專利名稱：物體定位系統(tǒng)、物體定位設(shè)備和物體定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物體定位系統(tǒng)和一種用于定位物體的方法。
物體定位系統(tǒng)，即用于借助于基站來(lái)登記或確定物體位置的系統(tǒng)，變得越來(lái)越流行了。這種系統(tǒng)的一個(gè)例子是全球定位系統(tǒng)(GPS)，其中通過(guò)對(duì)從具有已知位置的許多衛(wèi)星接收的信號(hào)執(zhí)行三角測(cè)量，來(lái)確定像汽車、船或人之類的物體的位置。這樣，獲得對(duì)所述物體位置的有規(guī)律的更新。然而，GPS是復(fù)雜而又昂貴的技術(shù)，并且其與在室內(nèi)環(huán)境中的應(yīng)用還相去甚遠(yuǎn)。因此，替代技術(shù)已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)以便能夠降低成本并且能用于室內(nèi)。
美國(guó)專利US6483427描述了物體跟蹤系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，把多個(gè)分布式無(wú)線電收發(fā)機(jī)安排成保持與用無(wú)線電頻率(RF)標(biāo)記加上標(biāo)記的物體的持續(xù)通信。所述標(biāo)記調(diào)制其從系統(tǒng)中的發(fā)射器接收的信號(hào)，以便允許所述系統(tǒng)識(shí)別該特定的標(biāo)記并且在監(jiān)視下區(qū)別各個(gè)標(biāo)簽。按照近似和三角測(cè)量技術(shù)來(lái)確定標(biāo)記的位置。該定位技術(shù)，即借助于由一個(gè)或多個(gè)基站發(fā)射輪詢信號(hào)來(lái)控制監(jiān)視物體的技術(shù)，是眾所周知并被廣泛采用的技術(shù)，在基于RF信號(hào)定位的領(lǐng)域中尤其如此。
然而，這些輪詢方法具有一些附加缺點(diǎn)。首先，它們?cè)诠β噬喜皇欠浅８咝У?；在所述系統(tǒng)中的收發(fā)機(jī)或多或少地保持與在監(jiān)視下的物體的持續(xù)聯(lián)系，即使所述物體可能在大多數(shù)時(shí)間是不動(dòng)的情況下也是如此。此外，因?yàn)樵谑瞻l(fā)器和在監(jiān)視下的標(biāo)記之間的距離預(yù)先是未知的，所以附于所述物體的標(biāo)記必須產(chǎn)生相對(duì)強(qiáng)的信號(hào)，以便在把所述標(biāo)簽放置在遠(yuǎn)離于所述收發(fā)器的位置時(shí)，所述信號(hào)能夠到達(dá)所述收發(fā)器。因此，所述標(biāo)記常常很大，這在像家用環(huán)境之類的某些應(yīng)用領(lǐng)域是嚴(yán)重的缺點(diǎn)，從實(shí)用和審美觀點(diǎn)來(lái)看大標(biāo)記可能是不被想要的。
其中，本發(fā)明的第一目的是提供一種物體定位系統(tǒng)，其中可以避免不必要的基站輪詢。
本發(fā)明的第二目的是提供一種用于本發(fā)明的物體定位系統(tǒng)的物體定位設(shè)備。
本發(fā)明的第三目的是提供一種用于避免不必要的基站輪詢的物體定位方法。
現(xiàn)在，由物體定位系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，包括第一基站，用于根據(jù)物體相關(guān)信號(hào)來(lái)確定物體的位置；可附于物體的標(biāo)記；和便攜式收發(fā)器，包括接收器裝置，用于接收來(lái)自所述標(biāo)記的信號(hào)；信號(hào)處理器，用于把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述物體相關(guān)信號(hào)；和發(fā)射器裝置，用于把物體相關(guān)信號(hào)發(fā)射到所述第一基站。
本發(fā)明是基于下列實(shí)現(xiàn)的，除了很偶然的位移之外，在物體定位系統(tǒng)監(jiān)視下的物體典型地由系統(tǒng)的用戶來(lái)移動(dòng)位置，例如由在工廠或倉(cāng)庫(kù)層的雇員，或由家用環(huán)境的居民。依照本發(fā)明，在監(jiān)視下的物體配備有信號(hào)發(fā)射范圍有限的標(biāo)記，其典型地太小以致于不能直接到達(dá)所述基站。所述系統(tǒng)的用戶必須佩帶或帶上所述便攜式收發(fā)器，只有當(dāng)用戶靠近所述物體，如一臂之長(zhǎng)時(shí)，所述收發(fā)器才能夠從所標(biāo)記的物體接收通信。響應(yīng)于這樣建立的通信，把所述便攜式收發(fā)器安排來(lái)通知第一基站該已建立的通信，所述第一基站典型地包括與數(shù)據(jù)庫(kù)相耦合的接收器或收發(fā)器。固此，所述基站不必再輪詢所述標(biāo)記，但是可以只監(jiān)聽(tīng)所述便攜式收發(fā)器的發(fā)射頻率以便檢測(cè)物體的位移。一旦由于用戶已經(jīng)移到所述標(biāo)記的發(fā)射范圍之外而導(dǎo)致終止在所述標(biāo)記和便攜式收發(fā)器之間的通信，那么第一基站就登記所述便攜式收發(fā)器的上次已知的位置，這是因?yàn)槠涫撬鲇脩艚咏谒鑫矬w的最近一次已知位置。這樣，借助于把物體的位置與由用戶佩帶的便攜式收發(fā)器的位置相關(guān)聯(lián)，就確定了所述物體的位置。
這種安排方案的額外優(yōu)點(diǎn)是所述標(biāo)記可以非常小，這是因?yàn)樗鼈兊耐ㄐ胖恍韪采w非常有限的區(qū)域，這允許在更多應(yīng)用領(lǐng)域中使用所述標(biāo)記，像家用環(huán)境。覆蓋非常有限的區(qū)域具有更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，即所述標(biāo)記使用很少的功率，這提高了標(biāo)記的使用壽命。此外，由于所述基站不必再輪詢以便跟蹤所述物體，所以顯著地減少了物體定位系統(tǒng)的功率消耗。此外，不需要輪詢意味著在所述系統(tǒng)內(nèi)只有少得多的無(wú)線電通信量，這減少了與在相同頻率范圍內(nèi)來(lái)自其它源的信號(hào)之間的干擾。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，把信號(hào)處理器安排來(lái)把收發(fā)器標(biāo)識(shí)碼包括在物體相關(guān)信號(hào)中。這有下列好處即，在多個(gè)收發(fā)器環(huán)境中，物體跟蹤系統(tǒng)可以分辨哪個(gè)便攜式收發(fā)器，即哪個(gè)用戶已經(jīng)移動(dòng)了物體。如果把物體拿到所述基站的服務(wù)區(qū)域之外，例如當(dāng)所述物體被放錯(cuò)地方甚至被用戶偷竊時(shí)，這能夠起到特別好的用處。為此，可以有益地把便攜式收發(fā)器集成到可佩帶的物品(像身份識(shí)別證或工作服)中，以免用戶處于在由物體定位系統(tǒng)監(jiān)視下的物體附近時(shí)，拿掉便攜式收發(fā)器。
作為選擇，所述信號(hào)處理器可以包括信號(hào)放大器，在這種情況下所述便攜式收發(fā)器作為由所速標(biāo)記發(fā)送的信號(hào)的放大器來(lái)操作。為了避免在從所述標(biāo)記接收的信號(hào)和物體相關(guān)信號(hào)之間的沖突，便攜式收發(fā)器可以被安排來(lái)延遲所述物體相關(guān)信號(hào)的發(fā)射，或可以被安排來(lái)以與來(lái)自所述標(biāo)記的信號(hào)的頻率不同的頻率來(lái)發(fā)射所述物體相關(guān)信號(hào)。這在不要求便攜式收發(fā)器專有信息的應(yīng)用領(lǐng)域中尤為有益。
典型的是，在物體定位系統(tǒng)內(nèi)可以存在幾個(gè)便攜式收發(fā)器，而在這樣情況下可以采取措施以便避免或減少在來(lái)自不同的便攜式收發(fā)器的同時(shí)發(fā)射之間干擾的風(fēng)險(xiǎn)。換句話說(shuō)，在所述物體定位系統(tǒng)中可以存在至少又一個(gè)便攜式收發(fā)器，包括用于接收信號(hào)的又一個(gè)接收器裝置；又一個(gè)信號(hào)處理器，用于把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)；和發(fā)射器裝置，用于向所述基站發(fā)送又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述便攜式收發(fā)器包括信號(hào)發(fā)射沖突避免機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)沖突避免機(jī)制像載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)沖突避免(carrier sense multiple access collision avoidance CSMA-CA)有下列好處，即減少了來(lái)自不同收發(fā)器的同時(shí)發(fā)射之間干擾的機(jī)會(huì)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述發(fā)射器裝置被安排來(lái)以第一頻率發(fā)送物體相關(guān)信號(hào)，并且所述又一個(gè)發(fā)射器裝置被安排來(lái)以第二頻率發(fā)送又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)，所述第一頻率不同于所述第二頻率。
使用頻分多址技術(shù)有下列好處即減少了在來(lái)自不同收發(fā)器的同時(shí)傳輸之間的干擾風(fēng)險(xiǎn)。把該實(shí)施例與沖突避免機(jī)制的組合進(jìn)一步降低了這種風(fēng)險(xiǎn)。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，發(fā)射器裝置被安排來(lái)當(dāng)接收到信號(hào)時(shí)以第一同步延遲發(fā)射物體相關(guān)信號(hào)，并且又一個(gè)發(fā)射器裝置被安排來(lái)當(dāng)接收到信號(hào)時(shí)以第二同步延遲發(fā)射又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)，所述第一同步延遲不同于所述第二同步延遲。
使用時(shí)分多址技術(shù)有下列好處即減少了在來(lái)自不同收發(fā)器的同時(shí)傳輸之間的干擾風(fēng)險(xiǎn)。把該實(shí)施例與沖突避免機(jī)制的組合進(jìn)一步降低了這種風(fēng)險(xiǎn)。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，所述標(biāo)記是響應(yīng)于激活信號(hào)的無(wú)源標(biāo)記，并且便攜式收發(fā)器包括又一個(gè)發(fā)射器裝置，用于向所述標(biāo)記提供所述激活信號(hào)。這有下列好處即，所述標(biāo)記不必發(fā)送周期性的信號(hào)以使便攜式收發(fā)器知道它的存在。然而，現(xiàn)在便攜式收發(fā)器必須使用輪詢來(lái)檢測(cè)所標(biāo)記物體的存在。然而，這并不是缺點(diǎn)，因?yàn)樗霰銛y式收發(fā)器可以簡(jiǎn)單地配備有打開/關(guān)閉開關(guān)，這允許便攜式收發(fā)器的載體在不使用它時(shí)把它關(guān)掉。作為選擇，便攜式收發(fā)器可以備有待機(jī)功能，用于當(dāng)處在基站范圍之外時(shí)把便攜式收發(fā)器切換到低功率模式。換句話說(shuō)，這種輪詢形式可以只在系統(tǒng)的用戶決定進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)才發(fā)生，而在這樣情況下發(fā)生不必要的輪詢是最小的。
由物體定位系統(tǒng)使用的物體定位技術(shù)可以是任何已知的技術(shù)，諸如借助于在三角測(cè)量中確定的傳播時(shí)間(time-of-f1ight)或信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定所述物體或者確切地說(shuō)是便攜式收發(fā)器的位置，在這種情況下所述物體定位系統(tǒng)還包括第二基站和第三基站；所述第一基站、第二基站和第三基站被安排成在借助于所述物體相關(guān)信號(hào)的三角測(cè)量來(lái)定位所述物體的位置的過(guò)程中相互協(xié)作。作為選擇，在物體定位系統(tǒng)確定物體相關(guān)信號(hào)的多路徑功率延遲分布以便獲得所述便攜式收發(fā)器處于位置的指紋的情況下，可以使用單一基站。
應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的第二目的是通過(guò)在物體定位系統(tǒng)中提供各種物體定位設(shè)備的上述實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是說(shuō)，在依照本發(fā)明的物體定位系統(tǒng)中使用獨(dú)立的基站和獨(dú)立的便攜式收發(fā)器或這種物品的組合。
