專利名稱：：用于電磁識別的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電磁識別系統(tǒng)(例如通常被稱作射頻識別(RFID)系統(tǒng)的一類)、用在RFID系統(tǒng)中的設(shè)備以及用于操作所述系統(tǒng)和設(shè)備的方法。特別地，本發(fā)明的實施例涉及有源應(yīng)答器標簽、連網(wǎng)的讀取器設(shè)備、以及適用于通過所述標簽與讀取器之間的無線接口進行通信的消息傳送協(xié)議。
背景技術(shù)：
：'RFID設(shè)備是一類自動識別系統(tǒng)，因此其提供用于收集、監(jiān)控以及跟蹤系統(tǒng)的手段。已知類型的RFID網(wǎng)絡(luò)使用"無源"和"有源"標簽(應(yīng)答器)，盡管并不總是在相同網(wǎng)絡(luò)中使用。"無源"標簽是能夠針對來自讀取器設(shè)備的激勵而返回響應(yīng)的小型應(yīng)答器。無源標簽往往不具有電源，因此其利用來自反向散射的能量做出響應(yīng)或者通過天線中的電感應(yīng)效應(yīng)估夂出響應(yīng)。"有源"標簽依賴于其自身的發(fā)射機通過空中接口與讀取器設(shè)備進行通信，因此其通常還包括電源和微控制器。隨著有源標簽設(shè)計的進展使得能夠以更低的成本大量生產(chǎn)性能更高的標簽，可以預期在所有類型的RFID網(wǎng)絡(luò)中更為廣泛地布置有源標簽技術(shù)。在更為復雜的布置中，有源標簽可以被編程為允許由用戶(通常是RFID網(wǎng)絡(luò)管理員)定義其功能的各方面。RFID技術(shù)的應(yīng)用非常多樣。然而，所述應(yīng)用包括用于人員、動物、產(chǎn)品和其他財產(chǎn)的各種各樣的自動識別、訪問、監(jiān)控、跟蹤以及遙感應(yīng)用。隨著上述技術(shù)的發(fā)展，術(shù)語"射頻"被日益廣泛使用來指代例如在無線通信中采用電磁頻譜的相當大的頻率范圍的所述設(shè)備和方法。例如參見下面的表l,其列出了可能遇到的典型頻率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表1:RFID
技術(shù)領(lǐng)域：
中的參考術(shù)語及相關(guān)聯(lián)的頻率范圍上面指示的范圍對于RFID應(yīng)用來說僅僅是示例性的，并且不應(yīng)將其解釋為限制性的。在上面指示的每一個頻率范圍內(nèi)，往往例如基于無執(zhí)照譜帶的可用性、標準、本地立法或者其他標準而選擇特定頻率。低頻應(yīng)用常常使用125kHz或134.2kHz;高頻應(yīng)用常常使用13.56MHz;UHF應(yīng)用往往會采用433MHz、463MHz、868MHz、915MHz或956MHz;以及微波應(yīng)用通常使用2.45GHz或5.8GHz。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，可以把對應(yīng)于表1中的一個或多個所述示例性范圍(或任何組合)的任何合適范圍用于本發(fā)明的實施例。在一些情況下，本發(fā)明的實施例可以采用在表1中指示的那些頻率范圍之外的并且仍然適用于無線通信的頻率范圍。RFID應(yīng)用日益要求常常以高標簽密度(每個讀取器100個標簽)布置在快速演變的情景中的大量多樣的標簽。為了滿足這些需求，標簽性能不斷提高，由所述標簽所支持的功能的數(shù)目也不斷增多，從而變得日益難以對于大規(guī)模布置而言把生產(chǎn)成本控制在可接受的水平。本發(fā)明的實施例設(shè)法提供改進的電磁識別系統(tǒng)，特別是改進的RFID網(wǎng)絡(luò)，其包括有源標簽、讀取器設(shè)備、以及適用于RFID網(wǎng)絡(luò)中的標簽與讀取器之間的空中接口通信的通信協(xié)議。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用在RFID網(wǎng)絡(luò)中的有源應(yīng)答器，所述RFID網(wǎng)絡(luò)包括各應(yīng)答器以及用于接收來自所述各應(yīng)答器的消息的各連網(wǎng)的讀取器單元，其中所述應(yīng)答器包括發(fā)射電路；控制器，其可以訪問存儲器；電源，其中，所述控制器包括用于構(gòu)造對應(yīng)于所述應(yīng)答器所屬的應(yīng)答器種類的消息分組的控制代碼，所述應(yīng)答器種類是多個種類的其中之一，其中的每一個種類由該種類中的應(yīng)答器的外圍設(shè)備配置的各方面所表征；所述控制器還包括適于在所述消息分組中包括表明該消息分組是來自應(yīng)答器的消息的指示、表明發(fā)出該消息的應(yīng)答器的種類的指示、以及根據(jù)所述應(yīng)答器種類的消息分組結(jié)構(gòu)的一個或多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段的裝置。優(yōu)選地，所述消息分組包括至少一個用戶定義的數(shù)據(jù)字段。在所公開的實施例中，外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容至少部分地是由用戶定義的。所公開的應(yīng)答器還包括外部編程接口，其能夠允許對所述應(yīng)答器進行直接編程而無需通過讀取器單元進4于編程。優(yōu)選地，該編程4妾口能夠優(yōu)選的應(yīng):器包;舌兩個或更多個外圍設(shè)::;述兩個或更多個外圍設(shè)備包括計數(shù)器和傳感器中的一個或多個。替換地或附加地，一個應(yīng)答器可以包括從以下各項當中的一項或多項所選擇的兩個或更多個傳感器溫度傳感器；定位傳感器；移動傳感器；振動傳感器；地震傳感器；磁傳感器；力傳感器；應(yīng)變傳感器；旋轉(zhuǎn)傳感器；壓力傳感器；篡改(tamper)傳感器；另一類機械傳感器；化學傳感器；生化傳感器；生物傳感器；生物測量傳感器；接近傳感器；濕度傳感器；位置傳感器；光傳感器；以及其他合適類型的傳感器。示例性類型的傳感器組合包括但不限于移動傳感器與篡改傳感器；篡改傳感器與溫度傳感器；定位傳感器、移動傳感器與溫度傳感器。