适应性射频识别读取器制造技术

在具有射频识别(RFID)读取器和至少一个无源RFID传感器标签的系统中，RFID读取器将射频询问信号发送至具有提供传感器值的传感器的无源RFID传感器标签。RFID读取器从无源RFID传感器标签接收携带传感器值的反向散射射频信号。基于多个接收的传感器值、多个询问和/或信噪比的统计分析来控制传感器标签的询问率、询问的精确性和/或发射到传感器标签的射频询问信号的功率(60‑69)。

Adaptive RFID reader

In a radio frequency identification (RFID) reader system and at least one passive RFID sensor tag, RFID reader RF interrogation signal sent to provide passive RFID sensor tag sensor of sensor value. RFID reader receives a backscattered RF signal with a sensor value from a passive RFID sensor tag. To control the sensor tag based on a plurality of receiving sensor values, multiple inquiries and / or the signal-to-noise ratio of the statistical analysis, the accuracy rate of inquiry inquiry and / or transmitted to the RF sensor tag interrogation signal power (60 69).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无源无线传感器，尤其涉及一种无源射频识别(RFID)传感器、RFID传感器系统和用于无源RFID传感器标签的RFID读取器。
技术介绍
传感器是将测量的量变换成可读格式(通常变换成电信号)的装置。现今，实际上对于任何测量目的，都有市场上可买到的传感器。根据连接性，传感器可以分成有线传感器和无线传感器。有线传感器经由布线线束或者电缆组件连接到读取装置。无线传感器可以不需物理连接传感器而被读取，并且经常给传感器装配无线电收发机来实现。发送的无线电信号被接收机翻译，接收机将无线信号转换成期望的输出。例如由于苛刻的操作条件(像温度和压力)、旋转部件或者布线的成本和复杂性使有线连接困难时，在很多应用中无线操作是有利的。但是，无线传感器也有一些缺点，诸如由电池引起的有限寿命、由衰减和干扰引起的有限读取距离、因信号的不可控传播导致的安全问题以及可能的通信低速。基于电源和通信原理，无线传感器可以分为三类：有源传感器、半无源传感器和无源传感器。有源无线传感器通常具有无线电收发机和用于使无线电收发机通电的车载电池。有源无线传感器具有它们自己的电源并且可以使用强力的发射机和灵敏的接收机。但是，车载电池限制了寿命并且也增大了尺寸和重量。由于电路更加复杂，有源传感器的价格比无源传感器的价格高的多。半无源无线传感器不包含无线电收发机，但是装配有电池。电池用于使集成电路(IC)通电并且使传感器能够独立于读取装置而运行或者能够保持传感器中的内存。半无源电池辅助传感器利用调制反向散射技术用于通信。这是指半无源传感器不需要任何来自车载电池的电力用于传输，而是传感器仅仅将读取装置发出的一些电力反射回来。不像有源和半无源传感器，无源传感器不需要车载电池。因此，它们更简单、更小、更便宜，并且它们的寿命不受电源的限制。无源无线传感器的典型读出距离是10cm至3m之间。无源无线传感器主要可以分为四类：射频识别(RFID)标签、电谐振式电路传感器、表面声波(SAW)、谐波传感器和互调式传感器。RFID是使用无线电波在标签与读取器之间通信的识别技术，其用于识别物品。相对于光学条形码识别，RFID有一些优点，诸如在读取器装置与标签之间无需瞄准线，RFID读取器还能一次读数百个标签等。无源RFID标签利用图1中示出的调制反向散射通信原理。当标签10与RFID读取器11通信时，标签调制接收到的信号12并且将信号的一部分13反射回读取器。通常的无源标签包括连接到专用微芯片的天线。当被RFID收发机或读取器无线地询问时，RFID标签天线从RFID读取器接收电力和RF信号，并且将它们提供给芯片。