用于系统的且具有中继超表面的识别元件检测装置的制作方法

1.本发明涉及包括至少一个封闭空间(其具有金属环境并且包括至少一个物体，所述至少一个物体配备有发射/接收波的识别元件)的系统，并且更确切地涉及在这种系统中对于所述识别元件的检测。


背景技术：

2.一些系统包括至少一个封闭空间，在所述至少一个封闭空间中或多或少地临时地容置有物体，所述物体配备有发射/接收波的识别元件。一些车辆(例如实用车辆或卡车(任选地具有挂车的卡车))就是这种情况，但不限于此。
3.通常，所发射的波具有属于射频域(rf)的频率，并且，所述识别元件是射频识别标签(或标记)，该射频识别标签包括与天线rf相关联的电子芯片。由此称之为射频识别(或rfid(“radio frequency identification”))。
4.为了检测上述物体是否存在于系统的封闭空间中，已建议在该封闭空间中安装识别阅读器，该识别阅读器负责经由发射/接收波的天线与这些物体的识别元件交换消息。
5.注意到，所述发射/接收波的天线可任选地是所述识别阅读器的壳体的一部分，但这不是强制性的。在分开的情况下，所述天线和所述识别阅读器通常经由电缆联结。
6.当封闭空间具有金属环境时，例如当该封闭空间由车辆的车身限定时，经常会出现不能良好地进行所述检测，并因此，存在于所述封闭空间中的识别元件(由于被至少另一附近物体和/或被金属元件掩蔽和/或由于rf波的碰撞实施)未被检测出，或相反地，检测出了位于所述封闭空间外部的识别元件。不完整检测和/或外部检测的该问题不仅来自所述发射/接收波的天线相对于所述封闭空间中的物体的定位，而且还来自该封闭空间的金属环境和配置。
7.目前，为了部分地解决上述问题，使多个天线与所述识别阅读器相关联，并且使这些天线定位在所述封闭空间的不同地点处(例如在侧面上、在天花板上以及在底板上)。然而，这不仅增加了成本，还增加了检测到在所述封闭空间外部的物体的可能性，并因此迫使在所述封闭空间外部添加天线以(通过内部/外部区分)限制错误检测。但还造成了天线相对于用于管控对于所述封闭空间的访问的门的定位问题。
8.因此，本发明的目的尤其在于改善所述情形。


技术实现要素：

9.为此，本发明尤其提供了一种检测装置，所述检测装置一方面用于装备在包括封闭空间(其具有金属环境并且包括至少一个物体，所述至少一个物体配备有发射/接收波的识别元件)的系统上，以及另一方面包括识别阅读器(所述识别阅读器经由用于安装在所述封闭空间中的至少一个发射/接收波的天线与每个识别元件交换消息，以便检测所述识别元件的存在)。
10.该检测装置的特征在于，该检测装置还包括用于安装在所述封闭空间中的至少一
个超表面(m
é
tasurface)，所述至少一个超表面配置用于根据经选择的至少一个第一规则反射来自一个或多个天线的且用于每个识别元件的波，以及根据经选择的至少一个第二规则反射来自每个识别元件的且用于所述天线的波。
11.术语“超表面”此处理解成其所具有的厚度小于自身需反射的波的波长的且由超材料(m
é
tamat
é
riau)制成的表面，该超材料具有一定结构(其具有水平花纹，所述水平花纹的尺寸小于上述波长)或不具有一定结构。超材料是人造合成材料，该人造合成材料具有自然材料所不具备的电磁特性，并且特别地(由于特定限制条件)具有能够调制电磁波行为的能力。
12.由于本发明，非常显著地增加了到达待识别物体的可能性和到达天线的可能性，并因此能够优化对于存在于具有金属环境的封闭空间中的物体的识别。
13.根据本发明的检测装置可包括可单独采用的或组合采用的其它特征，尤其是：
