專利名稱：：可操縱相位陣列天線射頻標(biāo)識(shí)標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及可操縱相位陣列天線(steerablephasearrayantenna)RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)。更具體地，所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)可操縱相位陣列天線、RFID讀卡機(jī)和控制器來獲取、定位和跟蹤RFID標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
：傳統(tǒng)的RFID讀卡機(jī)可以讀取在小于RFID標(biāo)簽用戶期望的距離處的標(biāo)簽。特定位置或體積(例如倉庫)中的多個(gè)RFID標(biāo)簽本質(zhì)上難以定位或跟蹤。當(dāng)RFID標(biāo)簽彼此接近時(shí)(所述接近例如由于RFID標(biāo)簽類型或它們所在的空間內(nèi)的條件或者周圍空間中的條件或者這兩者而變化)，也就是多徑(multipath)環(huán)境，傳統(tǒng)的RFID讀卡機(jī)不能以令人滿意的精度定位RFID標(biāo)簽。而且，傳統(tǒng)系統(tǒng)根本不能以任意精度來跟蹤RFID標(biāo)簽的三維移動(dòng)。因此，本發(fā)明的一方面是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷的系統(tǒng)和方法。附圖并入于此并且構(gòu)成了本說明書的一部分，它們圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且結(jié)合此上給出的總發(fā)明描述以及下面給出的詳細(xì)實(shí)施例描述，用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是具有單個(gè)SASL的ITCS的示例頂層系統(tǒng)方框圖。圖2是圖示包括兩個(gè)SASL的ITCS的通信和或信號(hào)互連的替代示例系統(tǒng)圖。一個(gè)SASL示出了示例內(nèi)部連接，另一個(gè)SASL僅以方框形式提供。圖3是圖示包括具有RFID讀卡機(jī)與控制計(jì)算機(jī)之間的直接互連的兩個(gè)SASL的ITCS的通信和或信號(hào)互連的替代示例系統(tǒng)圖。一個(gè)SASL示出了示例內(nèi)部連接，另一個(gè)SASL僅以方框形式提供。圖4是多個(gè)SASL配置的示例方框圖。圖5是示出被放置成面對(duì)公共操作環(huán)境的多個(gè)SASL的示例圖。圖6是使用具有至少兩個(gè)SASL的ITCS的用于RFID定位的示例方法圖。具體實(shí)施例方式發(fā)明人已經(jīng)研發(fā)了一種RF信號(hào)智能跟蹤和控制系統(tǒng)(ITCS)10，例如圖1中概括所示以及圖2和圖3中更詳細(xì)所示，包括相位陣列可操縱天線15；RFID讀卡機(jī)20，與相位陣列可操縱天線15操作性通信；波束操縱單元(beamsteeringunit，BSU)25，與相位陣列可操縱天線15操作性通信；BSU控制器30，與BSU25操作性通信；和控制計(jì)算機(jī)35，與BSU控制器30操作性通信。諸如顯示器和或控制面板之類的操作器接口37可耦接到控制計(jì)算機(jī)35。操作器接口37可以本地安裝或者經(jīng)由專用網(wǎng)絡(luò)和或因特網(wǎng)被遠(yuǎn)程耦接。相位陣列可操縱天線15由至少一個(gè)天線元件65(例如圓極化貼片天線(circularlypolarizedpatch)元件65)組成，并且優(yōu)選地包括多個(gè)圓極化貼片天線元件65，例如，32個(gè)天線元件65。至少一個(gè)天線元件65被配置為可獨(dú)立控制的通道。在RFID讀卡機(jī)20與電源分配器(powersplitter)60之間可以應(yīng)用放大子系統(tǒng)40，放大子系統(tǒng)40例如包括放大器45、衰減器50和循環(huán)器55，所述電源分配器60耦接到相位陣列可操縱天線15的單獨(dú)天線元件65，以便以期望的功率電平和波形格式驅(qū)動(dòng)詢問信號(hào)。BSU25可以包括驅(qū)動(dòng)多個(gè)單獨(dú)移相器70的控制電路，該單獨(dú)移相器70串聯(lián)連接在電源分配器/組合器60與單獨(dú)天線元件65和或天線元件65組之間，使得能夠經(jīng)由純粹電氣方式從相位陣列可操縱天線15表面進(jìn)行天線波束操縱。