专利名称：射频环境对象监视系统和使用方法
技术领域：
本发明涉及用于对象存在反馈的射频环境监视系统。更具体地，本发明涉及用以 经由当监视区域内存在的对象在位置和或数量上变化时发生的所监视RF环境的改变的分 析、来进行加上RFID标签和/或未加上RFID标签对象监视的射频环境监视系统。
背景技术：
以前的RFID标签存货(inventory)和或对象通过网关监视系统依赖于读取一个 或多个标签，每个标签代表相关联对象的一个单元或者已知数量的单元。把RFID标签应用到要监视的每个对象是不现实的，和或期望利用比只是与一些 对象相关联的RFID标签的二进制指示更高的精度来监视要监视的大量对象的存在，每个 所述对象可以被加标签或者不被加标签，如可能是物品(item)包含在备件仓库内的情况。在现有的RFID入口系统中，在穿过例如在配售中心的多个坞门(dockdoor)期间， RFID读取器监视附着在对象和/或对象负载上的RFID标签。由于已知的RFID系统的特 性，所以不总是可能确定特定的标签是否在特定的门中。例如在门2中的读取器读取在门1 或者门3中的标签是可能的。在没有专门的门传感器的情况下，不可能确定特定的门是打 开还是关闭以及对象是移出配售中心还是移入配售中心。此外，许多物品具有不足以被加标签的封装，例如金属罐和/或塑料瓶，例如软饮 料。同样，给例如钉子、螺栓、电池、硬币或类似物的各个物品加标签是不经济的。为了优化 存货操作，例如对于准时制(Just In Time)存货系统，在实际耗尽(d印letion)发生前，需 要知道耗尽率和/或特定物品的存货将要何时耗尽。因此，本发明的目的就是提供克服现有技术中的缺陷的对象监视解决方案。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种射频环境对象监视系统，包括三维无线电环境 监视系统，包括耦接到天线的RF发射机-接收机，所述天线具有电子操纵电路；所述天 线操作以发射连续波信号，所述连续波信号由所述电子操纵电路来操纵；处理器，具有数据 矩阵，用于存储通过所述RF发射机_接收机接收的多个响应信号的多个信号数据记录；和 位置逻辑，基于所述数据记录操作以推出在目标区域内的多个响应信号的三维信号原始位 置；所述响应信号的基准数据集，与所述目标区域内的已知对象位置相关联；和规则引擎， 用于比较所述信号数据记录与所述基准数据集，以确定对象存货。根据本发明的又一方面，提供了一种在目标区域中监视未加标签对象的方法，包 括以下步骤当所述目标区域充满对象时，通过记录由三维无线电环境监视系统接收的所 述目标区域的RF环境指纹的改变的基准数据集，来校准用于目标区域的所述三维无线电 环境监视系统；为了当前RF环境指纹，用所述三维无线电环境监视系统扫描所述目标区 域；通过规则引擎比较所述当前RF环境指纹和所述基准数据集；和报告所述规则引擎的输 出ο
根据本发明的又一方面，提供了一种在目标区域内监视未加标签对象的方法，包 括以下步骤当所述目标区域充满对象时，通过记录由三维无线电环境监视系统接收的所 述目标区域的RF环境指纹的改变的基准数据集，校准用于目标区域的所述三维无线电环 境监视系统；所述基准数据集包括所述RF环境指纹的改变，该改变由用所述目标区域内的 多个位置中的多个对象填充所述目标区域引起；为了当前RF环境指纹，用所述三维无线电 环境监视系统扫描所述目标区域；通过规则引擎比较所述当前RF环境指纹和所述基准数 据集；所述规则引擎包括视线参数，其中来自所述目标区域中的参考RFID的信号响应的恶 化指示了沿着所述参考RFID和与信号响应相关联的天线之间的视线而存在对象；所述规 则引擎包括动态伪发射器参数，其中出现和或消失的伪发射器与依照所述基准数据集在已 知位置安放的对象相关；所述规则引擎包括静态伪发射器参数，其中静态伪发射器的信号 恶化与依照所述基准数据集在已知位置安放的对象相关；和报告所述规则引擎的输出。