[0014]-每个超表面可以是可配置的。在该情况下，所述检测装置可包括计算机，所述计算机包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器布置用于执行的操作在于：根据所述金属环境以及所述封闭空间的配置确定每个第一规则和每个第二规则，然后根据经确定的第一规则和经确定的第二规则确定可配置的超表面的每个配置，然后触发由所述可配置的超表面建立每个配置；
[0015]-所述处理器和所述存储器可布置用于执行的操作在于：根据所述金属环境以及所述封闭空间的配置确定至少两个第一规则和第二规则，然后根据经确定的这些第一规则中的一个和经确定的第二规则确定可配置的超表面的第一配置，以及根据经确定的这些第一规则中的另一个和经确定的第二规则确定可配置的超表面的第二配置，然后触发由所述可配置的超表面相继地建立(instaurations successives)这些第一配置和第二配置；
[0016]-所述处理器和所述存储器可布置用于在用于管控对于所述封闭空间的访问的至少一个门打开的情况下执行的操作在于：确定用于使来自所述天线的波朝向包括所述访问的区域反射的第三规则以及用于使来自包括所述访问的该区域的波朝向所述天线反射的第四规则，然后根据经确定的这些第三规则和第四规则确定可配置的超表面的配置，然后触发由所述可配置的超表面建立该配置；
[0017]-每个第一规则可用于促使所述波的经选择自以下反射的反射：沿着相继的彼此之间平行且构成回转圆柱体的母线的方向的反射，所述回转圆柱体的半径通过所述超表面的至少一个经选择区域进行选择；以及基于所述超表面的经对齐在经选择直线上的经选择区域沿着单一方向的反射；
[0018]-所述波可具有属于射频域的频率；
[0019]-在变型中，所述波可以是光子。
[0020]
本发明还提供一种系统，所述系统包括具有金属环境的封闭空间以及至少一个如上所述类型的检测装置。
[0021]
例如，该系统可构成车辆。
[0022]
在该情况下，该系统可例如构成：实用车辆，其中，所述封闭空间由至少部分地金属的车身限定，所述车身包括上壁，所述上壁限定车顶并且包括内部面，每个超表面一体连接在所述内部面上；又或卡车，其中，所述封闭空间是至少部分地金属的车身或挂车，所述车身或挂车包括上壁，所述上壁限定车顶并且包括内部面，每个超表面一体连接在所述内
部面上。
附图说明
[0023]
通过阅读本发明下文中的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在所述附图中：
[0024]-图1示意性地且功能性地示出了卡车的示例，该卡车包括封闭空间以及根据本发明的检测装置的实施例，该封闭空间包括配备有识别元件的物体，该检测装置使用第一反射规则和第二反射规则的第一示例，
[0025]-图2示意性地且功能性地示出了图1的卡车，其中，该检测装置使用第一反射规则和第二反射规则的第二示例，
[0026]-图3示意性地且功能性地示出了图1的卡车，其中，该检测装置在访问门打开的情况下使用第三反射规则和第四反射规则的示例，以及
[0027]-图4示意性地且功能性地示出了根据本发明的检测装置的计算机的实施例。
具体实施方式
[0028]
本发明的目的在于提供一种检测装置dd，该检测装置用于装备在包括封闭空间ef的系统s上，所述封闭空间具有金属环境并且其中可安置有物体o，所述物体中的每个配备有发射/接收波的识别元件ei，以便检测这些物体o的存在。
[0029]
在下文中，作为非限制性示例，认为系统s是车辆。该系统例如涉及卡车，如图1至图3上非限制性所示。但本发明并不限于该类型的系统。本发明事实上涉及包括具有金属环境的至少一个封闭空间(其中可安置有配备有发射/接收波的识别元件的物体)的任何类型的系统。由此，本发明涉及陆地车辆(特别是实用车辆和卡车(具有或不具有挂车))、船只、飞机、保险箱体(coffres-forts)、建筑物和设施(任选地工业设施)。