BSU25和BSU控制器30例如在多于一個(gè)軸上獨(dú)立地控制每個(gè)可獨(dú)立控制的通道的波束方向，并且優(yōu)選地，BSU25和BSU控制器30在兩個(gè)軸上協(xié)作并控制相位陣列可操縱天線15。RFID讀卡機(jī)20可以是單通道RFID讀卡機(jī)。RFID讀卡機(jī)20生成由可獨(dú)立控制的通道組成的RF波束，所述可獨(dú)立控制的通道能夠獲得來自RFID標(biāo)簽85的響應(yīng)或者相反能夠詢問RFID標(biāo)簽85(例如經(jīng)由反向散射調(diào)制(backscattermodulation))，并且從而讀取RFID標(biāo)簽85。RFID讀卡機(jī)20生成RF波束以獲得來自RFID標(biāo)簽85的響應(yīng)，以便計(jì)算下列中的一個(gè)和或每個(gè)計(jì)算RFID標(biāo)簽85與參考點(diǎn)之間的距離；計(jì)算RFID標(biāo)簽85與參考點(diǎn)之間的方向；計(jì)算和跟蹤RFID標(biāo)簽85相對(duì)于參考點(diǎn)的位置。為了提高制造效率、明顯地簡化系統(tǒng)安裝和或易于系統(tǒng)配置，可以集成系統(tǒng)的元件以形成信號(hào)獲取和源定位模塊(SASL)75，其將相位陣列可操縱天線15、波束操縱單元25和波束操縱控制器30合并到單個(gè)模塊?？商娲?，SASL75也可以包括RFID讀卡機(jī)20，該RFID讀卡機(jī)20可操作來經(jīng)由相位陣列可操縱天線在期望頻率或頻帶上發(fā)送詢問信號(hào)波束并且在期望頻率或頻帶上接收一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)信號(hào)。根據(jù)系統(tǒng)被配置所使用的信號(hào)參數(shù)，詢問信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)頻率和或頻帶可被配置成公共頻率或頻帶。ITCS10可以包括一個(gè)或多個(gè)間隔開的SASL75，該SASL75例如被布置在天花板或其它高架位置，以便面向期望的目標(biāo)區(qū)域，如例如圖4中所示，每個(gè)SASL75經(jīng)由控制和或數(shù)據(jù)通信鏈接與控制計(jì)算機(jī)35通信并且受控制計(jì)算機(jī)35控制。在使用多個(gè)SASL75的情況下，借助于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接77或者路由器，例如以太網(wǎng)10/100/1000MB網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接，可以建立與控制計(jì)算機(jī)35的通信鏈接。配置成將期望功率電平提供給系統(tǒng)的單獨(dú)功率消耗者的電源70可被集成在SASL內(nèi)或者替代地被遠(yuǎn)程地安裝。電源70可被應(yīng)用為將不同電壓范圍提供給各種消耗者的單個(gè)集中式單元或者替代地可被應(yīng)用為多個(gè)分立電源，每個(gè)分立電源專用于為每個(gè)消耗者生成期望的功率電平。相位陣列可操縱天線15發(fā)射可被配置為窄波束圖案和或集中(focused)波束圖案的可操縱信號(hào)波束。一旦ITCS10被校準(zhǔn)用于特定安裝配置和操作環(huán)境，信號(hào)波束的三維坐標(biāo)就是已知的。經(jīng)由位置三角測量、返回信號(hào)強(qiáng)度指示和或詢問信號(hào)的發(fā)射與反向散射調(diào)制信號(hào)或來自RFID標(biāo)簽85的其它響應(yīng)的檢測之間的響應(yīng)時(shí)間的測量，ITCS允許其操作者及時(shí)發(fā)現(xiàn)三維的RFID標(biāo)簽85。在本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，在BSU25控制波束方向時(shí)，單通道RFID讀卡機(jī)20經(jīng)由相位陣列可操縱天線15的方向性波束來詢問RFID標(biāo)簽85。通過天線元件65(例如圓極化貼片天線)的陣列，可以在兩個(gè)軸上控制波束。所形成的波束的方向可以基于相位陣列可操縱天線15的一般方位(orientation)并且更精確地經(jīng)由來自RFID讀卡機(jī)20的每個(gè)信號(hào)對(duì)于相位陣列可操縱天線15的各個(gè)單獨(dú)天線元件65的相對(duì)相位，并且每個(gè)通道經(jīng)由BSU25可被獨(dú)立地控制。