Идентификационная пав-метка, имеющая встречно-штыревой преобразователь, делающий возможным кодовое различение, и способы ее использования и изготовления

007777 Область использования изобретения Предметом данного изобретения в целом является идентификационная метка на поверхностных акустических волнах (ПАВ-метка), в частности - встречно-штыревой преобразователь ПАВ-метки, делающий возможным кодовое различение, а также способы ее использования и изготовления. Предпосылки создания изобретения В настоящее время электронные идентификационные устройства различных видов устанавливаются на всевозможных объектах для их идентификации. Известны разные виды идентификационных устройств, начиная от повсеместно распространенных штриховых кодов и магнитных полосок до значительно более сложных радиочастотных идентификационных ("RFID") устройств. В случае штриховых кодов и магнитных полосок существенными ограничивающими факторами являются проблемы прямой видимости, проблемы повреждения метки и загрязнения ее поверхности, а также относительно небольшое эффективное расстояние. Магнитные полоски, например, обычно требуют непосредственного контакта со считывающим устройством, а также определенного расположения считывающего устройства относительно полоски для получения и декодирования данных. В тех немногих случаях, когда магнитная полоска считывается устройством, отличным от считывающего устройства с непосредственным контактом, эффективное расстояние считывания составляет, в лучшем случае, всего лишь несколько сантиметров. Аналогично, эффективное расстояние для надежного считывания штриховых кодов также обычно не превышает всего лишь нескольких сантиметров. Поскольку расстояние, на котором могут считываться штриховые коды и магнитные полоски, весьма невелико, они обычно считываются по одному в каждый момент времени, и редко когда штриховые коды или магнитные полоски оказывают помехи друг на друга. Недостатки штриховых кодов и магнитных полосок, при их использовании как идентификационных устройств, вызвали возобновление интереса к различным конструкциям RFID-меток. В целом, RFIDметки могут быть разделены на две группы - метки с микросхемами и метки без микросхем. Метки без микросхем обычно характеризуются приблизительно таким же расстоянием считывания, как и штриховые коды или магнитные полоски, и, таким образом, имеют тот же основной недостаток. ИзвестныеRFID-метки с микросхемами могут характеризоваться значительно большим расстоянием надежного считывания по сравнению с метками без микросхем, магнитными полосками или штриховыми кодами,однако, они обычно настолько дороги, что их использование ограничивается отдельными задачами, где эти затраты могут быть экономически оправданы. В большинстве случаев известные RFID-метки с микросхемами считываются по одной, и вероятность того, что ответные сигналы меток будут накладываться друг на друга или создавать друг другу помехи, весьма невелика. Недавно были предложены RFID-метки, поддерживающие большое расстояние считывания, себестоимость изготовления которых является невысокой. Принцип действия этих RFID-меток основан на технологии поверхностных акустических волн (ПАВ). Полное и подробное описание идентификационных ПАВ-меток (120) приведено в патентной заявке США 10/024624 Идентификационная метка на поверхностных акустических волнах, имеющая расширенную информационную емкость, и способ ее использования и изготовления, Хартман, Клинтон С. (Hartmann, Clinton S. - "Хартман один"), включенной в данную заявку посредством ссылки. Описание считывающих устройств (130) для считывания идентификационных ПАВ-меток подробно изложено в патентной заявке США 10/066249 "Считывающее устройство для идентификационной ПАВ-метки высокой информационной емкости и способ его использования", Хартман, Клинтон С. ("Хартман три"), также включенной в данную заявку посредством ссылки. Поскольку такие метки являются недорогими, они могут быть установлены на большом количестве объектов (например, на всех объектах, находящихся на складских паллетах), а так как они характеризуются расстоянием считывания, достаточно большим для того, чтобы сделать возможным опрос считывающим устройством большого количества меток одновременно, то необходимо решать проблему взаимного влияния сигналов или наложения кодов, возникающую из-за многочисленности ответных сигналов, а также различные проблемы, сопряженные с межсимвольными помехами, обусловленные одновременной передачей столь большого количества ответных сигналов. Для того чтобы в полной мере задействовать весь потенциал идентификационных ПАВ-меток, эти проблемы должны быть решены. Таким образом, в данной области техники существует потребность в системах и способах, позволяющих достоверно различать многочисленные ответные сигналы, излучаемые в ответ на сигнал опроса ПАВ-метками, расположенными в непосредственной близости друг от друга. Краткое изложение сущности изобретения Для преодоления вышеизложенных недостатков известных технических решений настоящее изобретение предлагает идентификационную метку на поверхностных аккустических волнах (ПАВ-метку),имеющую кодированный преобразователь ("преобразователь со встроеным кодом"), а также способы использования и изготовления такой метки. В одном из вариантов осуществления метка содержит:(1) пьезоэлектрическую подложку, снабженную несколькими отражателями, распределенными по группе слотов, размещенных на этой подложке в соответствии с импульсными характеристиками и фазовыми характеристиками, для кодирования некоторого числа в соответствии с импульсными и фазовыми характеристиками; а также (2) ПАВ-преобразователь, размещенный на этой подложке, для генерирования ко-1 007777 дированного импульса опроса. Таким образом, данное изобретение обеспечивает частичное решение проблемы возможных наложений. Когда считывающее устройство для считывания ПАВ-меток передает импульс опроса и принимается большое количество ответных сигналов, необходимо предусмотреть средства для электронной идентификации тех ответных сигналов, которым соответствует наибольшая вероятность того, что они возвращены соответствующими метками. В случаях, когда соответствующие объекты идентифицируются путем установки на них одного из видов идентификационных ПАВ-меток, выполненных в соответствии с данным описанием, считывающее устройство ПАВ-меток может быть запрограммировано на исключение из рассмотрения в качестве возможных кандидатов для идентификации всех меток, за исключением тех, которые генерируют ответ преобразователю, посылающему определенный кодированный импульс опроса. В одном из вариантов осуществления изобретение предусматривает генерирование ПАВ-преобразователем кодированного импульса опроса с использованием фазовой манипуляции, в то время как в другом варианте осуществления кодированный импульс опроса генерируется с использованием частотной манипуляции. Еще в одном варианте осуществления ПАВ-преобразователь генерирует кодированный импульс опроса, имеющий последовательность кода Баркера. Специалисту будет понятно, что использование любой разновидности кодирования не будет выходить за пределы данного изобретения. В одном из особенно предпочтительных вариантов идентификационной ПАВ-метки кодированный импульс опроса поставлен в соответствие некоторому семейству объектов. Таким образом, идентификационная ПАВ-метка, в которой используется импульс опроса с некоторым заданным кодом, всегда будет поставлена в соответствие конкретному семейству объектов. В другом варианте осуществления данного изобретения считывающее устройство для считывания идентификационной ПАВ-метки поставлено в соответствие этой метке. Такое соответствие является мощной защитной мерой против наложений, позволяющей пользователю разделять метки по возвращенным ответным сигналам на ПАВ-метки, представляющие интерес, и ПАВ-метки, не представляющие интереса. Благодаря этому считывающее устройство для считывания идентификационных ПАВ-меток может обрабатывать только те отраженные импульсы, которые отражены от меток, которым соответствует некоторый заданный кодированный импульс опроса. Таким образом, поскольку считывающее устройство для считывания идентификационных ПАВ-меток не обрабатывает ПАВ-метки, которые не имеют упомянутого заданного кодированного импульса опроса, обеспечивается возможность создания более эффективной и надежной системы идентификации объектов, высвобождающей большие вычислительные ресурсы для работы с ПАВ-метками, представляющими интерес. В одной из реализаций этого варианта осуществления кодированный импульс опроса от конкретной идентификационной ПАВ-метки идентифицируется с использованием мультиплексирования с кодовым разделением. Изобретение также предлагает варианты осуществления способов использования и изготовления идентификационной ПАВ-метки с кодированным преобразователем. Эти варианты описаны ниже достаточно подробно для понимания специалистом обычного уровня в соответствующей области техники. Вышеизложенное дает общее представление о предпочтительных и альтернативных особенностях данного изобретения и позволяет специалистам в данной области техники лучше понять последующее описание изобретения. Прочие особенности данного изобретения, составляющие предмет формулы изобретения, раскрываются ниже. Специалистами в данной области техники описанные принцип и конкретный вариант осуществления могут быть легко использованы как основа для разработки или модификации других конструкций для достижения тех же целей, что поставлены в данном изобретении. Следует иметь в виду, что такие эквивалентные конструкции не выходят за рамки сущности и объема данного изобретения. Краткое описание прилагаемых чертежей Для более полного понимания сущности данного изобретения в описании делаются ссылки на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 показана верхняя плоская поверхность идентификационной ПАВ-метки, в которой используется один из вариантов конструкции кодированного преобразователя в соответствии с данным изобретением; на фиг. 2 показан вариант конструкции преобразователя в соответствии с данным изобретением,предназначенного для генерирования кодированного импульса опроса с использованием фазовой манипуляции; на фиг. 3 показан вариант конструкции преобразователя в соответствии с данным изобретением,предназначенного для генерирования кодированного импульса опроса с использованием частотной манипуляции; и на фиг. 4 показана блок-схема варианта осуществления способа использования идентификационной ПАВ-метки с кодированным преобразователем в соответствии с данным изобретением. Подробное описание На фиг. 1 показана верхняя плоская поверхность идентификационной ПАВ-метки 100, в которой используется один из вариантов конструкции кодированного преобразователя 110 в соответствии с дан-2 007777 ным изобретением. Показанная ПАВ-метка 100 имеет пьезоэлектрическую подложку 120, снабженную несколькими отражателями 130, распределенными по группе 140 слотов 145. Эти слоты 145 расположены на подложке 120 в соответствии с импульсными характеристиками и фазовыми характеристиками, а отражатели 130 установлены в слотах 145 для кодирования некоторого числа в соответствии с импульсными и фазовыми характеристиками. Как понятно специалисту, ПАВ-метка 100 представляет собой пассивное устройство, реагирующее на внешние возбуждающие воздействия. Эти возбуждающие воздействия генерируются соответствующим считывающим устройством (не показано), передающим сигнал опроса, принимаемый преобразователем 110 в виде электрического импульса. Преобразователь 110 преобразовывает этот электрический импульс в ПАВ-импульс опроса, который распространяется по поверхности подложки 120. Каждый раз,когда ПАВ попадает на отражатель 130, часть импульса опроса отражается в виде ответного импульса. Этот ответный импульс принимается преобразователем 110 и преобразовывается снова в электрический импульс для передачи в виде ответного сигнала. Этот ответный сигнал несет в себе закодированный глобально-уникальный идентификационный номер (число), определяемый фазовыми и импульсными характеристиками расположения отражателей 130 на подложке 120. Разумеется, задачей, решаемой идентификационными системами, является идентификация одного конкретного объекта из некоторого количества объектов. Если каждый из объектов имеет на себе уникальную ПАВ-метку 100, то задачи идентификации объекта и идентификации конкретной ПАВ-метки 100, установленной на этом объекте, совпадают. Поскольку ПАВ-метки 100 представляют собой пассивные устройства, реагирующие на внешние возбуждающие воздействия, все ПАВ-метки 100, находящиеся в пределах досягаемости сигнала опроса, возвращают ответные сигналы. Когда большое количество ПАВ-меток 100 возвращают ответные сигналы, происходят наложения, и становится сложно выделять и идентифицировать конкретный ответный сигнал среди большого их количества. Данное изобретение решает проблему наложения множества ответных сигналов путем применения средства для идентификации и отбора для последующей обработки только тех ответных сигналов от ПАВ-меток 100, в которых преобразователь 110 генерирует некоторый заранее определенный кодированный сигнал опроса. Путем такой "фильтрации" ответных сигналов количество подлежащих обработке сигналов существенно уменьшается, а вероятность точного декодирования повышается. Таким образом,данное изобретение обеспечивает уровень различаемости ПАВ-меток 100, отвечающих на импульс опроса, и позволяет существенно уменьшить совокупность объектов или предметов, являющихся кандидатами на идентификацию. Данное изобретение является особенно эффективным в сочетании с другими способами и устройствами для борьбы с наложениями, такими как описаны в патентной заявке США 10/103,684 от 21 марта 2002 г. под названием "Считывающее устройство и система для работы с ответными сигналами для различения множества идентификационных ПАВ-меток и способ его использования", Клинтона С. и Хартмана, включенной в данное описание посредством ссылки. На фиг. 2 показан вариант конструкции преобразователя 200 в соответствии с данным изобретением, предназначенного для генерирования кодированного импульса опроса с использованием фазовой манипуляции. Показанный встречно-штыревой преобразователь 200 образован нанесением двух перемежающихся "групповых" электродов 210 на поверхность подложки ПАВ-метки. Каждый из электродов 210 имеет группу эквидистантных участков 220 для штырей, часть которых занята штырями 230, а часть свободна. В показанном варианте осуществления предусматривается шесть участков 220 для штырей на каждом из электродов 210, так что получается конструкция с двенадцатью участками 220. Именно перемежающееся расположение штырей 230 позволяет закодировать импульс опроса с использованием фазовой манипуляции. Этот закодированый с использованием фазовой манипуляции импульс опроса затем распространяется по поверхности подложки ПАВ-метки, где он попадает на отражатели и образует ответный импульс, содержащий в себе число, закодированное описанным выше способом. Закодированый с использованием фазовой манипуляции импульс опроса формируется группой штырей 230, которые выходят из каждого электрода 210 преобразователя 200 согласно некоторой заранее определенной конфигурации, с целью кодирования входного сигнала. Для иллюстрации, если считать, что входной сигнал проходит через преобразователь 200 слева направо, то он проходит через группу участков 220 для штырей, часть которых занята штырями 230, а часть свободна. Что касается кодирования, каждая группа из четырех участков 220 для штырей (по два на каждом электроде 210) обеспечивает один бит данных. В первой группе участков 220 штыри 230 находятся в первых двух участках 220 (по одному на каждом электроде 210), а следующие две свободны; такая конфигурация вызывает во входном сигнале фазовый сдвиг, который может рассматриваться как эквивалент бита данных "+1". При прохождении сигнала через следующие четыре участка 220 для штырей аналогичная компоновка штырей 230 обуславливает еще один бит данных "+1". Последние четыре участка 220 заняты штырями 230, что обуславливает, в этом примере, формирование сигнала, кодирующего бит данных "-1". Специалисту понятно, что такой входной сигнал приводит к формированию импульса опроса с трехбитовой последовательностью кода Баркера. Специалисту понятно также, что любой вид или последовательность кодирования не выходят за пределы данного изобретения. На фиг. 3 показан вариант конструкции преобразователя 300 в соответствии с данным изобретени-3 007777 ем, предназначенного для генерирования кодированного импульса опроса с использованием частотной манипуляции. Эта конструкция встречно-штыревого преобразователя 300 также имеет два электрода 310 с участками 320 для штырей 330, простирающихся в перемежающемся порядке для образования встречно-штыревого преобразователя 300. Взаимное расположение штырей 330 обеспечивает частотную манипуляцию для кодирования входного сигнала. И хотя в данном случае штыри 330 занимают все двенадцать имеющихся участков 320,сами эти участки 320 расположены на электродах 310 не на одинаковых расстояниях друг от друга, как было в случае с участками 220 для штырей преобразователя 200, показанного на фиг. 2. Специалисту будет понятно, что частоная манипуляция является пригодной для использования с разнообразными последовательностями и структурами кодирования, и все они не выходят за пределы данного изобретения. Особенно предпочтительный вариант реализации идентификационных ПАВ-меток, использующий настоящее изобретение, предусматривает использование и установление соответствия кодированных импульсов опроса с семейством объектов. При таком соответствии идентификационная ПАВ-метка,идентифицированная как вырабатывающая ответный сигнал на импульс опроса, характеризующийся определенным кодированием, идентифицирует объект как относящийся к семейству таких объектов. Преимущества этого варианта осуществления наилучшим образом будут понятны при рассмотрении способа использования идентификационной ПАВ-метки с кодированным преобразователем. На фиг. 4 показана блок-схема варианта осуществления способа 400 использования идентификационной ПАВ-метки с кодированным преобразователем в соответствии с данным изобретением. Выполнение способа 400 начинается с начального этапа 410. Во время этапа 420 возбуждения ПАВ-преобразователь, расположенный на пьезоэлектрической подложке, возбуждается входным сигналом для вырабатывания кодированного импульса опроса. Во время этапа 430 отражения этот кодированный импульс опроса отражается от отражателей, распределенных по группе слотов, размещенных на подложке идентификационной ПАВ-метки в соответствии с импульсными и фазовыми характеристиками. В одном из вариантов осуществленияэтап 440 установления соответствия считывающего устройства предусматривает установление соответствия считывающего устройства для считывания идентификационной ПАВметки и данной идентификационной ПАВ-метки. Во время этапа 450 выбора и демодуляции производятся выбор и демодуляция отраженного импульса из кодированного импульса опроса для получения числа,закодированного на ПАВ-метке в соответствии с упомянутыми импульсными и фазовыми характеристиками. Выполнение способа заканчивается завершающим этапом 460. В одном из вариантов осуществления данного изобретения способ 400 использования идентификационной ПАВ-метки, имеющей кодированный преобразователь, предусматривает установление соответствия кодированного импульса опроса и семейства объектов. Такой вариант может быть эффективно использован, например, для идентификации объектов, являющихся подклассом более крупного класса объектов. Например, в операционном блоке больницы группа идентификационных ПАВ-меток может быть поставлена в соответствие отдельному виду хирургических инструментов, используемых в отдельной операционной или для отдельного вида хирургических операций. Таким образом, хирургический инструмент с идентификационной ПАВ-меткой, поставленной ему в соответствие, вырабатывает определенный заданный кодированный импульс опроса и может быть идентифицирован как принадлежащий к классу хирургических инструментов, используемых в отдельной операционной или для отдельного вида операций. Другим примером могла бы быть идентификация товарно-материальных ценностей для сети складов. Такие предметы, имеющие поставленную им в соответствие идентификационную ПАВ-метку,которая вырабатывает определенный заданный кодированный импульс опроса, могут быть идентифицированы как принадлежащие к классу предметов, предназначенных для специализированного склада. Как будет понятно специалисту, существует большое количество ситуаций, при которых назначение идентификационных ПАВ-меток группе или семейству объектов было бы полезным. Использование идентификационных ПАВ-меток, имеющих преобразователь, который вырабатывает кодированный сигнал опроса,обеспечивает удобный способ установления принадлежности группы ПАВ-меток определенной группе объектов. Другим вариантом применения идентификационных ПАВ-меток, содержащих преобразователи, которые вырабатывают кодированные сигналы опроса, являются такие условия, при которых наложения сигнала являются проблемой или существует вероятность их возникновения. Этот тип меток является мощным инструментом против наложений, который дает возможность пользователю разделять метки,возвращающие ответные сигналы, на представляющие интерес и не представляющие интереса. Например, считывающее устройство для считывания идентификационных ПАВ-меток может быть запрограммировано для обработки только тех идентификационных сигналов, которые представляют собой ответный сигнал от идентификационных ПАВ-меток, которые имеют заданный кодированный сигнал опроса. В одном из вариантов осуществления данного изобретения этот сигнал может быть определен с использованием мультиплексирования с кодовым разделением. Данное изобретение также предусматривает другие варианты использования, а также изготовления идентификационных ПАВ-меток, содержащих кодированный преобразователь, понятные специалисту в соответствующей области техники из предшествующего описания изобретения.-4 007777 Несмотря на то, что настоящее изобретение раскрыто на конкретных примерах, специалистам будет понятно, что в них возможны различные изменения, замены и модификации без выхода за пределы сущности и объема изобретения в его самом широком смысле. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Идентификационная метка на поверхностных акустических волнах (ПАВ-метка), имеющая кодированный преобразователь ("преобразователь со встроеным кодом"), содержащая пьезоэлектрическую подложку, снабженную несколькими отражателями, распределенными по группе слотов, размещенных на этой подложке в соответствии с импульсными характеристиками и фазовыми характеристиками, для кодирования некоторого числа в соответствии с импульсными и фазовыми характеристиками; и ПАВ-преобразователь, размещенный на этой подложке, для генерирования кодированного импульса опроса. 2. Идентификационная ПАВ-метка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый ПАВпреобразователь генерирует упомянутый кодированный импульс опроса с применением фазовой манипуляции. 3. Идентификационная ПАВ-метка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый ПАВпреобразователь генерирует упомянутый кодированный импульс опроса с применением частотной манипуляции. 4. Идентификационная ПАВ-метка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый ПАВпреобразователь генерирует кодированный импульс опроса, имеющий последовательность кода Баркера. 5. Идентификационная ПАВ-метка по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый кодированный импульс опроса поставлен в соответствие некоторому семейству объектов. 6. Идентификационная ПАВ-метка по п.1, дополнительно имеющая поставленное ей в соответствие считывающее устройство для считывания идентификационной ПАВ-метки для идентификации упомянутого кодированного импульса опроса. 7. Идентификационная ПАВ-метка по п.6, отличающаяся тем, что упомянутый отраженный импульс идентифицируется с помощью мультиплексирования с кодовым разделением. 8. Способ использования идентификационной метки на поверхностных акустических волнах (ПАВ),имеющей кодированный преобразователь, включающий возбуждение ПАВ-преобразователя, размещенного на пьезоэлектрической подложке, для генерирования кодированного импульса опроса, который отражается от отражателей, распределенных по группе слотов, размещенных на упомянутой подложке в соответствии с импульсными характеристиками и фазовыми характеристиками; и выбор и демодуляцию отраженного импульса из упомянутого кодированного импульса опроса для получения числа, закодированного в соответствии с импульсными и фазовыми характеристиками. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутый ПАВ-преобразователь генерирует упомянутый кодированный импульс опроса с применением фазовой манипуляции. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутый ПАВ-преобразователь генерирует упомянутый кодированный импульс опроса с применением частотной манипуляции. 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутый кодированный импульс опроса закодирован с использованием последовательности кода Баркера. 12. Способ по п.8, отличающийся тем, что упомянутый кодированный импульс опроса поставлен в соответствие некоторому семейству объектов. 13. Способ по п.8, отличающийся тем, что для осуществления выбора и демодуляции дополнительно включает установление соответствия между считывающим устройством для считывания идентификационной ПАВ-метки и идентификационной ПАВ-меткой. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что упомянутый отраженный импульс идентифицируется с помощью мультиплексирования с кодовым разделением. 15. Способ изготовления идентификационной метки на поверхностных акустических волнах (ПАВметки), имеющей кодированный преобразователь, включающий нанесение нескольких отражателей на пьезоэлектрическую подложку таким образом, что они распределяются по группе слотов, размещенных в соответствии с импульсными характеристиками и фазовыми характеристиками для кодирования некоторого числа в соответствии с импульсными характеристиками и фазовыми характеристиками; и формирование ПАВ-преобразователя, размещаемого на упомянутой подложке для генерирования кодированного импульса опроса. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что упомянутый ПАВ-преобразователь генерирует упомянутый кодированный импульс опроса с применением фазовой манипуляции. 17. Способ по п.15, отличающийся тем, что упомянутый ПАВ-преобразователь генерирует упомянутый кодированный импульс опроса с применением частотной манипуляции.-5 007777 18. Способ по п.15, отличающийся тем, что упомянутый кодированный импульс опроса закодирован с использованием последовательности кода Баркера. 19. Способ по п.15, отличающийся тем, что упомянутый кодированный импульс опроса поставлен в соответствие некоторому семейству объектов. 20. Способ по п.15, дополнительно включающий установление соответствия между считывающим устройством для считывания идентификационной ПАВ-метки и идентификационной ПАВ-меткой.