在所公開的實施例中，所述發(fā)射電路被設(shè)置成在以下范圍當中的一個或多個范圍內(nèi)進行操作30到300kHz;300kHz到3MHz;3MHz到300MHz;300MHz到2GHz;以及2GHz到6GHz。在其他實施例中，所述發(fā)射電路被設(shè)置成在以下頻率當中的一個或多個頻率下進行操作125KHz;134.2KHz;13.56MHz;433MHz;463MHz;868MHz;915MHz;956固z;2.45GHz;以及5.8GHz。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在包括有源應(yīng)答器和連網(wǎng)的讀取器單元的RFID網(wǎng)絡(luò)中生成應(yīng)答器消息的方法，該方法包括提供多個應(yīng)答器，并且基于所述應(yīng)答器的外圍設(shè)備配置的各方面而把所述應(yīng)答器分配到預定義的種類中；建立應(yīng)用到每一個預定義的應(yīng)答器種類的消息分組的預定格式，從而使得所述多個預定義的應(yīng)答器種類當中的每一個具有根據(jù)該種類中的應(yīng)答器的外圍設(shè)備配置的預定消息分組結(jié)構(gòu)；基于所述已建立的消息格式來構(gòu)建消息分組，所述消息分組包括表明該消息是應(yīng)答器消息的指示、表明發(fā)出該消息的應(yīng)答器的種類的指示、以及一個或多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段。優(yōu)選地，所述消息分組包括用戶數(shù)據(jù)字段。此外，優(yōu)選地，外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容可以至少部分地由用戶定義。本發(fā)明的實施例還包括一種用于通過編程接口對以下各項當中的一項或多項進行編程的方法所述應(yīng)答器的外圍設(shè)備功能；所述應(yīng)答器的報告功能；以及所述應(yīng)答器上的用戶數(shù)據(jù)。一般來說，一個應(yīng)答器包括兩個或更多個外圍設(shè)備，至少其中之一是傳感器，以及所述消息分組包括相應(yīng)數(shù)目的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段。在另一個實施例中，所述應(yīng)答器包括多個外圍設(shè)備傳感器，以及所述消息分組包括相應(yīng)的多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段。優(yōu)選地，所述消息分組還包括從以下字段當中選擇的一個或多個字段應(yīng)答器身份字段和檢錯字段。在至少一種操作模式下，根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)答器響應(yīng)于預定標準進行發(fā)射。例如，所述標準可以包括接收到來自讀取器的消息，其中所述消息向所述應(yīng)答器請求響應(yīng)。在這種情況下，所述標準可以包括從接收到來自讀取器的消息開始的預定延遲。在另一個實施例中，所述應(yīng)答器在至少一種操作模式下僅僅在預定間隔之后進行發(fā)射。在另一個實施例中，所述應(yīng)答器在通過讀取器單元分配給該應(yīng)答器的時隙中進行發(fā)射。替換地或附加地，所述應(yīng)答器可以基于跳頻算法進行發(fā)射。在所公開的一個實施例中，所述應(yīng)答器從讀取器接收從以下類型當中的一種或多種類型所選擇的消息并且做出響應(yīng)獲得標簽數(shù)據(jù)；標簽喚醒；標簽睡眠；設(shè)置標簽操作模式；設(shè)置標簽外圍設(shè)備功能；設(shè)置標簽報告功能；設(shè)置標簽警報標準；設(shè)置標簽用戶信息。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于RFID網(wǎng)絡(luò)中的由應(yīng)答器發(fā)送到讀取器單元的消息分組的應(yīng)答器消息分組格式，其包括消息分組類型字段，其表明所述消息是應(yīng)答器消息；應(yīng)答器種類字段，其表明所述應(yīng)答器所屬的多個預定義的應(yīng)答器種類當中的一個應(yīng)答器種類；以及可選的根據(jù)對應(yīng)于所述應(yīng)答器所屬的所迷種類的預定義消息格式的用戶數(shù)據(jù)字段。優(yōu)選地，許多所述應(yīng)答器消息還包括用于用戶可定義的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)的另一個字段。替換地或附加地，所述應(yīng)答器消息格式包括從以下各項當中的一項或多項所選擇的另一個字段標簽ID字段；網(wǎng)絡(luò)信息字段；以及糾錯字段。在被發(fā)射到所述網(wǎng)絡(luò)中的另一個設(shè)備之前，所述應(yīng)答器消息格式可以被記錄在所述應(yīng)答器的存儲器中。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用在RFID網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)答器消息格式的集合，所述消息格式集合包括多種消息格式，所述多種消息格式分別包括表明所述消息是應(yīng)答器消息的應(yīng)答器類型字段以及表明發(fā)出所述消息的應(yīng)答器的種類的應(yīng)答器種類字段，其中一種消息格式根據(jù)發(fā)出所述消息的所述應(yīng)答器種類而具有不同的預定外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段配置。優(yōu)選地，所述多種消息格式當中的每一種消息格式根據(jù)所述應(yīng)答器種類而具有不同的預定外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段配置。