特許 6594711 パッシブＲＦＩＤセンサタグ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6594711

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】パッシブＲＦＩＤセンサタグ

(51)【国際特許分類】

   G06K 19/07 20060101AFI20191010BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20191010BHJP

   G08C 17/02 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   G06K19/07 160

   G06K19/07 260

   G06K19/07 040

   G08C17/00 Z

   G08C17/02

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2015-172480(P2015-172480)

(22)【出願日】2015年9月2日

(65)【公開番号】特開2016-53958(P2016-53958A)

(43)【公開日】2016年4月14日

【審査請求日】2018年7月24日

(31)【優先権主張番号】20145765

(32)【優先日】2014年9月3日

(33)【優先権主張国】FI

(73)【特許権者】

【識別番号】515241002

【氏名又は名称】メッツォ フロー コントロール オサケユキチュア

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】ヨーナ ニクネン

(72)【発明者】

【氏名】ヴィッレ ヴィーカリ

【審査官】 境 周一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１５４１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１６８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１２１３３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｋ １／００−２１／０８

Ｇ０８Ｃ １３／００−２５／０４

Ｈ０４Ｂ １／００−５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線周波数認識（RFID）システムのための集積型パッシブ無線周波数認識（RFID）トランスポンダチップであって、当該チップは：
該チップが受信した無線周波数信号から電力を生成する整流器と；
後方散乱原理を用いて通信する後方散乱変調器と；
後方散乱変調周波数を生成するタグ発振器と；
基準負荷と；
タグ発振器に負荷を与えるために、基準負荷、若しくは内部又は外部共振器及び外部感知素子の少なくとも１つのペアのいずれかを選択的に接続する選択手段であって、各外部感知素子は、所定の変数を感知する、選択手段と；を備えており、
前記タグ発振器は、前記タグ発振器に負荷を与えるために前記基準負荷を接続したときに、前記ＲＦＩＤシステムについて規定された基準後方散乱変調周波数のいずれかを生成することが可能であり、
前記タグ発振器は、前記タグ発振器に負荷を与えるために前記内部又は外部共振器及び前記外部感知素子の少なくとも１つのペアを接続したときに、前記基準後方散乱変調周波数の所定の１つを生成するように構成される、
集積型パッシブ無線周波数認識（RFID）トランスポンダチップ。

【請求項2】

無線周波数認識（RFID）システムのための集積型パッシブ無線周波数認識（RFID）トランスポンダチップであって、当該チップは：
該チップが受信した無線周波数信号から電力を生成する整流器と；
後方散乱原理を用いて通信する後方散乱変調器と；
タグ発振器であって、該タグ発振器に負荷を与えるために、少なくとも１つの外部感知素子、或いは内部又は外部共振器及び外部感知素子の少なくとも１つのペアを接続したときに、前記ＲＦＩＤシステムについて規定された基準後方散乱変調周波数の所定の１つを生成するように構成された、タグ発振器と；
前記ＲＦＩＤシステムについて規定された前記基準後方散乱変調周波数のいずれかを生成可能である基準発振器と；
後方散乱変調周波数を前記後方散乱変調器に提供するために、前記基準発振器又は前記タグ発振器のいずれかを選択するための選択手段と；を備える、
集積型パッシブ無線周波数認識（RFID）トランスポンダチップ。

【請求項3】

前記タグ発振器の後方散乱変調周波数は、前記所定の変数の感知した値に依存して、前記基準後方散乱変調周波数の前記所定の１つの許容周波数誤差範囲内で変化するように構成される、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項4】

少なくとも１つの外部感知素子、及び／又は外部感知素子及び外部共振器の少なくとも１つのペアを接続可能な接触端子を含む、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項5】

外部感知素子及び外部ＬＣ共振器の少なくとも１つのペアを接続可能な接触端子を含む、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項6】

外部共振器及び外部感知素子のペアと組み合わされる前記タグ発振器は、ＬＣ発振器である、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項7】

前記内部共振器及び前記外部感知素子のペアを形成するために、外部感知素子を接続可能な内部共振器及び接触端子を含む、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項8】

前記内部共振器及び前記外部感知素子のペアを形成するために、外部容量性感知素子を接続可能な内部共振器及び接触端子を含む、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項9】

内部共振器及び外部感知素子のペアと組み合わされる前記タグ発振器は、ＲＣ発振器である、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項10】

基準負荷と組み合わされる前記タグ発振器は、ＲＣ発振器である、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項11】

前記基準負荷と組み合わされる前記タグ発振器の前記後方散乱変調周波数は、所定の温度−周波数の相関関係を有するように構成される、
請求項１に記載のトランスポンダチップ。

【請求項12】

前記基準負荷は、共振器、又は温度センサ、又はこれらの組合せである、
請求項１又は１１に記載のトランスポンダチップ。

【請求項13】

前記基準発振器の前記後方散乱変調周波数は、所定の温度−周波数の相関関係を有するように構成される、
請求項２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項14】

長期間に亘って受信した無線周波数信号から多くのエネルギー量を取り入れ且つ蓄えるための追加のエネルギー蓄積装置を含む、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項15】

内部アンテナ及び／又は外部アンテナを接続可能な接触端子を含む、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項16】

前記基準後方散乱変調周波数は、６４０ｋＨｚ、３２０ｋＨｚ、２５６ｋＨｚ、及び４０ｋＨｚのうちの１つ又は複数を含む、
請求項１又は２に記載のトランスポンダチップ。

【請求項17】

パッシブＲＦＩＤセンサタグであって、当該センサタグは：
キャリア要素と；
該キャリア要素に取り付けられた請求項１又は２に記載のトランスポンダチップと；
前記キャリア要素に取り付けられるとともに前記トランスポンダチップの接触端子に電気的に接続された、少なくとも１つの外部感知素子及び／又は少なくとも１つの外部共振器と；を備える、
パッシブＲＦＩＤセンサタグ。

【請求項18】

前記キャリア要素に取り付けられるとともに前記トランスポンダチップに電気的に接続された外部アンテナをさらに含む、
請求項１７に記載のパッシブＲＦＩＤセンサタグ。

【請求項19】

前記少なくとも１つの外部共振器は、ＬＣ共振器、ＭＥＭＳ共振器、ＳＡＷ共振器、ＢＡＷ共振器のうちの１つ又は複数を含む、
請求項１７に記載のパッシブＲＦＩＤセンサタグ。

【請求項20】

前記少なくとも１つの外部感知素子は、電光センサ、歪みセンサ、磨耗センサ、湿気センサ、ｐＨセンサ、圧力センサ、湿度センサ、ガスセンサ、品質センサ、位置センサ、振動センサのうちの１つ又は複数を含む、
請求項１７に記載のパッシブＲＦＩＤセンサタグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パッシブ無線センサに関し、より具体的には、パッシブ無線周波数認識（RFID）センサ、ＲＦＩＤセンサシステム、及びパッシブＲＦＩＤセンサタグ用のＲＦＩＤ読取機に関する。

【背景技術】

【0002】

センサは、測定した量を読み取り可能な形式に、典型的には電気信号に変換する装置である。今日では、任意の測定目的に利用可能な実質的なセンサが市販されている。接続形態に従って、センサは、無線及び有線センサに分けることができる。有線センサは、ワイヤーハーネスを介して接続され、又はアセンブリを読取装置にケーブル接続する。無線センサは、センサに対する物理的な接続無しに読み取ることができ、大抵の場合、センサに無線送信機を設置することによって実現される。送信された無線信号は、受信機によって読み取られ、この無線信号が所望の出力に変換される。無線操作は、例えば、（温度、圧力等の）過酷な作動条件、回転部品、又は配線を行うコスト及び複雑性のために有線接続が困難である多くの用途で有益である。しかしながら、無線センサは、バッテリーによる限られた寿命、減衰や干渉による制限された読取距離、信号の制御不能な伝播によるセキュリティの問題、及び潜在的に低速の通信等のいくつかの欠点も有する。電源及び通信の原理に基づいて、無線センサは、次の３つのカテゴリ：アクティブセンサ、セミパッシブセンサ、及びパッシブセンサに分けることができる。

【0003】

アクティブ無線センサは、通常、無線トランシーバと、このトランシーバに電力を供給するために使用される搭載バッテリーとの両方を有する。それ自体の電源を有するアクティブ無線センサは、強力な送信機及び感度の高い受信機を使用することができる。しかしながら、搭載されたバッテリーは、寿命が限定されるものであり、またサイズ及び重量を増加させる。より複雑な回路によって、アクティブセンサの価格は、パッシブセンサの価格よりもはるかに高くなり得る。

【0004】

セミパッシブ無線センサは、無線トランシーバを含まないが、バッテリーを装備している。バッテリーは、集積回路（IC）に電力を供給するために使用され、センサが読取装置から独立して作動する、又はセンサのメモリのデータを維持するのを可能にする。セミパッシブによるバッテリー補助を受けたセンサは、通信に変調後方散乱技術を利用する。これは、セミパッシブセンサが、送信するために搭載バッテリーからの電力を必要としないが、このセンサは、単に読取装置によって放射される電力の一部を反射することを意味する。

【0005】

アクティブ及びセミパッシブセンサとは異なり、パッシブセンサは、搭載バッテリーを必要としない。従って、それらパッシブセンサは、複雑性が低く、より小さく、より安価にすることができ、且つそのセンサの寿命は、電源によって制限されない。パッシブ無線センサの典型的な読取距離は、１０センチメートル（ｃｍ）〜３メートル（ｍ）の間である。パッシブ無線センサは、次の４つの主なカテゴリ：無線周波数認識（RFID）タグ、電気共振回路センサ、表面弾性波（SAW）、並びに高調波センサ及び相互変調センサに分けることができる。

