СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ИЗДЕЛИЙ И МЕТКА ДЛЯ СИСТЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ Российский патент 2004 года по МПК G09F3/00 G08B13/24 

Изобретение относится к радиоэлектронике, а именно к способам идентификации изделий и метке для системы идентификации.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для контроля наличия изделий в таре без ее вскрытия, когда изделий в таре много и они малогабаритны.

Возможны и другие случаи применения, например, для инвентаризации и идентификации книг в библиотеке или других предметов.

Известны способы идентификации изделий, основанные на возбуждении в контролируемой зоне модулированного электромагнитного поля, срабатывании прикрепленной к каждому изделию метки с индивидуальным кодом и на идентификации полученного сигнала.

Известно устройство (патент США № 5512879, кл. G 08 В 23/00, от 30.04.96 г.), прикрепляемое к изделию в качестве метки, которое содержит средства приема сигналов запроса, средства их дешифрирования, а также средства выработки и передачи ответного сигнала, содержащего идентификационные данные.

Данное устройство, предназначенное для предотвращения похищения людей и опознавания сбившихся в пути, недостаточно надежно для использования с целью идентификации малогабаритных изделий, плотно упакованных в таре.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ идентификации изделий (патент США № 5519381, кл. G 08 В 21/00, от 21.05.96 г.), основанный на возбуждении в контролируемой зоне модулированного электромагнитного поля передачей раздельных посылок запроса, срабатывании метки с индивидуальным кодом, прикрепленной к каждому изделию, при совпадении кодов метки и запроса и на идентификации полученных ответных сигналов меток.

Недостатки указанного способа следующие:

- невозможность надежной идентификации изделий при плотной упаковке и их большом количестве вследствие низкой достоверности идентификации, т.к. при опросе даже узконаправленным лучом диаграммы направленности (ДН) в зону ее действия обязательно попадут несколько меток, например, расположенных друг за другом вдоль оси ДН. Эти метки по истечении времени блокировки ответят на запрос вторично, что приведет к ошибочной идентификации;

- довольно сложный аппаратурный состав системы для реализации данного способа, т.к. запросчик-считыватель содержит, по крайней мере, два передающих устройства, работающих на различных частотах, и две антенны (с узкой и широкой ДН);

- приведение меток в активное рабочее состояние осуществляется энергией запросчика, передающего кодированную информацию, что отрицательно сказывается на результате идентификации первой запрашиваемой метки, т.к. начальная часть кодовой посылки будет потеряна для распознавания меткой вследствие того, что накопитель энергии, осуществляющий электропитание устройств метки, требует некоторого времени для его выхода на рабочий режим.

Наиболее близкой к изобретению - метке для системы идентификации является устройство аналогичного назначения (патент РФ № 2032221, МПК⁶ G 08 В 13/24 от 27.03.95 г.), включающее приемопередающую антенну, детектор, выпрямитель, накопитель энергии, формирователь импульсов, декодер и средства передачи ответного сигнала.

Недостатком известного устройства является низкая помехозащищенность, т.к. в режиме идентификации при возбуждении пространства кодированным электромагнитным полем любое появление случайного импульса помехи во время передачи счетных импульсов приведет к ошибочной идентификации.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа идентификации изделий, который обеспечил бы контроль их наличия в таре без ее вскрытия, и метки для системы идентификации, которая обеспечила бы идентификацию каждого изделия, когда их много и они малогабаритны.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением - способом, заключается в повышении надежности идентификации малогабаритных изделий, упакованных в таре в большом количестве, при упрощении аппаратурного состава системы для реализации способа.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением - меткой, заключается в повышении достоверности распознавания сигналов запроса, возможности использования одного и того же индивидуального кода для запроса и ответа и упрощении регистрации ответных сигналов меток.

Заявленная метка может быть использована в других системах и способах идентификации, но заявленный способ не может быть реализован без данного изобретения - метки.

Поставленная задача решается тем, что в способе идентификации изделий, основанном на возбуждении в контролируемой зоне модулированного электромагнитного поля передачей раздельных кодовых посылок запроса, срабатывании метки с индивидуальным кодом, прикрепленной к каждому изделию, при совпадении кодов метки и запроса и на идентификации полученных сигналов меток, согласно изобретению, в зону контроля дополнительно генерируют непрерывный немодулированный сигнал заданной продолжительности перед передачей первой кодовой посылки, в интервале между кодовыми посылками и после последней кодовой посылки запроса, при этом срабатывание каждой метки задерживают на величину, одинаковую для всех меток, определяемую временем передачи всех ходовых посылок запроса, а продолжительность генерации непрерывного немодулированного сигнала определяют временем получения ответных сигналов от всех меток.