结合到本说明书中并构成本说明书的一部分的
本发明的实施例，其中在 附图中的相同附图标记指的是相同的特性或元件，并且可能不在它们出现的每个附图中详 细描述，并且连同上述给出的本发明的一般描述、以及下面给出的实施例的详细描述用于 解释本发明的原理。图1是依照本发明的示例性无线电环境监视系统的示意性框图。图2是示范在目标区域的参考标签和为扫描目标区域安置的一对协作的RF发射 机_接收机/光束操纵/天线组件的示意图。图3是示范与由目标区域内的天线检测的目标区域中的参考标签相关的信号路 径的示意图，该目标区域充满未加标签的对象。图4是一半未加标签的对象被移除的、依照图3的示意图。图5是所有未加标签的对象被移除的、依照图3的示意图。图6是信号处理器和功能处理器�？榈氖疽馔�。图7是生成用于处理单元的信号输入的双天线实施例的示意图。图8是包括规则引擎的处理单元的示意图。图9是与信号电平和频率相关的、目标区域位置的瞬间特征(signature)的示意 图表示。图10是与相位角和频率相关的图9的瞬间特征的示意图表示。图11是在延长时间段上从采样图9的目标区域位置的瞬间特征中获得的平均子 特征的示意图表示。图12是与相位角和频率相关的、图11的平均子特征的示意图表示。图13是在ITCS的收发机被关闭的目标区域位置上的背景环境噪声的示意图表示。
图14是当初始未加标签的对象为空时从被连续扫描的目标区域获得的，关于信 号电平和频率的RF环境指纹(fingerprint)的示意图表示。图15是与相位和频率相关的、图14的RF环境指纹的示意图表示。图16是当图14的目标区域一半充满未加标签的对象时、从连续扫描的图14的目标区域获得的与信号电平和频率相关的RF环境指纹的示意图表示。图17是与相位和频率相关的、图16的RF环境指纹的示意图表示。图18是当图14的目标区域一半充满未加标签的对象时，从连续扫描的图14的目 标区域获得的、与信号电平和频率相关的RF环境指纹的示意图表示。图19是与相位和频率相关的、图18的RF环境指纹的示意图表示。
具体实施例方式发明人已经认识到监视的射频环境的总体(此后称作RF环境指纹)可以用于推 出对象存在和/或位置的改变，即便在不是向目标区域内的各个对象各自提供它们自己单 独RFID标签的情况下。可能经由RFID监视系统在三维目标区域内监视RFID标签的存在和/或运动方 向。例如，由Bloy等人在2008年3月30日提交的国际专利申请号为PCT/US08/58824、题 目为"Radio Frequency Signal Acquisition and SourceLocation System，，禾口由 Bloy 在 2008年9月9号提交的国际专利申请号为PCT/IB2008/053643、名称为“Steerable Phase Array Antenna RFID TagLocater and Tracking System，，的国际专利申请，两个申请共同 由本申请拥有并因此全部通过参考而进行合并，两个申请描述了经由诸如与面板天线的对 应的天线元件阵列耦接的移相器阵列的电子波束操纵电路来执行目标区域波束扫描的协 作可操纵相位阵列天线系统，其中通过从目标区域的先前扫描中获得的历史信号数据的逻 辑处理来推出各个RFID标签的存在和位置。为了推出RFID标签的位置，PCT/US08/58824的RF信号智能跟踪和控制系统 (ITCS)响应于引导通过目标区域的扫描窄波束询问信号来处理所接收的多个信号，以便在 最终到达天线之前推出哪些是从各个RFID标签直接接收的真实信号，以及哪些是次级表 面反射的相同RFID标签响应信号(携带相同的RFID标签标识)的伪发射器反射。可处理 所接收的信号信息以拒绝伪发射器，从而识别用以集中在三维位置例程的信号响应，因此 识别三维中的RFID标签位置。可组合所识别的RFID标签位置，以产生目标区域中的每个 RFID标签位置和RFID标签随时间移动(如果有的话)的三维画面。此外，ITCS可以应用高度集中的和/或变化的询问信号功率，以例如透过邻近的 对象和/或在特定的RFID标签周围的封装。ITCS包括连接到相移网络的电子可操纵相位阵列天线和射频发射机_接收机单 元。为了本发明的目的，可以特定地或者可以不特定地配置该发射机-接收机单元，用于识 另|J、跟踪和定位RFID标签。该发射机-接收机单元可以包含用以与电子操纵电路和天线协 作地执行以下功能的电路和/或逻辑能力，该功能例如-传送连续波信号-修改和/或调制连续波信号_接收返回信号_解调返回信号-返回信号信号强度测量-发射机信号和返回信号之间的时间延迟测量-与发射机信号的相位相比较的返回信号的相位测量；和
-报告所返回信号的强度、相对相位和时间延迟。发射机-接收机单元在处理单元的控制下并提供接收的信号信息给处理单元，处 理单元可以在天线和/或发射机_接收机本地、或者远离天线和/或发射机_接收机。处 理单元促使发射机_接收机传送连续波信号并且进一步促使如期望地修改/调制连续波信 号。该处理单元还直接或者通过到专门的电子操纵子处理器/控制器的通信链路来命令电 子操纵电路，以将从可操纵的相位阵列天线发射的波束引导到不同的方向，例如将波束方 向引导通过目标区域的光栅扫描等。在波束的每个点或位置，该发射机-接收机单元的输 出报告被传递到处理器，所述输出报告包括例如-扫描方向和时间代码； -任何检测的(多个)RFID标签的折射频率索引；-相对相位和时间延迟；-返回信号强度指示符(RSSI)-对象覆盖或者不覆盖RFID标签将改变RSSI(信号 吸收的增量(delta))；和-多径伪发射器偏移(误差)_多个伪反射和它们监视的位置将随着其它对象的信 号源的位置和或覆盖的改变而改变。输出报告可以存储在存储器、寄存器或表格中，其可以是暂时的或者永久的，下文 中称作数据矩阵。如在PCT/US08/58824中公开的，当试图识别目标区域中的加上RFID标签的物品 的位置时，ITCS能够检测所谓的伪发射器，并使用多径�：馕鏊惴ɡ醇跎倩蛳庑┬� 号引入的位置�：�。然而现有的ITCS RFID跟踪和定位系统包括大量的专门用于识别和拒 绝这些伪发射器信号的逻辑，本发明认识到，特别是当随时间跟踪这些信号的出现、定位和 /或消失作为呈现在目标区域中的整个RF环境指纹的部分时，这些信号可以解释为在目标 区域中的未加标签对象的对象存在和/或位置指示符。如图1所示，依照本发明的示范系统是ITCS的变体，包括耦合到收发机2的多个 天线7。(多个)天线7提供可经由通过收发器2和/或处理器1引导的分离的或者集成 的波束控制器操纵的信号波束。处理器单元1还包括针对例如在处理器单元1的数据矩阵 5中存储的现在的RF环境指纹和基准配置数据的收集、与普通ITCS处理器功能一致地操 作的规则引擎3。可选择地，ITCS可以包括多个收发器2，每个收发器专用于单独的或多个 天线7。经由操作员界面4输入系统命令并输出结果。规则引擎3比较实时RF环境指纹 和一组基准校准RF环境指纹数据集，以识别在目标区域内存在的伪发射器、和/或数量改 变的响应信号恶化指示、和/或未加标签对象的位置。例如图2所示，当在目标区域9附近 安放多个ITCS天线7时，位置、伪发射器和/或响应信号恶化指示的分辨率显著地增加了。 至少两个天线7使能够应用每个天线7波束向量之间的三角测量逻辑，以产生单独使用的 信号源的准确Z轴位置参数或者作为对从信号定时例程推出的ζ轴估计的进一步精确度检 查。在图3-5中演示了，规则引擎3针对在目标区域9中存在的未加标签对象11的两 个主要指示来操作。首先，在视线参数13中，当(多个)未加标签的对象11和/或建筑17 出现在和/或放置在参考RFID标签15和天线7之间的信号路径中(例如覆盖和/或遮蔽 到参考RFID标签15的信号路径)时，来自参考RFID标签15的响应信号将显著地恶化和/或完全切断，从而识别沿着参考RFID标签15和天线7之间的信号路径的未加标签对象11 的存在。