【0006】

ＲＦＩＤは、タグと読取機との間の通信に電波を使用する識別技術であり、このＲＦＩＤは、品物を識別するために使用される。光学式のバーコード識別に対するＲＦＩＤのいくつかの利点として、読取装置とタグとの間の見通し線を必要としない、及びＲＦＩＤ読取機は、一度に何百ものタグを読み取ることもできる等がある。パッシブＲＦＩＤタグは、図１に示される変調後方散乱通信の原理を利用する。タグ１０がＲＦＩＤ読取機１１と通信するときに、そのタグが受信した信号１２を変調し、その変調信号１３の一部を読取機に反射する。典型的なパッシブタグは、特定用途のマイクロチップに接続されたアンテナから構成される。ＲＦＩＤトランシーバ又は読取機によって無線で問い合わせされたときに、ＲＦＩＤタグのアンテナは、ＲＦＩＤ読取機からの電力及びＲＦ信号を受信し、それら電力及びＲＦ信号をチップに供給する。チップは、この信号を処理して、要求されたデータをＲＦＩＤ読取機に返信する。後方散乱信号は、送信されるデータに従って変調される。ＲＦＩＤの最も高い作動周波数及び読取距離は、集積回路（IC）のための整流電力によって制限され、それぞれ、数ＧＨｚ及び５〜１０ｍである。

【0007】

ＲＦＩＤは、識別を行うために主に使用される。ＲＦＩＤタグには、ＲＦＩＤタグの再利用機能を可能にする書き換え可能なメモリが装備されているが、それらＲＦＩＤタグは、外部量(external quantities)を測定するのに有用ではない。ＲＦＩＤは、外部センサ及びこの外部センサを読み取るためのデジタルロジックをＲＦＩＤタグに装備することにより、感知に適しているように示されている。この手法の利点は、汎用のセンサ素子を使用し、極めて広範な用途に十分に適しているということである。しかしながら、この手法では、センサの読取りを可能にするために、追加のＡ／Ｄ変換器及びデジタル回路を含める必要がある。追加の電子機器による消費電力の増大によって、読取範囲がかなり減少する（例えば、８ビットＡ／Ｄ変換器で５ｍ〜０．３ｍ）。追加のセンサ素子によって、消費電力がさらに増大する。Ａ／Ｄ変換器及び追加のデジタル回路の実装に関する考慮事項は、[１]で説明されている。（［１］：Chapter 9 “Smart RFID Tags”, in the book “Development and Implementation of RFID Technology”, ISBN 978-3-902613-54-7, February 2009, I-Tech, Vienna, Austria.
http://www.intechopen.com/books/development_and_implementation_of_rfid_technology）。

【0008】

米国特許出願公開第２０１３／００９９８９７号明細書は、ＲＦＩＤ読取機、ＲＦＩＤチップ、及びこのＲＦＩＤチップに電気的に結合されたアンテナを開示しており、ＲＦＩＤ読取機から信号を受信し、信号をＲＦＩＤ読取機に送信するように構成される。ＲＦＩＤチップには、感知材料への電気的なインターフェイスが設けられている。ＲＦＩＤチップは、読取機から受信した信号を変調し、この変調された信号を用いて感知材料を駆動するように構成される。感知材料は、可変の電気的特性を有しており、それによって、後方散乱変調信号は、感知材料の状態に従って変化する。感知材料の性質によらず、その感知材料は、ＲＦＩＤチップからの変調信号と相互作用し、この信号をＲＦＩＤチップに返す。帰還信号は、ＲＦＩＤチップから後方散乱変調器を介してアンテナに渡され、次にＲＦＩＤ読取機に返信される。あるいはまた、感知材料によって処理された信号は、ＲＦＩＤチップの入力インピーダンスを変調するために使用され、ＲＦＩＤチップからの信号は、感知材料の状態を決定するためにアンテナによってＲＦＩＤ読取機に後方散乱される。

【0009】

米国特許出願公開第２０１１／０３０１９０３号明細書は、製造業者での追加の較正ステップというよりもむしろその使用中に、トランスポンダのセンサ、例えばＲＦＩＤタグのセンサを較正することを提案しており、こうして、関連するコストを節約する。センサによって監視される多くの製品の初期条件は、十分に規定され、その製品の製造業者にとって既知となる。このような初期条件の例としては、以下の：製品が、製造から出荷までの間に保管される冷蔵倉庫内の温度；牛乳やワイン等の液体のｐＨ値；制御された環境条件下で梱包されたコンテナ内のガスの組成等；が挙げられる。これらの明確に規定された条件は、センサ較正のための基準として使用することができる。従って、この発明では、センサは、それ自体がセンサの運用用途の様々な環境の特徴である基準に対して較正される。

【0010】

Chen et al, Coupling Passive Sensors to UHF RFID Tags, Radio and Wireless Symposium(RWS), 2012 IEEE, 15-18 Jan. 2012, Santa Clara, 255-258は、新たなタグＡＳＩＣを設計することなく、パッシブセンサデータを既存のＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグに結合する可能性について検討している。既存のＵＨＦ帯ＲＦＩＤシステムは、タグアンテナに結合ループを重ねるとともに後方散乱ベクトルを変調することによって、追加のデータを伝達するために使用することができる。センサデータを搬送するようなパッシブセンサのインピーダンスは、振幅の値及び後方散乱の位相に影響を与える。パッシブセンサデータの送信のために、パッシブセンサの結合モジュールの負荷(load)は、２つの基準インピーダンス又はパッシブセンサのうちの１つに接続を提供するようにこれらの３つの負荷の間で切り替えられる。２つの基準インピーダンスを用いて、パッシブセンサのインピーダンスが決定される。

【0011】

Guerin et al., A temperature and gas sensor integrated on a 915MHz RFID UHF tag, Wireless Information Technology and Systems (IC-WITS), 2010 IEEE International Conference, Honolulu, Aug. 28 2010-Sep. 3 2010は、変調後方散乱の原理を利用したパッシブ無線センサを開示する。変調信号は、制御電圧、従って出力周波数が、センサ値の関数によって変化するように構成される電圧制御発振器によって生成される。

【0012】

同時係属中のＰＣＴ／ＦＩ２０１３／０５１２１４は、パッシブ無線センサの急激に増大した読取距離を可能にするようなパッシブ無線センサ設計を開示する。変調信号が、発振回路の一部としてセンサ素子を含むような発振回路によって生成され、それによって、変調周波数は、センサ素子の感知した値に依存する。こうして、センサ値は、ＡＤ変換にエネルギーを消費することなく且つ最小数の追加の構成要素を用いて生成された変調アナログ信号の周波数に変換される。その結果、読取距離は、数メートルまで、部屋スケールまで増大するのが可能になる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

短い読取距離によって、読取機の読取範囲内にある複数のパッシブ無線センサタグを管理する必要が無かった。現在利用可能な全てのパッシブ無線センサは、専用の読取機で使用可能な単一目的のセンサである。

【0014】

（クラス１標準 第２世代 衝突防止等の）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤ技術は、複数の無線タグの読取りに関する殆どの問題に取り組んできた。しかしながら、リモートセンサを考える必要が無かったので、全てのＲＦＩＤソリューションは、例えば、センサ値変換、温度補償、又は較正の問題をやり過ごしてきた。

【0015】

そのため、様々なセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを管理し且つ読み取るための方法、ルーチン及び構成を提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の一態様は、パッシブＲＦＩＤセンサタグの精度向上及び読取範囲の向上である。

【0017】

本発明の一態様は、添付の独立請求項に従った集積型パッシブ無線周波数認識（RFID）トランスポンダチップである。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に開示される。

【0018】

本発明の態様は、集積型パッシブ無線周波数認識（RFID）トランスポンダチップであり、当該チップは：
このチップが受信した無線周波数（RF）信号から電力を生成する整流器と；
後方散乱原理を用いて通信する後方散乱変調器と；
後方散乱変調周波数を生成するタグ発振器と；
基準負荷、好ましくは基準共振器と；
タグ発振器に負荷を与えるために、基準負荷、若しくは内部又は外部共振器及び外部感知素子の少なくとも１つのペアのいずれかを選択的に接続する選択手段であって、各外部感知素子は、所定の変数を感知する、選択手段と；を備えており、
タグ発振器は、タグ発振器に負荷を与えるために基準負荷を接続したときに、それぞれのＲＦＩＤシステムについて規定された公称の後方散乱変調周波数のいずれかを生成することが可能であり、
タグ発振器は、タグ発振器に負荷を与えるために内部又は外部共振器及び外部感知素子の少なくとも１つのペアを接続したときに、公称の後方散乱変調周波数の所定の１つを生成するように構成される。

【0019】

本発明の別の態様は、集積型パッシブ無線周波数識別（RFID）トランスポンダチップであり、当該チップは：
チップが受信した無線周波数（RF）信号から電力を生成する整流器と；
後方散乱原理を用いて通信する後方散乱変調器と；
タグ発振器であって、このタグ発振器に負荷を与えるために、少なくとも１つの外部感知素子、或いは内部又は外部共振器及び外部感知素子の少なくとも１つのペアを接続したときに、それぞれのＲＦＩＤシステムについて規定された公称の後方散乱変調周波数の所定の１つを生成するように構成された、タグ発振器と；
それぞれのＲＦＩＤシステムについて規定された公称の後方散乱変調周波数のいずれかを生成可能である基準発振器と；
後方散乱変調周波数を後方散乱変調器に提供するために、基準発振器又はタグ発振器のいずれかを選択するための選択手段と；を備える。

【0020】

一実施形態では、タグ発振器の後方散乱変調周波数は、所定の変数の感知した値に依存して、公称の後方散乱変調周波数の所定の１つの許容周波数誤差範囲内で変化するように構成される。

【0021】

一実施形態では、トランスポンダチップは、少なくとも１つの外部感知素子、及び／又は外部感知素子及び外部共振器の少なくとも１つのペアを接続可能な接触端子を含む。

【0022】

実施形態では、トランスポンダチップは、外部感知素子及び外部ＬＣ共振器の少なくとも１つのペアを接続可能な接触端子を含む。

【0023】

一実施形態では、外部共振器及び外部感知素子のペアと組み合わされるタグ発振器は、ＬＣ発振器である。

【0024】

一実施形態では、トランスポンダチップは、内部共振器及び外部感知素子のペアを形成するために、外部感知素子を接続可能な内部共振器及び接触端子を含む。

【0025】

一実施形態では、トランスポンダチップは、内部共振器及び外部センサ素子のペアを形成するために、外部容量性感知素子を接続可能な内部共振器及び接触端子を含む。

【0026】

一実施形態では、内部共振器及び外部センサ素子のペアと組み合わされるタグ発振器は、ＲＣ発振器である。

【0027】

一実施形態では、基準負荷と組み合わされるタグ発振器は、ＲＣ発振器である。

【0028】

一実施形態では、基準荷重と組み合わされるタグ発振器の後方散乱変調周波数は、所定の温度−周波数の相関関係を有するように構成される。

【0029】

一実施形態では、基準負荷は、共振器、又は温度センサ、又はこれらの組合せである。

【0030】

一実施形態では、基準発振器の後方散乱変調周波数は、所定の温度−周波数の相関関係を有するように構成される。

【0031】

一実施形態では、トランスポンダチップは、長期間に亘って受信したＲＦ信号から多くのエネルギー量を取り入れ且つ蓄えるための追加のエネルギー蓄積装置、好ましくは大容量のコンデンサを含む。

