优化射频识别部署的方法和射频识别部署优化器

本申请是申请日为2007年12月27日、申请号为200780048348.6、发明名称为“用于优化射频识别部署的方法和使用该方法的射频识别部署优化器”的发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及RFID(射频识别)装置，具体涉及RFID装置的部署。 

背景技术

由于美国和欧洲的主要零售商采用射频识别(RFID)，因此很多销售商和供应商正试图将RFID集成到他们的生产和配送过程中。然而，由于不同的因素和不确定性，通常不是以100％的准确性实现RFID。不存在用来针对RFID部署的适应性和性能而找出RFID部署的最佳解决方案的系统方法。传统上，只能通过试错法来评估和优化部署设置和配置，因此RFID部署的设计也是通过试错法来进行的。 

另一方面，大多数公司可能忽略环境因素并且只参照RFID装置的规范来设置RFID装置。例如，如果像在规范中要求的那样RFID系统需要3米的读取范围，则可以使用和设置RFID询问器(或者称为RFID读取器或收集器等)和天线。然而，由于不同的环境因素，读取范围可能减小或增大。如果基于RFID装置产品的规范以及尝试或错误来设置部署规划，则该部署的性能难以保证和预见，并且它成为基于RFID的工程的失败因素。 

除了了解部署场所以外，公司还应当考虑正确的标签添加布局以确保读取性能。由于目标对象的不同材料和所容纳的物质的性质影响RFID性能，因此针对不同的目标对象或产品SKU上的不同的标签添加布局而搜索最佳位置也是困难的。 

发明内容

考虑到现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种用于优化RFID部署的方法以及使用该方法的RFID部署优化器。所述方法和所述RFID部署优化器能够快速地收集和分析与各种部署替代方式中RFID标签的可读性有关的大量有用数据，以便使得能够在所部署的RFID装置的询问(interrogation)区域内优化RFID部署。 

为了达到该目的，本发明提供了一种用于优化包括RFID天线和RFID标签的RFID装置的部署的方法。该方法包括以下步骤： 

A．分析其中部署了RFID装置的询问区域(或称为读取区域、读取区以及读取器区等)； 

B．识别在询问区域内部与目标对象上的不同布局组相关联的RFID标签的可读性； 

C．基于在步骤A中获得的询问区域的分析结果和在步骤B中识别的RFID标签的所有可读性，选择最佳的部署替代方式。 

优选地，上述步骤A还包括以下子步骤： 

A-1．将至少一个RFID天线放置在询问区域的入口(gateway)周围； 

A-2．将与一个布局组相关联的至少一个RFID标签放置在询问区域中； 

A-3．记录所述至少一个RFID天线中的每一个和与所述布局组相关联的至少一个RFID标签中的每一个之间的成功交互的百分比； 

然后与另一布局组相关联地重复步骤A-2和A-3。 

其中，所述至少一个RFID标签被放置在平均地(equally)覆盖询问区域的n×m(n>1，m>1)个地点。由此，步骤A-2被执行为：将与一个布局组相关联的一行m个RFID标签放置在询问区域中，以便加快对询问区域的分析。 

优选地，上述步骤B还包括以下子步骤： 

B-1．将至少一个RFID天线放置在询问区域的入口周围； 

B-2．将与一个布局组相关联的至少一个RFID标签放置在目标对象上； 

B-3．当目标对象正通过询问区域的入口时，捕捉RFID读取数据，并且基于该RFID读取数据来识别与该布局组相关联的RFID标签的可读性； 

然后，与另一布局组相关联地重复步骤B-2和B-3。 

对于上述方法，其中，用于放置RFID标签的每个布局组包括RFID标签的位置和方位。更详细地说，将三个位置组定义为目标对象的正面、目标对象的侧面和目标对象的拐角；同时将可以在每个位置上应用的两个方位组定 义为垂直和水平。 

优选地，上述用于优化RFID装置的部署的方法还包括步骤D，用于在不同的视点下以至少一个维度来用图形显示询问区域的分析结果。更优选地，以轮廓图(contour map)的形式显示询问区域的分析结果，以便详细说明询问区域的尺寸/形状和/或询问区域中的最佳/最差部署地点；或者以平面图(surface diagram)的形式显示询问区域的分析结果，以便详细说明询问区域的尺寸/形状和/或询问区域中的最佳/最差部署地点。 

优选地，上述用于优化RFID装置的部署的方法还包括步骤E，用于用图形显示与每个布局组相关联的RFID标签的可读性。更优选地，以相对于时间的折线图的形式显示与每个布局组相关联的RFID标签的可读性。 

此外，本发明提供一种使用上述用于优化RFID装置的部署的方法的RFID部署优化器，所述RFID装置包括RFID天线和RFID标签。该RFID部署优化器包括RFID中间件、数据库、分析器和优化器。RFID中间件与RFID装置通信，并且将RFID读取数据发送到数据库。数据库存储与不同的RFID部署替代方式相关联的RFID读取数据。分析器分析存储在数据库中的RFID读取数据以便产生与不同的RFID部署替代方式相关联的对应性能。优化器与分析器连接，用于基于与不同的RFID部署替代方式相关联的所有性能来选择最佳的RFID部署替代方式。 

优选地，上述分析器包括：询问区域分析单元，用于分析其中部署了RFID装置的询问区域；以及标签布局分析单元，用于识别询问区域中与不同的布局组相关联的RFID标签的可读性。 

优选地，上述RFID部署优化器还包括可视化器，用于用图形显示分析器输出的分析结果。更优选地，可视化器以轮廓图的形式显示询问区域的分析结果，以便详细说明询问区域的尺寸/形状和/或询问区域中的最佳/最差部署地点；或者，可视化器以平面图的形式显示询问区域的分析结果，以便详细说明询问区域的尺寸/形状和/或询问区域中的最佳/最差部署地点；然而，可视化器以折线图的形式显示RFID标签的可读性，以便详细说明与一个布局组相关联的RFID标签相对于时间的可读性。 

此外，本发明提供一种装置，包括：中间件，配置为从多个RFID装置接收来自多个RFID标签的读数；询问区域分析单元，耦接到所述中间件，并且被配置为执行来自分别位于询问区域中的一组位置上的所述多个RFID 标签的一组读数的收集，其中，所述一组位置被包括在矩阵中，并且在收集所述一组读数之前已知所述矩阵中用于所述多个RFID标签中的每一个的位置；以及标签布局分析单元，耦接到所述中间件，并且被配置为收集被布置在位于所述询问区域中的目标对象上的布局处的RFID标签的读数。 

优选地，所述装置还包括可视化器，其耦接到询问区域分析单元，并且被配置为可视地呈现一次一组地连续收集的、来自所述多个RFID标签的多组读数，其中，所述多个RFID标签连续地位于询问区域中的对应的多组位置上。 

优选地，所述装置还包括可视化器，其耦接到标签布局分析单元，并且被配置为可视地呈现一次一个读数地连续收集的、来自所述RFID标签的多组读数，其中，所述RFID标签被连续地布置在目标对象上的布局处，并且其中，所述目标对象连续地位于询问区域中的多个位置上。 

优选地，所述装置还包括数据库，其耦接到中间件、询问区域分析单元和标签布局分析单元，其中所述数据库被配置为存储所接收的读数。 

优选地，所述装置还包括优化器，其耦接到询问区域分析单元或标签布局分析单元，其中所述优化器被配置为基于由询问区域分析单元、或者标签布局分析单元或者二者收集的读数来选择RFID装置的部署。 

优选地，所述一组位置包括询问区域中的m个等间距位置的n个等间距组之一，其中n和m均为整数，并且每个都大于1。 

优选地，所述目标对象上的布局包括正面位置、侧面位置或拐角位置之一与垂直方位或水平方位中所选择的一个方位的所选择的组合。 

此外，本发明提供一种方法，包括：利用询问区域分析单元连续地收集来自多个RFID标签的多组读数，其中，所述多个RFID标签连续地位于询问区域中的对应的多组位置上，并且其中，用于所述多个RFID标签中的每一个的所述对应的多组位置处于在所述连续地收集多组读数之前已知的矩阵中的位置上；以及利用可视化器可视地呈现由询问区域分析单元收集的、来自所述多个RFID标签的所述多组读数。 

优选地，所述方法还包括：利用标签布局分析单元连续地收集来自RFID标签的读数，所述RFID标签被连续地布置在目标对象上的多个不同布局处；以及利用可视化器可视地呈现由标签布局分析单元收集的、来自RFID标签的读数。 