優(yōu)選地，一種消息格式的所述外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段包括多個傳感器字段，其中每一個傳感器字段用于攜帶來自在多功能應(yīng)答器上的不同類型的傳感器的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種能夠構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)消息的讀取器單元，所述網(wǎng)絡(luò)消息包括對應(yīng)于來自應(yīng)答器消息的內(nèi)容的應(yīng)答器數(shù)據(jù)字段，其中基本上整個應(yīng)答器消息都被結(jié)合到所述網(wǎng)絡(luò)消息的應(yīng)答器數(shù)據(jù)字段中。本發(fā)明的附加優(yōu)點和新穎特征將在下面的描述中被部分地闡述，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言在考察下面的附圖之后將部分地變得顯而易見，或者可以通過實踐本發(fā)明來獲知。為了更好地理解本發(fā)明以及理解可以如何實施本發(fā)明，現(xiàn)在將^f又僅通過舉例的方式來參考附圖，其中圖1示出一個示例性RFID網(wǎng)絡(luò)；圖2示出一種示例性網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)組織；圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的讀取器設(shè)備；圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的消息分組結(jié)構(gòu)；圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的響應(yīng)分組結(jié)構(gòu)；圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的標簽應(yīng)答器；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的適于用在標簽與讀取器之間的一般消息協(xié)議；圖8A-8G示出多種示例性標簽消息分組格式；圖9示出用于潛在的標簽種類的另一種一般化的消息分組結(jié)構(gòu)；以及圖10示出如何處理標簽數(shù)據(jù)的示例性過程。具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例性RFID網(wǎng)絡(luò)。所述網(wǎng)絡(luò)具有控制接口100,其包括用于運行應(yīng)用程序的應(yīng)用服務(wù)器120;讀取器網(wǎng)絡(luò)102;以及多個應(yīng)答器標簽104,至少其中一些應(yīng)答器標簽是"有源的"。所述大量單獨的標簽105例如被布置在產(chǎn)品或其他財產(chǎn)、動物或人類或者其組合之上。所述讀取器網(wǎng)絡(luò)102可以是能夠被組織成支持物理地分布的讀取器103的任何硬連線或無線網(wǎng)絡(luò)，如下面將更加詳細地解釋的那樣，所述讀取器被設(shè)置成通過空中接口112接收來自標簽105的數(shù)據(jù)，以及把該信息中繼回到所述控制接口100。盡管在常規(guī)的RFID網(wǎng)絡(luò)中，讀取器不總是被配置成向標簽發(fā)送消息而是代之以充當僅僅接收來自標簽的消息的節(jié)點，但是在本實施例中，每一個讀取器103可以附加地通過所述空中接口112向其域內(nèi)的標簽105發(fā)送特定類型的消息。雖然圖1中的示例性讀取器網(wǎng)絡(luò)102是線性地組織的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，多種已知的和未來的網(wǎng)絡(luò)組織可以:故用作所述讀取器網(wǎng)絡(luò)的骨干，比如圖2中示出的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)組織。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性讀取器設(shè)備103。所述讀取器103包括IF模塊300,該模塊具有天線和接收機電路。所述RF模塊被耦合到微控制器302。該微控制器302可以訪問非易失性可重寫存儲器304，并且還被獨立地連接到指示器電路306和讀取器網(wǎng)絡(luò)接口電路308。在使用中，所述RF沖莫塊300接收從所述讀取器的有效無線電范圍內(nèi)的標簽發(fā)射的模擬射頻信號，并且通過已知的模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)將這些信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。所述RF模塊300還包括緩沖器等等(未示出)，以便在由所述微控制器302進行處理之前把來自標簽的入站消息排入隊列。所述微控制器302可以訪問本地駐留(在該微控制器內(nèi))的或者駐留在所述存儲器304中的控制信息。所述微控制器使用該控制信息來控制所述讀取器操作。特別地，所述微控制器302控制對其從所述RF接收機300接收的標簽消息的處理以及控制對接收自所述網(wǎng)絡(luò)接口308(以及放置到其上)的讀取器網(wǎng)絡(luò)消息的處理。在該實施例中，所述指示器電路306具有多個LED,在期望時可以使用所述LED來指示所述讀取器的狀態(tài)。所述讀取器網(wǎng)絡(luò)102是可自動伸縮的，從而可以4要照期望添加讀取103,因此把消息導向各單獨的讀取器節(jié)點。在該實施例中，還有可能使得所述應(yīng)用程序把消息尋址及導向所有節(jié)點103或者各組(子集)節(jié)點103。通過所述讀取器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的所述消息可以去往所述應(yīng)用120、一個或多個讀取器節(jié)點103或者一個或多個標簽105。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道能夠支持上述路由標準的一般網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。所述讀取器網(wǎng)絡(luò)102處理兩個基本種類的應(yīng)用消息，即"命令消息"和"響應(yīng)消息"。