NL9300290A - Het tegelijkertijd uitlezen van meerdere detectielabels in een ondervraagveld, en het bepalen van de positie van deze labels. - Google Patents

Description

Het tegelijkertijd uitlezen van meerdere detectielabels in een on-dervraagveld, en het bepalen van de positie van deze labels.

De uitvinding betreft een identificatiesysteem waarbij de sterkte-verschillen van ontvangen signalen worden gebruikt om niet alleen het sterkste signaal, maar ook zwakkere transpondersignalen te detecteren.

Bij draadloze en batterij loze identificatiesystemen, zoals bijvoorbeeld beschreven in octrooi 176404 van aanvraagster, EP 030127 (Texas Instruments), of W090/14736 Trovan, is het zo, dat zodra meerdere labels binnen het ondervraagveld actief zijn, alleen de sterkste transponder wordt gedetecteerd. Indien meerdere transponders signalen in de ontvanger veroorzaken die relatief weinig verschillen, dan zal de ontvanger geen enkel signaal detecteren. Vooral bij systemen waarbij de detectie-afstand groot is, kan dit effect optreden. Bij toepassingen waarbij het niet altijd mogelijk is om de transponders voldoende ruimtelijk te scheiden, kan dit problemen geven. Bijvoorbeeld bij systemen om door middel van transponders selectief toegang tot skiliften te geven, is door het gedrang vaak niet te voorkomen, dat meerdere transponders binnen bereik van dezelfde leesunit komen.

Om toch meerdere transponders die tegelijkertijd in het bereik van de ondervraaginrichting zijn te kunnen detecteren, worden verschillende oplossingen gebruikt.

Uit het octrooischrift EP 0285419 van Sattelite Video systems, is bekend, dat er dan hele zoekbomen worden doorlopen om één van de aanwezige transponders te selecteren, waarna een volgende transponder wordt geselecteerd, enzovoort, tot alle transponders geselecteerd zijn.

Een nadeel van deze methode is, dat enerzijds de transponders erg gecompliceerd worden, en anderzijds de uitleestijd erg lang wordt.

De oplossing volgens US 5124699 Nedap, waarbij, nadat geconstateerd is, dat meerdere transponders tegelijk actief zijn, via een random wachttijd een selectie wordt gemaakt, heeft dezelfde nadelen.

Een andere oplossing voorziet in een transponder waarin een willekeurige pauzetijd is ingebouwd nadat de code verzonden is. Door het willekeurige karakter van de pauzes, waarvan de lengte bij voorkeur ligt tussen bijvoorbeeld 3 en 10 keer de lengte van een code, zal er af en toe de situatie ontstaan, dat er slechts één van de aanwezige transponders actief is. Dit levert weliswaar een eenvoudig systeem, maar het nadeel van een lange herkentijd weegt hier nog zwaarder.

In de oplossing van EP 0161779 Senelco, wordt bij simultane ontvangst van meerdere transponders, gepoogd om selectief steeds één actieve transponder uit te zetten.

Ook hier zijn de nadelen dat de detectietijd toeneemt, en dat het systeem complex wordt.

De uitvinding heeft een oplossing voor het tegelijkertijd detecteren van meerdere transponders binnen één ondervraagveld, zonder dat de transponders complexer worden en zonder dat extra tijd nodig is voor het detecteren van meerdere responders.

Een ander probleem dat optreedt bij bijvoorbeeld de toegangsinrichting van skiliften is, dat niet altijd duidelijk is, dat de skiër die vooraan staat om doorgelaten te worden ook degene is wiens transponder wordt gelezen.

De uitvinding maakt het mogelijk om ook de relatieve positie van transponders te bepalen.

Het is algemeen bekend, dat de signaalsterkte van het ontvangen signaal een relatie heeft met de afstand tussen transponder en antenne.

Het Duitse Offenlegungsschrift DE 3714263 Goetting, beschrijft een localiseersysteem waarbij er door twee zendspoelen in tegenfase aan te sturen plaatselijk een grote veld-gradiënt ontstaat. Het scherpe minimum van veldsterkte is 0, zodat op een goed gedefinieerde plaats de transponder even stopt met code genereren.

Het is duidelijk, dat dit niet de goede methode is om meerdere transponders tegelijkertijd te identificeren en te localiseren.

Een andere en nauwkeuriger oplossing van het localiseerprobleem is beschreven in EP 0257688 van aanvraagster, waar een separate pi-loottoon in de transponder wordt opgewekt, waarna door middel van 8-vormige ontvangantennes uit de sterkte van de piloottoon de positie wordt bepaald. Deze zeer nauwkeurige methode vraagt speciale voorzieningen aan de transponder en is daarom gecompliceerder dan de oplossing volgens de uitvinding.

Een bijkomend probleem bij bovengenoemde localiseermethodes is, dat de stand van de transponder van invloed is op het resultaat van de positiebepaling, waardoor, indien de transponders vrij beweegbaar zijn, fouten kunnen ontstaan.