芯片处理信号并且将所请求的数据发回给RFID读取器。根据发送的数据来调制反向散射信号。RFID的最大操作频率和读出距离受限于集成电路(IC)的整流功率，并且分别是数GHz和5-10m。RFID大多用于识别。RFID标签装配有可再写存储器，可再写存储器使得RFID标签能够具有可重用特征，但是RFID标签不用于测量外部的量。RFID还表现出适于通过给RFID标签装配外部传感器和数字逻辑来感测，以读取外部的传感器。这种方式的优点是其将使用通用的传感器元件，因此将非常适合极宽范围的应用。但是在这种方式中，标签必须包括附加的A/D转换器和数字电路以使得能够读取传感器。附加的电子器件引起的能耗增大会显著地减小读出范围(例如具有8比特的A/D转换器时从5m减小到0.3m)。附加的传感器元件进一步增大能耗。在[1]中讨论了A/D转换器和附加数字电路的实际执行上的考虑：“DevelopmentandimplementationofRFIDTechnology”一书中第九章“SmartRFIDTags”，ISBN978-3-902613-54-7，2009年2月，I-Tech，Vienna，Austria。http://www.intechopen.com/books/developmentandimplementationofrfidtechnology。US2013/0099897公开了RFID读取器、RFID芯片和电连接到RFID芯片的天线，天线配置成从RFID读取器接收信号和将信号发送到RFID读取器。RFID芯片设置有对感测材料的电接口。RFID芯片配置成调制从读取器接收的信号并且用调制的信号驱动感测材料。感测材料具有可变的电性能，使得反射的调制信号会根据感测材料的条件而改变。不管感测材料的性质，其与来自RFID芯片的调制信号交互，并且将信号返回至RFID芯片。返回的信号从RFID芯片经由反向散射调制器到天线，然后再发送回RFID读取器。可选择地，由感测材料处理的信号用于调制RFID芯片的输入阻抗，来自RFID芯片的信号通过天线反射至RFID读取器以确定感测材料的条件。Chen等，CouplingPassiveSensorstoUHFRFIDTags,RadioandWirelessSymposium(RWS),2012IEEE,15-18,2012年1月,SantaClara,255-258，探索了不设计新的专用集成电路(ASIC)标签而将无源传感器数据耦合到现有的超高频(UHF)RFID标签的可能性。现有的UHFRFID系统可以用于通过在标签天线上叠加耦合环和调制矢量反向散射来传送额外的数据。载有传感器数据的无源传感器的阻抗影响幅度值和反向散射的相位。对于无源传感器数据的传输，无源传感器耦合模块的负载在这三个负载之间转换以提供连接到两个参考阻抗中的一个或无源传感器。采用两个参考阻抗来确定无源传感器的阻抗。Guerin等，Atemperatureandgassensorintegratedona915MHzRFIDUHFtag，WirelessInformationTechnologyandSystems(IC-TS),2010IEEEInternationalConference,Honolulu,2010年8月28日至2010年9月3日，公开了一种利用调制反向散射原理的无源无线传感器。通过电压控制的振荡器产生调制信号，振荡器的控制电压及其产生的输出频率布置成根据电感值而改变。未决专利PCT/FI12013/051214公开了无源无线传感器设计，其能使无源无线传感器的读取距离从根本上增大。调制信号由振荡器产生，振荡器包括作为振荡电路的一部分的感测元件，使得调制频率取决于感测元件的感测值。因此，传感器值被翻译成调制模拟信号的频率，调制模拟信号可以在无需能量消耗的AD转换以及最小数量的额外组件的情况下产生。结果是读取距离可以增大直到数米，到房间规模。读取无源RFID传感器需要用于使传感器通电的“广播”时间。需要的时间非常短，诸如2-3毫秒，或者相对较长，诸如10-50毫秒，这取决于使用的传感器。RFID通信可用的无线电带宽不是无限制的而是实际上非常缺乏。如果必须频繁地询问多个传感器，则在RFID频谱之内有很多无线电噪声。如果询问传感器不频繁，更多无线电频谱可以不受限制地给其它读取器和传感器用于通信。很难确定应该多频繁地询问传感器以将所需的传感器值保持为最新。另一个问题涉及无线通信的性质。经常有零星的噪声影响读取事件。