圖4示出適用于可以通過所述讀取器網(wǎng)絡(luò)傳送的命令消息的示例性消息分組結(jié)構(gòu)。參考圖4,所述命令消息分組包括報頭部分402,其表明所述消息是命令消息；另一個字段404,其表明該消息的數(shù)據(jù)段中的字節(jié)數(shù)；另外的一個或多個字段406,其包括網(wǎng)絡(luò)尋址信息，比如(多個)讀取器節(jié)點ID以及在適當情況下還有一個或多個標簽ID;字段408，其表明所述命令的類型；數(shù)據(jù)字段410;以及校^驗和412。所述命令消息分組的總長度以及該命令消息分組內(nèi)的各種字段的相對尺寸例如將取決于所述應(yīng)用、消息配置、網(wǎng)絡(luò)組織以及尺度。由所述讀取器網(wǎng)絡(luò)102所支持的不同命令類型的數(shù)目和性質(zhì)將特別取決于所述(多個)應(yīng)用，但是通常例如包括獲得標簽數(shù)據(jù)；標簽喚醒；標簽睡眠；網(wǎng)絡(luò)重置；設(shè)置模式；設(shè)置地址信息；設(shè)置系統(tǒng)信息；測量信號強度(RSSI);設(shè)置接收機增益；設(shè)置警報標準；設(shè)置報告標準；設(shè)置波特率；以及獲得版本信息。諸如獲得標簽數(shù)據(jù)、標簽喚醒以及標簽睡眠之類的命令支持所謂的"有問才答(speakwhenspokento)"應(yīng)用。此類應(yīng)用在操作時使得來自標簽的通信被最小化或者被完全消除，除非某一標簽被讀取器特別尋址。例如在所述布置具有高標簽密度、本地合法化排除普通信標水平或者需要把標簽電池使用壽命延長超出正常限制的情況下，所述有問才答應(yīng)用是非常重要的。圖5示出可以通過所述讀取器網(wǎng)絡(luò)傳送的響應(yīng)消息的示例性響應(yīng)分組結(jié)構(gòu)。參考圖5，所述響應(yīng)分組包括報頭部分502，其表明所述消息是響應(yīng)消息；字段504，其表明該消息的數(shù)據(jù)段中的字節(jié)數(shù)；字段506,其包括諸如(多個)節(jié)點ID或等效信息之類的網(wǎng)絡(luò)尋址信息；字段508，其表明所述響應(yīng)的類型；標簽數(shù)據(jù)字段510;以及校驗和512。所述消息的總長度以及該消息內(nèi)的各種字段的長度和配置例如將取決于所述應(yīng)用、消息配置、網(wǎng)絡(luò)組織以及尺度。由所述讀取器網(wǎng)絡(luò)102所支持的不同響應(yīng)消息類型的數(shù)目和性質(zhì)可以改變，但是通常至少包括對應(yīng)于所述應(yīng)用可能為之預期響應(yīng)的所有所支持的命令的響應(yīng)類型。在該實施例中，所述響應(yīng)類型字段508的內(nèi)容復制在相應(yīng)的命令中的命令類型字段的內(nèi)容。例如，在針對"獲得標簽數(shù)據(jù)"命令的響應(yīng)消息的情況下，所述響應(yīng)類型字段與存在于所發(fā)出的命令消息中的所述命令類型字段完全相同。該字段組合表明所述響應(yīng)消息分組包含來自由相應(yīng)的命令消息探查的該標簽的相關(guān)數(shù)據(jù)。在該實施例中，所述標簽數(shù)據(jù)字段包含從所述相關(guān)標簽到其讀取器的消息分組的完整內(nèi)容，盡管這是在通過所述讀取器的組件從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字之后并且在被打包到更大的讀取器網(wǎng)絡(luò)消息中之后。下面將參考圖7描述示例性的標簽消息分組內(nèi)容。圖6示出適用于本發(fā)明的實施例的標簽應(yīng)答器。所述標簽具有微控制器602、外部編程接口604、多個外圍設(shè)備(比如傳感器設(shè)備606和計數(shù)器設(shè)備605)、電源608(比如電池)以及配備有振蕩器610和天線612的RF收發(fā)器才莫塊609。在該實施例中，所述RF收發(fā)器被配置成在433.92MHz下進行發(fā)射。存儲器620存儲所述標簽的唯一身份、由所述外圍設(shè)備記錄的標簽數(shù)據(jù)以及用于控制標簽操作的控制代碼，所述標簽操作比如是構(gòu)建及調(diào)度去往所述讀取器網(wǎng)絡(luò)的消息。替換地或附加地，控制代碼可以被存儲在所述微控制器602的本地存儲器中。一般來說，被布置在給定網(wǎng)絡(luò)中的標簽可以包括有源和無源標簽的混合，并且在有源標簽當中可以支持不同的傳感器能力。所述外圍設(shè)備通常包括能夠感測施加到所述標簽的外部環(huán)境、位置或事件的某一方面的兩個或更多個外圍設(shè)備。例如，這里所述的外圍設(shè)備包括多個不同的傳感器和計數(shù)器設(shè)備。所述計數(shù)器例如可以記錄由所述標簽所進行的發(fā)射的數(shù)目或者特定傳感器或其他外圍設(shè)備被激活的次數(shù)。在該實施例中提供了多個不同的傳感器，并且所述空中接口協(xié)議支持同時傳送與所述多個傳感器和計數(shù)器設(shè)備相關(guān)的標簽數(shù)據(jù)。在實踐中，傳感器類型可以包括從以下各項當中選擇的兩種或更多種傳感器溫度傳感器、定位傳感器(GPS接收機或類似裝置)、移動傳感器(加速度計或類似裝置)、振動傳感器、其他機械傳感器(比如閂鎖線路(latch))、篡改電路、化學傳感器、生物傳感器、生物測量傳感器、地震傳感器、接近傳感器、磁傳感器、力傳感器、應(yīng)變傳感器、濕度傳感器、位置傳感器、旋轉(zhuǎn)傳感器、光傳感器、壓力傳感器等等。具有兩種或更多種傳感器功能的示例性實施例包括具有移動與篡改的標簽，具有篡改與溫度的標簽，具有GPS、加速度計與篡改的標簽。上面的例子和組合不打算進行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易認識到可以支持數(shù)目可觀的不同的多外圍設(shè)備組合，其中包括涉及兩種、三種、四種、五種、六種或更多傳感器類型的傳感器組合，這取決于所述(多種)應(yīng)用。在該實施例中，所述RF收發(fā)器才莫塊609凈皮配置成在433.92MHz下進行發(fā)射，該頻率在大多數(shù)國家是無執(zhí)照頻帶。所述標簽通常還符合公知的FCC、SATRA、CE和ETSI要求。