通過對標籤集合使用糾錯碼來改進射頻識別讀取的製作方法

2023-05-28 21:30:06

專利名稱：通過對標籤集合使用糾錯碼來改進射頻識別讀取的製作方法
技術領域：
本發明的實施例一般涉及軟體領域，更加具體來說，涉及使用糾錯碼改
進對射頻識別(RFID)標籤集合的讀取。
背景技術：
射頻識別(RFID )是一種結合使用電磁波譜射頻部分中的電磁或靜電耦合來唯一地識別目標、動物或人的技術。RFID被用作條形碼技術的替代。RFID系統由三個組件組成天線、收發機和應答器(標籤)。天線和收發機常常組合成單個閱讀器。天線使用射頻波來發射激活應答器的信號。當被激活時，RFID標籤將數據發回天線。該數據用於通知可編程邏輯控制器應當發生一個動作。該動作可以像打開大門那樣簡單，或者可以像連接到資料庫
夕卜讀取。
RFID標籤有三種常見類型無源式、有源式和半無源式。無源標籤不需要內部電源，因此是純粹的無源器件(它們只在閱讀器在附近給它們供電時才工作)，而半無源式和有源式標籤需要電源，電源通常是小型電池。取決於識別目標的附件，標籤可以是可附著的、可植入的和嵌入式的。
RFID技術被廣泛用於許多應用領域。 一個重要的領域是供應鏈管理(Supply Chain Management, SCM),在SCM中，RFID標籤用於沿供應鏈識別和跟蹤貨物和原材料。為了有效組織供應《連，需要獲取率(acquisitionrate)接近100%的識別技術。否則，存在系統採集不完整的數據或者有錯數據的危險。雖然近年來RFID閱讀器的讀取範圍和讀取速度已有提高，但是它們的可靠性仍然存在問題。批量捕獲(例如，讀取一貨盤帶有RFID標籤的產品)的準確性不能令人滿意。在這些應用中讀取率通常4又有30%到90%。
提高RFID系統可靠性的標準方法試圖將所使用的技術和協議最優化。像所使用的頻率和標籤天線設計之類的許多因素都對系統的性能有影響，並且必須對這些因素進行最優調整。為了避免由於同時發送RFID標籤帶來的幹擾和擾動，使用多路復用技術。該技術可以包括時間復用方法(例如，時分復用)以及頻率復用。後者需要使用較為昂貴的多頻率閱讀器。
糾錯碼和理德-所羅門(RS )碼被廣泛用於各種糾錯應用中。CD和DVD使用交織的RS碼來糾正由於表面刮痕造成的誤差。諸如DSL、 ATM和WiMAX之類的許多數據傳輸技術以及諸如數字視頻廣播(DVB)和數字音頻廣播(DAB )之類的數字廣播協議，都使用RS碼的變形來進行前向糾錯。
一些能夠比傳統直線條形碼存儲更多信息的高級二維條形碼也使用RS碼。它被應用於單個條形碼中，以使得讀取萬無一失並且糾正由受損條形碼或不清晰的條形碼造成的誤差。
常用的RFID標準使用諸如循環冗餘校驗(CRC )這樣的檢錯碼。CRC校驗和針對存儲在單個晶片上的數據進行計算，並且CRC校驗和允許檢測出有錯數據傳輸造成的誤差。
糾錯碼的另一個例子是BCH碼。BCH碼的特點在於，其能夠容易地通過一皮稱為故障解碼(syndrome decoding )的代悽t方法進行解碼。這4吏得能夠以非常簡單的電子硬體來執行解碼。器件本身可以比較小並且低功耗。BCH
碼是一種用於糾正多種隨機誤差模式的多級、循環、糾錯、數字碼。
漢明碼是一種能夠檢測並糾正單個比特誤差的線性糾錯碼。由於漢明碼的簡易性，它們被廣泛用於計算機存儲器(RAM)中。如果消息中包含較多的糾錯比特，並且如果這些比特能夠被排列成使得不同的非正確比特產生不同的誤差結果，那麼就能夠識別出出錯比特。在一個7比特的消息中，有7個可能的單比特誤差，因此三個誤差控制比特就可能既指明存在誤差又指明哪個比特造成該誤差。