BSU控制器30命令RFID讀卡機(jī)20通過生成專用于目標(biāo)RFID標(biāo)簽85的特殊RFID射頻波形的協(xié)議來詢問RFID標(biāo)簽85。所述波形可以通過衰減器50被發(fā)送和或經(jīng)由放大器45被功率放大，以便將預(yù)定的功率電平提供給每個(gè)相位陣列可操縱天線15。用于RFID讀卡機(jī)20的控制指令和或RFID讀卡機(jī)20接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信鏈接(例如以太網(wǎng))或和直接連接串行通信協(xié)議(例如直接在RFID讀卡機(jī)20與控制計(jì)算機(jī)35之間或者可替代地經(jīng)由BSU控制器30在RFID讀卡機(jī)20與控制計(jì)算機(jī)35之間的RS-232)進(jìn)行通信。ITCS10的性能和或應(yīng)用包括一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽85的三維空間定位；經(jīng)由兩個(gè)或更多天線跟蹤RFID標(biāo)簽85；跟蹤(例如沿著運(yùn)動(dòng)傳送帶)運(yùn)動(dòng)中的RFID標(biāo)簽85；以及，遍及空間(例如遍及辦公室或公共空間、倉庫的后面區(qū)域、零售設(shè)施等)跟蹤和三角測量標(biāo)簽。包括至少第一和第二SASL75的ITCS10(例如圖5中所示)可以根據(jù)如圖6所示的示例性方法操作。在對(duì)操作環(huán)境90配置(例如通過記錄來自位于跨過期望操作環(huán)境90的已知位置和距離范圍處的樣本RFID標(biāo)簽的信號(hào)響應(yīng))之后，操作環(huán)境90可被劃分為天線波束方向矢量矩陣，當(dāng)所述天線波束方向矢量矩陣被逐個(gè)連續(xù)穿過(steppedthrough)時(shí)會(huì)造成操作環(huán)境90的完全掃描。在完成對(duì)操作環(huán)境90的配置時(shí)，可以通過來自第一SASL75的第一可操縱信號(hào)波束詢問信號(hào)來掃描操作環(huán)境90。為了執(zhí)行掃描，在步驟100，天線信號(hào)波束被遞增地穿過每個(gè)方向矢量。在步驟110，在數(shù)據(jù)矩陣中存儲(chǔ)在每個(gè)方向矢量處接收到的任意RFID標(biāo)簽響應(yīng)信號(hào)，所述數(shù)據(jù)矩陣?yán)绨ó?dāng)接收到每個(gè)響應(yīng)信號(hào)時(shí)的第一可操縱信號(hào)波束的方向矢量(thetal，phil)、提供響應(yīng)信號(hào)的RFID標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)和返回信號(hào)強(qiáng)度指示符(RSSI)。可替代地和或另外地，數(shù)據(jù)矩陣可以包括信號(hào)定時(shí)數(shù)據(jù)，例如發(fā)射詢問信號(hào)和接收每個(gè)響應(yīng)信號(hào)之間的時(shí)延。在步驟120，基于數(shù)據(jù)矩陣計(jì)算接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)使得能夠生成每個(gè)RFID收發(fā)機(jī)例如在全局坐標(biāo)中的估計(jì)位置(也被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)矩陣中)。例如，在已知詢問信號(hào)的方向矢量(其導(dǎo)致來自單個(gè)RFID標(biāo)簽的最強(qiáng)RSSI)的情況下，可以將與單個(gè)RFID標(biāo)簽的那個(gè)方向矢量相關(guān)聯(lián)的RSSI與在系統(tǒng)配置期間獲得的值進(jìn)行比較，以便識(shí)別沿著方向矢量距天線的距離，其中所述RFID標(biāo)簽是期望的。如果信號(hào)定時(shí)數(shù)據(jù)可用，則可以類似地應(yīng)用信號(hào)定時(shí)數(shù)據(jù)來估計(jì)RFID標(biāo)簽沿著方向矢量的位置。對(duì)于在步驟120獲得的RFID標(biāo)簽的每個(gè)估計(jì)位置，在步驟130，第二SASL75可專用于掃描第二SASL75操作環(huán)境90的子集區(qū)域，所選擇的子集例如以通過在步驟120中相對(duì)于第一SASL75定義的全局坐標(biāo)上的共軛對(duì)換算為第二SASL75方向矢量的估計(jì)位置為中心?？商娲?