优选地，所述方法还包括：利用优化器，基于由询问区域分析单元、或者标签布局分析单元或者二者收集的读数来选择RFID装置的部署。 

优选地，所述目标对象上的布局包括正面位置、侧面位置或拐角位置之一与垂直方位或水平方位中所选择的一个方位的所选择的组合。 

优选地，所述对应的多组位置包括询问区域中的m个等间距位置的n个等间距组，其中n和m均为整数，并且每个都大于1。 

优选地，所述方法还包括：利用优化器，基于由询问区域分析单元收集的读数来选择一个或多个RFID装置的部署。 

此外，本发明提供一种方法，包括：利用标签布局分析单元连续地收集来自RFID标签的读数，所述RFID标签被连续地布置在目标对象上的多个不同布局处，其中，对于每个布局，所述RFID标签连续地位于询问区域中的多个位置上，其中，所述多个位置被包括在矩阵中，并且其中，在所述连续地收集读数之前已知所述RFID标签在矩阵中的对应位置；以及利用可视化器可视地呈现由标签布局分析单元收集的、来自所述RFID标签的读数。 

下面，在名称为“具体实施方式”的部分中描述本发明的这些和其它特征、方面和实施例。 

附图说明

图1是根据本发明实施例的用于优化RFID装置的部署的方法的流程图；

图2图示了根据图1所示的步骤A-1的RFID天线的布局； 

图3图示了根据图1所示的步骤A-2的RFID标签的布局； 

图4图示了根据图1所示的步骤D的采用轮廓图形式的询问区域的分析结果； 

图5图示了根据图1所示的步骤D的采用平面图形式的询问区域的分析结果； 

图6图示了根据图1所示的步骤B-1的RFID天线的布局； 

图7-A图示了根据图1所示的步骤B-2的用于放置RFID标签的第一布局组； 

图7-B图示了根据图1所示的步骤B-2的用于放置RFID标签的第二布局组； 

图7-C图示了根据图1所示的步骤B-2的用于放置RFID标签的第三布 局组； 

图7-D图示了根据图1所示的步骤B-2的用于放置RFID标签的第四布局组； 

图7-E图示了根据图1所示的步骤B-2的用于放置RFID标签的第五布局组； 

图7-F图示了根据图1所示的步骤B-2的用于放置RFID标签的第六布局组； 

图8图示了与图7-E所示的第五布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图； 

图9图示了与图7-F所示的第六布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图； 

图10图示了与图7-A所示的第一布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图； 

图11图示了与图7-C所示的第三布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图； 

图12图示了与图7-E所示的第五布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图； 

图13图示了根据本发明实施例的RFID部署优化器。 

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的方法包括以下步骤： 

A．分析其中部署了RFID装置的询问区域(或称为读取区域、读取区以及读取器区等)； 

D．在不同的视点下以至少一个维度用图形显示询问区域的分析结果； 

B．识别询问区域内部与目标对象上的不同布局组相关联的RFID标签的可读性； 

E．用图形显示与每个布局组相关联的RFID标签的可读性；以及 

C．基于在步骤A中获得的询问区域的分析结果和在步骤B中识别的RFID标签的所有可读性，选择最佳的部署替代方式。 

其中，步骤A是必需的，因为它是用实线框出的。步骤A的目的是收集入口(gateway)周围的询问区域的测试RFID读取数据，并且基于该RFID读取 数据来分析询问区域的性能。询问区域(或被称为读取区域、读取区、读取器区等)是这样的区域，在该区域中，RFID天线能够提供足够能量以请求RFID标签并且接收从RFID标签返回的响应，而询问区域之外的RFID标签不能从RFID天线接收到足够能量以反射回响应。如图1所示，步骤A还包括以下子步骤： 

A-1．将至少一个RFID天线放置在询问区域的入口周围； 

A-2．将与一个布局组相关联的至少一个RFID标签放置在询问区域中； 

A-3．记录所述至少一个RFID天线中的每一个和与所述布局组相关联的至少一个RFID标签中的每一个之间的成功交互的百分比； 

然后与另一布局组相关联地重复步骤A-2和A-3。 

图2图示了根据步骤A-1的至少一个RFID天线的布局，图3图示了根据步骤A-2的至少一个RFID标签的布局。 

如图2所示，具有三个天线的入口底托位于该入口的一侧，并且天线的高度代表性地为30cm、100cm和145cm。 

如图3所示，为了分析2m入口的询问区域，定义7×15矩阵以形成用于放置RFID标签的地点，并且该矩阵在每个地点分开25cm的情况下平均地覆盖询问区域。 

为了了解整个询问区域的性能，必须测试矩阵的所有地点。由于传统上逐一测试所述地点，因此在较长的测试时间期间，询问区域的环境因素可能不一致，结果，不能保证分析结果的准确性。为了保证分析结果的准确性，本发明通过同时测量一行15个地点来由此加快所述分析。 

