PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69233023T2 18.12.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0685825
Titel Elektronisches Identifizierungssystem
Anmelder BTG International Ltd., London, GB
Erfinder Marsh, Michael John Camille, Johannesburg, Transvaal, ZA;
Lenarcik, Andrzej, Johannesburg, Transvaal, ZA
Vertreter WUESTHOFF & WUESTHOFF Patent- und Rechtsanwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69233023
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 03.01.1992
EP-Aktenzeichen 951127539
EP-Offenlegungsdatum 06.12.1995
EP date of grant 23.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.12.2003
IPC-Hauptklasse G07C 9/00

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Identifizierungssystem mit einem Abfragegerät und mehreren Transpondern.

Abfragegerät/Transpondersysteme werden zum Identifizieren von Fahrzeugen, Tieren, Personen und anderen Objekten verwendet. Solche Systeme umfassen allgemein ein Abfragegerät mit einem Sender/Empfänger und einen an jedem zu identifizierenden Objekt angebrachten Transponder. Der Transponder trägt einen Code, der das in Frage kommende Objekt eindeutig identifiziert. Systeme dieser Art können gewöhnlich nur mit einem Transponder auf einmal effektiv umgehen. Versuche, kostengünstige Transponder in Masse herzustellen, waren aufgrund des Bedarfs an verhältnismäßig teuren frequenzkritischen Komponenten im Transponder allgemein nicht erfolgreich.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Transponder, die zu verhältnismäßig niedrigen Kosten hergestellt werden können, und ein Identifizierungssystem zu schaffen, das solche Transponder nutzt.

STAND DER TECHNIK

EP 301127 A offenbart ein Abfragegerät/Transpondersystem, in dem das Abfragegerät einen Abfrageimpuls an einen Transponder sendet. Der Transponder ist "passiv", wobei er aus einem einstrahlenden Hochfrequenz-(HF)-Feld über eine Antenne Leistung ableitet. Der Transponder enthält einen Energieakkumulator, und wenn der Abfrageimpuls einmal geendet hat, sendet der Transponder die in seinem Speicher enthaltenen Daten. Die akkumulierte Energie ermöglicht, dass der Transponder die Daten wiederholt sendet, um die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Empfangs durch das Abfragegerät zu erhöhen. Wenn im Abfragefeld mehrere Transponder vorhanden sind, adressiert der Abfrageimpuls einen einzelnen Transponder, wobei jeder Transponder eine eindeutige Adresse hat.

EP 322701 offenbart ein Datenträgeridentifizierungssystem, das in Fertigungsstraßen verwendet werden kann, Jeweiligen verschiedenen Datenträgern in einem Bereich, wo die Datenträger mit einer zentralen Steuereinheit kommunizieren können, sind verschiedene Datenträgeridentifizierungsnummern zugeordnet. Falls zwei Datenträger im Bereich die gleiche Identifizierungsnummer tragen, weist die Steuereinheit einen oder mehrere an, ihre Nummern zu ändern, so dass keine zwei Datenträger die gleiche Identifizierungsnummer haben.

EP 161799 A offenbart ein Abfragegerät/Transpondersystem, in dem ein Abfragegerät ein Abfragesignal zu mehreren, im Abfragefeld vorhandenen Transpondern überträgt. Jeder Transponder sendet ein aus einer eindeutig codierten Identifizierungsnummer bestehendes Antwortsignal. Das Abfragegerät sendet dann das Signal, das es empfangen hat, zurück, und jeder Transponder decodiert das Signal und prüft die Daten gegen seine eigene Identifizierungsnummer. Falls ein bestimmter Transponder seinen eigenen Code entdeckt, unterbricht dieser Transponder das Antwortsignal oder nimmt eine Einstellung vor, um weitere Anweisungen zu empfangen (alle anderen haben abgeschaltet). Falls eine Interferenz auftritt, weil zwei oder mehr Transponder zur gleichen Zeit senden, wartet das Abfragegerät, bis ein gültiges Signal empfangen wird.

GB 2116808 offenbart noch ein weiteres Abfragegerät/Transpondersystem, in dem ein Abfragegerät ein Abfragesignal zu mehreren, im Abfragefeld vorhandenen Transpondern überträgt. Die Transponder senden wiederholt ein Antwortsignal, um die Wahrscheinlichkeit eines erfolgreichen Empfangs durch das Abfragegerät zu erhöhen. Jeder Transponder hat eine Einrichtung, um die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Antworten pseudo-zufällig zu variieren.