В частном случае, когда требуется дополнительно повысить надежность и достоверность идентификации, каждую кодовую посылку запроса и каждый ответный сигнал метки повторяют многократно, при этом кратность ответа метки задают независимо от кратности повторения кодовых посылок запроса.

В преимущественном варианте исполнения величину временной задержки τ ₃ срабатывания метки задают исходя из условия τ₃≥kmτ_зап+τ₂(k-1),

где k - количество опрашиваемых меток;

τ_зап - длительность одной кодовой посылки запроса;

m - кратность повторения кодовой посылки запроса;

τ₂ - время непрерывной генерации немодулированного сигнала в интервале между кодовыми посылками запроса,

а продолжительность генерирования немодулированного сигнала после передачи последней кодовой посылки запроса определяется из зависимости

T≥τ_п·n + τ₃-mτ_зап(k-1),

где τ_п - длительность кодовой посылки метки;

n - кратность повторения кодовой посылки метки.

Этот вариант оптимален в том смысле, что при повышении надежности к достоверности идентификации появляется возможность использования одинакового кода для запроса и отклика одной метки, что в два раза сокращает количество кодовых посылок.

Анализ опубликованных источников информации подтвердил неизвестность заявленного способа, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности.

Существенность отличительных признаков способа, основанного на возбуждении в контролируемой зоне модулированного электромагнитного поля передачей раздельных посылок запроса, срабатывании метки с индивидуальным кодом, прикрепленной к каждому изделию, при совпадении кодов метки и запроса и на идентификации полученных ответных сигналов меток, обусловлена тем, что:

- генерирование немодулированного сигнала перед первой кодовой посылкой запроса необходимо для выхода на рабочий режим накопителя энергии, между кодовыми посылками;

- для разделения их по времени, а после - для поддержания меток системы идентификации в активном состоянии, от этого зависит достоверность и надежность идентификации. Так, если не делать этого перед первой кодовой посылкой, то первая метка может быть не идентифицирована, т.к. накопитель энергии требует некоторого времени для его выхода на рабочий режим;

- задержка срабатывания меток на определенную величину необходима для того, чтобы запросы и ответы были разнесены во времени, позволяя использовать один и тот же код у метки на запрос и ответ.

Поставленная задача решается также тем, что в метке для системы идентификации изделий, содержащей приемопередающую антенну, детектор, выпрямитель, накопитель энергии, формирователь импульсов, декодер, средства передачи ответного сигнала, согласно изобретению, дополнительно установлен таймер, средством передачи ответного сигнала является кодер, соединенный своим выходом с антенной, при этом формирователь импульсов включен последовательно между выходом детектора и декодером, а таймер включен между декодером и кодером.

Существенность отличительных признаков устройства обусловлена тем, что:

- наличие таймера обеспечивает накопление счетного количества серий кодовых посылок и получение ответного сигнала метки в строго установленный временной интервал, сформированный таймером;

- совокупность всех новых признаков устройства обеспечивает также получение ответа от метки, содержащего данные, ее идентифицирующие.

Использование предлагаемой метки в новом способе позволяет организовать такую систему запроса-ответа, при которой достигается обеспечение повышенной надежности идентификации изделий, снабженных метками и упакованных в таре, без вскрытия последней при упрощении аппаратурного состава системы идентификации. Используется всего один запросчик-считыватель, что, по крайней мере, вдвое сокращает аппаратурный состав по сравнению с прототипом.

Преимущества настоящего изобретения станут понятны из следующего детального описания примера его осуществления и прилагаемых чертежей, на которых:

фиг.1 изображает функциональную схему запросчика и считывателя информации;

фиг.2 - функциональную схему метки;

фиг.3 - временную циклограмму работы системы.

Способ идентификации изделий заключается в том, что в контролируемую зону генерируют непрерывный немодулированный сигнал в течение τ ₁, который активизирует метки, имеющие индивидуальный код и закрепленные на каждом изделии. После этого в зоне контроля возбуждают модулированное (амплитудное, частотное, фазоимпульсное, широтно-импульсное и др.) электромагнитное поле путем передачи в зону раздельных кодовых посылок запроса с продолжительностью каждой кодовой посылки τ _зап, а в интервалах между кодовыми посылками запроса снова генерируют непрерывный немодулированный сигнал продолжительностью τ ₂. Та метка, чей код совпал с первой кодовой посылкой запроса, срабатывает первой, но с заданной задержкой τ ₃. Срабатывание каждой метки задерживают на величину, одинаковую для всех меток, определяемую временем передачи всех кодовых посылок запроса. Таким образом, первая метка ответит (сработает) только после того, как все кодовые посылки запроса будут переданы. Одновременно с этим, т.е. сразу после передачи последней кодовой посылки запроса в зону контроля генерируют непрерывный немодулированный сигнал продолжительностью Т, определяемой временем получения ответных сигналов от всех меток с учетом того, что τ _п - длительность ответного сигнала метки (ответной кодовой посылки метки).