應當理解，存在許多糾錯碼，提供RS碼、BCH碼和漢明碼僅僅作為糾錯碼的例子。

發明內容
描述了通過對電子標籤的集合使用糾錯碼來改進射頻識別(RFID)標籤的讀取的方法和系統。在一個實施例中，從電子標籤的集合中的每個標籤請求信息。該信息包括識別碼和碼字的一部分，該碼字包含具有集合中所有標籤的識別碼的編碼消息。接收來自標籤集合的子集信息。將來自所接收到的標籤的子集的標籤信息的碼字部分進行整合。從經整合的碼字部分構造編碼消息。最後，單獨接收來自標籤集合中剩餘標籤集合的信息。
在一個實施例中，系統包括電子標籤的集合和閱讀設備，該閱讀設備用於請求和接收來自電子標籤的集合中的每個標籤的信息。該信息包括識別碼和碼字的一部分，該碼字包含具有集合中所有標籤的識別碼的編碼消息。另外，所述系統包括解碼組件，用於將多個經整合的碼字部分進行解碼，並且構造具有集合中所有標籤的識別碼的編碼消息。企業系統處理所接收到的來自集合中所有標籤的信息。


在附圖中通過舉例的方式而非限制的方式說明本發明，附圖中相似的標號表示相似的元素。應當注意的是，在本公開中提到"一個"實施例時不一定是指同 一個實施例，這樣的表述意指至少 一個實施例。
圖1是供應鏈系統的實施例的框圖。
圖2是零售業中供應鏈系統的實施例的框圖。
圖3A是為電子標籤集合生成並分配碼字的實施例的流程圖。圖3B是示出為電子標籤集合生成並分配碼字的實施例的框圖。圖4是用於讀取電子標籤集合的實施例的流程圖。
圖5是示出用於創建和讀取電子標籤集合的完整過程的例子的實施例的框圖。
圖6是示出糾正特定失敗率所需的在標籤上存儲的碼字部分的長度的實施例的框圖。
圖7是用於讀取電子標籤的系統的實施例的框圖。
具體實施例方式
本發明的實施例涉及通過對RFID標籤的集合使用糾錯碼來改進射頻識別(RFID)標籤讀取的系統和方法，本方法和系統工作於信號級和協議級之上。本方法獨立於在較低層上改進RFID系統讀取性能的其它方法而工作並且可以與這些方法相結合。本方法和系統還涉及/人受損的和完全不可讀的標籤中恢復信息。
在本發明的一個實施例中，糾錯碼(ECC)被應用於RFID標籤的集合中所存儲的數據，而不是被應用於單個標籤。ECC用於糾正單個標籤的有錯數據傳輸。如果接收到的傳輸質量太低或者對閱讀器來說標籤被完全屏蔽，
那麼該標籤上的數據將會丟失。通過將ECC應用於RFID標籤的集合，能夠 恢復不可讀標籤的數據。
在一個實施例中，由RFID技術支持的供應鏈系統是一個典型場景，其 中在不同的地點讀取RFID標籤的集合或RFID標籤組。在供應鏈中，對接 收到的貨物和發出的貨物要定期進行驗證。在貨盤級和封裝級，必須讀取大 批帶有RFID應答器的貨物。由於環境、包裝材料或運載的內容的影響，在 多數情況中沒有實現100%的讀取率。
圖1是供應鏈系統的實施例的框圖。供應鏈100是包括幾個領域或部門 的供應鏈的簡化表示。供應鏈100以代表產品製造過程的生產商110開始。 供應鏈100通過供貨商/庫存(contributor/stock) 120繼續，供貨商/庫存120 代表將產品分配給批發商或者由製造商儲存產品。然後，由負責將產品分銷 給零售商的分銷商(distributor )130處理產品。供應鏈100以商業(commerce) 140結束。商業140領域將產品提供給其最終消費者。
在這些領域使用RFID技術帶來幾個好處(1 )有關產品位置的信息總 是可獲得的(不存在"脫銷")；(2)快速檢查貨櫃、貨盤等等的內容；(3 ) 在運輸期間保護產品不被更改；(4)控制偷盜；(5)存儲和庫存管理；和(6) 更高的數據可靠性(例如，在企業資源計劃、供應鏈管理或消費者關係管理 系統中)。