EP 405695 offenbart noch ein weiteres Abfragegerät/Transpondersystem, in welchem ein Abfragegerät ein Abfragesignal zu mehreren, im Abfragefeld vorhandenen Transpondern überträgt. Um Konkurrenz zwischen zwei Transpondern, die überlappen, zu vermeiden, wenn sie ein Antwortsignal senden, enthält jeder Transponder einen internen Zähler, der durch das Abfragegerät "verschlüsselt" (d. h. dem eine Zufallszahl zugeordnet) wird. Diese Zählungen zählen auf Null herunter und senden dann einen Startblock. Bei Empfang eines Signals von irgendeinem der Transponder ändert das Abfragegerät die Frequenz des Abfragesignals. Alle Transponder, bei denen der Zähler Null nicht erreicht hat, werden vorübergehend gesperrt, und etwaige verbleibende Transponder werden erneut verschlüsselt. Der Prozeß wird wiederholt, bis das Abfragegerät einen Startblock empfängt und erkennt, der angibt, dass nur ein Transponder freigegeben bleibt. Eine Datenübermittlung mit dem ausgewählten Transpondern kann dann durchgeführt werden. Wenn die Datenübermittlung abgeschlossen ist, wird der Transponder abgeschaltet, und die Auswahlprozedur wird wieder begonnen, wobei alle vorübergehend gesperrten Transponder reaktiviert werden. Jeder Transponder enthält eine eindeutige Identifizierungsnummer, die bei der Erzeugung der Zufallszahl verwendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der Erfindung wird ein Identifizierungssystem geschaffen mit einem Abfragegerät und einem Satz Transponder, wobei das Abfragegerät eine Sendereinrichtung zum Senden eines Abfragesignals an die Transponder, Empfängereinrichtungen zum Empfangen der Transponderantwortsignale von den Transpondern und einen Prozessor zum Identifizieren eines Transponders aus Daten in einem Transponderantwortsignal enthält; wobei jeder Transponder eine Empfangsantenne zum Empfangen des Abfragesignals, einen Codegenerator, eine Sendeantenne und einen mit dem Codegenerator verbundenen Modulator aufweist, so dass bei Empfang des Abfragesignals der Transponder wiederholt Transponderantwortsignale sendet, die Daten enthalten, welche den Transponder identifizieren, und eine Einrichtung zum Einfügen eines Zufalls- oder Pseudozufalls-Intervalls zwischen Transponderantwortsignale, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz Transponder zwei oder mehr Transponder enthält, in denen die Codegeneratoren den gleichen Code erzeugen und das Abfragegerät eine vorbestimmte Periode, die kürzer als das Antwortsignal der Transponder ist, nachdem das Transponderantwortsignal empfangen ist, eine erfolgreiche Identifizierung eines Transponderantwortsignals anzeigt.

Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung liefert ein Abfragegerät zur Verwendung mit einem System in einem der Ansprüche 1 bis 7.

Die Erfindung erstreckt sich auf einen Transponder zur Verwendung mit dem Identifizierungssystem, wobei der Transponder eine Empfangsantenne zum Empfangen des Abfragesignals, einen Codegenerator, eine Sendeantenne und einen mit dem Codegenerator verbundenen Modulator aufweist, wobei der Transponder dafür eingerichtet ist, wiederholt Transponderantwortsignale zu senden, die Daten enthalten, welche den Transponder identifizieren, und eine Einrichtung zum Einfügen eines Zufalls- oder Pseudozufalls-Intervalls zwischen Transponderantwortsignale, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Satz von Transpondern zwei oder mehr Transponderantwortsignale senden können, die die gleichen Daten enthalten, und jeder Transponder eine Steuereinrichtung enthält, die auf eine Anzeige anspricht, die eine vorbestimmte Periode, die kürzer als das Antwortsignal des Transponders ist, nachdem ein Transponderantwortsignal gesendet ist, auftritt.

Die Steuereinrichtung kann auf eine jeweilige Modifizierung des Abfragesignals ansprechen, um eine Übertragung des Antwortsignals zu beenden.

Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise dafür eingerichtet, das empfangene Abfragesignal zu überwachen und den Modulator bei Empfang eines vorbestimmten Bestätigungssignals vom Abfragegerät zu sperren, das nach einem erfolgreichen Empfang des Antwortsignals vom Abfragegerät empfangen wird.

In einer Version des Transponders ist der Modulator dafür eingerichtet, einen Teil der Energie des empfangenen Abfragesignals zur Sendeantenne abzuleiten, so dass bei Empfang des Abfragesignals der Transponder ein Antwortsignal mit einem Träger sendet, das aus dem Abfragesignal abgeleitet wurde, welches durch die Ausgabe des Codegenerators moduliert ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das ein Abfragegerät (Lesegerät) und einen Transponder gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Abfragegeräts von Fig. 1;

Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm des Verstärkers und Komparators des Abfragegeräts der Fig. 1 und 2;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Transponders gemäß der Erfindung:

Fig. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Funktion des Abfragegeräts und dreier Transponder veranschaulicht;

Fig. 6 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das den Betrieb des Abfragegeräts veranschaulicht;

Fig. 7 ist ein vereinfachtes Flussdiagramm, das den Betrieb jedes Transponders veranschaulicht;