对于移动的物体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制系统中的传感器值的询问的方法，所述系统具有射频识别(RFID)读取器和至少一个无源RFID传感器标签，所述无源RFID传感器标签至少具有感测元件，所述无源RFID传感器标签提供通过所述感测元件感测的量的值，所述方法包括：将来自所述RFID读取器的射频询问信号发送至所述无源RFID传感器标签；在所述RFID读取器处接收来自所述无源RFID传感器标签的携带感测的量的值的反向散射射频信号；基于ⅰ)感测的量的多个接收值和/或ⅱ)多个询问和/或ⅲ)信噪比的分析来控制所述感测元件的询问率和/或感测的量的接收值的精确度和/或发射到所述感测元件的所述射频询问信号的功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.07 FI 201456561.一种控制系统中的传感器值的询问的方法，所述系统具有射频识别(RFID)读取器和至少一个无源RFID传感器标签，所述无源RFID传感器标签至少具有感测元件，所述无源RFID传感器标签提供通过所述感测元件感测的量的值，所述方法包括：将来自所述RFID读取器的射频询问信号发送至所述无源RFID传感器标签；在所述RFID读取器处接收来自所述无源RFID传感器标签的携带感测的量的值的反向散射射频信号；基于ⅰ)感测的量的多个接收值和/或ⅱ)多个询问和/或ⅲ)信噪比的分析来控制所述感测元件的询问率和/或感测的量的接收值的精确度和/或发射到所述感测元件的所述射频询问信号的功率。2.如权利要求1所述的方法，其中，统计分析包括将新询问的值和/或新询问的值的信噪比与基于感测的量的所述多个接收值和/或多个询问而创建的标准进行比较。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述标准包括感测的量的值的值范围或者预测值、感测的量的方差、感测的量的方差的长时间平均值、通过所述感测元件的多个询问的所述反向散射信号的信噪比的平均值中的至少一个。4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述控制包括：如果感测的量的新询问的值根据所述统计分析是可接受的，则保持所述感测元件的询问率；如果感测的量的新询问的值根据所述统计分析是不可接受的，则至少暂时增大所述感测元件的询问率。5.如权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，控制包括：基于所述反向散射信号的信噪比将感测的量的新询问的值与提供的精确性信息相关联，和/或基于所述反向散射信号的信噪比拒绝感测的量的新询问的值，和/或基于所述反向散射信号的信噪比调整感测的量的新询问的值，以提高精确性。6.如权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述控制包括：a)基于由所述感测元件感测的量的多个先前询问的值，预测将从所述感测元件询问的接下来的一个值或接下来的多个值的值范围；b)如果感测的量的新询问的值落入所述感测元件的预测的值范围之内，则保持所述感测元件的询问率；c)如果感测的量的新询问的值落在所述感测元件的预测的值范围之外，则至少暂时增大所述感测元件的询问率。7.如权利要求6所述的方法，其中，所述至少暂时增大所述感测元件的询问率包括即时再询问所述感测元件。8.如权利要求6-7中的任一项所述的方法，其中，所述至少暂时增大所述感测元件的询问率包括：执行所述感测元件的即时再询问，直到感测的量的询问值根据所述统计分析是可接受的。9.如权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，所述控制包括：a)基于由所述感测元件感测的量的多个先前询问的值，预测将从所述感测元件询问的接下来的一个值或接下来的多个值的值范围；b)如果新询问的值落入所述感测元件的预测的值范围之内，则接受感测的量的新询问的值；c)如果感测的量的所述新询问的值落在所述感测元件的预测的值范围之外，则即时再询问所述感测元件；d)如果再询问的值落入所述感测元件的预测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·尼库宁，M·弗里曼，
申请(专利权)人：美卓流体控制有限公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI