CN101206713B - 标签识别***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种标签识别***，其包括：包括多个标签的组，所述组中的每个标签均可由关联的标签识别符识别，并且所述组中的至少一个标签包括与所述组中的至少另一标签的至少一个链接。

Description

标签识别***和方法

技术领域

本发明涉及一种标签识别***，并且更特别地涉及一种无需使用外部信息和/或资源来确定RFID标签的组完整性(group completeness)的***。本发明还扩展至一种无需使用外部信息和/或资源来确定RFID标签的组完整性的方法。

背景技术

已知有各种方法和***用于跟踪存货、原料、产品或任何其它的项目。对于像制造、入库、残次品的分离、装配这样的操作，以及许多类似的操作而言，对项目的精确定位、跟踪和清点是必要的。在这样的应用中所期望的特征是在尽可能最短的时间内确定项目的物理位置、确定特定项目的数量，或者实现其它类似的功能。

电子物品监视(Electronic Article Surveillance，EAS)***或邻近度检测***(Proximity Detection Systems)使用置于物品上/中的识别装置或标签来识别物品的存在。这样的***通常用于零售业、制造单位、包装部门、食品杂货业、图书馆等等。射频识别(RFID)标签和条形码标记是用于EAS***的技术中的一些。

条形码标记已经用于监控存货。扫描这些条形码以便跟踪物品。为了读取条形码，条形码标记必须与光学扫描仪/阅读器直接接触或与光学扫描仪/阅读器非常接近，并且因此不能够被远程读取。此外，条形码标记不能被用作安全设备。

可以将标签大致分为读/写的和只读的。可以编辑、添加或者完全重写存储在读/写标签上的数据，但却仅当标签处于阅读器的范围之内的时候。可以读取存储在只读标签上的数据，但却不能以任何方式对其进行编辑。用于条形码***的标签是只读的，而用于RFID的标签则不限于此并且还可以是电子读/写设备。通过标签传输的数据可以提供识别或位置信息，或者关于被标记的项目的细节，例如价格、颜色、购买日期等。可以依照应用的设计或用户的说明对标签信息进行合并。通过借助于物理接触或遥感对标签进行电子询问来提取存储在标签中的信息。

条形码***存在几个缺陷，例如在条形码标记/标签与条形码扫描仪之间需要有瞄准线(a line of sight)，通常是几厘米。此外，具有印刷条形码标记的项目可能由于不当的处理(使标记或标签不可读)而受损。条形码还可能存在与条形码标记的不合规格的印刷质量相关联的潜在问题，这又可能导致扫描和读取问题。

RFID标签附于将要监控的项目。RFID标签通常是可以嵌入或附于物体的小设备，目的是通过无线电信道来识别该物体。RFID标签可以被当作“数字条形码”，与例如条形码标记相比，其优势在于可以更易于和更频繁地读取利用RFID技术标记的物体，因而改进了供应链中或仓库的库存清单中关于物体的信息质量。

每个RFID标签均具有用于项目的唯一识别号。取决于标签的类型，阅读器可以接收存储在标签上(例如，在标签的存储器中)的详细信息，或者使用标签的识别号作为后端数据库的关键字从该后端数据库进行检索。RFID阅读器可以每秒接收来自100个标签的数据。因此，与先前提出的识别***相比，举例来说，像条形码***，可以在缩短的持续时间内获得库存清单。在RFID***中，减少了读取过程中的人为干扰，并且因此也减少了所涉及的人为错误。

RFID技术的目的在于对各个项目进行标记，以便可以根据商业需要监控项目。REID技术的功效直接取决于阅读器所收集到的标签ID信息的数量和精确度。然而，存在一些与标签的读取关联的问题。举例来说，在阅读器的范围的外部界限处的RFID标签与那些在该界限内的标签相比，由于较弱的信号强度通常更加难以读取。此外，在该情况下，鉴于标签和/或阅读器具有关联的强制电源限制，不能够增强信号强度和/或不可扩展信号范围。通常，存在的错误源例如有缺损的标签、诸如在多阅读器环境中的RF干扰、RF噪声、RF吸收材料、由于成本压力而导致的有限功能性，等等。一般而言，不能保证100％的读取精确度。

在很多应用中，不仅希望监控单独的项目/产品，还希望监控成组的项目/产品，例如，离开配送中心或到达零售市场的集运货品。这是通过利用“组标签”来寻址的。由于不保证读取组标签的能力，因此每当对应的组标签不可读取时，组内单独的标签的身份便丢失了。

为了解决该问题，先前已经提出将有关组成员的信息存储在数据库中或在附加的组标签上，该标签安置于含有被分组到一起的一组类似项目的货箱或货盘上。在后端数据库的情况下，每个标签识别符必须指向组信息。可选地，可以将不同的组标签识别符用作确定与该组关联的所有项目均存在的关键字，不得不交叉检查所读取的标签识别符，且该数据库维持在项目始发点处。在没有后端数据库帮助的情况下，指定组中每个单独的项目的所有细节均应当存储在组标签上。

然而，以上讨论的技术仍存在一些缺陷。首先，应当通过网络连接访问数据库。其次，组标签构成单点失效-如果由于某种损坏或缺损配置而不能读取组标签，则关于该组的所有信息便丢失或可能不可访问。在这样的情况下，将不得不读取和识别该组的每个单独的成员，以便确定或重构该组。该过程是昂贵的并且在某些情况下可能甚至是无法实现的。

题为“Protocol for addressing groups of RFID tags”的美国专利No.2004/0046642A1公开了一种对一组RFID标签寻址的方法，其中该组RFID标签包括能够被标签阅读器寻址的多个RFID标签的子集，其中，该多个RFID标签中的每一个RFID标签均具有唯一的识别符，并且其中该方法包括：将组地址***到消息中，其中该组地址包括第一数据元素集，此第一数据元素集在数值上大体等于该组RFID标签的识别符中对应的那些数据元素，并且其中该组地址包括第二数据元素集，此第二数据元素集表示用于该组RFID标签的识别符中对应的那些数据元素的任何数值，并且将该消息传输至该多个RFID标签。该方法证实在处理组标签方面是有所帮助的，但其在组标签被损毁或破坏时缺乏相应的测量技术。

因此，希望提供一种用于标签识别的改进的方法和***，还希望在无需使用组标签的情况下确定RFID标签的组完整性，并且成功解决与链接断裂或标签遗失有关的问题。还进一步希望能够在无需使用组标签的情况下检查RFID标签阅读器是否已经读取了货箱或货盘的所有项目，即进行完整性检查，并且在一些标签不可获得或不存在的情况下，能够确定这些遗失的标签的识别符，而不需要使用后端数据库中的信息，即脱机操作。

发明内容

依照本发明的第一方面的实施例，提供了一种标签识别***，其包括：包括多个标签的组，所述组中的每个标签可由关联的标签识别符识别，并且所述组中的至少一个标签包括与所述组中的至少另一标签的至少一个链接。

优选地，与所述至少另一标签的所述至少一个链接包括至少所述至少另一标签的标签识别符。

理想地，所述标签是RFID标签。

依照本发明的第二方面的实施例，提供了一种用于识别遗失标签的标签识别的方法，其包括以下步骤：形成包括多个标签的组，所述组中的每个标签均可由关联的标签识别符识别；配置所述组中的至少一个标签，以便存储与所述组中的至少另一标签的至少一个链接；读取所述组中的每一个标签；在第一集合中，存储在所述读取步骤中读取的标签识别符；在第二集合中，存储在所述读取步骤中读取的链接；在所述第一集合与所述第二集合之间进行比较；在进行所述比较步骤时，如果报告所述第一集合与所述第二集合之间不匹配，则发出遗失标签的信号。

优选地，在本发明的第二方面的实施例中，与所述至少另一标签的所述至少一个链接包括至少所述至少另一标签的标签识别符。

理想地，在本发明的第二方面的实施例中，在所述配置步骤中，所述至少另一标签是从所述组的标签中随机选出的。

理想地，在本发明的第二方面的实施例中，所述标签是RFID标签。

优选地，本发明的第二方面的实施例进一步包括以下步骤：在所述组中的至少另一标签中存储与所述组中的标签的链接，这是对所述组中的所有标签进行的；以及在进行所述比较步骤时，当没有报告所述第一集合与所述第二集合之间不匹配时，发出所述组中的所有标签均存在的信号。

理想地，本发明的第二方面的实施例进一步包括步骤：排列存储在所述标签中的链接以形成环。

优选地，在本发明的第二方面的实施例中，所述环包括单向环。

理想地，在本发明的第二方面的实施例中，所述环包括双向环。

理想地，本发明的第二方面的实施例进一步包括步骤：排列存储在所述标签中的链接以形成无标度网络(scale-free network)。

可以将本发明的一个方面的特征应用于本发明的另一方面，并且反之亦然。任何公开的实施例均可以与所示出和/或所描述的其它实施例中的一个或多个相结合。这对实施例的一个或多个特征也是可能的。

附图说明

附图说明了本发明的优选实施例，并且与以下详细描述一起用于解释本发明的原理，在附图中：

图1表示形成环的简单方案；每个节点具有出度1(out-degree 1)；

图2表示具有出度2的环；其进一步说明了根据本发明可如何确定那一组的标签中谁的标签识别符是不可获得的、不存在的或是遗失的；

图3示出了双向图，其通过添加具有反方向的边而创建了“岛”；

图4示出了无标度网络；以及

图5说明了持有货盘的实施例。

具体实施方式

标签***包括标签阅读器和一组G具有识别符T1、T2...TN的N个标签。每个标签持有用于其所附于的项目的标识，并且还可以充当从各个项目的对应组中选出的另一标签的识别符。创建标签识别方案并且将其用于检测遗失标签以及由此检测项目的方法如下：

创建(建立阶段)：

通过选择最适于给定标签组的链接排列(link arrangement)，将同一组内的标签的识别符存储在该组的其它标签上。

完整性检查和对遗失标签的确定：

-阅读器维护两个最初的空集“X”和“Y”。对于读取的每个标签，阅读器将标签识别符添加到X集，并且将存储在该标签上的所有参考添加到Y集。上述参考包括存储在给定标签中的、相同组内的其它标签的标签识别符。这些参考在下文中也称为链接或参考识别符。

-当已经对该组中所有的标签重复了以上过程之后，将X集与Y集进行比较。如果集合不相等，则阅读器相应地判定那些含在Y集中但不在X集中的条目并未被正确读取或是遗失了。倘若已经使用了链接排列，其中该组中的标签的链接存储于该组中的至少另一标签中，而这是对该组中的所有标签进行的，即连通图链接排列，则阅读器可以在比较显示两个集合是相等的情况下判定该组的所有标签均已被读取。

以上面的方式，在本发明的实施例中识别了遗失的标签。由于本发明的实施例能够通过读取与每个标签关联的参考识别符来识别那些还未被读取的标签，因此不需要连接至后端数据库来确定期望读取哪些标签。

链接排列可以基于特定类型的图，例如环、随机图，以及无标度网络，并且具有不同的出度，采用不同的特性。举例来说，具有相当小的出度的随机创建的图以非常高的概率相连。更确切地说，如果存在N个标签，则log(N)的出度便已给出了具有增加的概率的连通图用于检测和识别遗失的标签。

图1表示将标签排序成单向环的链接排列的例子。在本发明的上下文中，环排列包括这样的场景，其中环的起始节点，在图1的情况下是T1，可以在遍历了该环的所有其它节点之后返回。在图1的例子中，每个节点均具有出度1，即每个标签存储了相同组中另一标签的参考识别符。检查算法将如下工作：

倘若具有标签识别符T11的RFID标签不可获得、不存在或遗失

了，则阅读器会构造以下两个集合：

X＝{T1，T7，T14，T19，T18}

Y＝{T7，T14，T19，T11，T1}

因而，Y-X＝{T11}指示了遗失的标签，其中由A-B＝{x：x in A andx not in B}定义集差。

该方案具有缺损容限(loss tolerance)1，但在最好的情况下，如果行中的两个或更多的标签遗失了，则以上链接将容许六个标签中的三个缺损。

假设一组包括n个标签，标签缺损是独立的，并且q是缺损概率。因而，在不实现本发明的实施例的情况下，读取该组所有的标签的概率是(1-q)ⁿ；即，已是在不能够重构该组中单个遗失的标签的情况下。

参照图1，将描述在本发明的实施例的情况下重构具有6个节点的组的概率(下文也称为检验方案)。在单个标签缺损的情况下，总是可以检验该标签的身份。因而，读取该组的所有标签的概率是(1-q)^(n-1)。可以检验两个标签的概率(假定它们是缺损的)是0.6，并且可以检验三个标签的概率是0.2。该检验方案不能够重构4个和更多的标签缺损。

根据以上讨论，可以看出读取该组中所有标签的概率在最坏的情况下是(1-q)^(n-1)，而在最好的情况下是

因而，至少个遗失的标签是不能够被重构的，其中

标记不小于x的最小整数。当使用具有出度1的环方案时，在接收器处可以成功重构组中所有标签的身份的概率由下式给出：

图2说明了表示具有出度2的环的链接机制。在图2(a)中，每个节点具有到达其接下来的两个节点的引出链接。该方案具有缺损容限2。如图2(b)中所示，其容许6个节点中最多4个的最大缺损。

以下所示的表格说明了对具有出度3的5个标签所进行的排列。

A	C，D，F
		B	A，E，C
C	B，E，D
		D	F，B，A
E	F，C，D

标签“A”的内容包括A的信息连同元素C、元素D和元素F的识别/链接。标签B包括B的信息连同元素A、元素E和元素C的识别/链接，等等。

图3示出了双向环排列，其通过添加具有反方向的边来创建“岛”。图3(a)的图重复了具有相反方向的图1的环。其还容许随后两个节点的缺损，如图3(b)中所示，并且还可以在接受对图的分割的情况下检验第四节点的缺损。

