專利名稱：射頻識別裝置及識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種射頻識別裝置，特別是關(guān)于一種可以識別具有相同識別碼的標簽的射頻識別裝置。
背景技術(shù)：
射頻識別標簽(Radio Frequency Identification tag，RFID tag)被使用在識別使用者或物品上，已是眾所周知的應(yīng)用。一般而言，當標簽(tag)被調(diào)制(modulated)過而帶有識別碼(identifying code)的頻率激發(fā)(excited)時，會產(chǎn)生磁場(magnetic field)，在某些情況下或許是電場(electricfield)。標簽可分為本身包括了電源的主動式標簽，或者是較為普遍的被動式標簽，就被動式標簽來說，其在被讀取或是置于感應(yīng)器(reader)的感應(yīng)范圍內(nèi)時，需要由外部的激發(fā)，例如感應(yīng)門，信道等。一般來說，當被動式標簽接近感應(yīng)門時，接受到發(fā)射天線發(fā)射的激發(fā)頻率信號，會產(chǎn)生經(jīng)過調(diào)制的磁場或是電場，然后會被鄰連接于發(fā)射天線的接收天線接收，用以辨識標簽。
此外，標簽中更可包括不同的識別碼(Identification Code)，用以辨別區(qū)分出不同種類的物品或使用者。例如將員工身上所佩帶的識別標簽，與訪客所佩帶的識別標簽，分別植入不同的識別碼，如此一來便可以在使用者通過感應(yīng)門的同時，依據(jù)感應(yīng)器辨識出的識別碼來辨識使用者身份。
以上所述的情況皆為當單一標簽或是具不同識別碼的標簽通過感應(yīng)器的感應(yīng)范圍。然而，感應(yīng)器無法辨識出同時存在感應(yīng)范圍內(nèi)具有相同識別碼的標簽數(shù)量。舉例來說，倉庫中的貨物皆附有標簽以供識別，不同種類的貨物標簽具有不同的識別碼，倉管人員使用感應(yīng)器掃描倉庫卻只能得到貨物的種類數(shù)目，卻無法得知倉庫中各別種類的數(shù)量。
因此，實有必要改善習(xí)知的無線頻率識別系統(tǒng)，使其感應(yīng)器可以在感應(yīng)范圍中偵測出具有相同識別碼的標簽。并且可以實時偵測出在感應(yīng)范圍中所有標簽數(shù)量增減的變化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的發(fā)明背景中，傳統(tǒng)的射頻識別裝置所產(chǎn)生的諸多缺點。本發(fā)明提供一種可識別具相同識別碼的標簽的射頻識別裝置，用以克服傳統(tǒng)識別器應(yīng)用中所衍生的問題。
本發(fā)明的主要目的在于提出一種可識別具相同識別碼的標簽的射頻識別裝置。
本發(fā)明所述射頻識別裝置可以實時偵測在感應(yīng)范圍中所有標簽數(shù)量增減的變化。
本發(fā)明所述射頻識別裝置可以識別具相同識別碼的標簽數(shù)量。
本發(fā)明另一目的在于提供一種在射頻識別裝置中，感應(yīng)器識別具有相同識別碼標簽的方法。
本發(fā)明所述一種射頻識別裝置，包括一感應(yīng)器，用以發(fā)射一時間槽周期信號，其中該時間槽周期信號中的一時間槽周期分割成許多時間槽位置；及復(fù)數(shù)個標簽，用以接收該時間槽周期信號，并各別在該時間槽周期信號中不同的時間槽位置，回復(fù)一信號給該感應(yīng)器。
所述的復(fù)數(shù)個標簽分別包括一隨機數(shù)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一隨機數(shù)，該隨機數(shù)為該標簽在該時間槽周期中，回復(fù)信號給該感應(yīng)器的位置，其中該隨機數(shù)的范圍不超過該時間槽周期所分割的時間槽數(shù)。
所述的隨機數(shù)產(chǎn)生器為一振蕩電路。
所述的隨機數(shù)產(chǎn)生器在不同的時間槽周期產(chǎn)生一新的隨機變量。
所述的時間槽周期信號為一頻率為13.56MHz的電磁波信號。
所述的時間槽周期中，使用一消音信號，用以間隔時間槽，并且使用四個連續(xù)的該消音信號，用以間隔時間槽周期。