Door de uitvinding wordt ook de stand van de transponder bepaald, echter met een beperkte nauwkeurigheid. Voor het oplossen van het volgorde probleem zoals dat bijvoorbeeld bij toegangsverlening tot skiliften kan optreden, is de oplossing volgens de uitvinding vol- doende nauwkeurig.

De uitvinding gaat er van uit dat er tussen de signalen die ontvangen worden duidelijk meetbare sterkte-verschillen zijn. Dit betekent, dat het aantal transponders dat tegelijkertijd kan worden uitgelezen, beperkt is.

In praktische toepassingen is dit geen beperking; door de fysieke afmetingen van de dragers van de transponders kunnen er zelden meer dan bijvoorbeeld drie transponders binnen het bereik van de zend/-ontvangers zijn.

Bij een grote ontvangantenne, wordt veel signaal opgevangen. Er is echter een groot aantal mogelijke transponderplaatsen en standen die eenzelfde signaalsterkte in de grote ontvangantennespoel genereren. Door de grote spoel treedt een integratie over een groot oppervlak op. Een kleine antennespoel zal dit veel minder hebben. Er wordt echter minder signaal opgepikt, maar ook minder stoorsignalen, zodat met zeer kleine, in het extreme geval bijna puntvormige ontvangstantennes toch een goede signaal-ruis-verhouding kan worden bereikt.

Natuurlijk is de eigen ruisbijdrage van de signaalversterker van belang. Bij een kleine antenne is er meestal een behoorlijk verschil in de afstand tussen steeds een transponder en de kleine antenne. Doordat naast de afstand tot de ontvangantenne, ook de draaiing van de transponder en de afstand tot de zendantenne de sterkte van het ontvangen signaal erg beïnvloeden, kan het nog steeds voorkomen, dat de sterkteverschillen van de transpondersignalen nog te gering zijn. Door een tweede ontvangantenne, die ver van de eerste ontvangantenne is gelegen, toe te voegen, wordt de kans, dat ook deze te geringe sterkteverschillen ziet, erg klein. Bovendien is in een dynamische omgeving de positie van transponders steeds anders. Een derde of zelfs vierde ontvangantennespoel maakt dat er vrijwel altijd een dusdanig sterkteverschil wordt ontvangen dat detectie van het sterkste signaal mogelijk wordt. Dit sterke signaal ontvangen, is in wezen niets anders dan hetgeen met de bestaande techniek wordt gedaan.

Door de erg kleine ontvangantennes van de uitvinding wordt een groter verschil in signaalsterkte gecreëerd.

Een eenvoudig systeem voor het detecteren van meerdere labels zou kunnen bestaan uit veel kleine ontvangantennes met ontvangers. Doordat de kleine antennes de afstandverschillen tussen transponders en ontvangantenne maximaal maken, zal vaak voldoende sterkteverschil optreden om de labels te detecteren.

Een verbeterde oplossing gaat er van uit, dat zodra een sterk signaal is gedetecteerd, de bijdrage die dit signaal aan het totale ontvangen signaal geeft, te elimineren is, waarna het zwakkere signaal tevoorschijn komt, zodat vrijwel gelijktijdig twee transponder-codes kunnen worden gedetecteerd.

Dit elimineren is niet eenvoudig. Weliswaar is na detectie het oorspronkelijke codesignaal geheel bekend, maar tijdens hun weg van transponder naar ontvanger worden de codesignalen vervormd. Deze vervorming manifesteert zich vooral in afronding van de flanken. De vervorming is ondermeer afhankelijk van de signaalsterkte. Op grond van deze gegevens kan een zo goed mogelijke reconstructie van de bijdrage van het sterkste respondersignaal aan het totale ontvangen signaal worden bepaald en hiervan worden afgetrokken. De correlatie tussen beide signalen moet worden geminimaliseerd. Op deze wijze blijven de artefacten klein en kan een zwakker transpondersignaal hier bovenuit komen. Dit signaal wordt nu behandeld als het eerste sterke signaal, enz. Zodra dit is gedetecteerd, kan worden geprobeerd een derde signaal te vinden. Het signaal op een antennespoel is vaak ook met een andere sterkte aanwezig op een andere ontvangantenne .

Het is daarom ook deel van de uitvinding om zodra een codesignaal is gedetecteerd, te onderzoeken of er een correlatie is tussen dit signaal en de diverse andere ontvangen signalen.' De correlaties minimaliseren, maakt dat uit de restsignalen eenvoudiger de andere transpondercodes te detecteren zijn. Het gebruik van de grote zend-antenne als ontvangantenne, vooral voor dit doel, is erg nuttig. Een verdere verbetering van het systeem is, om het dubbel, dat wil zeggen ter weerszijden van een doorgang, aan te brengen. Vooral transponders die zich veraf van alle ontvangantennes aan de ene zijde van de doorgang bevinden, zijn dan door de ontvangers aan de andere kant van de doorgang goed te detecteren. De code en sterkte van elk transpondersignaal zoals dat op elke ontvangerantenne binnenkomt, is dus volgens de uitvinding te bepalen.