Более подробно с привязкой к позициям чертежей пример осуществления способа изложен ниже при описании работы системы идентификации, используемой для осуществления заявленного способа.

Система идентификации для осуществления предложенного способа идентификации изделий содержит устройства запроса и считывания (оба на фиг.1), а также метки (фиг.2), каждая из которых закреплена на изделии и имеет свой индивидуальный код. Устройство считывания (фиг.1) связано с метками посредством электромагнитного поля.

Устройство запроса (фиг.1) состоит из микроконтроллера 1, модулятора 2, генератора 3, выход которого нагружен на передающую антенну 4, а устройство считывания (фиг.1) - из приемной антенны 4, блока обработки 5, микроконтроллера 1 и устройства отображения 6. Антенны запросчика и считывателя объединены в одну 4. Первый выход последовательного порта микроконтроллера 1 соединен с входом приемопередающей антенны 4 посредством последовательного соединения модулятора 2 и генератора 3. Выход приемопередающей антенны 4 через блок обработки 5 подключен ко второму порту микроконтроллера 1, третий порт которого соединен с устройством отображения 6.

Метка для системы идентификации (фиг.2) состоит из приемопередающей антенны 7, выпрямителя (детектора) 8, накопителя энергии 10, детектора 9, фильтра 11, усилителя-формирователя (формирователь импульсов) 12, декодера 13, таймера 14 и кодера 15. Выход приемопередающей антенны 7 соединен с входом выпрямителя 8, выход которого связан с входом накопителя энергии 10, выход которого соединен с шиной питания (не обозначена) усилителя-формирователя 12, декодера 13, таймера 14 и кодера 15. Также выход приемопередающей антенны 7 последовательно соединен с входом детектора 9, фильтром 11, усилителем-формирователем 12, декодером 13, таймером 14 и кодером 15, выход которого соединен с отводом приемопередающей антенны 7.

Каждая метка имеет индивидуальные коды, "зашитые" в декодер и кодер. В общем случае эти коды могут различаться. Каждое идентифицируемое изделие снабжено своей индивидуальной меткой.

Метка в системе идентификации работает следующим образом. По команде пуска микроконтроллер 1 включает высокочастотный генератор 3 (на схеме связь не показана), выход которого нагружен на приемопередающую антенну 4, излучающую в течение определенного времени τ ₁ немодулированный высокочастотный сигнал (несущую частоту) в контролируемое пространство. Все метки, находящиеся в контролируемом пространстве, принимают с помощью индивидуальных приемопередающих антенн 7 этот сигнал, который поступает на выпрямитель 8 и детектор 9. Выпрямитель 8 совместно с накопителем энергии 10 формирует постоянное напряжение, подаваемое на электронную схему метки на протяжении всего времени работы системы. Время τ ₁ (фиг.3), в течение которого излучается немодулированный сигнал, определяется временем выхода на режим накопителя энергии 10.

По истечении времени τ ₁ микроконтроллер 1 формирует m-кратно повторяемую первую кодовую посылку (первую серию кодовых посылок), записанную в его память. Число повторений m характеризует степень достоверности приема кодовой посылки метками в условиях возможного искажения передаваемого сигнала помехой и повышает вероятность приема меткой хотя бы одной не искаженной кодовой посылки. Все метки обрабатывают каждую кодовую посылку. На всех метках детектор 9 совместно с фильтром 11 выделяет кодовую посылку, которая поступает на усилитель-формирователь 12, где осуществляется формирование фронтов сигнала и нормирование кодовой посылки по амплитуде. Сформированный таким образом сигнал поступает на декодеры 13 меток, где осуществляется сравнение принятого и "зашитого" в метке индивидуального идентификационного кода. Срабатывает декодер только той метки, код которой совпадает с кодовой посылкой запросчика. Декодер 13 формирует сигнал на счетчик таймера, регистрирующего конечное число кодовых посылок запроса и включающего таймер 14, который обеспечивает временную задержку τ ₃ сигнала на включение собственного кодера, генерирующего свою n-кратную кодовую посылку (ответный сигнал метки), изменяющую характеристики приемопередающей антенны 7.