本發(fā)明所述的一種在射頻識別裝置中，感應(yīng)器識別具有相同識別碼標簽的方法，包括下列步驟發(fā)出一連續(xù)的時間槽周期信號，其中一時間槽周期分割成復(fù)數(shù)個時間槽；偵測在一感應(yīng)器偵測范圍內(nèi)，所有標簽的回復(fù)信號，其中該標簽的回復(fù)信號在不同的時間槽位置上；及計算該所有標簽的回復(fù)信號次數(shù)，并與一預(yù)設(shè)的門檻值做比較，用以確認該標簽的存在。
所述的標簽使用隨機數(shù)產(chǎn)生器決定回復(fù)該信號的時間槽位置。
所述的標簽在不同的時間槽周期中，在不同的時間槽位置回復(fù)信號。
所述的時間槽周期信號可以為一頻率為13.56MHz的電磁波信號。
所述的時間槽周期信號，使用一消音信號，用以間隔時間槽，并且使用四個連續(xù)的該消音信號，用以間隔時間槽周期。


圖1為本發(fā)明的射頻識別系統(tǒng)；圖2用以說明圖1中感應(yīng)器與標簽間的通訊動作時序圖；圖3用以說明感應(yīng)器偵測標簽的流程方塊圖；圖4為實施例通訊動作示意圖；圖5為實施例隨機數(shù)產(chǎn)生示意6為時間槽示意圖。
附圖編號說明210時間槽周期211時間槽周期
212時間槽周期間隔214消音信號220動作期間222靜止期間300感應(yīng)器偵測標簽流程方塊步驟302感應(yīng)器偵測標簽流程方塊步驟304感應(yīng)器偵測標簽流程方塊步驟306感應(yīng)器偵測標簽流程方塊步驟具體實施方式
本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下。然而，除了詳細描述外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本發(fā)明的范圍不受實施例限定。
本發(fā)明提供一種射頻識別裝置，包括感應(yīng)器及復(fù)數(shù)個標簽。其中，感應(yīng)器用以發(fā)射一時間槽周期信號，且時間槽周期信號中的一時間槽周期分割成許多時間槽位置。復(fù)數(shù)個標簽，用以接收該時間槽周期信號，且標簽各別包括一隨機數(shù)產(chǎn)生器以產(chǎn)生隨機數(shù)。標簽在該時間槽周期中，在隨機數(shù)所對應(yīng)的時間槽位置上，回復(fù)信號給感應(yīng)器。
本發(fā)明另外揭露一種在射頻識別裝置中，感應(yīng)器識別具有相同識別碼標簽的方法，包括下列步驟發(fā)出一連續(xù)的時間槽周期信號，其中一時間槽周期分割成復(fù)數(shù)個時間槽。偵測在感應(yīng)器偵測范圍內(nèi)，所有標簽的回復(fù)信號，且標簽的回復(fù)信號在不同的時間槽位置上。計算所有標簽的回復(fù)信號次數(shù)，并與門檻值做比較，用以確認標簽的存在。
圖1為本發(fā)明之射頻率識別系統(tǒng)的較佳實施例，其中感應(yīng)器(reader)產(chǎn)生一頻率為13.56MHz的電磁波信號，在信號的傳達范圍內(nèi)形成一感應(yīng)區(qū)，或是偵測區(qū)。當標簽(tag)進入感應(yīng)器的偵測范圍時，標簽接收信號而產(chǎn)生諧振，并回復(fù)信號至感應(yīng)器。此回復(fù)信號中帶有標簽所持有的識別碼(identification code)。當感應(yīng)器感應(yīng)到標簽的回復(fù)信號后，依不同的識別碼以識別不同的標簽。
此外，標簽的隨機數(shù)產(chǎn)生器產(chǎn)生一隨機數(shù)(random number)，標簽會根據(jù)此隨機數(shù)，決定在哪一個時間槽(time slot)回復(fù)信號給感應(yīng)器。因此即使具有相同識別碼的標簽同時存在在感應(yīng)器的偵測范圍內(nèi)，感應(yīng)器可以根據(jù)在不同的時間槽接收到標簽的回復(fù)信號，進而識別出具相同識別碼的標簽。
圖2為一時序圖，用以說明圖1中感應(yīng)器與標簽A，B，C間的通訊動作。時間槽周期210(time slot cycle)為上述感應(yīng)器所產(chǎn)生的一頻率為13.56MHz的電磁波，或稱之為掃描信號(scan signal)。時間槽周期210被切割成32個時間槽(time slot)，時間槽與時間槽之間以消音信號214(mute)間隔不同的時間槽，時間槽周期210與時間槽周期211之間，則以四個連續(xù)的消音信號作為時間槽周期間隔212。其中上述的消音信號214為感應(yīng)器短暫停止發(fā)射此13.56MHz的電磁波，產(chǎn)生所述的消音信號214。
當標簽進入感應(yīng)器的感應(yīng)范圍，其天線接收到感應(yīng)器發(fā)射的13.56MHz的電磁波后，達到諧振后經(jīng)過整流電路成為標簽所需的工作電源。然而，在其它實施例中，標簽亦可使用外部電源，例如使用電池以供應(yīng)標簽所需的工作電源。
本發(fā)明的特征之一為標簽中包括了隨機數(shù)產(chǎn)生器(random generator)。在本實施例中，此隨機數(shù)產(chǎn)生器為一振蕩電路，此振蕩電路利用振蕩器的不確定性，用以持續(xù)產(chǎn)生隨機數(shù)，并且隨機數(shù)的范圍不超過一時間槽周期所分割的時間槽數(shù)量。再者，當標簽接收到時間槽周期間隔212時，便開始計數(shù)以確定時間槽的位置。
因此如圖2所示，標簽A所產(chǎn)生的隨機數(shù)為“1”，因此當標簽A經(jīng)過時間槽周期間隔212后，會在第一個時間槽，將信號回復(fù)給感應(yīng)器。同樣的，標簽B所產(chǎn)生的隨機數(shù)為“3”，因此當標簽B經(jīng)過時間槽周期間隔212后，會在第3個時間槽，將信號回復(fù)給感應(yīng)器。動作期間(activate time)220為標簽發(fā)生動作的時間，時間長度等在一個時間槽的長度，除了在動作期間220外，其余的時間為靜止期間(sleep time)222，在靜止期間222，除了計數(shù)外標簽將停止一切動作，直到等到對應(yīng)的時間槽位置出現(xiàn)。
標簽C在時間槽周期210中才進入感應(yīng)器的感應(yīng)范圍，因此標簽C必須等待下一個時間槽周期211，才開始進行計數(shù)并回復(fù)信號給感應(yīng)器。
根據(jù)以上所述，由在標簽只被允許在動作期間220進行動作，因此當標簽回復(fù)信號給感應(yīng)器，會同時產(chǎn)生一組新的隨機數(shù)作為下一個時間槽周期中的時間槽位置。因此只要標簽持續(xù)存在于感應(yīng)器的感應(yīng)范圍內(nèi)，將會在每個時間槽周期中產(chǎn)生不同的隨機數(shù)，這也表示標簽在每個時間槽周期中是在不同的時間槽位置回復(fù)信號給感應(yīng)器。
然而，由在隨機數(shù)的產(chǎn)生范圍被限制不能超過時間槽數(shù)，例如在本實施例中，時間槽周期210被分割成為32個時間槽(time slot)，所以隨機數(shù)的范圍為1至32之間。當感應(yīng)范圍內(nèi)的標簽數(shù)量較多時，可能出現(xiàn)具相同隨機數(shù)的標簽，產(chǎn)生多標簽在同一個時間槽回復(fù)信號給感應(yīng)器的碰撞現(xiàn)象(collision)。因此，在其它的實施例中，時間槽周期被分割成多少數(shù)量的時間槽，可視實際的應(yīng)用狀況，可藉由將時間槽周期分割成較多的時間槽，以降低碰撞的發(fā)生。
又，當碰撞發(fā)生時，由于同時多個標簽回復(fù)信號給感應(yīng)器，造成信號的重疊混亂，因此感應(yīng)器無法在發(fā)生碰撞時，識別回復(fù)信號為哪一個標簽所回復(fù)。
如圖2所示，標簽回復(fù)給感應(yīng)器的信號中，包括了下列信息，例如preamble(前言)，header(表頭)，ID(識別碼)，checksum(檢查碼)，tail(表尾)，其中，由隨機數(shù)產(chǎn)生器所產(chǎn)生的隨機數(shù)亦包括在ID(識別碼)字段中。然而，信號格式是可以依不同的應(yīng)用有所改變，并不局限在上述的信號格式。
圖3用以說明感應(yīng)器在感應(yīng)范圍內(nèi)，偵測標簽的流程方塊圖。首先，步驟300感應(yīng)器發(fā)出一時間槽周期信號，在本實施例中一時間槽周期具有32個時間槽。在感應(yīng)器范圍內(nèi)的標簽，產(chǎn)生一隨機數(shù)以決定在哪一個時間槽的位置，回復(fù)信號給感應(yīng)器。因此，步驟302感應(yīng)器分別在時間槽周期中不同的時間槽位置感應(yīng)到不同標簽的回復(fù)信號。一般狀況下，每個標簽的隨機數(shù)不同，因此并不會有碰撞發(fā)生。感應(yīng)器根據(jù)標簽在不同的時間槽位置回復(fù)信號，以識別出具相同識別碼的標簽。