在其他實施例中，標簽可以支持在表1的所述范圍中所指示的任何頻率下或者鄰近所指示的那些頻率或者實際上在這種頻率的組合下發(fā)射到所述讀取器網(wǎng)絡(luò)102。所述標簽或者每一個標簽105可以被編程為例如在預定的規(guī)則間隔下進行發(fā)射、在不規(guī)則的或隨機的間隔下進行發(fā)射、根據(jù)預定的定時序列進行發(fā)射、以及/或者基于跳頻算法進行發(fā)射。此外，標簽可以凈皮編程為響應(yīng)于一皮讀取器尋址而進行發(fā)射，以及在某些實施例中僅僅響應(yīng)于這種尋址進行發(fā)射(所謂的"有問才答"配置)。在某些實施例中，標簽可以在預定延遲之后對讀取器做出響應(yīng)，這可以被用作為特定讀取器的域內(nèi)的多個標簽指定發(fā)射時隙的機制。這種技術(shù)特別可用于涉及高標簽密度的布置。在該實施例中，標簽功能的各方面(特別是外圍設(shè)備功能)可以由用戶通過所述編程接口604進行編程。這種可編程性例如在復雜的遙感應(yīng)用中是特別有用的。例如，在所述傳感器包括溫度傳感器的情況下，標簽可以被編程為響應(yīng)于預定溫度條件或者特定溫度模式而發(fā)送告警(或常規(guī)讀數(shù))。作為另一個例子，具有GPS定位傳感器和溫度傳感器另一個i施例中，在標簽包括生物測量傳感器;情況下，、可:一用代表可能采用所述傳感器的個體的代碼來編程所述標簽。作為另一個例子，具有溫度傳感器、濕度傳感器和壓力傳感器的標簽可以被編程為僅僅在所述溫度測量和濕度測量落在預先配置的范圍內(nèi)的情況下才發(fā)送壓力數(shù)據(jù)。所述編程接口604通常包括代表外部編程接口的磁簧開關(guān)電路或者合適的替換設(shè)備，用戶可以通過該接口直接對所述標簽的各方面進行編程，即無需通過所述讀取器網(wǎng)絡(luò)進行編程。在替換實施例中，所述標簽編程接口604可以包括RF接收機模塊，其能夠在不同于所述標簽(例如所謂的"雙頻帶"標簽)的主RF模塊609的頻率下進行操作。在這種情況下，有可能遠程地(即通過所述讀取器網(wǎng)絡(luò))對標簽進行編程或重編程。一般來說，在所述標簽105與讀取器103之間的無線接口112上可以使用任何合適的調(diào)制技術(shù)。在該實施例中使用幅移鍵控ASK(調(diào)制深度為90%)。然而，也可以使用任何其他合適的調(diào)制技術(shù)，比如FSKQBPSK、BPSK等等。下面將參考圖7定義所述無線標簽-讀取器協(xié)議的其他方面。除了同步信息之外，標簽消息分組往往包括報頭702,其表明所述消息是標簽及其長度；標簽種類字段704(其還可以表明某一種類內(nèi)的標簽類型和/或特定操作模式)；標簽唯一ID字段706;數(shù)據(jù)字段710;以及檢錯信息712。在實踐中，所述消息的總長度以及該消息內(nèi)的各種字段的配置例如將取決于所述標簽種類。需要同步信息是因為在所述示例性實施例中，所述標簽與讀取器之間的無線信道是異步的。所述報頭信息被用來實現(xiàn)分組級別的同步以及識別所述消息類型及其以字節(jié)計的長度。通常被包括在所述報頭中的信息的另一個例子是信標標簽的重復速率。一般來說，所述報頭信息促進及優(yōu)化對消息的解碼并且避免使用不必要的功率。所述標簽種類字段中的信息表明所述標簽落在多個標簽種類當中的某一標簽種類，其中每一個標簽種類具有預定的外圍設(shè)備能力，因此其標簽消息格式具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)字段?？蛇x地，所述標簽種類字段可以傳送附加的標簽信息，比如標簽類型或型號以及在相關(guān)的情況下還有操作模式。在該實施例中，所述標簽唯一ID是一個在布置之前(例如在制造期間)指定的多字節(jié)值。所述數(shù)據(jù)字段包含來自所述外圍設(shè)備的不可由用戶定義的標簽數(shù)據(jù)以及可以由用戶定義的標簽數(shù)據(jù)，正如將在下面更加詳細地描述的那樣。所述檢錯信息被用于分組檢驗和確認，并且例如可以被實施為通過把所有相關(guān)字節(jié)線性相加而計算出的16比特LRC。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，在此定義的精確的標簽消息分組結(jié)構(gòu)僅僅是示例性的，例如一些字段是可選的，并且在一些實施例中可以把特定的"報頭"或"字段"信息可行地放置在別處或者完全省略。圖8A-8G示出多種示例性標簽消息分組格式，其中的每一個分組具有對應(yīng)于發(fā)出該消息的標簽種類的不同結(jié)構(gòu)。參考圖8A，第一標簽消息分組(對應(yīng)于標簽種類1)具有報頭702、標簽種類信息704、標簽ID708以及可選地還有糾錯信息712。例如可以在僅僅需要所述標簽在預定情況下提供標簽識別的情形下發(fā)送該標簽消息分組。一個例子是構(gòu)建訪問應(yīng)用。參考圖8B,另一個標簽消息分組(對應(yīng)于標簽種類2)具有報頭702、標簽種類信息字段704、標簽ID字段708、數(shù)據(jù)字段710以及檢錯信息712。在該例中，所述標簽種類信息表明所述標簽數(shù)據(jù)字段的預定部分被用來報告"標簽齡期"，所述標簽齡期是由每次在所述標簽進行發(fā)射時遞增的計數(shù)器估計的。所述標簽齡期不是基于時間的真實齡期，而實際上是依照在實踐中受到電池使用壽命的限制的標簽使用壽命周期的齡期度量。參考圖8C,另一個標簽消息分組(對應(yīng)于標簽種類3)具有報頭702、標簽種類信息704、標簽ID字段708、數(shù)據(jù)字段710以及檢錯信息712。在該例中，所述標簽種類信息704表明所述標簽數(shù)據(jù)字段710的至少一部分被用來傳送某種類型的用戶定義的數(shù)據(jù)。所述應(yīng)用程序能夠解碼所述用戶定義的數(shù)據(jù)。參考圖8D，另一個標簽消息分組(對應(yīng)于標簽種類4)具有報頭702、標簽種類信息704、標簽ID字段708、數(shù)據(jù)字段710以及檢錯信息712。在該例中，所述標簽種類信息704表明所述標簽數(shù)據(jù)字段710的至少一部分被用來傳送來自所述標簽的用戶定義的身份代碼。參考圖8E,另一個標簽消息分組(對應(yīng)于標簽種類5)具有報頭702、標簽種類信息704、標簽ID字段708、數(shù)據(jù)字段710以及檢錯信息712。