圖2是在RFID技術支持的零售業中的供應鏈系統的實施例的框圖。供 應鏈100從生產210開始。在這個階段，產品或貨物被製造。產品接收帶有 唯一序列號的RFID標籤，以用於在整個供應鏈100中進行快速識別。在零 售業中，該唯一序列號被稱為電子產品碼(EPC)。在產品被製造完成之後， 它們被運輸到包裝220,以便包裝到貨盤和貨櫃中。雖然在供應鏈100中 包裝220是一個單獨的單元，但是它是貨物製造過程的一部分。 一旦貨物離 開製造地，諸如工廠，RFID閱讀器230就讀取貨盤和貨櫃上的標籤。該 過程自動提供對有關運載的所有貨物的總覽。
供應鏈100通過後勤/運輸240繼續，在該階段標籤一皮再次讀取。交付 (delivery)被確認並且關於運載內容的數據被傳輸到ERP系統250。如果 運載未完成，也可以查看貨物的輸出和退回。該步驟可以包括存貨檢查、損 失控制等等。在庫存260處，標籤被再次讀取。還執行對貨物輸出和退回的查看。然後，信息被發送到ERP系統250。供應鏈100以國際銷售270或者 商業140結束。RFID技術有助於優化供應鏈系統內外的所有過程。
如上所述，RFID技術可以提高沿供應鏈的效率。可靠的系統和具有較 高讀取率的RFID閱讀器對於優化結果是必不可少的。但是，當讀取大規模 的標籤集合時，RFID支持的供應鏈中的系統受到兩個主要問題的困擾(1) 成批讀取的低RFID讀取率(典型地，只有30%-90%);和(2)由未一皮讀 取的標籤造成的錯誤信息和丟失信息。結果是，在基於RFID的業務過程(例 如，貨物接收、盤點存貨等等)中的誤差產生額外的成本(例如，供應鏈中 的時間損失、通過多次查看來盤點存貨等等)。因此，需要新的解決方案改 進對RFID標籤集合的RFID讀取率，重建由未讀標籤造成的丟失信息，糾 正由丟失的標籤信息造成的誤差，以及從RFID標籤中4是取最大信息量。
可以通過將來自RFID標籤集合中的集合成員的信息冗餘地存儲到集合 中的所有標籤上來改進RFID標籤的讀取性能。這通過兩個途徑改進讀取過 程。首先，即使某些標籤無法讀取，存儲於其上的數據也沒有丟失，因為可 以從冗餘數據中保留這些數據。該數據包括標籤唯一識別號，諸如EPC，並 且該lt據4吏得能夠識別屬於該組的所有標籤。如果存在附加信息的話，那麼 也可以保留附加信息。其次，由於能夠保留丟失標籤的唯一識別號，所以能 夠對這些標籤進行個別查詢。因此，降低了讀取過程的失敗率。可以通過使 用糾錯碼來減少重建丟失數據所需要的冗餘量。
糾錯碼是這樣的碼其中，每個數據信號都遵從特定的構造規則集合， 以便能夠自動檢測並糾正接收信號中不符合該構造的偏差。基本思想是，對 於發射機，應用一個或多個糾錯碼；然後，接收機使用這些碼來準確縮小消 息中出現誤差(如果有的話)的位置。
圖3A和圖3B是在電子標籤的集合上生成並分配碼字的實施例的流程 圖。在塊310處，來自RFID標籤集合的數據被整合到消息350中。在一個 實施例中，該數據包括電子產品碼(EPC)形式的唯一的序列號。在塊320 處，使用糾錯碼(ECC)對消息350進行編碼。生成碼字360。在塊330處， 碼字360被分為許多部分。在塊340處，碼字360的每個部分^皮存儲在RFID 標籤組370中的每個標籤上。碼字與地址一起存儲，該地址用於確保碼字的 多個部分被以特定次序整合。
由於碼字包含冗餘信息，所以即使無法讀取特定子集的標籤，也能夠重
9建原始消息。通過這樣的方式，能夠識別標籤組中的所有標籤。