【0032】

一実施形態では、トランスポンダチップは、内部アンテナ及び／又は外部アンテナを接続可能な接触端子である。

【0033】

一実施形態では、公称の後方散乱変調周波数は、６４０ｋＨｚ、３２０ｋＨｚ、２５６ｋＨｚ、及び４０ｋＨｚのうちの１つ又は複数を含む。

【0034】

本発明の一態様は、パッシブＲＦＩＤセンサタグであり、当該センサタグは：
キャリア要素と；
キャリア要素に取り付けられたトランスポンダチップと；
キャリア要素に取り付けられるとともにトランスポンダチップの接触端子に電気的に接続された、少なくとも１つの外部センサ素子及び／又は少なくとも１つの外部共振器と；を備える。

【0035】

一実施形態では、パッシブＲＦＩＤセンサタグは、キャリア要素に取り付けられるとともにトランスポンダチップに電気的に接続された外部アンテナをさらに含む。

【0036】

一実施形態では、少なくとも１つの外部共振器は、ＬＣ共振器、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）共振器、ＳＡＷ（弾性表面波）共振器、ＢＡＷ（バルク音響波）共振器のうちの１つ又は複数を含む。

【0037】

一実施形態では、少なくとも１つの外部感知素子は、電光センサ、歪みセンサ、磨耗センサ、湿気センサ、ｐＨセンサ、圧力センサ、湿度センサ、ガスセンサ、品質センサ、位置センサ、振動センサのうちの１つ又は複数を含む。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】ＲＦＩＤシステムにおける後方散乱通信の原理を示す図である。

【図2A】ＲＦＩＤタグ構造の一例を示す機能ブロック図である。

【図2B】パッシブ無線センサタグの例示的なレイアウトを示す図である。

【図2C】パッシブ無線センサタグの別の例示的なレイアウトを示す図である。

【図2D】パッシブ無線センサタグのさらに別の例示的なレイアウトを示す図である。

【図2E】パッシブ無線センサタグのさらに別の例示的なレイアウトを示す図である。

【図2F】キャリア基板に接着されたＲＦＩＤチップ及び外部共振器／センサを含むパッシブ無線センサタグの一例を示す図である。

【図3A】ＲＦＩＤセンサの通信原理を示すスペクトル図である。

【図3B】圧力センサの変調周波数−センサ値の相関曲線の一例を示すグラフである。

【図3C】ガスセンサの変調周波数−センサ値の相関曲線の一例を示すグラフである。

【図3D】ＲＦＩＤセンサに提供され又は格納される例示的なセンサの設定情報を示す図である。

【図4】ＲＦＩＤ読取機構造の一例を示す機能ブロック図である。

【図5】周波数−センサ値の相関テーブルをいくつかの異なる場所に格納する一例を示す図である。

【図6】マルチセンサタグを含むシステムの一例を示すシステム図である。

【図7】タグからの周波数−センサ値の相関データに問い合わせを行い、感知した値を読み取り、物品リストを作成するための手順の一例を示す信号図である。

【図8A】アクティブセンサを読み取り且つタグのアクティブセンサを変更する手順の一例を示す信号図である。

【図8B】アクティブセンサを読み取り且つタグのアクティブセンサを変更する手順の一例を示す信号図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下に、本発明について、図面を参照しながら好ましい実施形態を用いてより詳細に説明する。

【0040】

図１を参照すると、ＲＦＩＤシステムは、典型的には、２つの基本的な構成要素：識別される対象物に設置される又は測定点に設置されるＲＦＩＤトランスポンダ又はタグ１０と；ＲＦＩＤタグの問合せを実行するＲＦＩＤ問合せ装置又は読取機１１と；を含む。パッシブＲＦＩＤシステムでは、ＲＦＩＤ読取機１１は、タグが読取機の問合せ信号の変調を実行するために不可欠な電力をタグ１０に供給する。ＲＦＩＤセンサタグの場合には、ＲＦＩＤタグ１０のための電力及び媒体を提供してデータを操作し且つ送信することに加えて、ＲＦＩＤ読取機１１は、殆どの場合に搬送信号の変調として実施されるデータ送信をタグ１０に向けて実行することができる。

【0041】

図２Ａは、無線周波数認識（RFID）タグの構造の更なる例を示す機能ブロック図を示す。示される例において、ＲＦＩＤタグ１０は、ＲＦＩＤ読取機１１と通信するタグのフロントエンドのインピーダンスに直接的に整合する（整合回路が示されていない）アンテナ２１と；ＲＦ電力を直流（DC）に変換する整流回路２２、クロック発生器又は発振器２３、後方散乱変調器２４、及び復調器２５を典型的に含むアナログＲＦフロントエンドと；を有することができる。クロック発生器２３は、方形波クロック又はタグ用のクロックを提供することもできる。従来のＲＦＩＤタグでは、発振器がタグに存在しない場合に、クロック発生器２３は、例えば分周回路によって、受信したＲＦ周波数からクロックを生成することができる。問合せコマンドを処理し、衝突防止プロトコルを実行し、データの整合性チェックを実行し、メモリの読出し及び書換え動作を実行し、出力制御及びデータフローを実行等するような所望の機能を提供するように構成されたロジック部分又はデジタル制御モジュール２６も存在する。ロジックの実装は、通常、規定された規格及び特定の関連するプロトコルに従う。さらに、メモリ記憶装置２７を設けてもよい。読出し／書換えの両方の機能が実装される場合に、ユーザの要求に応じて、不揮発性メモリ記憶装置を必要としてもよい。

【0042】

上述したように、パッシブＲＦＩＤタグは、通信するために変調後方散乱の原理を利用する。タグが読取機から送信されたＲＦ ＣＷ信号で照射されるときに、タグは、受信した信号を変調して、その信号の一部を読取機に反射する。ＲＦＩＤセンサは、読取機１１から送信された無線周波数（RF）の搬送波（CW）信号を用いて作動される。最初に、ＲＦ信号は、整流器２２によって直流電圧に変換される。整流された電圧によって、発振器２３の電源が投入され、この発振器は、低周波正弦波信号ｆ_ＯＳＣをその出力部に生成する。最後に、発振信号ｆ_ＯＳＣは、後方散乱の原理を実現するために後方散乱変調器２４に供給される。変調器２４は、信号を変調して、それら信号をアンテナ２１と整流器２２／変調器２４との間の整合に応じて、アンテナに再び戻す。結果として、図３Ａに示されるように、センサから後方散乱された信号に側波帯又は副搬送波、ｆ_ＣＷ−ｆ_ＯＳＣ及びｆ_ＣＷ＋ｆ_ＯＳＣが存在する。ｆ_ＣＷ及びｆ_ＯＳＣは、それぞれ、搬送周波数及び発振周波数を表す。側波帯又は副搬送波は、発振周波数ｆ_ＯＳＣだけ搬送周波数ｆ_ＣＷからオフセットされる。発振周波数ｆ_ＯＳＣは、後方散乱変調周波数又は副搬送波周波数とも呼称される。

【0043】

クロック周波数発生２３は、その周波数が感知した値に依存するような発振器を用いて実現することができる。これによって、ＲＦＩＤの高度な機能及びＡＤ変換を用いずに外部量を測定することが可能になる。例示的な実施形態では、（例えば、図２Ａの感知素子３２によって示されるような）感知素子は、タグ発振器の発振回路の基本部分となるように構成され、それによって、発振器から出力される変調周波数は、感知した値に依存する、すなわち、感知した量の数値範囲が、発振周波数範囲にマッピングされる。これによって、追加部品の電力消費を実質的に無しで外部量を測定する可能性、及び読取距離を低下させることなく外部量を測定する可能性が有効になる。この概念は、既存のＲＦＩＤタグにも互換性がある。適用可能な発振器の例としては、ＲＣ発振器、リング発振器、ＬＣ発振器、ＲＬＣ発振器、或いはＭＥＭＳ（微小電気機械システム）、ＳＡＷ（表面弾性波）発振器、及びＢＡＷ（バルク弾性波）共振器ベースの発振器等の任意の共振器ベースの発振器が挙げられる。ＲＣ発振器の利点は、より高い電力消費を有するが、そのＲＣ発振器を統合することができることであるが、こうして、読取距離は、例えばＬＣ発振器又はＲＬＣ発振器に比べて小さくなる。

【0044】

本発明は、特定の種類のＲＦＩＤセンサタグ、又はセンサタグによって後方散乱された信号の変調周波数を変化させる特定の方法に限定することを意図するものではないことを理解されたい。しかしながら、本発明の実施形態は、タグの変調周波数発振器が、発振周波数を調整する感知素子が直接的に負荷(load)される用途において特に有利である、すなわち、感知素子は、発振器の作動部分である。

【0045】

図２Ｂは、本発明の第１の態様に従ったパッシブ無線センサタグの例示的なレイアウトを示す。無線センサを、単一の半導体基板（例えば、シリコン基板）又はチップ３６上に形成してもよい。装置の製造価格が、基板３６上の装置のサイズに比例するので、装置のサイズを最小限に抑えることが望ましい。一例では、このサイズは、約１ミリメートル（ｍｍ）×２.５ｍｍである。無線センサタグは、通常のＲＦＩＤ回路及び（整流器／変調器／復調器２４／２５、ロジック２６、及びメモリ２７等の）機能だけでなく、他の例示的な実施形態で説明するような、センサ負荷(loaded）クロック発生器又は発振器２３を含むことができる。回路が受信したＲＦ電力から適切な作動電圧（複数可）を生成するための（整流器２２等の）電源３５も存在してよい。長期間に亘って受信したＲＦ電力から多くのエネルギー量を取り入れる及び蓄えるための（大容量のコンデンサ等の）追加のエネルギー蓄積装置３５Ａも存在してよい。容量の大きなエネルギー蓄積装置３５Ａを、例えばガスセンサ等の消費電力の高いセンサ素子のために必要としてもよい。

