间 120的固定位置的RFID标签)，则用户可以在进入房间之前读取RFID定位标签，并且惯性 传感器20能够清零以表示原点(0，0，0)点。然后，基于这个位置，当用户在房间120内移 动时，产品RFID标签100可以被读取并且总体位置(X，y，ζ)可以与被读取的产品RFID标 签100进行关联以建立信息数据库。在经由无线链接进行盘点时或者在盘点完成后通过对 接可以建设这个数据库。这样在将所有的关注房间置于数据库中以后，这个特征可以辅助 查找过程。当选择产品时，操作员将知道去哪个房间120。在读取定位标签以后，使用惯性 传感器可以将它们引导至房间中的位置，并且从这个位置，探测器算法可以接下来得到所 述物品。现在，已经结合本发明的数个实施例对本发明进行了描述。提供上面的详细描述 和实例仅为了清楚地理解本发明。这些描述和实例不应被理解为不必要的限制。本文引用 的所有专利和专利申请均以引用方式并入本文。在不脱离本发明范围的前提下，可对所描 述的实施例进行许多更改，这对本领域内的技术人员是显而易见的。因此，本发明的范围不 应被限定在本文所描述的精确细节和结构内，而是受权利要求书的语言所描述的结构及这 些结构的等同物限定。
1权利要求
一种便携式射频识别(“RFID”)读取器系统，用于帮助用户定位至少一个所关注的带RFID标签的对象，包括计算机；用户接口；RFID读取器；以及天线，用于形成电磁场，其中所述天线能够在瓣场布置与空场布置之间进行电切换以确定所关注的带RFID标签的对象的存在和大体位置。
2.根据权利要求1所述的便携式RFID读取器系统，其中所述空场布置的半功率角跨度 小于所述瓣场布置的半功率角跨度。
3.根据权利要求1所述的便携式RFID读取器系统，其中通过控制所述RFID读取器的 输出功率限制所述读取器的工作范围。
4.根据权利要求3所述的便携式RFID读取器系统，其中所述计算机确定所述天线与所 述所关注的带RFID标签的对象之间的所述距离是增加还是减小。
5.根据权利要求1所述的便携式RFID读取器系统，还包括至少一个惯性传感器。
6.根据权利要求5所述的便携式RFID读取器系统，其中所述计算机确定所述天线与所 述所关注的带RFID标签的对象之间的相对角方向。
7.根据权利要求1所述的便携式RFID读取器系统，还包括至少一个惯性传感器，其中 通过控制所述RFID读取器的输出功率限制所述读取器的工作范围，并且其中所述计算机 收集关于所述功率设置和关于所述惯性传感器的数据以估计所述天线与所述所关注的带 RFID标签的对象之间的大体距离。
8.根据权利要求7所述的便携式RFID读取器系统，其中所述计算机确定多个所关注的 带RFID标签的产品相对于所述天线的位置，并且确定使得在所有所述多个产品之间的行 进距离最小化的行进至所有所述多个所关注的产品的顺序。
9.根据权利要求1所述的便携式RFID读取器系统，其中所述用户接口包括用于向所述 用户提供信息的视频、音频或触觉指示器。
10.根据权利要求9所述的便携式RFID读取器系统，其中所述系统传送所述搜索状态， 并且其中所述用户接口允许用户向所述RFID系统输入数据。
11.根据权利要求1所述的便携式RFID读取器系统，其中所述用户接口包括显示器并 且指示所述所关注的带RFID标签的产品的所述相对位置。
12.根据权利要求1所述的便携式RFID读取器系统，其中所述天线包括用于形成电磁 场的天线阵列，其中所述天线阵列包括第一射频(“RF”)元件和第二 RF元件，其中对所述 第一 RF元件和所述第二 RF元件进行同相驱动以形成瓣场布置，并且其中对所述第一 RF元 件和所述第二 RF元件进行异相驱动以形成空场布置。