，所選擇的掃描子集區(qū)域可以沿著第一SASL75的相關(guān)方向矢量的加寬路徑或者是第一SASL75的相關(guān)方向矢量的離開天線估計(jì)由RSSI值指引的一部分。在步驟140，子集區(qū)域的掃描結(jié)果被類似地處理為數(shù)據(jù)矩陣。因?yàn)榈诙ASL75掃描其操作環(huán)境90的、由第一SASL75結(jié)果指引的子集，大量方向矢量被穿過，因此明顯地減少了總體掃描時(shí)間。在完成步驟130的每個(gè)RFID標(biāo)簽估計(jì)的位置子集掃描之后，已經(jīng)將每個(gè)RFID標(biāo)簽的兩個(gè)估計(jì)位置存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)矩陣。在步驟150，可以執(zhí)行基于每個(gè)SASL75的位置和當(dāng)獲得最高RSSI時(shí)每個(gè)方向矢量的三角測量計(jì)算，以便獲得每個(gè)RFID標(biāo)簽的另一估計(jì)位置。在步驟160，可以使用已經(jīng)獲得的每個(gè)RFID標(biāo)簽的三個(gè)計(jì)算位置之間的比較來生成位置結(jié)果的可靠因子和或生成每個(gè)RFID標(biāo)簽的最終平均位置，用以輸出到用戶和或進(jìn)一步處理，于是系統(tǒng)返回到步驟100以執(zhí)行另一掃描順序?？梢詰?yīng)用其它掃描順序的結(jié)果，其中詢問信號(hào)被同時(shí)地導(dǎo)向合適的RFID標(biāo)簽響應(yīng)信號(hào)初始位置的全局坐標(biāo)，以便使投影的標(biāo)簽位置符合來自多個(gè)SASL75中每個(gè)的集中詢問波束的利益。當(dāng)數(shù)據(jù)矩陣被更新并且被投影的標(biāo)簽位置相對(duì)于正在進(jìn)行的掃描被存儲(chǔ)時(shí)，可以分析被投影的標(biāo)簽位置的變化以便識(shí)別運(yùn)動(dòng)(包括速度和方向)中的RFID標(biāo)簽，。可以對(duì)數(shù)據(jù)矩陣初始位置圖案應(yīng)用糾錯(cuò)，例如迭代加權(quán)健壯最小平方估計(jì)(iterativeweightedrobustleastsquaresestimation)，以便提高軌道估計(jì)的精度，據(jù)此經(jīng)由軌道結(jié)果的導(dǎo)數(shù)可以推導(dǎo)出方向性跟蹤。例如，針對(duì)最大RSSI值和或與每個(gè)響應(yīng)信號(hào)(具有與接收到的RFID標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符相同的RFID標(biāo)簽標(biāo)識(shí)符)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)接收時(shí)間，可以執(zhí)行數(shù)據(jù)矩陣中存儲(chǔ)的結(jié)果的分析，以便在操作環(huán)境90內(nèi)識(shí)別并標(biāo)記例如由(行進(jìn)更遠(yuǎn)并且因此后來到達(dá)且具有較低RSSI的)真實(shí)信號(hào)響應(yīng)的反射所產(chǎn)生的偽發(fā)射機(jī)信號(hào)響應(yīng)。通過聚集方向性天線信號(hào)波束，包括將來自多個(gè)SASL75的詢問信號(hào)應(yīng)用于空間中的公共坐標(biāo)，RFID標(biāo)簽也能夠以增加的距離進(jìn)行通信，而不超過可容許的功率電平。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員得知并且理解，如此處所使用的，對(duì)RFID標(biāo)簽85的跟蹤的參考涵蓋已粘貼到RFID標(biāo)簽85或者相反物理地與RFID標(biāo)簽85相關(guān)聯(lián)的各項(xiàng)目(包括零售項(xiàng)目)的跟蹤。定位和跟蹤RFID標(biāo)簽85的替代方法包括下列步驟提供相位陣列可操縱天線15；提供RFID讀卡機(jī)20，該RFID讀卡機(jī)20與相位陣列可操縱天線15操作性通信并且能夠生成特定協(xié)議的RFIDRF波形；提供與相位陣列可操縱天線15操作性通信的BSU25；提供與波束操縱單元25操作性通信的波束操縱單元控制器30；提供與波束操縱單元控制器30操作性通信的控制計(jì)算機(jī)35；生成RF波束；以及，生成響應(yīng)，讀取和或詢問RFID標(biāo)簽85。