【0046】

センサ素子３２を、発振器２３に統合してもよく、又はそのセンサ素子は、発振器の一部として作動するように接続された別個の素子であってもよい。図２Ｂに示される例示的なレイアウトでは、センサ素子３２は、ダイ３７とは異なる別個のダイ３８に製造され、無線センサタグ１０の他の構成要素は、ダイ３７に形成される。センサ素子３２の製造技術について、１つのセンサ素子のタイプから別のタイプに変更してもよい。センサ素子３２は、全てのセンサ素子のタイプについて実質的に同じであり得る、無線センサタグの他の構成要素の製造技術及び要件による制約無しに、設計及び製造することができる。

【0047】

破線で示されるように、別個の共振素子が必要とされる場合に、必要に応じて、発振器２３の共振部分３１が存在してもよい。共振器３１は、問題となる特定のセンサ素子３２と一緒に作動するように設計且つ調整することができる。共振器３１及びセンサ素子３２の各ペアについて別個のダイを有することによって、最適な感知機能及び最適な精度だけでなく、共振器及びセンサ素子の最適なサイズも可能になる。異なる測定量のためのパッシブ無線センサは、共振器３１及びセンサ素子３２の様々に調整されたペアを形成することによって容易に提供することができる。また、容量の大きなエネルギー蓄積装置３５Ａ等の他のセンサ素子に特有の構成要素又は構造は、センサ素子３２と一緒にダイ３８に形成してもよい（このエネルギー蓄積装置は、追加のエネルギーを必要としないセンサタグのサイズ及び価格を節約するために基本的な構成要素ダイ３７から省くことができる）。

【0048】

ＲＦＩＤ仕様は、典型的には、例えばＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格が４０〜６４０ｋＨｚの変調周波数範囲を規定するように、ＲＦＩＤタグが、ＲＦＩＤシステムの変調周波数範囲の全体をサポートしなければならないことを要求する。換言すれば、ＲＦＩＤタグは、規定された周波数範囲内の変調周波数において読取機の信号に応答しなければならない。しかしながら、このような広範な周波数範囲をサポートすることと、感知素子によって後方散乱信号の発振周波数を変化させることにより、正確な感知データ送信を提供することの両方は、発振器２３にとって困難となる。共振器３１及び負荷(loading)感知素子３２を含む発振器２３は、２５６ｋＨｚ±１０％＝２２６〜２８１ｋＨｚ等の特定の共振周波数又は振動周波数範囲において狭い周波数範囲内で作動するように最適化される。こうして、タグ１０の発振器２３について相反する要件が存在する。

【0049】

本発明の一態様によれば、パッシブ無線センサタグは、好ましくはダイ３７に形成される基準発振器２３_−ｒｅｆ等の基準発振器、或いは共振器３１_−ｒｅｆ又は基準センサ３２_−ｒｅｆ等の基準負荷も含むこともできる。発振器２３は、１つずつ、基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆ及び共振器又は複数の共振器３１、若しくはセンサ又は複数のセンサ３２に選択的に接続可能である。基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆは、発振器２３及び基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆの組合せが、関連するＲＦＩＤの仕様によって必要とされる広範な発振周波数範囲に亘ってｎ個の動作の要件を満たすようなＲＦＩＤタグ動作を提供するように実装且つ構成することができる。発振器２３及び基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆの組合せは、例えば集積チップ上に容易に集積することができるＲＣ発振器又はリング発振器として実装することができる。基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆは、基準共振器２１_−ｒｅｆと温度センサ等の関連するセンサとの両方を含むことができる。発振器２３及び基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆの組合せは、読取機１１が、読取範囲内にあるパッシブ無線センサタグの物品リスト(inventory)を作成し、センサタグに特有の情報を収集するときに、読取機１１との初期通信中に、例えば較正手順の間に、使用することができる。発振器２３及び基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆの組合せは、この目的のために最適化されており、タグが、読取機によって使用される任意の発振搬送周波数ｆ_ＯＳＣにおいて読取機のコマンドに適切に反応するのを可能にする。実際の共振器又は共振器３１及びセンサ又はセンサ３２は、感知するために構成される又は最適化され、従って、読取機１１との初期通信又はハンドシェイク（応答確認）にあまり適していないことがある。同様のことが、センサ特有の共振器３１にも当てはまる。従って、例えば、初期通信の後で、パッシブ無線センサタグ１０が実際のセンサ値を送信するように準備が整い及び／又は命令されたときに、感知した値のみを伝達するために、発振器２３と一緒に実際のセンサ又は複数のセンサ３２若しくは共振器又は複数の共振器３１を使用することが有利である。

【0050】

一実施形態では、基準発振器２３_−ｒｅｆは、発振器２３に加えて設けることができる。基準発振器２３_−ｒｅｆは、上述した発振器２３及び基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆの組合せについて説明したように、同様の方法でＲＦＩＤの仕様を満たすように、発振器２３の代わりに作動するように構成することができる。しかしながら、基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆ及び実際の共振器（複数可）３１又はセンサ（複数可）３２に選択的に接続可能な１つの発振器２３を使用することは、ＲＦＩＤチップの小型化及び製造コストの低減につながる。

【0051】

上述したように、従来のＲＦＩＤセンサタグは、例えば、二位相シフトキーイング（BPSK）又は振幅シフトキーイング（ASK）を用いて、（許容範囲内の）固定発振周波数副搬送波で変調されたデジタル値としてセンサ測定データを伝送する。こうして、温度による発振周波数のドリフトの可能性は、送信されたセンサ値には影響を与えない。例えば、米国特許出願公開第２０１１／０３０１９０３号明細書に提案されるように、圧力センサ等の感知素子自体のみは、製造又は使用中に較正を必要とすることがある。

【0052】

本発明の実施形態では、発振周波数ｆ_ＯＳＣは、その周波数が圧力等の感知した値に依存し変化する発振器で生成される。圧力値等の感知した値の変化は、発振周波数ｆ_ＯＳＣの変化を引き起こす。発振周波数が、発振器２３の温度依存性に起因してドリフト又は変動する場合に、受信した発振周波数にエラーが存在し、それによって読取機によって感知した感知値にエラーが存在する。こうして、精度の観点から、実際に感知した量の変化に起因する発振周波数の変動と、発振器の発振温度依存性に起因する発振周波数の変動とを区別することが重要である。変調周波数ｆ_ＯＳＣの温度依存性の一例が、図３Ｂに示され、以下で説明する。

【0053】

従って、本発明の更なる態様によれば、基準発振器２３_−ｒｅｆ又は基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆは、代替手段として又は他の用途に加えて、温度補償のために使用することができる。例えば、基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆと一緒に使用される発振器２３の発振周波数ｆ_ＯＳＣの温度依存性は、事前に規定される又は既知であり、それによって、パッシブ無線センサタグの温度は、発振周波数ｆ_ＯＳＣが温度によってのみ影響されるので、発振器２３の発振周波数ｆ_ＯＳＣから決定することができる。読取機１１は、次に、実際の共振器３１、実際のセンサ３２、又は共振器３１及びセンサ素子３２のペアと一緒に使用するときに、温度補償及び／又はタグの較正、具体的には発振器２３の発振周波数ｆ_ＯＳＣについて得られた温度情報を利用することができる。それ以外の場合は、感知した量の数値における温度の影響を正確にキャンセルすることは可能ではないことがある。

【0054】

本発明の一態様によれば、発振器２３に負荷を与えるために、１つずつ、基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆ、センサ３２、又は共振器３１及びセンサ素子３２のペアを選択的に接続するための手段３９が、必要に応じて存在してもよく、それによって、発振器２３から出力される変調周波数は、センサ素子３２の所定の変数の感知した値に依存する。同様に、手段３９は、発振器２３と基準発振器２３_−ｒｅｆとの間の使用を切り替えるように構成することができる。接続された基準発振器２３_−ｒｅｆ又は基準負荷３１_−ｒｅｆ／３２_−ｒｅｆを用いる発振器モードは、起動時に、センサセレクタ３９のデフォルト構成とすることができる。選択手段３９及びその制御の例を以下に示す。

【0055】

図２Ｃは、本発明の態様に従ったパッシブ無線センサタグの別の例示的なレイアウトを示す。この例示的な実施形態では、パッシブ無線センサタグ１０には、それぞれ、１つ以上のセンサ素子３２−１，３２−２，３２−３、及び／又は調整された共振器３１−１，３１−２，３１−３及びセンサ素子３２−１，３２−２，３２−３の１つ以上のペアを設けることができる。また、共振器は、コイル及びコンデンサ等の個別部品と組み合わせることができる。これは、大きなインダクタンス値が必要な場合に、必要になることがある。各センサ素子、又は調整された共振器及びセンサ素子の各ペアは、上述した利点を提供するような別個の専用ダイ２８に作製することができる。さらに、問題となるアプリケーションの要求に応じて、異なる数及び感知した量の異なる組合せを用いるパッシブ無線センサタグを作製することは容易である。内蔵センサ素子、又は共振器及びセンサ素子のペアの代わりに又はこれに加えて、外部センサ素子（図示しない）を、接続端子４０を介して接続することができる。このような外部センサ素子は、例えば、バルブの位置センサとすることができる。外部センサ素子用に調整された共振器３１_−ｅｘｔが存在してもよい。ダイ３７上の構成要素は、発振器２３に負荷を与えるために、１つずつ、センサ素子、及び／又は共振器及びセンサ素子のペアを選択的に接続するための手段が存在し、それによって、発振器２３から出力される変調周波数が、センサ素子３２の所定の変数の感知した値に依存することを除いて、図２Ｂを参照して説明したものと同様とすることができる。換言すれば、センサ素子、又は共振器及びセンサ素子の１つのペアは、一度に発振器に負荷を与えるように選択することができ、こうして、発振周波数に影響を与える。このように、センサは、個別に読み取られる複数のセンサ素子を装備することができる。例えば、無線センサタグは、発振器２３との間でセンサ素子及び／又は共振器及びセンサ素子のペアの１つを接続し且つ残りを切断するように選択的に構成されたスイッチ回路又アナログマルチプレクサ等のセンサ素子セレクタ３９を含むことができる。スイッチング又は接続を選択的に可能にすることは、所定のシーケンスに従って実施することができる。あるいはまた、読取装置は、どのセンサ素子３２−１，３２−２，３２−Ｎがアクティブ又はスイッチがオンになっているかを示すコマンドを無線センサタグに送信することができる。例えば、ロジック２６は、読取機からの選択又は活性化コマンドを受信し、それに応じて、セレクタ３９を制御してもよい。