在該例中，所述標簽種類信息704表明所述標簽數(shù)據(jù)字段710的預定部分被用來傳送預定的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)(P.數(shù)據(jù))和用戶定義的數(shù)據(jù)(用戶數(shù)據(jù))。所述外圍設(shè)備數(shù)據(jù)本身可以具有用戶定義的單元。例如，該標代碼的標簽的數(shù)據(jù)。參考圖8F，另一個標簽消息分組(對應(yīng)于標簽種類6)具有報頭702、標簽種類信息704、標簽ID字段708、數(shù)據(jù)字段710以及檢錯信息712。在該例中，所述標簽種類信息704表明所述標簽數(shù)據(jù)字段710的預定部分被用來傳送來自第一和第二外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)(Pl數(shù)據(jù)和P2.數(shù)據(jù))。來自任一個外圍設(shè)備的所述外圍設(shè)備數(shù)據(jù)本身可以具有用戶定義的單元。例如，該標簽種類分組可以被釆用來發(fā)送來自具有溫度傳感器和GPS定位傳感器的標簽的數(shù)據(jù)。具有用戶定義的單元的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)的溫度。在此類分組中，可以利用標簽類型信息來補充所述標簽種類信息，所述標簽類型信息例如表明所述標簽具有兩種傳感器功能并且正在支持所述傳感器功能(例如溫度和GPS傳感器)的模式下操作。任一類的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)或者全部兩類外圍設(shè)備數(shù)據(jù)可以具有用戶定義的單元。參考圖8G,另一個標簽消息分組(對應(yīng)于標簽種類7)具有報頭702、標簽種類信息704、標簽ID字段708、數(shù)據(jù)字段710以及檢錯信息712。在該例中，所述標簽種類信息704表明所述標簽數(shù)據(jù)字段710的預定部分被用來傳送來自第一和第二外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)以及用戶可定義的數(shù)據(jù)。例如，該標簽消息分組可以被采用來發(fā)送來自具有化學傳感器、篡改傳感器和用戶可定義的識別代碼的標簽的數(shù)據(jù)。與以前一樣，可以用標簽類型信息來補充所述標簽種類信息，所述標簽類型信息例如表明所述標簽具有雙傳感器功能并且正在支持特定化學傳感器(比如說氣體傳感器)和篡改傳感器與用戶可定義的標簽ID代碼的模式下操作。來自任一個或全部兩個外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)也可以具有用戶定義的單元。特別參考圖9，其示出用于其他潛在的標簽種類的一般化的消息分組結(jié)構(gòu)的示意性表示，將會明顯看出，在本發(fā)明的實施例中使用的標簽消息分組方案能夠依靠多種預定的標簽消息分組來支持多種多外圍設(shè)備標簽設(shè)計，其中為所述預定標簽消息分組提供了一個或多個字段，所述字段定義發(fā)出所述消息的標簽種類以及可選地還有該種類內(nèi)的標簽類型或模式。圖10借助于示例性流程圖來示出在本發(fā)明的實施例中如何把標簽數(shù)據(jù)從所述標簽傳送到應(yīng)用程序。在1000處，所述標簽微處理器啟動標簽消息發(fā)送過程。例如，這可以響應(yīng)于讀取器查詢進^f亍或者可以處在RFID4支術(shù)領(lǐng)域中已知的某種類型的信標機制下。在1010處，所述微處理器基于所述標簽種類來構(gòu)建合適類型的消息分組。在該例中，假設(shè)所述標簽消息分組將采用對應(yīng)于多個可能的標簽種類(參見圖8)當中的某一預定標簽種類的格式1012，并且擴展到總共64字節(jié)的分組長度。相關(guān)的系統(tǒng)信息1014和標簽數(shù)據(jù)1016(在可能適當?shù)那闆r下包括外圍設(shè)備數(shù)據(jù)和用戶定義的數(shù)據(jù))源自所述標簽存儲器，并且相應(yīng)地構(gòu)造所述消息分組。所述標簽消息分組被提供到包括RF振蕩器和天線的模擬發(fā)射電路，并且通過空中接口112一皮發(fā)射(1020)到讀取器103。在1030處，所述讀取器接收到所述標簽消息分組，并且在必要時對其進行處理以便將其從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字格式。所述讀取器的微處理器隨后構(gòu)建讀取器網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)類型分組(或者具有類似構(gòu)造的一般讀取器網(wǎng)絡(luò)分組)1032并且在讀取器緩沖器中將其排入隊列，以供通過所述讀取器網(wǎng)絡(luò)發(fā)射到所述控制接口100的應(yīng)用120。對于該構(gòu)建過程，所述讀取器使用適當?shù)淖x取器網(wǎng)絡(luò)格式消息格式(參見圖5),該格式在本實施例中整體結(jié)合了所述標簽消息分組1034。在1040處，所述讀取器網(wǎng)絡(luò)根據(jù)所述讀取器網(wǎng)絡(luò)骨干通信協(xié)議把所述讀取器網(wǎng)絡(luò)消息分組發(fā)送到所述應(yīng)用程序。此外還將顯而易見的是，所描述的實施例特別可用于具有多個傳感器等的標簽，其還允許編程用戶可定義的數(shù)據(jù)。所述用戶可定義的數(shù)據(jù)可以獨立于所述(多種)外圍設(shè)備功能，或者用于控制所述外圍設(shè)備感測或報告功能的一個或多個方面。總之，本發(fā)明的實施例特別提供了一種在功能上豐富且多樣的標簽-讀取器通信協(xié)議，其能夠進行可伸縮的布置以便支持多種當前和未來應(yīng)用。同時，這里描述的實施例實現(xiàn)了高數(shù)據(jù)吞吐量和互操作性，同時還使得功率消耗最小化。