每個(gè)可分別包括在上面方法中的另外附加和或替代步驟可以包括通過衰減器50和或功率放大器45發(fā)送特定協(xié)議的RFIDRF波形；生成RF波束，所述RF波束優(yōu)選地在相位陣列可操縱天線15處具有最大可容許功率?？梢栽诳刂朴?jì)算機(jī)35的控制下經(jīng)由RFID讀卡機(jī)20進(jìn)行詢問；獨(dú)立地控制至少一個(gè)操作性可控通道；協(xié)作地操作波束操縱單元25和波束操縱單元控制器30，以便在多于一個(gè)軸上導(dǎo)向相位陣列可操縱天線15的信號(hào)波束，并且優(yōu)選地包括在兩個(gè)軸上控制相位陣列可操縱天線15。涉及基于響應(yīng)而定位RFID標(biāo)簽85的附加步驟可以包括計(jì)算RFID標(biāo)簽85與參考點(diǎn)之間的距離和或跟蹤RFID標(biāo)簽85相對(duì)于參考點(diǎn)的連續(xù)位置。涉及RF波束的方向性的附加步驟可以包括利用BSU控制器30控制BSU25；利用BSU25控制RF波束以便控制RF波束的方向；控制相位陣列可操縱天線15的物理方位；經(jīng)由以太網(wǎng)提供波束操縱單元控制器30與控制計(jì)算機(jī)35之間的通信；和或經(jīng)由諸如RS-232之類的串行通信協(xié)議，提供波束操縱單元控制器30與RFID讀卡機(jī)20之間的通信。涉及至少兩個(gè)相位陣列可操縱天線15實(shí)施例的附加步驟(其中RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)與電子價(jià)格代碼(EPC)相關(guān)聯(lián))包括校準(zhǔn)至少兩個(gè)相位陣列可操縱天線15，以便將天線15與已知全局坐標(biāo)最佳地對(duì)準(zhǔn)；將RFID讀卡機(jī)20配置成其工作環(huán)境的性質(zhì)；利用一個(gè)天線15執(zhí)行可視區(qū)域的二維光柵掃描；利用一個(gè)或多個(gè)波束區(qū)域計(jì)算可視區(qū)域的最小覆蓋范圍；為光柵掃描定義操縱方向集合；使用一個(gè)天線來確定一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽是否存在于波束區(qū)域中；保存EPC列表；估計(jì)至少一個(gè)RFID標(biāo)簽在一個(gè)或多個(gè)波束區(qū)域中的預(yù)期位置；將RFID標(biāo)簽的預(yù)期位置投影到全局坐標(biāo)；估計(jì)最概然共軛對(duì)(“PGPtl”)；使用RFID標(biāo)簽高度的估計(jì)隨機(jī)分布和PGPtl，計(jì)算全局坐標(biāo)中的RFID標(biāo)簽投影相對(duì)于其它天線(“PGPt2”)的最可能位置；計(jì)算PGPt2的逆在全局坐標(biāo)中的投影，以產(chǎn)生用于其它天線的最概然操縱方向；利用其它天線沿由PGPt2的平面點(diǎn)投影表示的方向讀??；使用PGPtl和PGPt2三角測量所述其它天線看到的任何RFID標(biāo)簽；使用PGPtl和PGPt2三角測量RFID標(biāo)簽是否不被所述其它天線看到，只要這個(gè)位置仍舊很可能作為所述RFID標(biāo)簽的位置；和對(duì)于每個(gè)波束區(qū)域重復(fù)這些步驟。上述實(shí)施例可以進(jìn)一步包括相對(duì)于所存儲(chǔ)的中間和或歷史數(shù)據(jù)的后處理(如必需的話)，例如使用對(duì)RFID標(biāo)簽收集的數(shù)據(jù)估計(jì)RFID標(biāo)簽被看到的時(shí)間范圍；使用例如迭代加權(quán)健壯最小平方估算將一個(gè)模型適用于由共軛光柵掃描產(chǎn)生的(x，y，z，t)數(shù)據(jù)；使用RFID標(biāo)簽的估計(jì)運(yùn)動(dòng)模型，在時(shí)間間隔t上計(jì)算RFID標(biāo)簽軌道；和使用RFID標(biāo)簽軌道的導(dǎo)數(shù)來跟蹤RFID標(biāo)簽的方向。在本發(fā)明的實(shí)施例中，相位陣列可操縱天線15和RFID標(biāo)簽可以在超過二十尺的距離，優(yōu)選地在超過四十尺的距離，更優(yōu)選地在超過五十尺的距離，甚至更優(yōu)選地在超過六十尺的距離進(jìn)行通信。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)理解，某些制定規(guī)章的權(quán)力機(jī)構(gòu)已經(jīng)對(duì)于某些類型的天線已經(jīng)設(shè)定了關(guān)于最大可容許功率的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則，例如包括但不限于聯(lián)盟通信委員會(huì)(“FCC”)的那些代理。