【0056】

半導体基板（例えば、シリコン基板）又はチップ３６に形成されたＲＦＩＤチップのサイズ、従って製造コストは、図２Ｄに示されるパッシブ無線センサのさらに別の例示的なレイアウトにおいてさらに低減される。図２Ｄ、及び図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃにおける同じ参照符号は、同様の機能及び構造を参照することができる。図２Ｄに示される主回路は、（温度補償目的のための温度センサ又は共振器の可能性を除く）内部センサが、集積ＲＦＩＤタグチップ３６に実装されないという点で図２Ａ及び２Ｂに示される回路とは異なる。集積ＲＦＩＤタグチップ３６は、１つ以上の外部センサ３２又は外部共振器３１−１及びセンサ３２−１のペアを接続可能な接続端子４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂを含む。集積ＲＦＩＤチップ３６は、好ましくは、本発明の態様を実施するための全ての感知アプリケーションに共通する機能及び構造のみを含む汎用チップである。このような機能及び構造は、その周波数出力が感知した値に依存する、すなわち、感知した量の数値範囲が、タグの発振周波数範囲にマップされる少なくともクロック発生器又は発振器２３と；基準共振器３１-ref等の基準負荷と；発振器に負荷を与えるために、１つずつ、基準負荷３１_−ｒｅｆ、共振器、センサ３２、又は共振器及びセンサ素子のペアを選択的に切り替える手段と；周波数相関情報を記憶するメモリ２７と；を含む。

【0057】

集積ＲＦＩＤタグチップ３６は、１つ以上の内部共振器３１も含むことができる。例えば、共通の容量センサを、内部チップ共振器３１を使用するために接続することができる。他方では、外部共振器３１−１は、大容量コンデンサ及び／又は外部コイルを含むＬＣ共振器等の大きなサイズのコンポーネントと一緒により容易に実装することができる。ＬＣ共振器によって、より正確なセンサ及び長距離の読取範囲が可能になる。外部共振器及びセンサを、互いに整合することができる。

【0058】

図２Ｅは、本発明の態様に従ったパッシブ無線センサタグのさらに別の例示的なレイアウトを示す。図２Ｅ、及び図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄにおける同じ参照符号は、同様の機能及び構造を参照することができる。この例示的な実施形態では、パッシブ無線センサタグ１０には、複数の発振器を設けることができる。本発明の様々な実施形態について説明したように、基準発振器２３_−ｒｅｆを設けることができる。発振器コア２３’は、接続端子４１Ａ及び４１Ｂに接続された外部共振器３１−１及びセンサ３２−１の外部ペアと一緒に作動させるのに適した発振器構成を含む。基本的には、発振器コア２３’は、本明細書で図２Ａ，図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄを参照して説明したクロック発生器ブロック２３に組み込まれた発振器２３、又は発振器２３と同様なものである。発振器２３−１は、接続端子４２Ａ及び４２Ｂに接続された外部センサ３２と一緒に作動するのに適した発振器構成を含む。基本的には、発振器２３−１は、本明細書で図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄを参照して説明したクロック発生器ブロック２３に組み込まれた発振器２３と組み合わされる共振器３１、又は発振器２３及び共振器３１の組合せと同様のものである。

【0059】

図２Ｆは、本発明の態様に従ったＲＦＩＤチップ３６及び外部アンテナ２１だけでなく、共通のキャリア基板４５に設けられた外部共振器３１−１及び／又は外部センサ３２−１を含む例示的なパッシブＲＦＩＤタグを示す。アンテナ２１及び外部共振器／センサ３１／３２は、例えば導電性配線又はＭＥＭＳデバイスをプリントすることによって基板上に作製することができる。ＲＦＩＤチップ３６は、それぞれの端子又はコネクタ４１又は４２によってアンテナ２１及び共振器／センサ３１／３２に接続することができる。

【0060】

本発明の一態様によれば、本発明の第１の態様に係るパッシブ無線センサは、特定の無線センサタグに利用可能なセンサ機能に関する情報を含む。このような情報は、例えば、センサタグで利用可能なセンサ素子（又はセンサノードプロファイル）、センサ素子から実際のセンサ値を取得するために必要な計算又は手順、各センサ素子に問い合わせるために必要な時間、センサ素子の数値の範囲、センサ素子の値のスケーリングに関する情報、センサ素子の値の単位、較正情報、温度補償等を含むことができる。センサノードのプロファイルは、センサ素子の種類を無線センサタグに示すように規定してもよく、及び無線センサタグは、センサノードプロファイルの識別子をメモリ２６に格納することができる。こうして、後方散乱されるセンサ情報の量を削減することができ、読取機は、より具体的な情報を取得するためにセンサノードのプロファイルを利用することができる。

【0061】

本発明の態様は、本発明の他の態様に従ったパッシブ無線センサ用の読取機である。一般に、ＲＦＩＤ読取機は、特殊な無線送受信機である。全てのこのような装置では、読取機は、搬送周波数ｆ_ＣＷ（例えば、典型的なＵＨＦ装置について約８００〜９５０ＭＨｚ）の信号を生成し、この搬送信号を変調して、情報をタグに伝達する必要がある。パッシブタグの場合、読取機は、タグにエネルギーを供給して、このエネルギーを受け取り、読取機が一度に複数のタグを読み取ることができるような低レベルの衝突防止アルゴリズムを頻繁に処理することができる。簡素なＲＦＩＤシステムでは、読取機のＲＦ信号は、連続波（CW）信号又はパルス状のオン・オフ信号であり、より高度のシステムでは、読取機のＲＦ信号は、タグへのコマンド、タグのメモリからの読み出し又は書き換えのための命令を含めることができる。読取機１１は、タグからの応答を選択的に受信し且つ増幅し、搬送周波数からの信号を、受信信号に含まれる非常に低い周波数特性の情報に変換することができる。

【0062】

例示的なＲＦＩＤ読取機の一般的なブロック図が、図４に示される。ＲＦＩＤ読取機１１は、次の２つの主なセクション：無線周波数（RF）フロントエンド４０と、デジタル制御部４１とを含むことができる。無線周波数（RF）フロントエンド４０は、ＲＦ信号を送受信するために使用される。ＲＦフロントエンド４０は、ＲＦＩＤセンサ（複数可）１０との間での２方向性のデータフローに対応するような２つの別個の信号経路を含むことができる。変調器４０１は、ローカル発振器信号（ＲＦ搬送信号 ｆ_ＣＷ信号）をデジタル制御部４１からのＴｘデータ（コマンド等）を用いて変調することができ、変調された信号は、出力増幅器４０２によって増幅され、増幅された信号、すなわち、ＲＦ電力（実効等方性放射電力、EIRP）及び可能な読取機のコマンドが、アンテナＡＮＴを介して読取りゾーン又は問合せゾーン内に位置付けされたセンサ１０に送信される。受信機は、アンテナＡＮＴを介してセンサ１０からのアナログ後方散乱信号を受信する。方向性結合器又は循環器(circulator)４０３は、センサ１０に送信した増幅信号とセンサ１０から受信した弱い後方散乱信号ｆ_ＯＳＣ±ｆ_ＣＷとに分離する。受信した後方散乱信号は、弱く、信号が復調器４０４で復調される前後で、受信信号の振幅を増大させるために低ノイズの増幅器を設けることができる。復調器４０４は、次に、復調された受信信号Ｒｘデータをデジタル制御部４１に送信することができる。トランスポンダ又はタグ１０から受信したデータを復調するときに、様々な復調技術を使用することができる。ＲＦＩＤシステムで使用される変調及び復調技術の例には、二位相シフトキーイング（BPSK）と、振幅シフトキーイング（ASK）とが挙げられる。読取機のアンテナＡＮＴの放射強度によって、問合せ範囲及びゾーンが決定される。ＲＦＩＤシステムの用途に応じて、ＲＦＩＤ読取機は、アンテナの共振周波数、ゲイン、指向性、及び放射パターンを変化させるような様々な方法で設計することができる。

【0063】

ＲＦＩＤ読取機１１の制御部４１は、ＲＦＩＤタグからの受信（Rx）データに関してデジタル信号処理及び手順を実行することができる。また、制御部４１は、ＲＦＩＤタグ１０からの受信データを変調、衝突防止手順、及び復号を実行することによって、読取機がＲＦＩＤタグと無線通信するのを可能にする。このデータは、通常、タグに問い合わせる（読み出し）又はタグを再プログラム（書き換え）するために使用される。制御部４１（例えば、マイクロプロセッサ）は、通常、デジタル信号処理（DSP）ブロック４１０、メモリブロック４１２、符号器ブロック４１４、復号器ブロック４１３、及び通信インターフェイスブロック４１５を含むことができる。制御部４１は、ＲＦフロントエンド４０から復調された受信信号を受信し、その信号を等価デジタル信号に変換することができる。復号器４１３は、次に、受信信号をＲｘデータに復号することができ、ＤＳＰ４１１は、Ｒｘデータのデータ処理を実行することができる。メモリブロック４１２は、問合せＲｘデータ、読取機の設定パラメータ、センサ特有のパラメータ等の各種データを格納することができる。制御部４１の復号器４１３は、制御部４１が、メッセージ又はコマンドを問合せ区域内のある特定のタグに又は全てのタグ１０に向けて送信したい場合に、Ｔｘデータを符号化し、この符号化データをＲＦフロントエンド４０に出力して、搬送信号を変調することができる。さらに、制御部４１は、例えば出力増幅器４０２のゲインを制御することによって、ＲＦフロントエンド４０のＲＦ送信電力を制御することができる。全ての標準的なＲＦＩＤデジタル通信は、（適切な変調技術を使用して）搬送周波数ｆ_ＣＷで無線ＲＦＩＤセンサ又はタグ１０から受信することができ、そして復調器４０４及び復号器４１３を用いて処理される。全て共通のＲＦＩＤ機能は、ThingMagicからのＵＨＦ帯ＲＦＩＤ読取モジュールに埋め込まれたMercury６e（M6E）等の商業ＲＦＩＤ読取機を用いて実現することができる。

【0064】

上述したように、本発明の第１の態様に係るパッシブ無線センサでは、無線センサの発振周波数ｆ_ＯＳＣは、測定した量に依存して又は測定した量に対する感度に依存して決定される。換言すれば、ｆ_ＯＳＣは、それぞれの特定の瞬間において感知した量に比例する。上述したように、受信した後方散乱信号は、ｆ_ＯＳＣによって変調される、すなわち、受信した後方散乱信号は、周波数ｆ_ＣＷ±ｆ_ＯＳＣを有する。図３Ａに示されるように、側波帯は、発振周波数ｆ_ＯＳＣだけ搬送周波数ｆ_ＣＷからオフセットされる。

【0065】

本発明の一態様によれば、読取機１１は、瞬間的な発振周波数ｆ_ＯＳＣに基づいて、感知した量の値を検出するように構成することができる。こうして、タグメモリのアクセスコマンド又は読取りは、実際のセンサ値を読み取るために必要とされない。例えば、周波数ｆ_ＯＳＣ取得エンティティ４０５を、ｆ_ＯＳＣ又は受信した後方散乱信号からそのｆ_ＯＳＣを表すパラメータを導出するために設けてもよい。この情報は、信号４１６によって示されるように、制御部４１にさらに提供することができる。エンティティ４０５は、受信信号レベル、受信した信号の信号対雑音比（SNR）等の受信した後方散乱信号に関する更なる情報を必要に応じて導出し且つ提供することができる。ｆ_ＯＳＣエンティティは、例えば、発振周波数信号ｆ_ＯＳＣが取得されるように、受信した信号ｆ_ＯＳＣ±ｆ_ＣＷが搬送周波数ｆ_ＣＷと混合されるようなダウンミキサを含むことができる。周波数f_{オフセット}は、次に、適切な方法で、例えば周波数カウント方法を用いて測定することができる。ｆ_ＯＳＣは、例えばｆ_ＣＷとｆ_ＣＷ±ｆ_ＯＳＣとの間で周波数シフトを決定することにより、受信した信号から直接的に検出することもでき、この周波数シフトは、ｆ_ＯＳＣの間の発振周波数に比例する。受信した信号レベルは、任意の適切な信号レベル検出器を用いて決定することができる。信号レベル情報は、多くの商業ＲＦＩＤ読取機で既に利用可能である。

【0066】

例示的な実施形態では、以下の実施例でさらに説明するように、読取機は、受信したセンサ値の温度補償に使用するために、温度センサ素子４１７を設けてもよい。

【0067】

通信インターフェイスによって、読取機１１が、ＯＰＣ（プロセス制御用のOLE（オブジェクトのリンク付け及び埋め込み））等の適切な接続及び適切なプロトコルを使用して、ホストコンピュータ又はソフトウェア・アプリケーション４３等の上位システムと通信するのを使用可能にする。例えば、読取機は、ＲＳ−２２８又はＵＳＢシリアル接続等の直列接続を使用して、ホストコンピュータに物理的に接続することができる。別の例として、読取機は、有線又は無線ネットワークを介してホストコンピュータ４３又はローカルサーバに接続することができ、それによって読取機は、標準的なネットワーク装置のように動作し、ハードウェア及びシステム構成の特定の知識を必要としない。ＲＦＩＤ読取機は、イーサネット、ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ／ＩＰ、ＨＴＴＰ、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ等の複数のネットワークプロトコルをサポートすることができる。ホスト又はサーバ４３は、一般的に２つの主な機能を果たすことができる。第１の機能として、読取機からデータを受信し、フィルタ処理及び照合等のデータ処理を行う。第２の機能として、装置モニタとして機能し、読取機を確認して、日付指示までに適切に、確実に機能を実行する。ＲＦＩＤ読取機は、電源４４をさらに含んでもよい。電源４４は、例えば、電力網又はバッテリー電源に接続された適切なＡＣ／ＤＣアダプタであってもよい。

【0068】

本発明の一態様によれば、読取機１１は、測定値に応答してセンサタグのセンサの変調周波数を変換するように構成される。受信したｆ_ＯＳＣ又はそのｆ_ＯＳＣを表すパラメータの情報が、典型的には、十分ではなく、制御部１１は、問題となるＲＦＩＤセンサに関する詳しい情報が必要な場合があることを理解すべきである。典型的に、読取機は、変調周波数とセンサ値との相関関係を知る必要がある。制御部４１は、感知した量の実際の値を導出するために、変調周波数−センサ値の相関情報を使用することができる。読取機は、例えば、較正動作な必要な情報、計算に必要な情報、センサタグで利用可能なセンサ素子、各センサ素子に問い合わせを行うために必要な時間等をさらに必要とする。測定値に応答してセンサの周波数変調を変換する情報は、例えば、センサ範囲、スケーリングに関する情報、測定単位、較正情報、温度補償情報等を含むことができる。本明細書で使用される場合に、このような全ての情報の任意の組合せは、周波数−センサ値の相関情報と呼称する。

【0069】

本発明の実施形態に係る適応型読取機は、本明細書の例示的な実施形態によって示されるように、十分な計算能力を有するＲＦＩＤ読取機で実施することができ、又は必要とされる計算の少なくとも一部を実行するリモート又はローカルのコンピュータ装置（PC等）に接続されたＲＦＩＤ読取機で実施することができることを理解すべきである。ＲＦＩＤは、コンピュータ装置が呼び出すことができる特別な機能インターフェイスをコンピュータ装置に提供することができる。例えば、読取機は、ＲＦＩＤにトランシーバ機能を提供し、感知した値について変換を行う別のコンピュータ装置に変調周波数情報を転送するような「ダム(dumb：データ処理能力のない)」装置とすることができる。タグへの全てのコマンド及びタグからの応答の処理は、他のコンピュータ装置によって処理してもよい。

【0070】

変調周波数−センサ値の相関関係の例が、図３Ｂ及び図３Ｃに示される。図３Ｂに示される例では、相関曲線＋２０℃は、公称の変調周波数ｆ_ＯＳＣが２５６ｋＨｚである場合に、温度＋２０℃（タグの作動温度）における変調周波数ｆ_ＯＳＣの関数における圧力センサの圧力値（ｍＢａｒ）を提示する。同様の相関曲線は、周波数の想定される温度依存性を実証するために、温度−４０℃、−２０℃、＋４０℃、及び＋６５℃について示されている。示される例では、感知した圧力値が、公称ｆ_ＯＳＣ２５６ｋＨｚより上の周波数範囲＋２・・・＋２５ｋＨｚにマッピングされる、すなわち、２５８〜２８１ｋＨｚの範囲にマッピングされる。感知した主な作動レベル（圧力）は、９９０ｍＢａｒと１０１０ｍＢａｒとの間となるように規定される。図３Ｃに示される例では、相関曲線は、公称の変調周波数ｆ_ＯＳＣが６４０ｋＨｚである場合に、変調周波数ｆ_ＯＳＣの関数におけるガスセンサの圧力値（ｍＢａｒ）を提示する。示される例では、感知した圧力値は、公称のｆ_ＯＳＣ６４０ｋＨｚより上の周波数範囲＋２２・・・＋６４ｋＨｚにマッピングされる、すなわち、６６３〜７０４ｋＨｚの範囲にマッピングされる。感知した主な作動レベル（圧力）は、約３００ｍＢａｒとなるように規定される。２つのセンサ１及び２を有するＲＦＩＤセンサタグに提供される又は格納されるような例示的なセンサ構成情報又は周波数−センサ値の相関情報が、図３Ｄに示される。センサ１は、図３Ｂに示される相関データを有するセンサと同様にすることができ、センサ２は、図３Ｃに示される相関データを有するセンサと同様にすることができる。センサパラメータ及びデータだけでなく示されるデータ構造は、非限定的な単なる例であることを理解されたい。

【0071】

本発明の一態様に係るパッシブ無線センサ及び必要に応じて本発明の一態様に係る読取機を使用して、パッシブ無線センサの読取距離は、数メートルまで、部屋スケールにまで増大することができる。増大した読取距離によって、同一の読取機を用いて（増大した読取範囲内に位置する）複数のパッシブ無線センサを読み取ることが可能になる。複数の無線センサは、異なる種類の感知素子、異なる読出しサイクル、異なるセンサ値のフォーマット／範囲、異なる温度補償の構成、異なる較正の構成、又はセンサ特有の他のパラメータ、特性又は構成を有することができる。単一のパッシブ無線センサにおいて、異なる構成及びパラメータを有する複数のセンサ素子が存在する場合がある。（クラス１標準 第２世代 衝突防止等の）ＵＨＦ帯ＲＦＩＤ技術は、例えば、複数の無線タグの読み取りに関する殆どの問題に対処する。異なるセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを管理し且つ読み取るための方法、ルーチン及び構成を提供する必要性がある。

【0072】

本発明の一態様は、異なるセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを管理し且つ問い合わせるための方法及び構成である。

【0073】

本発明の一態様によれば、周波数−センサ値の相関情報は、ＲＦＩＤセンサタグ１０の不揮発性メモリに記憶することができる。例えば、周波数−センサ値の相関情報は、ＩＳＯ１８０００−６Ｃで規定された「製造業者記録ブロック」等の、ＲＦＩＤセンサタグのメモリにおける製造業者の専用データに割り当てられたメモリ位置に格納することができる。

【0074】

本発明の一態様によれば、周波数−センサ値の相関情報は、ＲＦＩＤセンサタグ内の情報の記憶に加えて又はその代わりに、ＲＦＩＤセンサタグ以外の位置に格納してもよい。図５は、周波数−センサ値の相関テーブルをいくつかの異なる位置に格納する例を示す。例えば、周波数−センサ値の相関情報は、読取機１１、ホスト４３、多くの読取機で使用されるローカルサーバ及び／又はリモートサーバ、複数の読取機でグローバルに使用されるクラウド又はインターネット上に格納することができる。一実施形態では、ＲＦＩＤセンサタグ以外の位置に格納された相関情報は、個々のＲＦＩＤセンサタグを区別できるように、ＥＰＣ等のＲＦＩＤタグの固有識別子に関連付けることができる。一実施形態では、ＲＦＩＤセンサタグ以外の位置に格納された相関情報は、センサの種類に関連付けることができる。

【0075】

本発明の一態様によれば、周波数−センサ値の相関情報は、読取機のインストール及び設定中に読取機内に格納することができる。周波数−センサ値の相関情報は、タグ又はセンサ（複数可）の種類が識別される前に、例えばタグＥＰＣが読み取られる前に、ＲＦＩＤセンサタグで使用可能ではないことがある。読取機は、タグ又はセンサの種類を特定する前に、特定のＲＦＩＤセンサタグの周波数−センサ値の相関関係についてのいかなる情報又は正確な情報を有さないことがある。

【0076】

本発明の一態様によれば、周波数−センサ値の相関情報のコピーは、ＲＦＩＤセンサタグから相関情報を読み取る際に、読取機に格納してもよい。周波数−センサ値の相関情報は、タグが識別された後に、例えばタグＥＰＣが読み取られた後に、ＲＦＩＤセンサタグのメモリから読み取ってもよい。読取機は、タグから相関情報を読み取る前に、特定のＲＦＩＤセンサタグの周波数−センサ値の相関についてのいかなる情報又は正確な情報を有さないことがある。

【0077】

本発明の一態様によれば、読取機１１は、ＲＦＩＤセンサタグ以外の位置から、例えばサーバ、クラウド又はインターネットから周波数−センサ値の相関情報のコピーを読み出すことができる。読取機は、タグＥＰＣ等のそのタグ固有の識別子に基づいて、特定のＲＦＩＤセンサタグの周波数−センサ値の相関情報のコピーを読み出すことができる。一実施形態では、読取機は、読取範囲内にあるＲＦＩＤタグのセンサ素子の種類についての知識に基づいて、周波数−センサ値の相関情報のコピーを読み出すことができる。周波数−センサ値の相関情報は、タグ又はセンサ（複数可）の種類が識別される前に、例えばタグＥＰＣが読み取られる前に、特定のＲＦＩＤセンサタグについて使用可能又は読み出し可能ではないことがある。読取機は、タグ又はセンサの種類を識別する前に、特定のＲＦＩＤセンサタグの周波数−センサ値の相関関係についてのいかなる情報又は正確な情報を有さないことがある。

【0078】

本発明の一態様によれば、ＲＦＩＤセンサタグに恒久的に記憶された周波数−センサ値の相関情報は、特定のＲＦＩＤセンサタグについて再び物品のリスト(inventory)を作成するときに、タグから相関情報を再読み込みする必要がないように、タグから読取機、ホスト４３、又はサーバに集められ（コピーされ）る。相関情報は、タグがシステムにおいてローカル又はグローバルで最初に物品のリストを作成するときに、一度だけ、タグから読み取られ、システムに格納してもよい。その後、再び物品のリストを作成する際に特定のタグを見つける読取機は、このシステム内の別の位置から相関情報を読み出すことができる。これにより、無線インターフェイスを介して転送されたシグナル及びデータは、高速動作及び省電力化をもたらすように減少する。さらに、システム内のタグの管理及び運営が自動化される。

【0079】

本発明の一態様は、異なるセンサ特性を有する複数のパッシブ無線センサを制御し且つ問い合わせるための方法及び構成である。一般的なレベルで、ＳＲＦＩＤ読取機のハンドシェイク(handshake)方法は、本発明の一態様に係るＳＲＦＩＤ読取機１１と本発明の一態様に係るパッシブ無線センサ１０との容易なハンドシェイクを提供するように設計される。各パッシブ無線ＳＲＦＩＤセンサ１０は、例えば上述したように、複数のセンサ素子３２を有することができる。基本的に、パッシブＳＲＦＩＤセンサノード１０は、センサ素子が取り付けられた状態の簡素なＲＦＩＤタグである。それらタグは、一旦いくつかの知能装置がハンドシェイクに取り付けられると、「スマート」デバイスになる。単にパッシブＲＦＩＤセンサに問い合せを行い、「ダム(dumb)」センサ値を読み取る代わりに、ＳＲＦＩＤ読取機は、装置に格納された多くの情報を有することができる。この情報は、実際の測定値を得るための方法を提供することができる。また、ＳＲＦＩＤ読取機は、測定値から、温度の問題を補償するための様々な方法を使用することができる。

【0080】

読取機１１及び３つのパッシブ無線センサ１０−１，１０−２，１０−３のセットアップの例が、図６に例示される。各パッシブ無線センサ１０−１，１０−２，１０−３は、１つ又は複数のセンサ素子３２を有することができる。このセットアップの例では、第１のパッシブ無線センサ１０−１は、圧力センサ素子Ｐ及び温度センサ素子Ｔを含む。第２のパッシブ無線センサ１０−２は、湿度センサ素子Ｈ及び温度センサ素子Ｔを含む。第３のパッシブ無線センサ１０−３は、単一のセンサ素子、品質センサＱのみを含む。典型的に、温度センサＴは、それぞれの無線センサ１０における他のセンサ素子（複数可）又は共振器（複数可）の温度依存性を補償するために使用することができ、そうしないと、温度依存性によって、測定値が改ざん(falsify)されるだろう。

【0081】

タグ１０と読取機１１（問合せ装置とも呼称される）との間の全ての通信は、エアインターフェイスとも呼ばれることのある無線リンクを介して完全に行われる。両方の装置の間で送受信された一連のコマンド（物品リスト作成ラウンド(round)と呼称される）を介して、ＲＦＩＤ読取機１１は、電子製品コード（EPC）等のＲＦＩＤタグの識別コードを識別することができる。パッシブタグの場合は、基本的な考え方は、読取機が、クエリコマンドを使用して、物品リスト作成ラウンドを開始することである。クエリコマンドは、適切な情報に応答するタグを基本的に「呼び覚ます（wake up）」。ＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格（ＥＰＣグローバルプロトコル 第２世代）に従って、ＲＦＩＤタグは、図６に一般的に示されるように、ハンドシェイクの方法で事前に規定された応答で予め規定されたコマンドに応答するように設計される。ＲＦＩＤ Ｑプロトコル、（クラス１標準 第２世代 衝突防止）プロトコルは、例えばタグがどの位迅速に及びどの位頻繁に読取機１１に応答するかを制御するための、タグ競合制御のために規定される。

【0082】

タグ１０が読取機１１のＲＦ電磁場に入ると直ぐに、そのタグは、レディ(Ready)状態に変化し、選択コマンドを受け付ける。選択コマンドが全てのタグに送信され、次に起こる物品リスト作成プロセスに関与する場合に、各タグに情報を知らせる。複数の選択コマンドは、タグが何に応答するかを正確に規定するために使用することができる。読取機１１とタグ１０との間の全ての情報交換は、１つ以上の選択コマンドで開始する。タグは、選択コマンドに応答しない。ここで、物品リスト作成グループのコマンドを使用して、シンギュレーション（分離）プロセスを開始することができ、ここで個々のタグが、識別され、処理される。各物品リスト作成ラウンドは、送信されるクエリコマンドで開始する−このコマンドは、Ｑ値（０〜１５）を渡し、これから、各タグ１０が、範囲（０，２Ｑ−１）内のスロットカウンタ番号を生成する。殆どの読取機は、電磁場内のタグの数に応じて、Ｑ値を動的に調整し、それによって潜在的な読取り速度を増大させる。タグがゼロのスロットカウンタ値を生成した場合には、１６ビットの乱数ＲＮ１６を送信することによって返信（応答）することが許可され且つ同時にリプライ（応答）状態に移行する。他のタグは、状態を調停及び待機状態に変化させる。タグ１０からのＲＮ１６応答が成功裏に受信された場合に、読取機は、同じ１６ビットの乱数と一緒にＡＣＫコマンドを送信することによって応答する。この応答によって、ここで、タグ１０が、いくつかのプロトコル制御ビットＰＣデータと一緒に、そのタグＩＤ、電子製品コード（EPC）、１６ビットのエラーチェックＣＲＣ１６を返送することができ、状態を肯定応答状態に変更する。ＰＣビットは、タグに記憶されたＥＰＣの長さだけでなく、番号付けシステムに関連するいくつかの情報、及び必要に応じてタグが取り付けられた物品のタイプ（アプリケーション群識別子（AFI））を提供する。

【0083】

更なる動作をタグ１０で実行する必要があり、タグ１０がそのＥＰＣ番号を返し、且つ肯定応答状態になった場合に、読取機１１は、アクセスコマンドを送信して、タグ１０を読出し、書換え、ロック（lock）、及びキル(kill)等の操作を可能にするオープン（又はセキュア）状態に移行させる。読出し動作は、タグ１０のメモリから単一又は複数のブロックデータを読み取るために使用される。書換え動作は、単一又は複数のブロックデータをタグ１０タグのメモリに書き換えるために使用される。

【0084】

本発明の一態様によれば、周波数相関情報がタグ１０に格納されており、及び周波数相関情報が、タグ１０から未だ収集されていない及び／又は読取機１０又はネットワーク内の別の場所に未だ格納されていない場合に（図６参照）、読取機１１は、（図７のＡ点において）アクセスコマンドを用いて相関情報を問い合わせる（クエリする）ことができる。この追加のアクセスは、マルチセンサタグのどのセンサがタグによって現在使用されているかを確認するために行ってもよい。