又，為了解決發(fā)生碰撞所導(dǎo)致的無法辨識，步驟304感應(yīng)器會計數(shù)標簽回復(fù)信號的次數(shù)。舉例來說，如圖2所示的標簽A與標簽B分別具有識別碼“001”與識別碼“002”，而標簽C同樣具有的識別碼“002”。當標簽A，標簽B及標簽C的回復(fù)信號出現(xiàn)在時間槽周期中不同的時間槽位置時。感應(yīng)器得知識別碼“001”的標簽數(shù)量為1，而識別碼“002”的標簽數(shù)量為2，并使用計數(shù)器紀錄次數(shù)。下一個時間槽周期，如果未發(fā)生碰撞，則感應(yīng)器會再次感應(yīng)到標簽A，B，C的存在，并在標簽的出現(xiàn)計數(shù)上各加一次。
當標簽的計數(shù)次數(shù)累加超過預(yù)設(shè)門檻值(threshold)時，感應(yīng)器才確定此標簽的存在，例如本實施例中，門檻值設(shè)定為五次，也就是說，當標簽A，B，C在連續(xù)的五個時間槽周期中皆未發(fā)生碰撞，所以都達到五次的計數(shù)，此時感應(yīng)器才會確認標簽A，B，C皆確實存在于感應(yīng)范圍內(nèi)。并且計數(shù)的上限在本實施例中為10次，當計數(shù)達到10次后就不會再繼續(xù)累加。
但是當感應(yīng)器因為碰撞現(xiàn)象，或是因為噪聲而導(dǎo)致無法識別標簽時，則會開始遞減計數(shù)次數(shù)，同樣地當計數(shù)被遞減至低在門檻值時。感應(yīng)器便視低在計數(shù)門檻值的標簽已經(jīng)不存在于感應(yīng)器的范圍內(nèi)。此外，由在感應(yīng)器所發(fā)出的連續(xù)時間槽周期的頻率極高，因此感應(yīng)器只需要短暫的時間就能確認在感應(yīng)范圍內(nèi)具不同識別碼的標簽數(shù)量。
然而，在本實施例中使用單一門檻值，作為確認標簽是否存在的方式，并不是唯一的實施方式。亦可以使用其它的計數(shù)方式，以達到確認標簽存在的目的。再者，門檻值的設(shè)計，亦可視為對感應(yīng)器的反應(yīng)時間及可靠度的平衡。
因此，回到圖3所示的感應(yīng)器偵測標簽流程方塊圖。在步驟304之后，步驟306感應(yīng)器根據(jù)標簽的計數(shù)次數(shù)，以確認目前感應(yīng)范圍里具不同識別碼的標簽數(shù)量，并且根據(jù)這種方式亦可實時偵測在感應(yīng)范圍內(nèi)，具不同識別碼標簽及其數(shù)量的異動狀況。
如圖4、圖5、圖6所示做進一步說明，如圖4所示為整個動作的示意圖。標簽Tag本身沒有電源battery，當標簽Tag進入感應(yīng)器Reader磁場范圍內(nèi)就產(chǎn)生能量的累積。
如圖5所示為整個隨機數(shù)產(chǎn)生動作的示意圖。此時的電源處于不穩(wěn)的狀態(tài)，由兩組不同的振蕩電路在此時產(chǎn)生一組隨機數(shù)源供電路使用。如圖4所示，Random區(qū)塊產(chǎn)生一組隨機數(shù)，此隨機數(shù)也提供此標簽Tag所處槽位置SlotAddress。此時的Tag進入穩(wěn)定電源的狀態(tài)，讀取Reader送出的時間槽的間隔信號，正如圖4所示的第3階段，等待自己所處的時間槽的到來之后，激活并回復(fù)“Wake-up report”信號，Tag會把自己的識別碼資料(ID)回傳給Reader。即使在同一磁場(同一時間同一Reader)，也會因在不同的時間槽而被感應(yīng)器Reader辨識出來。
感應(yīng)器Reader發(fā)送的時間槽如圖(3)所示。雖然Tag進入的時間不同，但是都要經(jīng)由時間槽的同步。如此就可辨識多張Tag，不論是否是相同ID，一樣可清楚辨識。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的保護范圍，凡其它未脫離本發(fā)明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種射頻識別裝置，其特征在于，包括一感應(yīng)器，用以發(fā)射一時間槽周期信號，其中該時間槽周期信號中的一時間槽周期分割成許多時間槽位置；及復(fù)數(shù)個標簽，用以接收該時間槽周期信號，并各別在該時間槽周期信號中不同的時間槽位置，回復(fù)一信號給該感應(yīng)器。