當(dāng)FCC發(fā)布那些規(guī)則時(shí)，那些規(guī)則此處不受限制，并且本發(fā)明清楚地涵蓋了所有適當(dāng)?shù)墓β手?。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)得知且理解，如此處所使用的，對(duì)波束區(qū)域和或圖案的參考可以包括可能涵蓋圓形的橢圓形。而且，波束圖案可能具有橢圓以外的形狀。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)理解，除了此上的操作方法，本發(fā)明提供了許多優(yōu)勢，包括易于安裝并且極大地簡化了功率和或由根據(jù)本發(fā)明的SASL75提供的通信互連需求。本發(fā)明的另一優(yōu)勢通過使用多個(gè)SASL75能夠容易靈活地實(shí)現(xiàn)，其中所述多個(gè)9SASL75中的每一個(gè)可以在中央控制計(jì)算機(jī)35的指導(dǎo)下被利用來增加正被監(jiān)控的整體區(qū)域的大小，以便提供附加的數(shù)據(jù)點(diǎn)以提高三角測量計(jì)算的精度，以及也增加詢問信號(hào)的數(shù)量，因此得到的信號(hào)功率電平可被集中到空間中的單個(gè)點(diǎn)。本發(fā)明的又一優(yōu)勢是提供可操縱相位陣列天線和RFID讀卡機(jī)的組合以便生成射頻(“RF”)以詢問和讀取RFID標(biāo)簽，從而實(shí)現(xiàn)明顯改善的多徑安全性(multipathimmunity)。部件的表格<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在前面描述中已經(jīng)對(duì)具有已知等價(jià)物的比率、整數(shù)、組件或模塊進(jìn)行了參考，因此所述等價(jià)物并入于此就象單獨(dú)闡述一樣。盡管通過本發(fā)明實(shí)施例的描述已經(jīng)例示了本發(fā)明，并且盡管相當(dāng)詳細(xì)地描述了實(shí)施例，但是申請(qǐng)人并不試圖將所附權(quán)利要求的范疇約束或者以任何方式限制為所述細(xì)節(jié)。另外的優(yōu)點(diǎn)和修改對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將是容易看出的。因此，本發(fā)明在其更廣方面上不限于所示和所述的特定細(xì)節(jié)、代表性裝置、方法和示例性示例。因此，在不背離申請(qǐng)人總的發(fā)明概念的精神或范疇的情況下，可以對(duì)所述細(xì)節(jié)做出背離。而且，將會(huì)理解，在不背離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的范疇或精神的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和/或修改。1權(quán)利要求一種RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)，包括擁有多個(gè)天線元件的相位陣列可操縱天線；RFID讀卡機(jī)，與所述相位陣列可操縱天線操作性通信；波束操縱單元，與所述多個(gè)天線元件操作性通信；波束操縱單元控制器，與所述波束操縱單元操作性通信；和控制計(jì)算機(jī)，與所述波束操縱單元控制器操作性通信。2.如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)，其中所述多個(gè)天線元件包括至少一個(gè)圓極化貼片天線；和所述相位可操縱天線具有至少一個(gè)可獨(dú)立控制的通道。3.如權(quán)利要求2所述的RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)，其中所述相位陣列可操縱天線、所述RFID讀卡機(jī)、所述波束操縱單元和所述波束操縱單元控制器被集成到一個(gè)具有共同外殼的模塊。4.如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)，其中所述波束操縱單元和所述波束操縱單元控制器在多于一個(gè)軸上協(xié)作并控制所述相位陣列可操縱天線。5.如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)，其中所述RFID讀卡機(jī)生成RF波束以獲得來自RFID標(biāo)簽的響應(yīng)，從而計(jì)算RFID標(biāo)簽與參考點(diǎn)之間的距離。6.