(多个)参考RFID标签15可以是在目标区域9周围永久性附着的无源RFID标 签，例如在要监视的地面、架子和/或储藏室、仓库的天花板上或其它空间。第二，在伪发射 器参数19中，最接近参考RFID标签15信号路径地出现和/或放置的、包括RF反射面(金 属和/或涂敷在表面上的金属)的未加标签对象和/或建筑17将产生关于可在目标区域9 内三维定位的RFID标签15的伪发射器响应，仿佛它们是RFID标签本身一样。进而，在目 标区域9附近布置(多个)分开的天线7，每个天线7、各种参考RFID标签15和未加标签 的对象11之间的不同视线可以产生视线信号参数13和相对于(多个)相同未加标签的对 象11响应的伪发射器参数19两者，显著地提高了规则引擎精确度(为了示图清楚，图示出 仅关于一个天线7的代表信号路径/参数)。在本发明的示例性实施例中，从ITCS实时接收的和/或从ITCS数据矩阵5访问 得到的信号包括以下信号参数，该信号参数作为输入而应用到与处理器单元1集成和/或 耦接到处理器单元1的(多个)信号处理器11 -在时间、时刻接收的信号的相位Φ；-在相同时间、时刻该接收信号的振幅；-在相同时间、时刻该接收信号包络的快速傅立叶变换(FFT)；和-时间参考。该时间参考的分辨率和精确度优选地非常高，例如从原子钟、GPS信号等中获得。 所述(多个)信号处理器11输出时间编码的特征(Sig)，其为存储为数学表示的ITCS从 (多个)天线7的每个沿着已知的天线信号波束方向接收的信号所产生的用于时间t的唯 一信号特征，例如得自频率和相位以及频率和振幅信号数据的FFT处理。在应用多个天线 7的地方，天线信号波束被引导为进行相交的目标空间坐标可以应用到每个信号记录，作为 所获得的信号特征的特定三维参考位置。信号特征馈给功能处理器23，其可以是耦接到处理器单元1的单独组件或者为处 理器单元1的内部逻辑功能。功能处理器23从功能处理器23在观察时间段内接收的时间 编码的瞬时特征(sig)的多个采样中推出并输出运行平均子特征f (sig)。考虑到环境或者其它用户定义的参数的改变，观察时间段可以由处理单元1改 变。多个子特征由处理单元1进一步处理，以推出每个空间坐标的两个进一步的特征，即主 要特征和参考特征。图6图示了通过基本信号处理器21和功能处理器23�？榈男藕�/数据流。如图 7所示，可以应用(多个)信号处理器21和(多个)功能处理器23�？椋缦蛎扛隼「� 来自不同天线7的信号。由(多个)信号处理器21和(多个)功能处理器23产生的信号 通过(多个)相应的求和处理器25数学地相加，以产生合成运行平均子特征f (sig)和瞬 时特征(sig)。这两个特征表示目标区域9内已知位置的唯一瞬时特征(sig)和运行平均 子特征f (sig)。因此，数据矩阵5可以用信号特征加载，该信号特征表示对于ITCS的目标 区域9内的多个唯一空间位置中的每一个的信号响应。这里参考两个天线系统来解释该系 统。本领域技术人员将明白，当附加的天线、和相关联的信号处理器和功能处理器模块被添 加到ITCS时，该系统结果将改善。如图8所示，可以选择处理器单元1具有用于数学和信号处理的重要处理能力。
在其最简单的形式中，该处理器单元1接收来自单个特征产生器的两个输入、用 于在空间中的点的X和Y(方位角和仰角)坐标的平均子特征f (Sig)和(Sig)，从所述坐标 中推出特征。这个信息存储在数据矩阵5中。该处理器单元1促使波束操纵天线7，以便 以其大小依赖于波束照度的步长去扫描环境，优选地使得在步长之间有轻微的重叠。这通 过描绘扫过一面墙的闪光灯可以很好地理解。闪光灯每次移动一步长。在每步长中即刻打 开灯并且拍摄照片。移动闪光灯并且再次即刻打开灯，使得照亮的块轻微地重叠前面的块。 在光栅扫描中重复这个过程，直到检查完整个墙。对每个波束位置做一系列测量，并且每个 空间点的平均子特征f (sig)和(sig)用X、Y或者其中空间目标点的已知X、Y、Z位置而记 录在数据矩阵5中。