如图3所示，利用一行15个RFID标签来进行所述分析，由此测试次数从7×15减少到7。换言之，利用以25cm为间隔、从25cm开始到175cm的不同的RFID标签和RFID天线之间的距离，执行与不同的布局组相关联的7次测试。每一测试通过10次尝试来测试，并且每次尝试形成在每个RFID天线和每个RFID标签之间的100次交互(包括请求和响应)测试。 

记录请求和响应的数目。对于每次尝试，将每个特定地点处的RFID标签的可读性定义为与该尝试相关联的成功交互的百分比(即，相对于请求数目的响应数目)。并且，为了分析询问区域，通过对于十次尝试的RFID标签的可读性的平均值来确定每个特定地点处的RFID标签的可读性。 

此外，为了进一步消除测试噪声并且平滑分析结果，去除这十次测试的 极值(包括RFID标签的最大和最小可读性)，然后，通过对于剩余值的RFID标签的可读性的平均值来确定每个特定地点处的RFID标签的可读性。 

下面的表1示出了根据图1所示的步骤A的询问区域的分析结果。表1的第一行表示沿着15个RFID标签的行的RFID标签的不同位置；表1的第一列表示RFID标签和RFID天线之间的垂直距离；并且与特定地点位置信息相关联地示出在所定义的询问区域内的每个地点处的RFID标签的可读性。同时，以灰色来突出显示具有超过90％的RFID标签可读性的地点。 

表1：在步骤A中获得的询问区域的分析结果 

为了更清楚地示出在步骤A中获得的分析结果，如图1所示，步骤D优选的利用详细的环境信息来使询问区域可视化，所述环境信息例如为询问区域的尺寸、询问区域的形状、询问区域中的最佳部署地点、询问区域中的最差部署地点等等。结果，尽管步骤D是可选的(如图1所示，以虚线框出)，但是它可以相对地便利对于最佳部署替代方式的检测。 

例如，如图4所示，以轮廓图的形式显示在步骤A中获得的询问区域的分析结果。利用不同的灰度标度来表示所定义的询问区域中的每个地点处的RFID标签的可读性。同时，可以容易地从图4读出询问区域的尺寸和形状，并且也可以清楚地检测出询问区域内的RFID标签的最佳或最差部署地点。而对于另一示例，如图5所示，类似地以平面图的形式显示在步骤A中获得的询问区域的分析结果。 

如图1所示，步骤B是必需的，因为它是以实线框出的。步骤B的目的是当目标对象呈现在询问区域内时，识别与目标对象上的不同布局组相关联的RFID标签的可读性。 

典型地，根据经验而将RFID标签附加到目标对象上。如果与一个布局组相关联的RFID天线可以读取该RFID标签，则该布局组将被选择为RFID部署的解决方案。然而，由于询问区域的不同的环境因素和/或目标对象的各种材料，所选择的RFID部署替代方式的性能不稳定，最终整个基于RFID的系统的RFID读取准确性可能非常差。 

为了不仅得知在询问区域内可以读取哪个布局组，而且还提供关于询问区域内的RFID标签的可读性的定量的和定性的量度，本发明通过如图1所示的以下子步骤来详细说明步骤B： 

B-1．将至少一个RFID天线放置在询问区域的入口周围； 

B-2．将与一个布局组相关联的至少一个RFID标签放置在目标对象上； 

B-3．当目标对象正通过询问区域的入口时，捕捉RFID读取数据，并且基于该RFID读取数据来识别与该布局组相关联的RFID标签的可读性； 

然后，与另一布局组相关联地重复步骤B-2和B-3。 

图6图示了根据步骤B-1的RFID天线的布局，图7-A到图7-F图示了根据步骤B-2的、用于放置RFID标签的六个布局组。 

如图6所示，具有三个天线的入口底托位于入口的一侧，并且天线的高度代表性地为30cm、100cm和145cm。 

将与不同的布局组相关联的RFID标签附加到目标对象(纸箱或集装架等)上，并且当目标对象正动态地通过入口时，实时地捕捉与RFID标签的可读性有关的RFID读取数据。并且，用于放置RFID标签的每个布局组包括RFID标签的位置和方位。更详细地说，将三个位置组定义为目标对象的正面、目标对象的侧面和目标对象的拐角(corner)；同时将可以在每个位置上应用的两 个方位组定义为垂直和水平。 