Fig. 8 und 9 sind schematische Veranschaulichungen zweier Anwendungen der Erfindung;

Fig. 10 ist ein Funktionsblockdiagramm einer im Transponder verwendeten integrierten Schaltung;

Fig. 11 ist ein Schaltungsdiagramm einer Ausführungsform des Transponders;

Fig. 12 und 13 sind typische Wellenformen, die von dem Transponder und dem Abfragegerät erzeugt werden; und

Fig. 14 ist eine Tabelle, die die Antwort der integrierten Schaltung von Fig. 10 auf verschiedene Steuersignale zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 veranschaulicht in sehr vereinfachter Form ein Abfragegerät (Lesegerät), das mit einem Transponder gemäß der Erfindung in Wechselwirkung steht. Fig. 2 veranschaulicht detaillierter die grundlegende Schaltungsanordnung des Abfragegeräts.

Das Abfragegerät enthält einen Sender 10, der ein Abfragesignal mit 915 MHz mit einer Leistung von ungefähr 15 W über eine Sendeantenne 12 sendet. Der Transponder empfängt das Abfragesignal und antwortet mit einem viel schwächeren Antwortsignal bei der gleichen Frequenz, welches mit einem Code moduliert ist, der den Transponder und somit das Objekt, mit dem der Transponder verbunden ist, identifiziert (die Funktion des Transponders wird unten beschrieben).

Das Antwortsignal vom Transponder wird von einer Empfangsantenne 14 des Abfragegeräts empfangen und durch einen Mikrostreifenrichtkoppler 16, der übermäßig starke empfangene Signale dämpft, zu einem Verstärker 18 durchgeleitet, bevor es in einem Mischer 20 eingespeist wird. Das empfangene Signal hat eine Trägerfrequenz, die die gleiche wie die Sendefrequenz des Abfragegeräts ist. Das verstärkte empfangene Signal wird mit einem Referenz-Sample vom Sender 10 gemischt, und die resultierende Abgabe mit niedriger Frequenz wird durch ein Bandpassfilter 22 und danach zu einem Verstärker 24 und einem Komparator oder Schwellendetektor 26 durchgeleitet. Der Komparator quadriert die verstärkte Ausgabe des Bandpassfilters, so dass seine Ausgabe eine digital kompatible Ausgangswellenform ist, die den vom Transponder gesendeten Code enthält. Eine mögliche Ausführungsform eines den Verstärker 24 und den Komparator 26 enthaltenden Schaltungsblocks ist in Fig. 3 dargestellt. Dieses Ausgangssignal wird in einen Mikroprozessor 28 eingespeist, der den empfangenen Code analysiert und dessen Gültigkeit unter Verwendung herkömmlicher Prüfsysteme mit zyklischer bzw. zirkularer Redundanz prüft, bevor der Code zur weiteren Verarbeitung ausgegeben wird.

Es sei besonders erwähnt, dass der Verstärker einen zweiten Eingang zur Verwendung mit einem zweiten Empfängerkanal hat. Dieser Eingang dient zur Verwendung bei einer Version des Transponders mit einer Anordnung einer räumlichen Diversity-Antenne, in der zwei ansonsten identische Empfangsantennen um eine halbe Wellenlänge beabstandet sind. Dies stellt sicher, dass, falls eine Antenne aufgrund z. B. Effekte stehender Wellen oder dergleichen das Abfragesignal nicht ausreichend stark empfängt, die zweite Antenne das Abfragesignal empfangen wird. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Funktion des Transpondersystems.

Der Mikroprozessor 28 ist dafür eingerichtet, den Sender 10 zu steuern, um die Ausgabe des Senders unmittelbar nach Empfang eines gültigen Identifizierungscodes von einem Transponder zu unterbrechen. Unmittelbar nach Empfang einer gültigen Übertragung von irgendeinem Transponder schaltet z. B. der Mikroprozessor den Sender 10 für eine kurze Periode, z. B. eine Millisekunde, ab.

Fig. 4 veranschaulicht den Transponder selbst. Der Transponder umfasst eine Empfangsantenne 30 und eine Sendeantenne 32, die typischerweise durch eine Leiterplatte definiert sind. Die Antennen 30 und 32 sind kreuzpolarisiert, um Nebensprechen zu minimieren. Die Empfangsantenne ist über eine Diode 34 mit einer Ladungsspeichereinrichtung in Form eines Kondensators C verbunden, der einen Teil der Energie des durch die Empfangsantenne empfangenen Abfragesignals speichert. Wenn der Kondensator C ausreichend geladen hat, gibt er einen Codegenerator 36 der integrierten Schaltung frei, der mit einem eindeutigen Code vorprogrammiert ist, welcher mit ungefähr 1200 Baud dreimal gesendet wird. Das Ausgangssignal vom Codegenerator wird über ein Flipflop 38 in einen Modulator 40 eingespeist, der einen Teil der über die Empfangsantenne 30 empfangenen Energie zur Sendeantenne 32 umleitet. Das Flipflop 38 wird durch eine Logikschaltung 40 gesteuert.