记录的周期定义为目标区域9的一个完全的扫视(swe印)。处理器单元1促使进 行多个记录周期，以建立每个空间位置的平均子特征f (sig)的运行平均，其可以被进一步 处理以推出用于每个空间位置的更新的参考特征。参考特征(Ref sig)是许多主要特征的 平均，并且用作用于确定在环境中是否发生改变的参考。因此，数据矩阵5可以用目标区域 9的每个扫视来更新。另外，参考特征(Ref sig)还可以包括背景射频噪声的特征和或询问器被关断的 信号的特征，也就是由于除了主发射器之外的源造成的背景RF噪声。这个背景特征由处理 器使用，以明确地排除由于射频源引起而不是由本发明系统生成的环境改变。这些噪声源 可以包括(但不是排外地)由于传送导致的或发射器、连同例如计算和其它非无线电传送 设备的无意识辐射体，发射器例如为TV或者移动无线电基站、蜂窝基站、和在相同无线电 邻域运行的低功率部件15设备等等。为提高信号质量，背景噪声特征可以从例如瞬时特征、平均特征和运行参考特征 的任何其他特征中减去，这是称作噪声消除的过程。为了进一步解释，将以单一空间点做参考。本领域技术人员将明白，通过此后公开 的单一点处理的扩展，类似的处理可以应用到目标区域中的每个空间点和/或一系列部分 重叠的点，以推出改变分析并因此推出整个目标区域的存货。处理器单元1使用三条信息来确定环境中的改变、并且测量改变的幅度和性质。 然后将改变分析路由到“规则”引擎3，其随后基于改变的性质和预定的或预设的用户需求 来采取动作。使用的三条信息是_表示环境中单一点的单一采样的瞬时特征(sig)，_相同点的平均子特征f (sig)；以及-用于空间中的相同点的参考特征。处理器单元1在比较器处理器27中比较例如在图9中关于频率和信号电平以及 在图10中同时关于相位角关于频率图形表示的的瞬时特征(sig)、与例如在相应图11和 12中图形示出的平均子特征f (sig)的值，以便确定瞬时特征(sig)是否在预设限制内。换 句话说，平均子特征f(sig)用于检查瞬时特征(sig)的有效性，以确保它不是伪造的读取 或者一度失常。如上面所描述的，也称作RF特点的这些特征的每一个还可以被处理，以减 去可能存在的背景环境噪声，例如图13所用图形表示的。这个检查的结果为空间中所述具 体点的主要特征(sig prime)。
然后，在比较器处理器27中进一步将主要特征(sig prime)与来自数据矩阵5的 参考特征比较。如果有显著的改变，则将改变的结果性质路由到规则引擎3，其依照已建立 的规则框架来触发适当的动作。如果没有显著的改变，那么假定在前面的时间段内环境保 持稳定。利用两个天线系统的方法是相同的。然而，因为有两个可操纵波束基站，所以可能 利用来自两个基站的方位角和仰角位置更准确地确定空间中的点，以通过三角测量推出X、 Y、Z位置信息。此外，对于目标区域9外的、辐射RF功率没有超过建立的限制的期望感兴 趣点，在期望的位置相交的双(或多)信号波束增加了询问信号强度。在系统配置期间收集基准校准RF环境指纹数据，以代表可能的目标区域9范围的 配置，例如未加标签对象11整个清空的目标区域9，并且随后在多种实例下目标区域9被不 断地填充目标对象。图14-图19用图形示出简化的一组代表信号，从中当目标区域9被连续扫描时从 相同的目标区域9获得RF环境指纹，该扫描发生在初始校准扫视期间和/或在区域监视期 间，例如当初始未加标签对象11清空(图14，15)、一半未加标签对象11被移除(图16， 17)、和最后完全充满未加标签对象11 (图18，19)时。