结果，总共有6个用于放置RFID标签的布局组：如图7-A所示，对于第一组，位置为拐角，方位为垂直；如图7-B所示，对于第一组，位置为拐角，方位为水平；如图7-C所示，对于第一组，位置为侧面，方位为垂直；如图7-D所示，对于第一组，位置为侧面，方位为水平；如图7-E所示，对于第一组，位置为正面，方位为垂直；如图7-F所示，对于第一组，位置为正面，方位为水平。 

为了测量与每个布局组相关联的RFID标签的可读性，根据步骤B-3，带有集装架的铲车正以5km/小时通过入口。通过比较与每个布局组相关联的RFID标签的可读性，可以确定用于放置RFID标签的最佳位置和方位。 

如图1所示，步骤E(以虚线框出)优选的用图形将在步骤B中测量的与每个布局组相关联的RFID标签的可读性可视化。更优选地，以相对于时间的折线图的形式显示与每个布局组相关联的RFID标签的可读性，如图8到图12所示。其中，x轴代表RFID天线和RFID标签之间的不同交互，而y轴代表天线检测到的、来自RFID标签的响应的数目，因此该折线图表示相对于时间的RFID标签的可读性。此外，该曲线的形状表示当RFID标签通过入口时RFID标签的可读性。 

为了比较与不同方位相关联的RFID标签的可读性，图8图示了与图7-E所示的第五布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图，而图9图示了与图7-F所示的第六布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图。通过上述比较可以看到，与水平方位相关联的RFID标签的可读性比垂直方位好。 

类似地，为了比较与不同位置相关联的RFID标签的可读性，图10图示了与图7-A所示的第一布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图，图11图示了与图7-C所示的第三布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图，而图12图示了与图7-E所示的第五布局组相关联的RFID标签的可读性的折线图。可以看到，正面位置最差。 

如图13所示，本发明提供的RFID部署优化器的实施例包括RFID中间件110、数据库120、分析器130、优化器140和可视化器150。 

RFID中间件110与RFID装置900通信，并且将RFID读取数据发送到数据库120。 

数据库120存储与不同的RFID部署替代方式相关联的RFID读取数据。 

分析器130分析存储在数据库120中的RFID读取数据，以便产生与不同的RFID部署替代方式相关联的对应性能。优选地，分析器130包括：询问区域分析单元(IZA)131，用于分析其中部署了RFID装置的询问区域；以及标签布局分析单元(TPA)132，用于识别询问区域中与不同布局组相关联的RFID标签的可读性。IZA 131主要在图1所示的步骤A-3操作期间运行，而TPA 132主要在图1所示的步骤B-3操作期间运行。 

优化器140与分析器130连接，用于基于与不同的RFID部署替代方式相关联的所有性能来选择最佳的RFID部署替代方式。优化器140主要为了操作图1所示的步骤C而运行。 

可视化器150与分析器130连接，用于以图形显示由分析器130输出的分析结果。可视化器150主要为了操作图1所示的步骤D和E而运行。 

本发明提供的RFID部署优化器的主要优点为： 

首先，所述RFID部署优化器和方法可以快速地检测和收集与环境影响和部署考虑因素有关的大量有用数据。利用这些数据，将分析关于不同部署替代方式中的RFID性能的丰富信息，并且将提供定量和定性的量度。因此，将避免性能差的部署替代方式，并且将提高和保证整体RFID部署性能和准确性。 

第二，也可以应用所述RFID部署优化器和方法，以找出诸如不同读取器和不同销售商的标签的硬件的最佳组合。 

第三，可以紧接在RFID部署之前将所述RFID部署优化器和方法应用于现场测试。具体地，当RFID部署成本巨大时，本发明可以帮助公司发现最佳部署，并且快速且自动地避免缺陷。 

为了最好地解释本发明及其具体应用而提供了在此阐述的实施例和示例，以便使得本领域技术人员能够做出和使用本发明。然而，本领域技术人员将认识到，上文的描述和示例仅仅是出于说明和示例的目的而提供的。所阐述的描述并不是想要穷举或者将本发明限制为所公开的精确形式。根据上述教导，很多修改和变化是可能的，而不背离所附权利要求的精神。