Da der Modulator 40 das empfangene Abfragesignal als die Senderquelle für dessen Ausgangsträgersignal nutzt, sind keine frequenzkritischen Komponenten erforderlich, wie es bei einer aktiv gespeisten Sender- und Modulatorschaltung der Fall wäre. Folglich kann der Transponder eine Leiterplatte aufweisen, auf der die Empfangs- und Sendeantennen 30 und 32 gedruckt sind, zusammen mit einer oder mehreren integrierten Schaltungen, die Ladungsspeicher-, Codeerzeugungs- und modulierende Funktionen liefern. Es ist auch möglich, die Sende- und Empfangsantennen in einer einzigen Antenne zu kombinieren. Der Modulator 40 ist typischerweise eine Diode, die in Sperrichtung vorgespannt ist und durch Impulse vom Codegenerator in einen leitenden Modus vorgespannt wird, um eine Energieübertragung von der Empfangsantenne 30 zur Sendeantenne 32 zu erlauben.

Die Empfangsantenne 14 des Abfragegeräts empfängt offensichtlich eine starke Komponente des von seiner Sendeantenne 12 gesendeten Abfragesignals. Im Hinblick auf die Tatsache, dass ein Mischen von zwei identischen Frequenzkomponenten eine Gleichstromkomponente im Mischer ergibt, ist es jedoch verhältnismäßig einfach, diese Komponente mit Hilfe des Bandpassfilters 22 zu entfernen, so dass der empfangene Code nicht kontaminiert ist. Eine gleichzeitige Übertragung und ein gleichzeitiger Empfang auf der gleichen Frequenz sowie die Verwendung einer stark vereinfachten Transponderschaltung sind somit möglich.

In einer alternativen Version des Transponders ist der Transponder mit seiner eigenen Stromversorgung, z. B. einer Batterie, versehen und kann daher einen Eingangsverstärker nutzen, um seine Empfindlichkeit zu verbessern. Dies ermöglicht, dass das Abfragegerät mit einer merklich niedrigeren Leistung, statt 15 W z. B. bei 100 mW, sendet. Dies verhält sich so, weil das Abfragesignal nicht ausreichend Energie enthalten muß, um den Transponder bei dieser Anwendung zu speisen. Es wurde festgestellt, dass eine Sendeleistung von 100 mW für eine Lesedistanz von 4 m ausreichend ist. Die in Fig. 4 veranschaulichte Ausführungsform ist jedoch insbesondere vorteilhaft aufgrund ihrer Kompatibilität mit extrem günstigen Techniken bei der Massenfertigung, was eine Identifizierung mehrerer Gegenstände erleichtert, wie unten beschrieben wird.

Wenn das Abfragegerät Antwortsignale von mehreren Transpondern empfängt, die zur gleichen Zeit abgefragt worden sind, geschieht es von Zeit zu Zeit, dass zwei oder mehr Transponder während der gleichen Periode senden, trotz der Tatsache, dass es eine Zufalls- oder Pseudozufalls-Verzögerung zwischen Übertragungen von jedem Transponder gibt, so dass die Transponder einander effektiv "stören". Dies wird im allgemeinen einen korrekten Empfang des von jedem Transponder gesendeten Codes verhindern. Vorausgesetzt, dass die von den Transpondern gesendeten Codes eine feste Länge haben und Fehlerkorrekturbits wie z. B. CRC-Codes enthalten, ist es jedoch möglich, dass das Abfragegerät bestätigt, ob es einen gültigen Code empfangen hat oder nicht. Wie oben erwähnt wurde, wird, sobald ein Code gültig empfangen ist, das Abfragesignal für eine kürzere Periode als die Länge einer Transponderübertragung kurz unterbrochen.

Die Logikschaltung 42 in jedem Transponder überwacht das Vorhandensein des Abfragesignals am Ausgang der Empfangsantenne 30. Sobald die Logikschaltung die Unterbrechung im Abfragesignal nach dem Abschluß der letzten Übertragung durch den Transponder feststellt, wird das Flipflop 38 gesetzt, was den Modulator 40 sperrt und somit die Übertragung von diesem Transponder stoppt.

Das Zeitablaufdiagramm von Fig. 5 veranschaulicht die Wechselwirkung des Abfragegeräts und dreier Transponder, während die Flussdiagramme der Fig. 6 und 7 die Betriebssequenz des Abfragegeräts bzw. der Transponder veranschaulichen.

Der Effekt der obigen Anordnung ist, dass jeder Transponder zu senden aufhört, sobald er seinen Identifizierungscode erfolgreich an das Abfragegerät gesendet hat. Da jeder Transponder abschaltet, wird mehr interferenzfreie Zeit erzeugt, innerhalb der andere Transponder in einer Gruppe solcher Transponder ihre Signale zum Abfragegerät senden können. Dieser Prozeß dauert an, bis alle Transponder ihren Identifizierungscode erfolgreich an das Abfragegerät gesendet haben. Der Mikroprozessor kann die Zahl identifizierter Transponder zählen.

Nimmt man an, dass alle Transponder den gleichen Identifizierungscode haben, ist es folglich möglich, dass das Abfragegerät die Zahl von Transpondern zählt, die in einer bestimmten Zeitperiode auf das Abfragesignal antworten. Zum Beispiel kann eine große Zahl identischer Gegenstände mit je einem Transponder versehen sein, wobei alle Transponder den gleichen Identifizierungscode haben, und eine tragbare Abfragegeräteinheit kann genutzt werden, um die Gegenstände zu zählen. Dies kann z. B. in einem Warenhaus oder einem anderen Lagerbereich getan werden und vermeidet die Notwendigkeit, den Lagerbestand physisch zu zählen. Die Transponder können an einzelne Gegenstände oder an Behälter wie z. B. Kästen angebracht werden, von denen jeder eine bekannte Anzahl Gegenstände enthält. Es wird besonders erwähnt, dass es sogar unnötig ist, dass die Gegenstände, die mit Transpondern versehen sind, sichtbar sind, um sie auf diese Weise zu zählen. Zweckmäßigerweise können die Antennen 30 und 32 (oder eine einzelne Mehrzweckantenne) auf einer Oberfläche des Behälters unter Verwendung einer leitfähigen Tinte gedruckt sein, während die elektronische Schaltungsanordnung des Transponders an der Oberfläche in elektrischem Kontakt mit der (den) Antenne(n) befestigt ist. Eine derartige Ausführungsform kann unter Verwendung der oben beschriebenen Ausführungsform passiver Transponder sehr günstig hergestellt werden, was es möglich macht, die Transponder in einem automatischen Lagerkontrollsystem für verhältnismäßig kostengünstige Gegenstände zu verwenden.

Aufgrund der geringen Kosten der passiven Transponder wird schließlich vorgeschlagen, dass ein Transponder an jedem Artikel des Lagerbestands beispielweise in einem Supermarkt angebracht werden kann, so dass ein Einkaufswagen voller Lebensmittel von einem an einer Kasse befindlichen Abfragegerät automatisch gescannt werden kann, ohne dass ein Kassierer die Ware in die Hand nehmen muß. Dies ist möglich, weil die Erfindung ermöglicht, sowohl jeden Artikel in einer Gruppe verschiedener Artikel zu identifizieren als auch die Zahl jeder vorhandenen Artikelart zu zählen. Offensichtlich würden die Kosten der Transponder den Wert der Gegenstände bestimmen, an denen sie möglicherweise angebracht werden können. Mit der heutigen Technologie können jedoch die Transponder zu ausreichend niedrigen Kosten hergestellt werden, um bei mittelpreisigen Gegenständen wie z. B. Haushaltsgeräten wirtschaftlich genutzt und auf Wegwerfverpackungen angebracht zu werden.

In einer weiteren Entwicklung der Erfindung kann das Abfragesignal intermittierend mit einem Codesignal moduliert werden, das der Identität eines oder mehrerer Transponder oder einer bezeichneten Klasse von Transpondern entspricht, die gerade gesucht werden. Die Logikschaltung 42 jedes Transponders prüft dann den gesendeten Code im Abfragesignal und aktiviert den Transponder, nur falls er einer derjenigen Transponder ist, die dem gesendeten Code entsprechen. Andere Transponder bleiben gesperrt. Wurden einmal alle Transponder in einer bestimmten Kategorie identifiziert und/oder gezählt, wird das Abfragesignal entfernt, um zu erlauben, dass sich die Ladungsspeichereinrichtung in den Transpondern entlädt, und der Code im Abfragesignal wird dann geändert, um zu ermöglichen, daß eine neue Kategorie Transponder abgefragt wird.

Zwei weitere Anwendungen des Transponders sind in Fig. 8 und 9 schematisch veranschaulicht. Die in Fig. 8 veranschaulichte Anwendung dient zur Fahrzeugidentifizierung, bei der ein Fahrzeug oder mehrere Fahrzeuge auf einmal identifiziert werden können. Bei der in Fig. 9 schematisch veranschaulichten Anwendung wird das System verwendet, um Mitglieder einer Gruppe Menschen zu identifizieren, die das Abfragegerät gleichzeitig passieren können. Bei herkömmlichen Systemen würde eine gleichzeitige Abfrage mehrerer Transponder eine gleichzeitige Übertragung von den Transpondern zur Folge haben, was es unmöglich macht, die übertragenen Daten zu lesen. Der Codegenerator jedes Transponders sendet jedoch seinen eindeutigen Code dreimal mit einem Abstand zwischen den Übertragungen, der auf der Basis des Identifizierungscodes dieses Transponders selbst pseudo-zufällig bestimmt ist. Dies hilft dabei, zu ermöglichen, dass jeder Transponder eine "ruhige Zeit" hat, in der er die einzige strahlende Einheit ist.