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，雖然在上面描述了被認為是最佳的方式并且還在適當?shù)那闆r下描述了執(zhí)行本發(fā)明的其他方式，但是本發(fā)明不應(yīng)被限于在對優(yōu)選實施例的該描述中所公開的特定配置和方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明在許多不同類型的遠程識別、數(shù)據(jù)和傳感器應(yīng)用中具有廣泛的用途，并且在不偏離如在所附權(quán)利要求書中限定的本發(fā)明的構(gòu)思的情況下可以對所述實施例做出許多修改。例如，在諸如工業(yè)、醫(yī)療、軍事、家庭、辦公室等之類的各種操作領(lǐng)域中，本發(fā)明可以應(yīng)用于各種各樣的財產(chǎn)管理、個人管理、供應(yīng)鏈管理和過程控制應(yīng)用。權(quán)利要求1、一種用在RFID網(wǎng)絡(luò)中的有源應(yīng)答器，所述RFID網(wǎng)絡(luò)包括各應(yīng)答器以及用于接收來自所述各應(yīng)答器的消息的各連網(wǎng)的讀取器單元，所述應(yīng)答器包括發(fā)射電路；控制器，其可以訪問存儲器；電源；其中，所述控制器包括用于構(gòu)造對應(yīng)于所述應(yīng)答器所屬的應(yīng)答器種類的消息分組的控制代碼，所述應(yīng)答器種類是多個種類的其中之一，其中的每一個種類由該種類中的應(yīng)答器的外圍設(shè)備配置的各方面所表征，所述控制器還包括適于在所述消息分組中包括表明該消息分組是來自應(yīng)答器的消息的指示、表明發(fā)出該消息的應(yīng)答器的種類的指示、以及根據(jù)所述應(yīng)答器種類的消息分組結(jié)構(gòu)的一個或多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段的裝置。2、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)答器，其中，所述消息分組包括至少一個用戶定義的數(shù)據(jù)字段。3、如任何一項在前權(quán)利要求所述的應(yīng)答器，其中，外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容至少部分地是由用戶定義的。4、如任何一項在前權(quán)利要求所述的應(yīng)答器，其中，所述應(yīng)答器包括外部編程接口，所述接口能夠允許對所述應(yīng)答器進行直接編程而無需通過讀取器單元進行編程。5、如權(quán)利要求1-3中的任何一項所述的應(yīng)答器，其中，所述應(yīng)答器包括能夠允許通過讀取器單元對該應(yīng)答器進行編程的編程接口。6、如任何一項在前權(quán)利要求所述的應(yīng)答器，其中，所述應(yīng)答器包括兩個或更多個外圍設(shè)備，所述兩個或更多個外圍設(shè)備包括計數(shù)器和傳感器中的一個或多個。7、如任何一項在前權(quán)利要求所述的應(yīng)答器，其中，所述應(yīng)答器包括從以下各項當中的一項或多項所選擇的兩個或更多個傳感器溫度傳感器；定位傳感器；移動傳感器；振動傳感器；地震傳感器；磁傳感器；力傳感器；應(yīng)變傳感器；旋轉(zhuǎn)傳感器；壓力傳感器；篡改傳感器；另一類機械傳感器；化學傳感器；生化傳感器；生物傳感器；生物測量傳感器；接近傳感器；濕度傳感器；位置傳感器；光傳感器；以及其他合適類型的傳感器。8、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)答器，其中，所述應(yīng)答器至少包括移動傳感器和篡改傳感器。9、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)答器，其中，所述應(yīng)答器至少包括篡改傳感器和溫度傳感器。10、如權(quán)利要求1所述的應(yīng)答器，其中，所述應(yīng)答器至少包括定位傳感器、移動傳感器和溫度傳感器。11、如任何一項在前權(quán)利要求所述的應(yīng)答器，其中，所述發(fā)射電路被設(shè)置成在以下范圍當中的一個或多個范圍內(nèi)進行操作30到300kHz;300kHz到3MHz;3MHz到300MHz;300MHz到2GHz;以及2GHz到6GHz。12、如任何一項在前權(quán)利要求所述的應(yīng)答器，其中，所述發(fā)射電路被設(shè)置成在以下頻率當中的一個或多個頻率下進行操作125KHz;134.2KHz;13.56MHz;433固z;463固z;868MHz;915MHz;956MHz;2.45GHz;以及5.8GHz。13、一種在包括有源應(yīng)答器和連網(wǎng)的讀取器單元的RFID網(wǎng)絡(luò)中生成應(yīng)答器消息的方法，該方法包括提供多個應(yīng)答器，并且基于所述應(yīng)答器的外圍設(shè)備配置的各方面而把所述應(yīng)答器分配到預定義的種類中；建立對應(yīng)于應(yīng)用到每一個預定義的應(yīng)答器種類的消息分組的預定格式，從而使得所述多個預定義的應(yīng)答器種類當中的每一個具有根據(jù)該種類中的應(yīng)答器的外圍設(shè)備配置的預定消息分組結(jié)構(gòu)；基于所述已建立的消息格式來構(gòu)建消息分組，所述消息分組包括表明該消息是應(yīng)答器消息的指示、表明發(fā)出該消息的應(yīng)答器的種類的指示、以及一個或多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段。14、如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述消息分組包括用戶數(shù)據(jù)字段。15、如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段的內(nèi)容可以至少部分地由用戶定義。16、如權(quán)利要求13-15中的任何一項所述的方法，其中，該方法還包括通過編程接口對以下各項當中的一項或多項進行編程所述應(yīng)答器的外圍設(shè)備功能；所述應(yīng)答器的報告功能；以及所述應(yīng)答器上的用戶數(shù)據(jù)。