[0030]
在图1至图3上示意性地示出了包括封闭空间ef(其具有金属环境并且包括物体o，所述物体中的每个配备有识别元件ei)的系统s(此处卡车)以及根据本发明的检测装置dd的实施例。
[0031]
在该示例中，系统s是车辆，更确切地是卡车，该卡车包括与该卡车的底盘固定地连成一体的且至少部分地金属的车身cs，该车身限定了封闭空间ef，对于该封闭空间的访问由至少一个门pc管控。注意到，车身cs可以是挂车的一部分。
[0032]
容置在封闭空间ef中的物体o可以是任何类型的。由此，物体可例如涉及：需要运输的包裹(或行李)或器械(例如工具(钻头、螺丝刀、磨床、电锯等))。注意到，当至少一个物体o存在于封闭空间ef中且配备有发射/接收波的识别元件ei时，本发明适用。
[0033]
发射/接收波的识别元件ei包括与电子芯片相关联的发射/接收波的天线，该电子芯片大部分时间处于待命状态并且由特定波唤醒和供应能量，该电子芯片从与识别阅读器相关联的天线接收所述特定波。该电子芯片存储至少一个识别符，所述至少一个识别符用于表示自身所关联的物体。
[0034]
如图1至图3上所示，根据本发明，检测装置dd包括识别阅读器li、至少一个发射/接收波的天线以及至少一个超表面msj。
[0035]
注意到，术语“超表面”此处理解成其所具有的厚度小于自身需反射的波的波长的
且由超材料制成的表面，该超材料具有一定结构(其具有水平花纹，所述水平花纹的尺寸小于上述波长)或不具有一定结构。超材料是人造合成材料，该人造合成材料具有自然材料所不具备的电磁特性，并且特别地(由于特定限制条件)具有能够调制电磁波行为的能力。
[0036]
天线aer用于安装在封闭空间ef中。注意到，该天线可以是识别阅读器li的壳体的一部分，如在图1至图3上非限制性示出的示例中所示。但这不是强制性的。事实上，该天线可远离(或外迁出)识别阅读器li的壳体，同时例如经由电缆与该识别阅读器(li)联结。
[0037]
在下文中，作为非限制性示例，认为由天线aer和每个识别元件ei发射的波具有属于射频域(或rf)的频率。因此，此处执行射频识别(或rfid(radio frequency identification))。但本发明并不限于属于射频域的波。事实上，本发明涉及对人类没有危险的任何频域。由此，所述识别波可以是光子。
[0038]
另外，在下文中，作为非限制性示例，认为检测装置dd仅包括单个天线aer。但该检测装置可包括多个(至少两个)天线。
[0039]
识别阅读器li布置用于经由天线ear与存在于封闭空间ef中的每个识别元件ei交换消息，以便检测该识别元件的存在。例如，该识别阅读器可布置用于：通过比较从识别元件ei接收到的识别符与经存储的识别符列表来确定物体是否在封闭空间ef中丢失，或仅保存从识别元件ei接收到的所有识别符，或比较先前负载与当前负载，又或当识别元件ei不再存在于封闭空间ef中时发出警报。
[0040]
每个超表面msj用于安装在封闭空间ef中。在图1至图3上非限制性所示的示例中，每个超表面msj固定地连成一体在车身cs的上壁t的内部面上，该上壁构成车顶。但超表面msj可安装在封闭空间的任何其它地点处，只要该地点能够有效地使波朝向物体o(且更确切地朝向这些物体的识别元件ei)以及朝向天线aer折返。
[0041]
另外，在图1至图3上非限制性所示的示例中，检测装置dd包括两个超表面msj。但超表面msj的数量可取大于或等于一(1)的任何值。
[0042]
每个超表面msj配置用于反射以及任选地根据经选择的至少一个第一规则调制(任选地强度)来自天线aer的且用于一个或多个识别元件ei的波和根据经选择的至少一个第二规则调制来自一个或多个识别元件ei的且用于天线aer的波。