圖4是用於讀取電子標籤集合的實施例的流程圖。在一個實施例中，這
些標籤可以是RFID標籤。在塊405處，發送i會求到RFID標籤的集合，以 獲得標籤信息，該標籤信息包括來自集合中的每個標籤的諸如電子產品碼 (EPC)的識別碼以及碼字360的一部分。碼字360包含編碼的消息350, 該編碼的消息350具有集合中所有RFID標籤的識別碼。利用糾錯碼(ECC ) 對編碼的消息350進行編碼，以產生碼字360。在塊410處，接收所請求的 信息。由於信號幹擾或環境擾動，集合中某些標籤的信息可能丟失並且只有 來自電子標籤的子集的信息被接收到。因此，只接收到電子標籤的子集。
在塊415處，接收到的電子標籤的子集的碼字的部分被整合。在塊420 處，評價接收到的識別碼。如果存在丟失的標籤並且不是所有的識別碼都被 接收到，那麼過程繼續到塊425處。如果接收到所有識別碼，那麼過程繼續 到塊445。在塊445處，所有標籤都被成功讀取。
在塊425處，使用經整合的碼字360的部分來構造編碼的消息350。構 造編碼的消息350以接收集合中所有標籤的識別碼。在塊435處，將所接收 的來自電子標籤的子集的識別碼與所接收的集合中所有標籤的識別碼進行 比較。如果存在丟失的標籤，那麼在塊440處，將單獨的查詢發送到電子標 籤集合的剩餘集合中的每個標籤。在塊450處，如果來自剩餘集合的子集的 標籤信息沒有被接收到，那麼就執行出錯處理(error handling )。出錯處理的 過程是特定於領域的(domain specific )(例如，人工控制)。也可以信任重 建的消息並且像沒有發生讀取錯誤一樣處理lt才居。
圖5是示出用於創建和讀取電子標籤的集合的過程的例子的實施例的框 圖。針對圖2示出該例子。過程>^人生產領域210開始。在產品離開生產領域 210之後，其3線送到RFID門禁(RFID gate )510。在RFID門禁510處， 產品被標上RFID標籤，然後在貨盤上包裝。步驟2-6示出創建和分配碼字 的過程。在貨盤離開分配中心之前，包含來自貨盤上所有產品(或貨物)的 識別碼(如EPC)的碼字被創建並被寫到RFID標籤上，如上所述。
貨物被發送到供應鏈中的運輸240和庫存260。當貨物在庫存260被接 收時，接收方(例如，批發商或零售商)使用RFID系統監視交付。如果RFID 系統讀取了所有的標籤，那麼過程就在商業280領域結束。但是，在多數情 況下，不是所有的RFID標籤都被讀取。如果是這樣的情況，那麼過程就繼續到步驟10b。為了重建丟失的數據，整合所有可獲得的碼字的部分。如果
碼字的剩餘部分足夠的話，那麼可以經由解碼i殳備來進行解碼並且保留丟失 的數據(步驟11-12)。如果數據是完整的，那麼在ERP250和其它系統中對 其進行處理。如果數據不完整，那麼就發送單獨的查詢，以便專門讀出丟失 的RFID標籤。
存儲在每個標籤上的冗餘信息量以及能夠被重建的丟失標籤的百分比 取決於所使用的ECC。較多的冗餘可以降低失敗率。可以通過使用用於糾錯 的理德-所羅門(RS)碼的例子來說明這種折衷。
選擇RS碼是因為其被廣泛使用並且非常靈活。通常，RS碼將具有" 個符號的消息編碼為具有A個符號的碼字，並且如果知道被擦除的符號 (erased symbol )在碼字中的位置，那麼RS碼能夠糾正多達個淨皮擦除的 符號(或者f^-W/2個誤差)。RS碼工作在具有《個符號的符號集上，並且必 須保持"<《。因此，較大的消息需要較大的符號集，從而導致較高的編碼和 解碼計算成本。