17、如權(quán)利要求13-16中的任何一項所述的方法，其中，所述應(yīng)答器包括兩個或更多個外圍設(shè)備，至少其中之一是傳感器，并且所述消息分組包括相應(yīng)數(shù)目的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段。18、如權(quán)利要求13-17中的任何一項所述的方法，其中，所述應(yīng)答器包括多個外圍設(shè)備傳感器，并且所述消息分組包括相應(yīng)的多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段。19、如權(quán)利要求13-18中的任何一項所述的方法，其中，所述消息分組包括應(yīng)答器身份字段。20、如權(quán)利要求13-19中的任何一項所述的方法，其中，所述消息包括檢錯字段。21、如權(quán)利要求13所述的方法，其中，在至少一種操作模式下，所述應(yīng)答器響應(yīng)于預定標準進行發(fā)射。22、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述標準包括接收到來自讀取器的消息，其中所述消息向所述應(yīng)答器請求響應(yīng)。23、如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述標準包括從接收到來自讀取器的消息開始的預定延遲。24、如權(quán)利要求13-20中的任何一項所述的方法，其中，在至少一種操作模式下，所述應(yīng)答器僅僅在預定間隔之后進行發(fā)射。25、如權(quán)利要求13-20中的任何一項所述的方法，其中，在至少一種操作模式下，所述應(yīng)答器在通過讀取器單元分配給該應(yīng)答器的時隙中進行發(fā)射。26、如權(quán)利要求13-20中的任何一項所述的方法，其中，所述應(yīng)答器基于跳頻算法進行發(fā)射。27、如權(quán)利要求13-26中的任何一項所述的方法，其中，所述應(yīng)答器從讀取器接收從以下類型當中的一種或多種類型所選擇的消息并且做出響應(yīng)獲得標簽數(shù)據(jù)；標簽喚醒；標簽睡眠；設(shè)置標簽操作模式；設(shè)置標簽外圍設(shè)備功能；設(shè)置標簽報告功能；設(shè)置標簽警報標準；設(shè)置標簽用戶信息。28、一種用于RFID網(wǎng)絡(luò)中的由應(yīng)答器發(fā)送到讀取器單元的消息分組的應(yīng)答器消息分組格式，包括消息分組類型字段，其表明所述消息是應(yīng)答器消息；應(yīng)答器種類字段，其表明所述應(yīng)答器所屬的多個預定義的應(yīng)答器種類當中的一個應(yīng)答器種類；多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段、以及可選的根據(jù)對應(yīng)于所述應(yīng)答器所屬的所述種類的預定義消息格式的用戶數(shù)據(jù)字段。29、如權(quán)利要求28所述的應(yīng)答器消息;f各式，包括用于用戶可定義的外圍設(shè)備數(shù)據(jù)的另一個字段。30、如權(quán)利要求28或29所述的應(yīng)答器消息格式，包括從以下各項當中的一項或多項所選擇的另一個字段標簽ID字段；網(wǎng)絡(luò)信息字段；以及糾錯字段。31、用在RFID網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)答器消息格式的集合，所述消息格式集合包括多種消息格式，所述多種消息格式分別包括表明所述消息是應(yīng)答器消息的應(yīng)答器類型字段以及表明發(fā)出所述消息的應(yīng)答器的種類的應(yīng)答器種類字段，其中一種消息格式根據(jù)發(fā)出所述消息的所述應(yīng)答器種類而具有不同的預定外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段配置。32、如權(quán)利要求31所述的消息集合，其中，所述多種消息格式當中的每一種消息格式根據(jù)所述應(yīng)答器種類而具有不同的預定外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段配置。33、如權(quán)利要求31或32所述的消息集合，其中，所述外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段包括多個傳感器字段，其中每一個傳感器字段用于攜帶來自多功能應(yīng)答器上的不同類型的傳感器的數(shù)據(jù)。34、一種能夠構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)消息的讀取器單元，所述網(wǎng)絡(luò)消息包括對應(yīng)于來自應(yīng)答器消息的內(nèi)容的應(yīng)答器數(shù)據(jù)字段，其中基本上整個應(yīng)答器消息都被結(jié)合到所述網(wǎng)絡(luò)消息的應(yīng)答器數(shù)據(jù)字段中。全文摘要本發(fā)明涉及用在RFID和類似系統(tǒng)中的設(shè)備、以及用于操作這種系統(tǒng)和設(shè)備的方法。特別地，本發(fā)明的實施例涉及有源應(yīng)答器標簽、連網(wǎng)的讀取器設(shè)備、以及適用于通過所述標簽與讀取器之間的無線接口進行通信的消息傳送協(xié)議。所述設(shè)備和協(xié)議支持對應(yīng)于所述應(yīng)答器所屬的應(yīng)答器種類的消息分組，所述應(yīng)答器種類是多個種類的其中之一，其中的每一個種類由該種類中的應(yīng)答器的外圍設(shè)備配置的各方面所表征，其中所述消息分組包含表明該消息分組是來自應(yīng)答器的消息的指示、表明發(fā)出該消息的應(yīng)答器的種類的指示、以及根據(jù)所述應(yīng)答器種類的消息分組結(jié)構(gòu)的一個或多個外圍設(shè)備數(shù)據(jù)字段。文檔編號G06K7/00GK101432758SQ200780015747公開日2009年5月13日申請日期2007年3月2日優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日發(fā)明者A·林頓-沃爾斯,C·范尼克爾克,H·J·杜普里斯,R·薩文德蘭,S·E·古森申請人:威夫特倫德科技有限公司