[0043]
换句话说，每个超表面msj布置有一种配置，该配置一方面能够使其从天线aer接收的波朝封闭空间ef(该空间安置有物体o的至少其中一些)的至少其中一部分方向折返，以及另一方面能够使且从一个或多个物体o接收的波朝向天线aer方向折返。因此，所述超表面用作双向波的中继器。这能够非常显著地增加到达待识别物体的可能性和到达天线aer的可能性，并因此能够优化对于存在于具有金属环境的封闭空间ef中的物体o的识别。
[0044]
在图1上非限制性所示的示例中，第一超表面ms1(j＝1，最左边)布置有第一配置，该第一配置使该第一超表面能够根据第一经选择的第一规则使来自天线aer的波朝向物体o的第一部分所位于的第一区域反射，以及根据第一经选择的第二规则使来自该第一部分的物体o的波朝向天线aer反射，并且，第二超表面ms2(j＝2，最右边)布置有第二配置，该第二配置使该第二超表面能够根据第二经选择的第一规则使来自天线aer的波朝向物体o的第二部分所位于的第二区域反射，以及根据第二经选择的第二规则使来自该第二部分的物体o的波朝向天线aer反射。
[0045]
在图2上非限制性所示的示例中，第一超表面ms1布置有第三配置，该第三配置使
该第一超表面能够根据第三经选择的第一规则使来自天线aer的波朝向物体o的第一部分所位于的第一区域反射，以及根据第三经选择的第二规则使来自该第一部分的物体o的波朝向天线aer反射，并且，第二超表面ms2布置有第四配置，该第四配置根据第四经选择的第一规则使该第二超表面能够使来自天线aer的波朝向物体o的第二部分所位于的第二区域反射，以及根据第四经选择的第二规则使来自该第二部分的物体o的波朝向天线aer反射。
[0046]
如图1至图3上非限制性所示，每个超表面可有利地是可配置的，并且，检测装置dd可包括计算机ca，该计算机包括至少一个处理器pr和至少一个存储器md。
[0047]
此处，术语“可配置超表面”理解成可通过编程配置的超表面。为此，可例如使用所谓的惠更斯(或光学)超表面。由此，可使用电气地或机械地或光学地或甚至热学地可控的超表面。在机械管控的情况下，所述超表面可例如包括二极管，所述二极管与微型机电系统(或mems(“micro electro mechanical system”))相关联，所述微型机电系统本身通过fpga(“field programmable gate array”)类型的集成电路或可编程微控制器或集成系统式可编程芯片(或psoc(“programmable system on a chip”))又或任选地复杂的可编程逻辑装置(或(c)pld(“(complex)programmable logic device”))管控。
[0048]
计算机ca实施成电气或电子回路或组件(或“hardware”)与软件模块(或“software”)组合的形式，因为该计算机包括至少一个处理器pr和至少一个存储器md。
[0049]
例如，处理器pr可以是数字信号处理器(或dsp(“digital signal processor”))。该处理器pr可包括集成(或印刷)电路又或通过有线或无线连接联接的多个集成(或印刷)电路。集成(或印刷)电路理解成能够执行至少一个电气或电子操作的任何类型的装置。
[0050]
存储器md是随机存取存储器，以便存储指令，所述指令用于由处理器pr实施计算机程序。
[0051]
处理器pr和存储器md布置用于执行的操作在于：根据封闭空间ef的金属环境和配置确定每个第一规则和每个第二规则，然后根据经确定的这些第一规则和第二规则确定可配置超表面msj的每个配置，然后触发由每个可配置超表面msj建立其所涉及的每个配置，并且还任选地借助于识别阅读器li(在需要时)调整天线aer的功率。