圖6是示出糾正特定失敗率所需要的存儲在標籤上的碼字部分的長度的 實施例的框圖。RS碼被應用於具有96比特EPC數據的RFID標籤連接而成 的消息。部分的長度與集合大小無關，但是較大的集合大小導致較長的消息， 並且由此導致較高的編碼和解碼計算成本。
圖7是用於讀取電子標籤的系統的實施例的框圖。系統700包括電子標 籤的集合370。在一個實施例中，這些標籤是射頻識別(RFID)標籤。電子 標籤的集合370被閱讀設備RFID閱讀器230讀取。閱讀設備230請求並接 收來自電子標籤集合中的每個標籤的信息。接收到的信息包括識別碼和碼字 的一部分。碼字包含編碼的消息，該編碼的消息具有集合中所有標籤的識別 碼。系統700還包括解碼組件710。解碼組件710對多個經整合的碼字的部 分進行解碼並且構造具有集合中所有標籤的識別碼的編碼的消息。解碼組件 710可以在閱讀設備230上或者在ERP或其它系統250上運行。如果某些標 籤丟失的話，可以單獨讀取它們(步驟3和4 )。當不需要接收數據具有較高 可靠性時，可以跳過該步驟。在這種情況下，重建的數據被直接發送到ERP 系統250,在那裡重建數據被處理或者傳送到網絡720 (步驟5)。由於對於 較大的標籤集合來說，對經整合的碼字的部分進行解碼的計算成本很高，因 此經常優選使用具有較強處理能力的後端系統，諸如ERP系統250。實施例的元素也可以提供為用於存儲機器可執行指令的機器可讀介質。
機器可讀介質可以包括但不局限於快閃記憶體、光碟、CD-ROM、 DVD ROM、 RAM、 EPROM、 EEPROM、》茲卡或光卡、傳播介質或者適用於存儲電子指令的其 它類型的機器可讀介質。例如，本發明的實施例可以作為電腦程式下載， 該電腦程式可以經由通信連結(例如，數據機或網絡連接)，通過具 體體現在載波中或其它傳播介質中的數據信號的方式，從遠程計算機(例如， 伺服器)傳輸到發出請求的計算機(例如，客戶機)。
應當理解，貫穿本說明書，當提到"一個實施例"或"實施例"時，其 意指結合該實施例描述的具體特徵、結構或特性包括在本發明的至少一個實 施例中。因此，重點在於，並且應當理解，當在本說明書的各部分中兩次或 更多次」提到"實施例"或"一個實施例"或"可替換的實施例"時，不一定 全部指代同一個實施例。而且，具體特徵、結構或特性可以適當地組合在本 發明的 一個或多個實施例中。
在前述說明書中，已經參照本發明的特定實施例描述了本發明。但是， 明顯的是，在不脫離權利要求所述的本發明的更寬的精神和範圍的條件下， 可以對本發明進行各種修改和改變。因此，說明書和附圖應當一見為示意性而 非限制性的。
權利要求
1.一種計算機實現方法，包括請求來自電子標籤集合中的每個標籤的信息，該信息包括識別碼和碼字的一部分，該碼字包含具有集合中所有標籤的識別碼的編碼的消息；接收來自標籤集合的子集的信息；將來自所接收到的、來自標籤集合的子集的標籤信息的碼字部分進行整合；從經整合的碼字部分構造所述編碼的消息；以及單獨地接收來自標籤集合中的剩餘標籤集合的信息。
2. 如權利要求1所述的方法，其中，所述編碼的消息是使用糾錯碼 (ECC)進行編碼的。
3. 如權利要求1所述的方法，還包括將所述碼字分成多個部分，碼字的每個部分包括在電子標籤集合中每個 標籤的信息內。
4. 如權利要求3所述的方法，其中，所述碼字的每個部分與地址一起^皮 包括，該地址用於確保以特定次序整合所述碼字的部分。
5. 如權利要求l所述的方法，其中，構造所述編碼的消息包括，接收來 自集合中所有標籤的識別碼。
6. 如權利要求5所述的方法，還包括通過將接收到的來自標籤集合的子集的識別碼與來自集合中所有標籤 的識別碼進行比較，來識別剩餘的標籤集合。