如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)，其中所述RFID讀卡機(jī)生成RF波束以獲得來自RFID標(biāo)簽的響應(yīng)，從而計(jì)算RFID標(biāo)簽與參考點(diǎn)之間的方向。7.如權(quán)利要求1所述的RFID標(biāo)簽定位器和跟蹤系統(tǒng)，其中所述RFID讀卡機(jī)生成RF波束以獲得來自RFID標(biāo)簽的響應(yīng)，從而計(jì)算并跟蹤RFID標(biāo)簽相對(duì)于參考點(diǎn)的實(shí)時(shí)位置。8.一種定位和跟蹤RFID標(biāo)簽的方法，包括步驟提供相位陣列可操縱天線；提供與所述相位陣列可操縱天線操作性通信的RFID讀卡機(jī)；提供與所述相位陣列可操縱元件操作性通信的波束操縱單元；提供與所述波束操縱單元操作性通信的波束操縱單元控制器；提供與所述波束操縱單元控制器操作性通信的控制計(jì)算機(jī)；生成特定協(xié)議的RFIDRF波形，并且經(jīng)由所述相位陣列可操縱天線對(duì)其進(jìn)行發(fā)射；和詢問所述RFID標(biāo)簽。9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括從所述RFID讀卡機(jī)通過衰減器和功率放大器發(fā)送所述特定協(xié)議的RFIDRF波形。10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述相位陣列可操縱天線由具有可獨(dú)立控制的通道的至少一個(gè)操作性圓極化貼片天線組成；和所述至少一個(gè)操作性可控通道被獨(dú)立地控制。11.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在多于一個(gè)軸上控制所述相位陣列可操縱天線。12.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括在兩個(gè)軸上控制所述相位陣列可操縱天線。13.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括獲得來自RFID標(biāo)簽的響應(yīng)；和計(jì)算RFID標(biāo)簽與參考點(diǎn)之間的距離。14.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括獲得來自RFID標(biāo)簽的響應(yīng)；和計(jì)算RFID標(biāo)簽與參考點(diǎn)之間的方向。15.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括獲得來自RFID標(biāo)簽的響應(yīng)；和計(jì)算RFID標(biāo)簽相對(duì)于參考點(diǎn)的位置。16.一種在使用電子價(jià)格代碼的環(huán)境中定位和跟蹤RFID標(biāo)簽的方法，包括步驟校準(zhǔn)至少兩個(gè)相位陣列可操縱天線，以便將所述天線與已知全局坐標(biāo)最佳地對(duì)準(zhǔn)；對(duì)于工作環(huán)境配置RFID讀卡機(jī)；利用第一天線執(zhí)行所述工作環(huán)境的可視區(qū)域的二維光柵掃描；利用一個(gè)或多個(gè)波束區(qū)域計(jì)算所述可視區(qū)域的最小覆蓋范圍；對(duì)于光柵掃描定義操縱方向集合；使用所述第一天線確定一個(gè)或多個(gè)RFID標(biāo)簽是否存在于所述波束區(qū)域中；保存電子價(jià)格代碼列表；估計(jì)至少一個(gè)RFID標(biāo)簽在所述波束區(qū)域中的預(yù)期位置；將所述RFID標(biāo)簽的預(yù)期位置投影到全局坐標(biāo)；估計(jì)最概然共軛對(duì)(“PGPtl”)；使用RFID標(biāo)簽高度的估計(jì)隨機(jī)分布和PGPt1，計(jì)算全局坐標(biāo)中的RFID標(biāo)簽投影相對(duì)于第二天線(“PGPt2”)的最可能位置；計(jì)算PGPt2的逆在全局坐標(biāo)中的投影，以產(chǎn)生用于所述第二天線的最概然操縱方向；利用其它天線沿由PGPt2的平面點(diǎn)投影表示的方向讀??；使用PGPtl和PGPt2三角測量所述其它天線看到的任何RFID標(biāo)簽；使用PGPtl和PGPt2三角測量RFID標(biāo)簽是否不被所述其它天線看到，只要這個(gè)位置仍舊很可能作為所述RFID標(biāo)簽的位置；和對(duì)于每個(gè)波束區(qū)域重復(fù)這些步驟。17.