[发明专利]集装箱追踪系统

说明书

所述多个金属集装箱布置有在其之间具有间隙(G)的基本上平行的壁(12)，以及至少一个RF发射器，其具有位于所述间隙(G)内的天线(1)，并且被配置为激发横向于平行侧面(12)的横向电磁(TEM)波。

技术领域

本发明涉及一种用于的运输集装箱，诸如联运货物集装箱，的RF(射频)追踪装置。

背景技术

诸如联运货物集装箱之类的运输集装箱，通常包括长度从8英尺到56英尺(2.4到17米)，高度从8英尺到9英尺6英寸(2.4到2.9米)不等的标准化可重复使用的矩形钢箱，符合ISO 6436。这种集装箱被广泛用于货物在海上和陆地上的运输，因此希望能够识别各个集装箱，跟踪它们的位置和/或从它们接收状态信息。

现有的用于集装箱跟踪的无线解决方案在自由空间条件下工作良好，但是当集装箱位于一堆集装箱中时，例如在码头环境或船上，情况就不太好。

专利公开号US-A-7414571公开了一种低频发射器标签，其利用堆叠中的集装箱之间的间隙中的近场行为。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了根据权利要求1所述的RF标签。根据本发明的另一方面，提供了根据权利要求14所述的集装箱追踪系统。

当集装箱被堆叠时，本发明的实施例可以使用由集装箱壁创建的通道，来创建类似于传输波导的传播环境。在上述环境中对射频传播的研究和调查表明，当使用正确的传播方法时，射频辐射路径可以通过集装箱堆叠来增强。集装箱堆叠内的通道像波导一样起到引导RF辐射的作用，从而产生有利的RF辐射环境。

当集装箱在封闭的环境中紧密间隔时，例如船体或船的甲板，屏蔽外壳为无线电波的传播形成高度反射的环境。

在特定条件下，电磁波可能在堆叠或相邻集装箱的间隔之间非常有效地传播。相邻集装箱的壁形成平行板传输线(或波导)，其中壁的范围趋于无穷大。实际上，集装箱的尺寸是有限的，但与实际频率的波长相比(0.35m在868MHz)，这些集装箱的尺寸是很大的。因此，集装箱壁和间隙可以被认为近似于平行板传输线。

如果间隙大于半波长，则平行板传输线可以支持波导型模式(横向电-TE和/或横向磁-TM)。然而，典型的集装箱间距远小于半波长，这就排除了TE和TM波的支持。

发明人已经发现，平行壁之间的间隔可以远小于半波长，并且仍然支持RF传播，但是只有在平行集装箱壁之间激发横向电磁(TEM)波时。TEM波的传播需要电场分量垂直于平行板(即集装箱壁)。因此，放置在近距离集装箱壁之间的RF标签应该具有天线，该天线主要产生与集装箱壁成直角的电场。与集装箱壁平行的平面天线设计(例如，通常用于RFID应用的印刷环形天线设计)与用于该目的的TEM波的产生完全不兼容。一个合适的天线的例子可能是垂直于墙壁的短单极子。

平行板传输线的衰减常数很低，尽管可能使用钢制集装箱壁(钢在UHF和微波频率下是有损耗导体)。换句话说，集装箱壁之间的RF能量传输可以是非常有效的，并且可以覆盖集装箱船舱内的大容积(舱室)。

可以插入紧密间隔的平行板之间的天线应该相对紧凑。此外，为了激发平行板之间的TEM波，天线应产生垂直于平行板的显著电场。优选地，天线应该能够针对单个集装箱(即开放式传播)或平行板场景(即传输线)有效地操作，而不会由于失谐而引起性能的显着差异。

放置在相邻或堆叠的集装箱之间的RF标签应该是小型的。其占地面积可能主要由电路板和/或电池尺寸决定，而其高度将受限于有限的可用空间(可能小于或等于典型的集装箱波纹的深度)。

本发明的一个实施例包括倒L型或倒F型天线，该天线能够放置在平行板之间，并且产生垂直于平行板的相当大的电场分量，由此激发期望的TEM波。

TEM波的电场分量相对于两个平行板成直角，从而在相邻和/或堆叠的集装箱之间提供RF能量的有效传播。