在某些情况下，可能有一些标签比其它的标签表现出更好的功能性。例如，这些标签可能具有更大的读取器距离或者它们也许能够持有更多的链接。在这样的情况下，含有团集(cliques)的图或完全图可能是有优势的。如图4所示，这些节点可以是“中枢(hub)”-具有高出度的节点-其指向很多其它的标签，优选地是具有有限功能性的那些。这还应用在仅是标签的子集具有附加存储器或扩展的读取距离的时候。如图4所示，无标度网络是具有这样的特性的连通图，即从给定节点起始的链接的数目k显示出幂定律分布P(k)～k^-γ。可以通过以下方式构造无标度网络，即向现有网路逐渐添加节点并且向具有优先附属的现有节点引入链接，以便链接至给定节点i的概率与该节点所具有的现有链接的数目k_i成比例，即：

$P\left(\mathrm{linking\; to\; node\; i}\right)~\frac{k_i}{{\mathrm{\Σ}}_j{k}_j}$

如上所示的无标度网络具有两个主要中枢，即T₃和T₄。

图5示出了含有多个货箱15的货盘14。每个货箱15包括项目13。每个项目13具有标签识别符12。类似的项目货箱15堆积起来形成货盘14。货箱堆积在一起，且每个货箱具有独特的货箱RFID标签识别符16。货盘14携带了一个或多个货盘标签111、112。

一些标签含有与单独的项目有关的信息连同其所在组中至少一个其它的RFID标签的ID。应当根据最适合于给定项目货箱或货盘的方案选出链接的标签。阅读器扫描这些附加信息-持有的标签，并且获取读识别符的集合和参考识别符的集合。这两个集合的比较可以推知阅读器不能够读取哪些标签。通过增加存储在RFID标签上的参考的数目，即出度，可以增加对该组中所有标签的发现。

通过读取标签识别符和附于其上的参考识别符，可以映射组中的各个标签，包括未读标签。该方案的优势在于确定未读标签的概率随着该组中的标签数增加。

可以在本发明的实施例中使用的链接排列的例子包括：货箱15内的项目13；多个货箱15内的项目13，或者货盘14上的所有项目13。当然，本发明的实施例并不限于这些特定的链接排列，并且可以对其使用任何其它适当的链接排列。

以上已经完全借助于例子描述了本发明，并且在本发明的范围内可以在细节上进行修改。

本说明书中所公开的各个特征，并且，在适当的情况下，权利要求和附图均可以被单独提供或者以任何适当的组合来提供。

Claims (12)

1.一种标签识别***，其包括：包括多个标签的组，所述组中的每个标签均可由关联的标签识别符识别，并且所述组中的至少一个标签包括与所述组中的至少另一标签的至少一个链接；其中，如果从所述组中读取的每一个标签的标签识别符的第一集合与从所述组中读取的每一个标签的链接的第二集合不匹配，则发出遗失标签的信号。

2.根据权利要求1所述的标签识别***，其中与所述至少另一标签的所述至少一个链接包括至少所述至少另一标签的标签识别符。

3.根据权利要求1或2所述的标签识别***，其中所述标签是RFID标签。

4.一种用于识别遗失标签的标签识别的方法，其包括以下步骤：

-形成包括多个标签的组，所述组中的每个标签均可由关联的标签识别符识别；

-配置所述组中的至少一个标签，以便存储与所述组中的至少另一标签的至少一个链接；

-读取所述组中的每一个标签；

-在第一集合中，存储在所述读取步骤中读取的标签识别符；

-在第二集合中，存储在所述读取步骤中读取的链接；

-在所述第一集合与所述第二集合之间进行比较；

-在进行所述比较步骤时，如果报告所述第一集合与所述第二集合之间不匹配，则发出遗失标签的信号。

5.根据权利要求4所述的标签识别的方法，其中与所述至少另一标签的所述至少一个链接包括至少所述至少另一标签的标签识别符。

6.根据权利要求4所述的标签识别的方法，其中，在所述配置步骤中，所述至少另一标签是从所述组的标签中随机选出的。

7.根据权利要求4所述的标签识别的方法，其中所述标签是RFID标签。

8.根据权利要求4中任何一项所述的标签识别的方法，其进一步包括以下步骤：

-在所述组中的至少另一标签中存储与所述组中的标签的链接，这是对所述组中的所有标签进行的，以及

-在进行所述比较步骤时，当没有报告所述第一集合与所述第二集合之间不匹配时，发出所述组中的所有标签均存在的信号。

9.根据权利要求4至8中任何一项所述的标签识别的方法，其进一步包括步骤：排列存储在所述标签中的链接以形成环。

10.根据权利要求9所述的标签识别的方法，其中所述环包括单向环。

11.根据权利要求9所述的标签识别的方法，其中所述环包括双向环。

12.根据权利要求4至8中任何一项所述的标签识别的方法，其进一步包括步骤：排列存储在所述标签中的链接以形成无标度网络。

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