[0052]
这可尤其能够根据所考虑的封闭空间ef和/或根据存在于该封闭空间(ef)中的物体o和/或根据物体o所安置于的区域适配检测装置dd。
[0053]
这还可允许(任选地相继地)在同一封闭空间ef中建立多个不同配置以便进一步增加识别物体o的可能性。为此，处理器pr和存储器md可布置用于执行的操作在于：根据封闭空间ef的金属环境和配置确定至少两个第一规则和第二规则，然后根据经确定的这些第一规则中的一个和经确定的该第二规则确定每个可配置超表面msj的第一配置，以及根据经确定的这些第一规则中的另一个和经确定的第二规则确定每个可配置超表面msj的第二配置，然后触发由每个可配置超表面msj相继地建立这些第一配置和第二配置。换句话说，建立所述第一配置以执行第一存在性检测(或识别)，然后建立所述第二配置以执行作为所述第一存在性检测的补充的第二存在性检测(或识别)。
[0054]
注意到，处理器pr和存储器md还可布置用于在用于管控对于封闭空间ef的访问的(至少一个)门pc打开的情况下执行的操作在于：确定用于使来自天线aer的波朝向包括该访问的区域反射的第三规则以及用于使来自包括所述访问的该区域的波朝向天线aer反射的第四规则，然后根据经确定的这些第三规则和第四规则确定每个可配置超表面msj的配
置，然后触发由所涉及的每个可配置超表面msj建立该配置。
[0055]
在图3上非限制性所示的示例中尤其是这种情况。在该示例中，第一可配置超表面ms1未经使用，因为目的在于识别出从打开的访问门pc进入(或离开)封闭空间ef的物体。相反地，第二可配置超表面ms2布置有第五配置，该第五配置使该第二可配置超表面能够根据经选择的第三规则使来自天线aer的波朝向包含门pc开口的第三区域反射，以及根据经选择的第四规则使来自存在于该第三区域中的物体o的波朝向天线aer反射。
[0056]
还注意到，每个第一规则可用于促使沿着相继的彼此之间平行且构成回转圆柱体(其半径通过至少一个(可配置)超表面msj的至少一个经选择区域进行选择)的母线的方向反射所述波(图2的情况)，又或基于至少一个(可配置)超表面msj的经对齐在经选择直线上的经选择区域沿着单一方向反射(图1的情况)。在图2上非限制性所示的示例中，每个可配置超表面msj的多个区域同时地或相继地反射(和任选地调制)来自天线aer的波，造成了多个区域具有螺旋运动的印象，这是因为在每个区域中，子区域相继地起作用。
[0057]
在图1上非限制性所示的示例中，每个可配置超表面msj的多个区域同时地或相继地(例如从左到右(或相反地)，造成了在封闭空间ef中扫描的印象)反射(或调制)来自天线aer的波。可设想相继地建立导致图1的示例的配置，然后建立导致图2的示例的配置(或相反地)。
[0058]
还可使用其它第一规则(尤其是允许沿着例如基本包含在截锥中的不同方向反射的第一规则)。
[0059]
还注意到，如图4上非限制性所示，检测装置dd的计算机ca(其已包括随机存取存储器md和处理器pr)还可包括大容量存储器mm，该大容量存储器尤其用于存储限定封闭空间ef的金属环境和/或配置的数据以及介入到这些数据的所有计算和处理中的中间数据。另外，该计算机ca还可包括输入接口ie，该输入接口用于至少接收限定封闭空间ef的金属环境和/或配置的数据，以任选地在以本身已知的方式借助于数字信号处理器pr'对所述数据进行整形和/或解调和/或放大之后在计算或处理中使用所述数据。此外，该计算机ca还可包括至少一个输出接口is，该输出接口尤其用于发送对于经确定的配置的限定，并且(经由识别阅读器li的编程接口(或apis(“application programming interface”)))操控识别阅读器li和每个天线aer。