在整个清空的状态下，可以映射伪发 射器信号参数19用于后来的从规则引擎排除伪发射器参数19信号位置/处理，该伪发射 器信号参数19与目标区域9的建筑17相关，通过它们较久的询问来识别以反向散射响应 信号接收时间延迟(由经由例如支持物和或架子的反射表面的较长信号路径导致)。一旦 已经映射了目标区域9的“清空”RF环境指纹，就可以记录与已知事件相关联的、RF环境指 纹进一步的改变，例如动态伪发射器信号响应的出现和位置，其在目标区域内特定加标签 和/或未加标签的对象11的已校准再存储和/或耗尽期间出现/消失。在每个校准步骤 期间以及在正在进行的实时监视期间获得的多个RF环境指纹可以被平均以提高准确度和 /或丢弃错误数据点。动态伪发射器信号可以借助于目标区域9的信号特定扫描来进一步识别。例如， 当询问信号集中在已知包括参考RFID标签15或其它响应信号源的具体位置时，然后可以 扫描整个目标区域9，以识别可从扫描最后一次RF环境指纹后出现或者消失的任何相关联 伪发射器参数19信号的位置。除了来自目标区域9内的纯粹地射频输入外，在监视的RF环境内的特定标签标识 的有资格的出现和/或消失可以用于动态地和自动地确定由RF环境监视器采取的动作，例 如变更覆盖图案以便以预定方式扫过具体区域。例如，在本系统的一个实施例中，已知的参 考RFID标签15被附着在多个坞卷帘门中的每一个的较低边上，以便当门打开时参考RFID 标签15从地面上升到开口的顶部。无线电环境监视器观察并监视每个门的门参考RFID标 签15的位置以及在每个坞门附近的物品或者对象上的各个标签的位置。规则引擎被配置 为识别对目标区域接入的这些变化，并进一步应用在各个坞门和应该通过坞门加载的物品 之间的联系。如果坞门在不应该打开的时候打开或者如果通过坞门加载不正确的物品，那 么可以触发动作。在对象被贮备在架子上或者是活动的推广展示�？榈幕肪持校庵智榭隹稍谠踊� 零售商店很典型，例如目标区域9RF特点的基准数据集可以包括对目标区域9的扫描，包括 较高分辨率集中在各个存储架子上，在该存储架子上安放多个参考RFID标签15。当每个 架子没有要监视的未加标签对象11时，基准数据集识别每个参考RFID标签15的位置，以及由目标区域内存在的任何RF反射表面产生的任何静态伪发射器参数19信号。当要监视 的未加标签对象11然后被连续地加到架子上，附着到架子和/或架子后面的墙上的每个参 考RFID标签15的信号响应特性改变，和/或新的伪发射器参数19信号通过未加标签对象 11的RF反射面引进RF环境指纹中。同样，基准数据集可以包括改变的响应信号吸收特性 (如果有的话)，当将要监视的未加标签对象11开始覆盖和或遮蔽参考RFID标签15的视 线参数13 (具有询问和来自例如参考RFID标签15的RFID标签的反向散射信号响应之间 的最短时间延迟的信号响应)和/或关于一个或多个天线7的伪发射器参数19信号路径 时，该特性可出现。通过监视RF环境指纹中的改变，事件规则可以由规则引擎来应用，以产生用户输 出和/或情况报告。例如，可以估计在特定仓库中的库存存在和/或数量的改变；在那里 可以跟踪仓库存在和/或对象数量，例如产生存货不断减少的对象的报告。因此可以经由 RFID执行存货监视等，无需在每个对象上的单独标签。
通过观察从大量集中的加上RFID标签的对象接收的信号响应的数量和位置，可 以同样地监视大量加标签物品的组，即使大量RFID标签相互遮蔽/覆盖并且妨碍它们被检 测。此外，任何附加到目标区域9内的对象上的RFID标签可以被视为用于RF环境指纹的 目的，由于仅只有在这些RFID标签被监视处于与具体RF环境指纹相关联的位置上时，才应 用具有任何相关联的信号恶化和或伪发射器数据的参考RFID标签15。上述基准数据集可以不时地更新，以补偿环境中的改变。该系统可以配置为当小 的改变出现时，自动地并且动态地更新基准数据集。通过监视环境并比较大改变与存储的基准数据集的参考RF环境指纹，系统可以 计算，目标区域9中的某物已经改变并且利用规则引擎3基于这个改变做出决定。