Время задержки τ ₃ определяется общим количеством опрашиваемых меток k, длительностью одной кодовой посылки τ _зап, количеством повторений всех посылок m и интервалом времени τ ₂ непрерывной генерации запросчика между двумя сериями кодовых посылок. Эта связь выражается зависимостью τ₃≥kmτ_зап+τ ₂(k-1), где k – количество опрашиваемых меток; τ_зап - длительность кодовой посылки запроса; m - кратность повторения ходовой посылки запроса; τ ₂ - время непрерывной генерации между сериями кодовых посылок запросчика, определяемое временем декодирования меткой одной кодовой посылки и задержкой микроконтроллера 1 на переключение с одной кодовой посылки на другую.

Микроконтроллер 1 после излучения m-кратной первой кодовой посылки через интервал времени τ ₂ генерирует вторую кодовую посылку и т.д. до k-й посылки, после чего высокочастотный генератор 3 снова переходит в режим непрерывной генерации и продолжает генерировать немодулированный сигнал в течение времени

T≥kτ_п·n+τ₃-mτ_зап(k-1),

где τ_п - длительность кодовой посылки метки; n - кратность повторения кодовой посылки метки (ответного сигнала метки).

Изменения характеристик антенн 7 меток искажают результирующее электромагнитное поле в зоне расположения приемопередающей антенны 4 считывателя. Сигнал с антенны 4 поступает в блок обработки 5 считывателя, где осуществляется выделение и нормирование принятой информации. Сигнал с выхода блока обработки 5 поступает в микроконтроллер 1, где происходит идентификация конечного числа кодовых посылок ответа метки с кодами базы данных. Результаты сравнения выводятся на устройство отображения 6.

Все узлы устройства считывания, кроме высокочастотного генератора и приемопередающей антенны, могут быть реализованы на базе интегральных микросхем средней и большой степени интеграции. Метка, кроме приемной антенны, может быть реализована на базе одного микрочипа.

Изобретение может быть использовано для идентификации малогабаритных плотноупакованных изделий, находящихся в большом количестве в таре, без ее вскрытия.

Изобретение относится к средствам идентификации изделий. Технический результат заключается в обеспечении контроля наличия изделий в таре без ее вскрытия и обеспечении идентификации каждого изделия, когда их много и они малогабаритны. В способе осуществляют генерацию в зоне контроля непрерывного немодулированного сигнала заданной продолжительности перед передачей первой кодовой посылки запроса, в интервале между кодовыми посылками и после последней. При этом срабатывание каждой метки задерживают на величину, одинаковую для всех меток, определяемую временем передачи всех кодовых посылок, а продолжительность генерации непрерывного немодулированного сигнала определяют временем получения ответных сигналов от меток. Метка системы включает приемопередающую антенну, детектор, выпрямитель, связанный с накопителем энергии, формирователь импульсов, декодер, таймер и средство передачи ответного сигнала, представляющее собой кодер, соединенный с приемопередающй антенной. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ идентификации изделий, основанный на возбуждении в контролируемой зоне модулированного электромагнитного поля передачей раздельных посылок запроса, срабатывании метки с индивидуальным кодом, прикрепленной к каждому изделию, при совпадении кодов метки и запроса и на идентификации полученных ответных сигналов меток, отличающийся тем, что в зону контроля дополнительно генерируют непрерывный немодулированный сигнал заданной продолжительности перед передачей первой кодовой посылки, в интервале между кодовыми посылками и после последней кодовой посылки запроса, при этом срабатывание каждой метки задерживают на величину, одинаковую для всех меток, определяемую временем передачи всех кодовых посылок запроса, а продолжительность генерации непрерывного немодулированного сигнала определяют временем получения ответных сигналов от всех меток.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую кодовую посылку запроса и каждый ответный сигнал повторяют многократно, при этом кратность ответа метки задают независимо от кратности повторения кодовых посылок запроса.3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что величину временной задержки срабатывания меток τ₃ задают, исходя из условия

τ_3≥kmτ_зап+τ₂(k-1),

где k - количество опрашиваемых меток;

τ_зап - длительность одной кодовой посылки запроса;

m - кратность повторения кодовой посылки запроса;

τ₂ - время непрерывной генерации немодулированного сигнала в интервале между кодовыми посылками запроса,

а продолжительность генерирования немодулированного сигнала Т - после передачи последней, кодовой посылки запроса определяется из зависимости

T≥kτ_n·n+τ₃-mτ_зап·(k-1),

где τ_n - длительность кодовой посылки метки;

n - кратность повторения кодовой посылки метки.