De sterkte van het signaal geeft een verzameling van punten waar een transponder zich kan bevinden. Immers de sterkte van het ontvangen signaal wordt bepaald door: - de component van de veldsterkte ter plekke van de responder, die loodrecht op het vlak van de transponderantenne staat; - het conversie-rendement van de transponder; - de afstand tussen transponder en ontvangantenne; - de hoek tussen het vlak van de transponder en de verbindingslijn van transponder naar ontvangantenne; - de hoek tussen het vlak van de ontvangantenne en de verbindingslijn van transponder naar ontvangantenne.

Elke ontvangantenne geeft een andere verzameling van punten waar de transponder zich kan bevinden. Door de hoge mate van niet lineairi-teit in de verbanden is het analytisch oplossen van de vele vergelijkingen met vele onbekenden erg complex.

Een numerieke oplossingsmethode waarbij een grof raster van mogelijke punten waar een transponder zich bevinden kan, gekoppeld aan een beperkt aantal draaiingen van de transponder, levert voor elke antenne een beperkt aantal mogelijkheden voor stand en positie van de transponder op. Elke ontvanger levert zo’n verzameling van mogelijke transponderposities. De doorsnede van deze verzamelingen levert dan de actuele positie van de transponders. Juist door de complexe verbanden die er bestaan tussen de signaalsterktes en de positie van de transponders, leidt een oplossingsmethode die gebruik maakt van neurale netwerken snel tot bruikbare resultaten, en is vooral het zelflerende karakter van deze oplossing een bijzonder groot voordeel.

In het navolgende wordt de uitvinding aan de hand van figuren nader toegelicht.

Figuur 1 toont een opstelling volgens bestaande techniek.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding.

De grote antennespoel 1 in figuur 1 heeft de functie van zowel zend-als ontvangspoel. Twee transponders 2 en 3 die zich boven deze spoel bevinden, hebben, hoewel zij ruimtelijk ver van elkaar zijn verwijderd, toch dezelfde afstand tot de antennespoel 1, zodat de signaalsterkte die elk van de transponders in de spoel veroorzaakt weinig zal verschillen.

In figuur 2 is de zendantenne weer de grote spoel 1, maar als ont-vangantenne wordt de kleine spoel 4 gebruikt. De afstand tussen transponder 3 en de ontvangantenne 4 is duidelijk veel groter dan de afstand tussen transponder 2 en de ontvangantenne 4. Aangezien de signaalsterkte afneemt met de derde macht van de afstand, zal de signaalsterkte van transponder 4 veel kleiner zijn dan die van transponder 3. De oriëntatie van de transponders speelt natuurlijk ook een rol. Er moet rekening worden gehouden met de projectie van het transpondervlak op het ontvangantennevlak, waardoor in het voorbeeld van figuur 2 de sterkteverschillen nog groter worden.

Met een tweede ontvangantenne 5, ontstaat hier de situatie, dat transponder 4 veel sterker wordt ontvangen.

Claims (10)

1. Identificatiesysteem waarbij meerdere transponders van een conventionele uitvoering tegelijkertijd kunnen worden uitgelezen, met het kenmerk, dat in de ontvanger gebruik wordt gemaakt van sterkteverschillen van de signalen van de transponders, om deze toch van elkaar te kunnen onderscheiden.

2. Identificatiesysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ontvangen sterkteverschillen van de transpondersignalen worden benadrukt door een zeer kleine ontvangantenne te gebruiken.

3. Identificatiesysteem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat twee of meer ontvangantennes worden gebruikt om nog grotere verschillen in de sterkte van de transpondersignalen zoals die worden ontvangen, te realiseren.

4. Identificatiesysteem volgens één of meerdere der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat eerst het sterkste signaal wordt bepaald, waarna de bijbehorende code en vervolgens de bijdrage hiervan aan het ontvangen signaal kan worden bepaald, en deze bijdrage geminimaliseerd wordt, waarna een zwakkere transpon-dercode, indien aanwezig, wordt bepaald.

5. Identificatiesysteem volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het minimaliseren van de bijdrage van het sterke signaal wordt gerealiseerd door de correlatie tussen het binnenkomend signaal en het gedetecteerde signaal te minimaliseren.

6. Identificatiesysteem volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de ontvangen signalen van meerdere ontvangers worden gebruikt teneinde de transpondersignalen terug te winnen.

7. Identificatiesysteem volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat één of meer kleine ontvangantennes voor een deel overlappend met de zendantenne zijn aangebracht.

8. Identificatiesysteem volgens één der voorstaande conclusies, met het kenmerk, dat de antennespoelen in twee vlakken ter weerszijden van een doorgang zijn aangebracht.

9. Identificatiesysteem volgens conclusie 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat de relatieve sterktes van de signalen op de verschillende antennes worden gebruikt voor positiebepaling van de transponders .

10. Identificatiesysteem volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat een neuraal netwerk uit de ontvangen signalen de positie van de transponders berekent.