如權(quán)利要求18的方法，還包括利用針對(duì)RFID標(biāo)簽收集的數(shù)據(jù)估計(jì)RFID標(biāo)簽被看到的時(shí)間范圍；使用迭代加權(quán)健壯最小平方估計(jì)將一模型應(yīng)用于通過共軛光柵掃描產(chǎn)生的(x，y，z，t)數(shù)據(jù)；使用RFID標(biāo)簽的估計(jì)運(yùn)動(dòng)模型計(jì)算時(shí)間間隔t上的RFID標(biāo)簽軌道；和使用所述RFID標(biāo)簽軌道的導(dǎo)數(shù)跟蹤RFID標(biāo)簽的方向。18.一種定位和跟蹤RFID標(biāo)簽的方法，包括步驟利用來自第一相位陣列可操縱天線的第一可操縱信號(hào)波束詢問信號(hào)來掃描操作環(huán)境；將RFID標(biāo)簽響應(yīng)信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)矩陣中，所述數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)接收到每個(gè)響應(yīng)信號(hào)時(shí)的第一可操縱信號(hào)波束的方向矢量和提供響應(yīng)信號(hào)的所述RFID標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)；掃描來自第二相位陣列可操縱天線的第二可操縱信號(hào)波束詢問信號(hào)的操作環(huán)境的子集環(huán)境；將RFID標(biāo)簽響應(yīng)信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)矩陣中，所述數(shù)據(jù)矩陣包括當(dāng)接收到每個(gè)響應(yīng)信號(hào)時(shí)的第二可操縱信號(hào)波束的方向矢量和提供響應(yīng)信號(hào)的所述RFID標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)；和對(duì)所述標(biāo)識(shí)相同的每個(gè)響應(yīng)信號(hào)三角測量響應(yīng)信號(hào)初始位置。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)矩陣駐留于控制計(jì)算機(jī)中。20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中每個(gè)響應(yīng)信號(hào)的數(shù)據(jù)矩陣包括接收時(shí)間。21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中隨時(shí)間的連續(xù)掃描每個(gè)被存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)矩陣中。22.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)矩陣被分析來識(shí)別和標(biāo)記被接收到的任意偽發(fā)射機(jī)響應(yīng)信號(hào)；所述偽發(fā)射機(jī)響應(yīng)信號(hào)是一組具有公共標(biāo)識(shí)的響應(yīng)信號(hào)內(nèi)的任意信號(hào)，所述一組響應(yīng)信號(hào)不是具有所述詢問信號(hào)發(fā)射和所述響應(yīng)信號(hào)接收之間的最短時(shí)間的響應(yīng)信號(hào)。23.如權(quán)利要求18所述的方法，其中與每個(gè)響應(yīng)信號(hào)相關(guān)聯(lián)的返回信號(hào)強(qiáng)度指示符被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)矩陣中。全文摘要一種用于跟蹤和定位RFID標(biāo)簽的系統(tǒng)和方法，包括其中，至少一個(gè)可操縱相位陣列天線通過使用波束操縱單元和與其相關(guān)的控制器來控制由該至少一個(gè)可操縱相位陣列天線發(fā)射的波束的方向，可以實(shí)時(shí)定位與三維的項(xiàng)目相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽。文檔編號(hào)G08B13/14GK101821785SQ200880106691公開日2010年9月1日申請(qǐng)日期2008年9月9日優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日發(fā)明者格雷厄姆·布洛伊申請(qǐng)人:Rf控制有限責(zé)任公司