在规则 弓丨擎3内的多个因素指出对象存在，例如来自多个路径、(多个)参考RFID标签15和/或 天线7的信号恶化和/或动态伪发射器参数19信号检测，可以为作为结果的规则引擎3结 论分配增加的概率因素。然后，可以依赖于它们分配的概率因素总量和仅仅那些满足阈值 概率因素的概率因素，可以评估规则引擎3结论，所述阈值概率因素比(多个)预分配动作 的预设电平输出高。在校准过程中，特定架子位置可以分配给特定的对象，以能够监视和报告例如与 杂货商店环境和或多个物品流动仓库内的不同消费产品对应的多个单独对象类的存在。如 果该系统进一步耦接到电子库存看守计算机系统，那么RF环境指纹中的改变可以与从架 子上移除的物品相关联，然后规则引擎3例如可以触发将要提出的订购单。本领域技术人员将明白，本发明的优点在于无需在对象上的各个上加标签，就能 跟踪和定位对象。通过加标签于环境上，例如架子和或对象仓库而不是每个个别对象上，并 例如通过与基准数据集比较来记录当目标区域9充满和/或没有对象时RF环境指纹如何 改变，该RF环境指纹包括与期望对象相关联的伪发射器参数19信号，因而可能非常精确地 监视在目标区域9中的未加标签对象的运动或位置改变。部件表格 其中在前述描述中、已经参考具有已知等效物的比率、整数、组件或模块，那么这 样的等效物被结合在此，如同单独地阐明。虽然已通过本发明的实施例的描述来说明本发明，且尽管已经相当详细地描述实 施例，但是本申请并不意在将附加权利要求的范围限定或以任何方式限制到这样的细节。 附加的优点和修改对本领域技术人员来说是显然的。因此，在更广义的方面，没有将本发明 限制到所示出的和描述的特定细节、代表性设备、方法和说明性实例。相应地，可以对这些 细节做出偏离，而没有脱离申请的总发明构思的精神或范围。此外，将明白，可以对其做出 改进和/或修改，而没有脱离以下权利要求限定的本发明的范围或精神。
权利要求
一种射频环境对象监视系统，包括三维无线电环境监视系统，包括耦接到天线的RF发射机-接收机，所述天线具有电子操纵电路；所述天线操作以发射连续波信号，所述连续波信号由所述电子操纵电路来操纵；处理器，具有数据矩阵，用于存储通过所述RF发射机-接收机接收的多个响应信号的多个信号数据记录；和位置逻辑，基于所述数据记录操作以推出在目标区域内的多个响应信号的三维信号原始位置；所述响应信号的基准数据集，与所述目标区域内的已知对象位置相关联；和规则引擎，用于比较所述信号数据记录与所述基准数据集，以确定对象存货。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述三维无线电环境监视系统是智能跟踪和控制系统。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述三维无线电环境监视系统包括至少两个RF发射 机-接收机和天线。
4.一种在目标区域中监视未加标签对象的方法，包括以下步骤当所述目标区域充满对象时，通过记录由三维无线电环境监视系统接收的所述目标区 域的RF环境指纹的改变的基准数据集，来校准用于目标区域的所述三维无线电环境监视 系统；为了当前RF环境指纹，用所述三维无线电环境监视系统扫描所述目标区域；通过规则引擎比较所述当前RF环境指纹和所述基准数据集；和报告所述规则引擎的输出。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述基准数据集包括所述RF环境指纹的改变，该改 变由用所述目标区域内的多个位置中的多个对象填充所述目标区域引起。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述规则引擎包括视线参数，其中来自所述目标区 域中的参考RFID的信号响应的恶化指示沿着所述参考RFID和与信号响应相关联的天线之 间的视线存在对象。