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻識別裝置，其特征在于，所述的復(fù)數(shù)個標簽分別包括一隨機數(shù)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一隨機數(shù)，該隨機數(shù)為該標簽在該時間槽周期中，回復(fù)信號給該感應(yīng)器的位置，其中該隨機數(shù)的范圍不超過該時間槽周期所分割的時間槽數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻識別裝置，其特征在于，所述的隨機數(shù)產(chǎn)生器為一振蕩電路。
4.如權(quán)利要求2所述的射頻識別裝置，其特征在于，所述的隨機數(shù)產(chǎn)生器在不同的時間槽周期產(chǎn)生一新的隨機變量。
5.如權(quán)利要求1所述的射頻識別裝置，其特征在于，所述的時間槽周期信號為一頻率為13.56MHz的電磁波信號。
6.如權(quán)利要求1所述的射頻識別裝置，其特征在于，所述的時間槽周期中，使用一消音信號，用以間隔時間槽，并且使用四個連續(xù)的該消音信號，用以間隔時間槽周期。
7.一種射頻識別裝置，其特征在于，包括一感應(yīng)器，用以發(fā)射一時間槽周期信號，其中該時間槽周期信號中的一時間槽周期分割成許多時間槽位置；及復(fù)數(shù)個標簽，用以接收該時間槽周期信號，且該標簽包括一隨機數(shù)產(chǎn)生器，用以產(chǎn)生一隨機數(shù)，該標簽在該時間槽周期中，對應(yīng)在該隨機數(shù)的時間槽位置，回復(fù)一信號給該感應(yīng)器，其中該標簽在不同的時間槽周期產(chǎn)生不同的隨機變量。
8.如權(quán)利要求7所述的射頻識別裝置，其特征在于，所述的隨機數(shù)的范圍不超過該時間槽周期所分割的時間槽數(shù)。
9.如權(quán)利要求7所述的射頻識別裝置，其特征在于，所述的時間槽周期中，使用一消音信號，用以間隔時間槽，并且使用四個連續(xù)的該消音信號，用以間隔時間槽周期。
10.一種在射頻識別裝置中，一感應(yīng)器識別具有相同識別碼標簽的方法，其特征在于，包括下列步驟發(fā)出一連續(xù)的時間槽周期信號，其中一時間槽周期分割成復(fù)數(shù)個時間槽；偵測在一感應(yīng)器偵測范圍內(nèi)，所有標簽的回復(fù)信號，其中該標簽的回復(fù)信號在不同的時間槽位置上；及計算該所有標簽的回復(fù)信號次數(shù)，并與一預(yù)設(shè)的門檻值做比較，用以確認該標簽的存在。
11.如權(quán)利要求10所述的識別具有相同識別碼標簽的方法，其特征在于，所述的標簽使用隨機數(shù)產(chǎn)生器決定回復(fù)該信號的時間槽位置。
12.如權(quán)利要求10所述的識別具有相同識別碼標簽的方法，其特征在于，所述的標簽在不同的時間槽周期中，在不同的時間槽位置回復(fù)信號。
13.如權(quán)利要求10所述的識別具有相同識別碼標簽的方法，其特征在于，所述的時間槽周期信號為一頻率為13.56MHz的電磁波信號。
14.如權(quán)利要求10所述的識別具有相同識別碼標簽的方法，其特征在于，所述的時間槽周期信號，使用一消音信號，用以間隔時間槽，并且使用四個連續(xù)的該消音信號，用以間隔時間槽周期。
全文摘要
一種射頻識別裝置，包括感應(yīng)器及復(fù)數(shù)個標簽。其中，感應(yīng)器用以發(fā)射一時間槽周期信號，且時間槽周期信號中的一時間槽周期分割成許多時間槽位置。復(fù)數(shù)個標簽，用以接收該時間槽周期信號，標簽分別包括一隨機數(shù)產(chǎn)生器以產(chǎn)生隨機數(shù)。在時間槽周期中，于隨機數(shù)所對應(yīng)的時間槽位置上，回復(fù)信號給感應(yīng)器。
文檔編號G06K7/08GK1637771SQ20031011602
公開日2005年7月13日 申請日期2003年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月14日
發(fā)明者陳茂松, 何欽得 申請人:華邦電子股份有限公司