7. 如權利要求1所述的方法，還包括如果來自剩餘集合的子集的信息沒有被接收到，則執行出錯處理。
8. 如權利要求l所述的方法，其中，集合中的標籤是射頻識別(RFID) 標籤。
9. 一種計算系統，包括 電子標籤集合；閱讀設備，用於請求和接收來自電子標籤集合中的每個標籤的信息，該 信息包括識別碼和碼字的一部分，該碼字包含具有集合中所有標籤的識別碼 的編碼的消息；解碼組件，用於將多個經整合的碼字的部分進行解碼，並且構造編碼的消息，該消息具有集合中所有標籤的識別碼；和企業系統，用於處理所接收到的來自集合中所有標籤的信息。
10. 如權利要求9所述的系統，其中，所述解碼組件在所述閱讀設備上 運行或在所述企業系統上運行。
11. 如權利要求9所述的系統，其中，使用糾錯碼(ECC)來編碼所述 消息，以生成所述碼字。
12. 如權利要求11所述的系統，其中，所述碼字被分成多個部分，並且 碼字的每個部分存儲在標籤集合中的每個標籤上。
13. 如權利要求12所述的系統，其中，所述碼字的每個部分與地址一起 存儲在每個標籤上，該地址用於確保以特定次序整合碼字的多個部分。
14. 一種其中具有指令的機器可讀存儲介質，當由機器執行該指令時其 使得機器進行如下操作請求來自電子標籤集合中的每個標籤的信息，該信息包括識別碼和碼字 的一部分，該碼字包含具有集合中所有標籤的識別碼的編碼的消息； 接收來自標籤集合的子集的信息；將來自所接收到的、來自標籤集合的子集的標籤信息的碼字部分進行整合；從經整合的碼字的部分構造編碼的消息；以及 單獨接收來自標籤集合中剩餘標籤集合的信息。
15. 如權利要求14所述的機器可讀存儲介質，其中，所述編碼的消息是 使用糾錯碼(ECC )進行編碼的。
16. 如權利要求14所述的機器可讀存儲介質，還包括當執行時使得機器 進行如下操作的指令將所述碼字分成多個部分，碼字的每個部分包括在電子標籤集合中的每 個標籤的信息內。
17. 如權利要求16所述的機器可讀存儲介質，其中，所述碼字的每個部 分與地址一起被包括，該地址用於確保以特定次序整合碼字的部分。
18. 如權利要求14所述的機器可讀存儲介質，其中，使得機器構造所述 編碼消息的指令包括，使得機器接收來自集合中所有標籤的識別碼的指令。
19. 如權利要求18所述的機器可讀存儲介質，還包括當執行時使得機器進行如下操作的指令通過將接收到的來自標籤集合的子集的識別碼與來自集合中所有標籤 的識別碼進行比較，來識別剩餘的標籤集合。
20. 如權利要求14所述的機器可讀存儲介質，還包括當執行時使得機器 進行如下操作的指令如果來自剩餘集合的子集的信息沒有被接收到，則執行出錯處理。
21. 如權利要求14所述的機器可讀存儲介質，其中，集合中的標籤是射 頻識別(RFID)標籤。
全文摘要
描述了通過對電子標籤集合使用糾錯碼來改進射頻識別(RFID)標籤的讀取的方法和系統。在一個實施例中，請求來自電子標籤集合中的每個標籤的信息。該信息包括識別碼和碼字的一部分，該碼字包含具有集合中所有標籤的識別碼的編碼消息。從標籤集合的子集接收信息。將來自所接收到的標籤子集的標籤信息的碼字部分進行整合。從經整合的碼字部分構造編碼消息。最後，單獨接收來自標籤集合中的剩餘標籤集合的信息。
文檔編號G06K7/00GK101655902SQ20091016299
公開日2010年2月24日 申請日期2009年8月21日 優先權日2008年8月21日
發明者亞伯拉罕·塔赫裡萬德, 倫納多·W·F·查維斯, 安德烈亞斯·施米特, 馬西斯·施伍喬 申請人:Sap股份公司