【0085】

本発明の一態様によれば、周波数相関情報がタグ１０に格納されていないが、読取機又はネットワーク内の別の場所に格納されている、或いは周波数相関情報が、タグ１０から既に収集され且つ読取機に１０又はネットワーク内の別の場所に既に格納されている場合に（図６参照）、（図７のＢ点で）一旦（PC，EPC，CRC16）応答を受信し、読取機１１は、ＥＰＣを使用して、タグ１０の正しい相関情報を取得することができる。こうして、アクセスコマンド又はタグメモリの読取りは、この目的のために必要とされないことがある。

【0086】

ＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格は、ＲＦＩＤタグが、４０〜６４０ｋＨｚの変調周波数範囲をサポートすることを規定する。この周波数には、後方散乱中の±２.５％の許容誤差がある。変調周波数ｆ_ＯＳＣの許容された±２.５％の変動は、センサ値を伝送する目的のためには非常に小さ過ぎ、センサ値の範囲は、許容された周波数誤差範囲内の変調周波数にマッピングする必要があり、例えば、センサの読取りは、２５０ｋＨｚ±２.５％＝２４１．７５〜２５６．２５ｋＨｚに変調される。読取機１１は、この周波数を検知することができない場合があり、それによってセンサ値は十分な解像度で正しく検知されない。例えば、図３Ｂに示される例示的な変調周波数−センサ値の相関は、この許容された周波数誤差範囲内にはないであろう。

【0087】

しかしながら、後方散乱する前に許容された基本周波数の許容誤差は、はるかに大きい。選択されたリンク周波数、すなわち選択された公称の変調周波数に応じて、許容誤差は、６４０ｋＨｚで±１５％、３２０ｋＨｚで±１０％、２５６ｋＨｚで±１０％、４０ｋＨｚで±４％とすることができる。換言すれば、タグ１０は、より大きな許容誤差の変調周波数でＲＮ１６に応答することが可能になり、読取機１１は、この変調周波数にロックされ、タグの変調周波数は、残りのセッションの間に、このロックされた変調周波数から±２．５％だけ変動することが可能になる。

【0088】

本発明の一態様によれば、変調周波数の単一の値のみ、従って、タグの現在のセンサ値は、センサタグ１１とのセッション中に取得することができる。タグとのセッションは、同じ感知素子又は別の感知素子について新しい値を読み取る前に解放され、それによって変調周波数は、感知された新しい値に対応するように変更することができる。

【0089】

例えば、変調周波数、従ってタグの現在のセンサ値は、（図７のＣ点における）ＲＮ１６応答から、又は（図７のＢ点において）受信した（PC，EPC，CRC16）応答から周波数ロックした後に、ＲＦＩＤ読取機のロックした位相で既に読み取ってもよい。変調周波数、従ってタグの現在のセンサ値は、例えば図７のアクセスポイントＡにおいて、同じセッション中に後で読み取ってもよいが、変調周波数及び感知した値は、変更されない（変更すべきでない）。センサ値の範囲は、許容された周波数誤差範囲内の変調周波数にマッピングされ、例えば、センサ読取りは、２５０ｋＨｚ±１０％＝２２５〜２７５ｋＨｚに変調される。また、図３Ｂに示される例示的な変調周波数−センサ値の相関は、この許容された周波数誤差範囲内に入るだろう。

【0090】

タグ１０は、２つ以上センサを含むマルチセンサタグであってもよい。１つのタグ１０内の複数のセンサは、追加の操作が必要になる場合がある。読取機１１がマルチセンサタグ１０に問い合せ（クエリ）する場合には、複数のセンサのうちのどのセンサが、タグの後方散乱信号を変調しているか分からない場合がある。追加のアクセス（図７中のＡ点）は、マルチセンサタグのどのセンサがタグによって現在使用されているかを確認するために行うことができる。一実施形態では、温度補償センサ又は基準センサ等の特定のセンサタイプが、応答する最初のセンサであるように常にデフォルトにしてもよい。本発明の一態様によれば、読取機１１は、マルチセンサタグ１０内の特定のセンサを活性化するコマンドを送信することができる。一実施形態では、読取機１１は、マルチセンサタグ１０内の特定のセンサを活性化するためにクエリコマンドを使用してもよい。例えば、ＩＳＯ１８０００−６Ｃ規格は、センサを含むタグを活性化するためのクエリコマンドに追加のビットを提供する。これらのビットは、タグ１０内の特定のセンサを活性化するために使用することができる。２ビットのみが利用可能であり、それによって、タグ１０内の最大３つの異なるセンサを活性化するためにこのアプローチを使用することができる。この種のアプローチは、どのビットによってどのセンサが活性化されるかの事前の知見が必要であり、例えば所定の２ビットパターンが、各センサに割り当てられる。この情報は、読取機又は全てのセンサタグに利用可能なネットワークの他の場所に格納することができる。一実施形態では、所定のビットパターンは、温度補償センサ又は基準センサ等の特定のタイプのデフォルトのセンサのために確保してもよい。別の例として、ＩＳＯ規格１８０００−６Ｃは、例えばセンサを含むタグを活性化するような任意のユーザコマンドを搬送することができるハンドル(handle)センサコマンドを提供する。

【0091】

感知した値の送信が、タグと問合せ装置との間の周波数変調に基づくので、この変調に許容された最大±２．５％の変動によって通常のセッション中に、変調周波数を変化させることはできない。結果として、タグ１０のセンサを変更し且つ同じセッション中にタグの複数のセンサを読み取ることは、許容されるよりも変調周波数の大きな変動を引き起こすだろう。

【0092】

本発明の一態様によれば、マルチセンサタグ１０のセンサは、前回の読取りサイクル中に変更され、次に、タグは、新しいセンサに応じて新たな変調周波数ｆ_ＯＳＣを再び探し出すために少しの間解放される（セッションが終了する）。換言すれば、次の物品リスト作成ラウンド又はクエリのための新たなセンサは、図８Ａ及び図８Ｂの実施例に示されるように、現在のアクティブセンサを用いて実行される現在の物品リスト作成ラウンド又はクエリ中に、事前に選択することができる。

【0093】

センサ又は発振器を変更するための実際の手順は、重要ではない。読取機１１からの活性化又は問合せコマンドは、所望のセンサ素子の選択及び活性化を制御するメモリ位置又はレジスタ、例えば、（例えば、書換えコマンドを含む）図２Ｂ及び図２Ｃに示されるセンサセレクタ３９の制御レジスタに直接的にアクセスすることができる。他の例としては、読取機からのコマンドは、必要な活性化操作を行うために、ＲＦＩＤロジック２６に命令することができる。例えば、ハンドルセンサコマンドは、タグ１０に命令するために使用することができる。タグ１０は、次回、新しい物品リスト作成が生じ、新しいセンサが、発振器の一部となるように作動するべく構成することができる。例えば、発振器の変更は、恐らく変調周波数に±２.５％以上の変動を引き起こし、こうして読取機がこのセッションをドロップすることを可能にするように、即時のものとすることができる。別の例として、センサの変更は、センサがレディ状態及び調停状態に変化した後に発生するように延期される。

【0094】

本発明の一態様は、感知した量の値における温度の影響をキャンセルするための、センサ測定値の温度補償である。図７の例では、センサタグ１０−１及び１０−２には、温度補償目的のために、温度センサＴが設けられている。温度感知能力として、図２Ｃ及び図２Ｄに示される基準共振器３１_−ｒｅｆ等の基準共振器、及び／又はそれに関連する温度センサを設けてもよい。

【0095】

本発明の一態様によれば、センサタグが、統合された温度感知機能を有する場合には、タグには、発振器の温度依存性を補償するような内部温度補償機能を設けてもよい。

【0096】

本発明の一態様によれば、センサタグが、（実際のセンサ素子、例えば圧力センサに加えて）統合された温度感知能力を有する場合には、温度値は、その温度値を、読取機１１での実際のセンサ値の変換に使用するため、最初に問い合わせすることができる。

【0097】

本発明の一態様によれば、読取機１１は、図４に示される温度センサ４１７等の、温度補償目的のための温度センサ素子を含むことができる。センサタグで温度感知を実施する代わりに読取機１１での温度感知は、センサタグのサイズ及びコストの節約につながる。その読取機での温度感知は、全てのタイプのセンサタグに利用可能な温度補償を行う。センサタグが、統合された温度感知能力を有する場合に、読取機１１は、それ自体の温度測定値を無視することができる、又は読取機の温度値は、例えば問い合わせされた温度値の妥当性を検証するために、センサタグから問い合わせられた温度値と比較することができる。

【0098】

本発明の一態様は、読取機１１によってセンサタグ１０の較正を行うことである。読取機１１は、センサタグ１０のセンサ素子３２の測定値を複数回問い合わせることができる一方で、実際の正しい値が、例えば基準測定から既知である。実際の測定量は、複数の測定値がいくつかの異なる測定について保存されるように、較正中に変更することができる。問合せ値と既知の実際の値との間の相関又はエラーが決定され、較正パラメータは、問い合わせ値を修正するために規定することができる。較正パラメータは、読取機１１内に格納される、及び／又はいくつかのホスト４３又はサーバに転送してもよい。センサタグ１１の較正は、読取機１１の支援を常に必要とすることがある。

【0099】

本発明の一態様によれば、較正情報は、センサタグにも格納される。これによって、センサタグが、１つの読取機１１の範囲から他の読取機の範囲にローミングすることを可能にする。較正情報は、新しい読取機１１によるハンドシェイク中に問い合わせ（クエリ）することができ、新たな読取機は、以前の読取機によって既に実行された較正手順を繰り返す必要はないことがある。

【0100】

本発明の一態様によれば、センサタグ１０は、前処理値をセンサ値として提供することができる。例えば、センサタグ１０は、測定量において特定の基準を満たしているかどうかの指標をセンサ値として提供することができる。例えば、ガス漏れセンサ素子を有するセンサタグは、監視対象の周囲ガスのオン／オフの指標のみを与えることができる。この種のオン／オフ信号は、正確な測定値の信号よりも長い距離まで到達させることができる。読取機１１は、ハンドシェイク中に、トリガ基準又は限界値を問い合わせる（クエリする）又は設定することができる。

【0101】

本発明の概念は、様々な明らかな代替方法で実現できることは、当業者には明らかであろう。本発明及びその実施形態は、上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で変更することができる。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】