7.如权利要求4所述的方法，其中规则引擎包括动态伪发射器参数，其中出现和或消 失的伪发射器与依照所述基准数据集在已知位置安放的对象相关。
8.如权利要求4所述的方法，其中所述规则引擎包括静态伪发射器参数，其中静态伪 发射器的信号恶化与依照所述基准数据集在已知位置安放的对象相关。
9.如权利要求4所述的方法，其中所述规则引擎输出是指示对象存货已经低于预设量 的存货报告。
10.如权利要求4所述的方法，其中所述规则引擎输出耦接到电子库存看守系统，该系 统发出已经低于预设量的对象的订货单。
11.如权利要求4所述的方法，其中所述RF环境指纹是对所述目标区域的多个扫描进 行平均。
12.如权利要求4所述的方法，其中所述基准数据集的多个记录中的每一个是对在静 态对象情况期间的所述目标区域的多个扫描进行平均。
13.如权利要求4所述的方法，其中已登记参考RFID的RF环境指纹中的出现指示了所 述目标区域接入的改变。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述目标区域接入的所述改变是门的打开。
15.如权利要求4所述的方法，其中所述规则引擎将概率因素应用到对象存在确定上。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述规则引擎仅仅输出具有超过预设级别的概率 因素的对象存在确定。
17.如权利要求4所述的方法，其中，在RF环境指纹监视期间包括具有RFID标签的对 象作为参考RFID标签的源。
18.一种在目标区域内监视未加标签对象的方法，包括以下步骤当所述目标区域充满对象时，通过记录由三维无线电环境监视系统接收的所述目标区 域的RF环境指纹的改变的基准数据集，校准用于目标区域的所述三维无线电环境监视系 统；所述基准数据集包括所述RF环境指纹的改变，该改变由用所述目标区域内的多个位 置中的多个对象填充所述目标区域引起；为了当前RF环境指纹，用所述三维无线电环境监视系统扫描所述目标区域； 通过规则引擎比较所述当前RF环境指纹和所述基准数据集； 所述规则引擎包括视线参数，其中来自所述目标区域中的参考RFID的信号响应的恶 化指示了沿着所述参考RFID和与信号响应相关联的天线之间的视线而存在对象；所述规则引擎包括动态伪发射器参数，其中出现和或消失的伪发射器与依照所述基准 数据集在已知位置安放的对象相关；所述规则引擎包括静态伪发射器参数，其中静态伪发射器的信号恶化与依照所述基准 数据集在已知位置安放的对象相关；和 报告所述规则引擎的输出。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述规则引擎将概率因素应用到对象存在确定上。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述规则引擎仅仅输出具有超过预设级别的概率 因素的对象存在确定。
全文摘要
一种用于在目标区域内监视未加标签的对象的方法和设备，包括当所述目标区域充满对象时，通过记录由无线电环境监视系统接收的所述目标区域RF环境指纹的一组改变，来校准无线电环境监视系统，该系统包括规则引擎和目标区域的基准数据集。在系统操作期间，为了当前RF环境指纹，用所述无线电环境监视系统扫描所述目标区域，通过规则引擎比较所述当前的RF环境指纹和所述基准数据集，并报告所述规则引擎的输出。
文档编号G01S13/74GK101840488SQ20101018097
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月1日 优先权日2009年2月27日
发明者格雷厄姆·P·布洛伊 申请人:Rf控制有限责任公司
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