Eine andere Anwendung für die Transponder ist das Identifizieren von Personal, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Es wurden Tests durchgeführt, bei denen Transponder gemäß der Erfindung an die Batteriekästen von Helmlampen von Bergleuten angebracht wurden. In diesem Fall wurden aufgrund der einfachen Verfügbarkeit von Batterieleistung gespeiste Versionen der Transponder verwendet. Abfragegeräte sind an erwünschten Stellen, z. B. an den Eingängen von Bergwerkförderstrecken oder Abbauorten angeordnet und können festgelegte Bereiche betretendes Personal zählen sowie jede Person individuell identifizieren. Die einzelnen Abfragegeräte sind mit einem zentralen Computer verbunden, der die Bewegung des Personals im Bergwerk überwachen und erforderlichenfalls eine Karte oder andere Anzeige erzeugen kann, die die Position jeder Person angibt. Dies ist insbesondere in Notfällen nützlich, was ermöglicht, dass Rettungsmannschaften wissen, wie viele Personen in einem bestimmten Bereich z. B. nach einem Einsturz gefangen sind.

Ein Prototypsystem, das ein Abfragesignal mit 915 MHz bei 15 W verwendet, kann Transponder in Form von Ausweiskarten bzw. Plaketten von der Größe einer Kreditkarte in einem Abstand von ungefähr 4 m effektiv lesen. 64-Bit-Identifizierungscodes wurden im Prototyp verwendet, was erlaubte, dass eine große Zahl eindeutig identifizierter Transponder vorgesehen wurden.

Unter Verwendung von zwei gruppenspezifischen integrierten Schaltungen IC1 und IC2 wurde ein Prototyp des Transponders entwickelt. Die erste integrierte Schaltung IC1 ist als Typ CLA 61061 bezeichnet und ein CCMOS-Manchester-Codierer mit einer Pseudozufalls-Verzögerungsfunktion. Diese Einrichtung ist für die serielle Übertragung entweder eines 64-Bit- oder eines 128-Bit-Wortes im Format Manchester 11 in Pseudozufalls- Intervallen ausgelegt. Der Chip sieht auch ein Adressieren für eine Speichereinrichtung, in der das zu übertragende Wort (d. h. der Identifizierungscode) gespeichert ist, und eine Logiksteuerung der Zeitablaufsequenz des Betriebs vor.

Die integrierte Schaltung IC2 ist als Typ */047 bezeichnet und umfasst einen bipolaren analogen PROM, einen Oszillator und eine Einschalt-Rücksetzschaltung auf einem einzigen Chip. Der Chip enthält auch eine "Lückendetektor"-Schaltung und eine Schaltungsanordnung zum Gleichrichten und Modulieren eines HF-Trägers. Die HF- Schaltungsanordnung kann teilweise oder ganz umgangen werden, um spezielle Hochfrequenz-Gleichrichterdioden zu verwenden. Der PROM ist ein 64-Bit-Speicher, der mit Aluminiumsicherungen versehen ist, die vor einem Packen des Chips selektiv durchgebrannt werden können, um einen ausgewählten Identifizierungscode zu speichern.

Fig. 10 ist ein Funktionsblockdiagramm der integrierten Schaltung IC1, und Fig. 11 veranschaulicht eine mögliche Implementierung eines Transponders unter Verwendung von zwei integrierten Schaltungen. In Fig. 11 ist ein Kondensator Cgap für Systeme vorgesehen, bei denen der Transponder auf eine "Lücke" oder eine ruhige Periode vor einer Antwort auf ein Abfragesignal wartet.

In Fig. 12 enthält die HFC-Impulsfolge einen Satz Synchronisierungsimpulse, die in Anwendungen weggelassen werden können, bei denen es notwendig ist, Zeit zu sparen, oder bei denen die Codierung des empfangenen Signals in Software durchgeführt wird (siehe Fig. 13).

Beim Einschalten der integrieren Schaltung IC1 wird die Speichervorrichtung (IC2) adressiert, und eine Manchester-Datensequenz wird übertragen. Ein interner Pseudozufalls-Zahlengenerator des Chips IC2 wird mit den letzten 16 Bits der Daten in der Speichervorrichtung geladen, welche ein Pseudozufalls-Zeitintervall bestimmen, bevor die Manchester-Sequenz wieder gesendet wird. Die maximale Länge des Intervalls ist ein Vielfaches der Zeitdauer, die in Anspruch genommen wird, um eine Manchester- Sequenz zu senden. Die integrierte Schaltung IC1 hat mehrere Steuerpins, die ermöglichen, dass ihr Betrieb nach Bedarf modifiziert wird. Die Pins SA und SB (siehe Fig. 11) steuern das Zeitintervall zwischen einer Datenübertragung gemäß der Tabelle von Fig. 14. In Fig. 14 ist jeder "Schlitz", auf den in der dritten Spalte der Tabelle hingewiesen wird, gleich der Länge einer einzelnen Manchester-Sequenzübertragung.

Das Einschalten der integrierten Schaltung IC1 kann auf eine von zwei Arten, bestimmt durch den Status des Pin GAP, eingeleitet werden. Im ersten Modus startet der Betrieb, sobald das Pin RESET herunterfährt, während im zweiten Modus der Betrieb startet, nachdem der Pin RESET herunterfährt und eine ansteigende Flanke dem Pin ENV präsentiert wird. Ibis wird verwendet, um eine Übertragung vom Transponder zu verzögern, bis dem Pin INF ein herunterfahrender Impuls durch die Logikschaltung 42 präsentiert wurde, was die Funktion "Lückennachweis" oder Nachweis einer "ruhigen Periode" liefert, auf die oben verwiesen wurde.

Der Status des Pin mm bestimmt das Erscheinungsbild der Manchester-Sequenz. Falls der Pin mm hoch ist, werden die Daten in der Speichereinrichtung als eine einfache Sequenz von Manchester-Bits ohne Synchronisierungsimpulse übertragen. Wenn der Pin mm niedrig ist, startet die Manchester-Sequenz mit acht Manchester-0s zur Synchronisierung und einer Befehlsynchronisierungssequenz, bevor die Daten-Bytes übertragen werden. Der Pin EK ermöglicht, wenn er hoch ist, die Beendigung einer Übertragung nach drei Übertragungen der Manchester-Sequenz. Falls der Pin EK niedrig gehalten wird, dauert eine Übertragung an, bis die integrierte Schaltung abgeschaltet oder zurückgesetzt wird. Der Status des Pin NB bestimmt die Länge der Sequenz, die übertragen wird. Falls der Pin NB niedrig gehalten wird, ist ein Adressieren für 64 Bits vorgesehen, und 64 Bits werden übertragen. Wenn der Pin NB hoch gehalten wird, werden 128 Bits adressiert und übertragen. Beide integrierte Schaltungen sind dafür ausgelegt, bei niedrigen Spannungen von 2 V oder weniger zu arbeiten und niedrige Ströme von weniger als 1 mA zu ziehen.


Anspruch[de]

1. Identifizierungssystem mit einem Abfragegerät und einem Satz Transponder, wobei das Abfragegerät eine Sendereinrichtung (10) zum Senden eines Abfragesignals an die Transponder, Empfängereinrichtungen (16, 18, 20, 22) zum Empfangen der Transponderantwortsignale von den Transpondern und einen Prozessor (28) zum Identifizieren eines Transponders aus Daten in einem Transponderantwortsignal enthält; wobei jeder Transponder eine Empfangsantenne (30) zum Empfangen des Abfragesignals, einen Codegenerator (36), eine Sendeantenne (32) und einen mit dem Codegenerator verbundenen Modulator (40) aufweist, so dass bei Empfang des Abfragesignals der Transponder wiederholt Transponderantwortsignale sendet, die Daten enthalten, welche den Transponder identifizieren, und eine Einrichtung zum Einfügen eines Zufalls- oder Pseudozufalls-Intervalls zwischen Transponderantwortsignale, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz Transponder zwei oder mehr Transponder enthält, in denen die Codegeneratoren den gleichen Code erzeugen und das Abfragegerät eine vorbestimmte Periode, die kürzer als das Antwortsignal der Transponder ist, nachdem das Transponderantwortsignal empfangen ist, eine erfolgreiche Identifizierung eines Transponderantwortsignals anzeigt.

2. Identifizierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragegerät eine erfolgreiche Identifizierung anzeigt, indem das Abfragesignal modifiziert wird, um die erfolgreiche Identifizierung anzuzeigen, wobei jeder Transponder eine Einrichtung (38, 42) enthält, die auf eine jeweilige Modifizierung des Abfragesignals anspricht, um eine Übertragung seines Antwortsignals zu beenden.

3. Identifizierungssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragegerät angepasst ist, um das Abfragesignal für eine vorbestimmte Periode nach einem erfolgreichen Identifizieren eines bestimmten Transponders zu unterbrechen, wobei dieser Transponder wiederum angepasst ist, die Unterbrechung im Abfragesignal zu erfassen und eine Übertragung seines Antwortsignals als Antwort darauf zu beenden.

4. Identifizierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Zufalls- oder Pseudozufalls-Intervalle aus den den Transponder identifizierenden Daten abgeleitet wird.

5. Identifizierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragegerät angepasst ist, um einen einen vorbestimmten Transponder oder eine Kategorie von Transpondern identifizierenden Code zu senden, wobei jeder Transponder eine Schaltungsanordnung (42) enthält, um den Transponder nur bei Empfang des ihm entsprechenden Codes freizugeben.

6. Identifizierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (40) jedes Transponders angeordnet ist, um einen Teil der Energie des empfangenen Abfragesignals zur Sendeantenne abzuleiten, so dass bei Empfang des Abfragesignals der Transponder ein Antwortsignal mit einem Träger sendet, abgeleitet aus dem Abfragesignal, welches durch die Ausgabe des Codegenerators (36) moduliert wird.

7. Identifizierungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfragegerät einen Mischer (20) zum Mischen eines aus dem Abfragesignal abgeleiteten Referenzsignals mit dem empfangenen Antwortsignal vom Transponder und einen Filter (22) zum Extrahieren eines Differenzsignals aus der Mischerausgabe enthält, das die Daten von dem Antwortsignal enthält.

8. Transponder zur Verwendung mit dem System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder eine Empfangsantenne (30) zum Empfangen des Abfragesignals, einen Codegenerator (36), eine Sendeantenne (32) und einen mit dem Codegenerator verbundenen Modulator (40) aufweist, wobei der Transponder angepasst ist, um wiederholt Transponderantwortsignale zu senden, die Daten enthalten, welche den Transponder identifizieren, und eine Einrichtung zum Einfügen eines Zufalls- oder Pseudozufalls-Intervalls zwischen Transponderantwortsignale, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Satz von Transpondern zwei oder mehr Transponderantwortsignale senden können, die die gleichen Daten enthalten, und jeder Transponder eine Steuereinrichtung (38, 42) enthält, die auf eine Anzeige anspricht, die eine vorbestimmte Periode, die kürzer als das Antwortsignal des Transponders ist, nachdem ein Transponderantwortsignal gesendet und durch das Abfragegerät gültig empfangen ist, auftritt.

9. Transponder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (42) auf eine jeweilige Modifikation des Abfragesignals anspricht, um eine Übertragung des Antwortsignals zu beenden.

10. Transponder nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator (40) angeordnet ist, um einen Teil der Energie des empfangenen Abfragesignals zur Sendeantenne (32) abzuleiten, so dass bei Empfang des Abfragesignals der Transponder ein Antwortsignal mit einem Träger sendet, abgeleitet aus dem Abfragesignal, welches durch die Ausgabe des Codegenerators (36) moduliert ist.

11. Transponder nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (38, 42) angeordnet ist, um das empfangene Abfragesignal zu überwachen und den Modulator (40) bei Empfang eines vorbestimmten Bestätigungssignals vom Abfragegerät zu sperren, welches nach einem erfolgreichen Empfang des Antwortsignals durch das Abfragegerät empfangen wird.

12. Transponder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (42) angepasst ist, um eine Unterbrechung des Abfragesignals einer vorbestimmten Periode festzustellen.

13. Transponder nach einem der Ansprüche 8 bis 12, einschließlich einer Ladungsspeichereinrichtung (c), die angeordnet ist, um einen Teil der Energie des Abfragesignals zu speichern, wobei zumindest der Codegenerator (36) dafür eingerichtet ist, im Betrieb durch die Ladungsspeichereinrichtung gespeist zu werden.

14. Transponder nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (42) angepasst ist, um das empfangene Abfragesignal für einen vorbestimmten Code zu überwachen und den Modulator (40) nur bei Empfang dieses Codes freizugeben.

15. Transponder nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangs- und/oder Sendeantenne (30, 32) auf einem Substrat gebildet ist, an dem der Transponder angebracht ist.

16. Transponder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Antenne (30, 32) durch Drucken auf dem Substrat mit einem leitfähigen Material geschaffen wird.

17. Transponder nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Zufalls- oder Pseudozufalls-Intervalle aus den den Transponder identifizierenden Daten abgeleitet wird.

18. Transponder nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (42) angepasst ist, um das empfangene Abfragesignal zu überwachen und eine Übertragung des Antwortsignals nur nach einer Unterbrechung des Abfragesignals für eine vorbestimmte Dauer freizugeben.

19. Abfragegerät zur Verwendung mit dem System nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

20. Integrierte Schaltung zur Verwendung in einem Transponder mit einer Einrichtung zum wiederholten Erzeugen zweiter Signale, die Daten enthalten, welche die integrierte Schaltung identifizieren, als Antwort auf ein erstes Signal, einer Einrichtung, um ein Zufalls- oder Pseudozufalls-Intervall zwischen zweite Signale einzufügen und, in einem Satz integrierter Schaltungen, zu ermöglichen, dass zwei oder mehr integrierte Schaltungen zweite Signale erzeugen, die die gleichen Daten enthalten.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com