13.一种便携式射频识别(“RFID”)读取器系统，用于帮助用户定位至少一个所关注 的带RFID标签的对象，包括计算机；用户接口 ；RFID读取器；天线阵列，用于形成电磁场，其中所述天线阵列包括第一射频(“RF”)元件和第二 RF元件，其中对所述第一 RF元件和所述第二 RF元件进行同相驱动以形成瓣场布置，其中对所 述第一 RF元件和所述第二 RF元件进行异相驱动以形成空场布置，并且其中所述天线阵列 能够在所述瓣场布置与所述空场布置之间进行电切换以确定所关注的带RFID标签的对象 的存在和大体位置。
14.根据权利要求13所述的便携式RFID读取器系统，其中所述空场布置的半功率角跨 度小于所述瓣场布置的半功率角跨度。
15.根据权利要求13所述的便携式RFID读取器系统，其中通过控制所述RFID读取器 的输出功率限制所述读取器的工作范围。
16.根据权利要求15所述的便携式RFID读取器系统，其中所述计算机确定所述天线与 所述所关注的带RFID标签的对象之间的所述距离是增加还是减小。
17.根据权利要求13所述的便携式RFID读取器系统，还包括至少一个惯性传感器。
18.根据权利要求13所述的便携式RFID读取器系统，还包括至少一个惯性传感器，其 中通过控制所述RFID读取器的输出功率限制所述读取器的工作范围，并且其中所述计算 机收集关于所述功率设置和关于所述惯性传感器的数据以估计所述天线与所述所关注的 带RFID标签的对象之间的大体距离。
19.根据权利要求17所述的便携式RFID读取器系统，其中所述计算机确定所述天线与 所述所关注的带RFID标签的对象之间的所述相对角方向。
20.根据权利要求18所述的便携式RFID读取器系统，其中所述计算机确定多个所关注 的带RFID标签的产品相对于所述天线的位置，并且确定使得在所有所述多个产品之间的 行进距离最小化的行进至所有所述关注的多个产品的顺序。
21.根据权利要求13所述的便携式RFID读取器系统，其中所述用户接口包括用于向所 述用户提供信息的视频、音频或触觉指示器。
22.根据权利要求21所述的便携式RFID读取器系统，其中所述系统传送所述搜索状 态，并且其中所述用户接口允许用户向所述RFID系统输入数据。
23.根据权利要求13所述的便携式RFID读取器系统，其中所述用户接口包括显示器并 且指示所述所关注的带RFID标签的产品的所述位置。
24. 一种帮助用户定位至少一个所关注的带RFID标签的对象的方法，包括如下步骤提供一种用于帮助用户定位至少一个所关注的带RFID标签的对象的便携式射频识别(“RFID”)系统，包括计算机；用户接口 ；RFID读取器；以及天线，用于形成电磁场，其中所述天线能够在瓣场布置与空场布置之间进行电切换以 确定所关注的带RFID标签的对象的存在和大体位置；确定具有与之关联的RFID标签的所关注对象的存在；以及在所述瓣场布置与所述空场布置之间进行电切换以确定具有与之关联的RFID标签的 所述所关注对象的位置。
25. 一种帮助用户定位至少一个所关注的带RFID标签的对象的方法，包括如下步骤产生具有瓣场布置的电磁场；扫描指定区域；确定在所述电磁场内读取所关注的带RFID标签的对象的角范围； 确定所述所关注的带RFID标签的对象近似处在所述角范围的中心。
全文摘要
总的来讲，本发明公开了一种射频识别(“RFID”)读取器系统。具体地讲，该RFID读取器系统优选地是可移动的并且确定至少一个所关注的带RFID标签的对象的存在和大体位置。
文档编号G06K17/00GK101911519SQ200880123559
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月10日 优先权日2007年12月20日
发明者罗纳德·D·杰斯密 申请人:3M创新有限公司