現(xiàn)在，本發(fā)明的第三目的是由定位物體的位置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所述方法包括步驟把信號(hào)從標(biāo)記發(fā)送到便攜式收發(fā)器；把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體相關(guān)信號(hào)；向基站發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)；確定發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的便攜式收發(fā)器的位置；并且把所述物體的位置與所確定的便攜式收發(fā)器位置相關(guān)聯(lián)。依照本發(fā)明的方法，物體的位置與攜帶便攜式收發(fā)器的用戶位置是相關(guān)聯(lián)的。通過(guò)經(jīng)由這種收發(fā)器來(lái)中繼所述信號(hào)，可以避免在基站和標(biāo)記之間的遠(yuǎn)程輪詢，這有下列好處即本發(fā)明的方法比已知的物體定位方法在功率上更高效。
在實(shí)施例中，向基站發(fā)送物體相關(guān)信號(hào)的步驟包括子步驟當(dāng)建立與所述標(biāo)記之間的通信時(shí)發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分；并且當(dāng)終止與所述標(biāo)記之間的通信時(shí)發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分。
這有下列好處即可以把便攜式收發(fā)器的專有信息添加到所述物體相關(guān)信號(hào)。
有益的是，在把信號(hào)從標(biāo)記發(fā)送到便攜式收發(fā)器的步驟之前，用來(lái)自所速便攜式收發(fā)器的激活信號(hào)來(lái)激活所述標(biāo)記。因此，所述標(biāo)記不必發(fā)送周期性的信號(hào)以便使其自身可被便攜式收發(fā)器檢測(cè)到，這意味著所述標(biāo)記不必備有電源。
參考附圖更詳細(xì)地并且經(jīng)由非限制性例子來(lái)描述本發(fā)明，其中

圖1描述了依照本發(fā)明的物體定位方法的實(shí)施例；圖2描述了依照本發(fā)明的便攜式收發(fā)器的實(shí)施例；和圖3描述了依照本發(fā)明的物體定位方法的流程圖。
在圖1中，物體定位系統(tǒng)100包括第一基站120，所述第一基站120包括與數(shù)據(jù)庫(kù)124相耦合的接收器122。數(shù)據(jù)庫(kù)124，用于登記在監(jiān)視下物體的位置，可以被簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)為移位寄存器的集合，或者可以借助于適當(dāng)?shù)木幊逃?jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以是任何其它已知的數(shù)據(jù)庫(kù)。可以借助于確定信號(hào)的多路徑功率延遲分布使用基站120來(lái)定位所述信號(hào)的原點(diǎn)。作為選擇，可以根據(jù)所述信號(hào)的傳播時(shí)間或信號(hào)強(qiáng)度來(lái)使用三角測(cè)量技術(shù)，在這種情況下至少要求包括接收器126的第二基站和包括第三接收器128的第三基站。顯然，當(dāng)使用傳播時(shí)間技術(shù)時(shí)，如果所述傳播時(shí)間測(cè)量是基于來(lái)源于基站(像基站120)的信號(hào)，那么可以由收發(fā)器來(lái)代替接收器122、126和128。為選擇，傳播時(shí)間測(cè)量可以是基于來(lái)源于要加以定位的裝置的信號(hào)，在這種情況下要求在該裝置和基站(像基站120)之間的同步。
物體142備有標(biāo)記140，所述標(biāo)記140可以是無(wú)源的或者是有源的標(biāo)記。在這兩種情況下，所述標(biāo)記典型地是具有至多幾米的小發(fā)射距離。如果要求相對(duì)較高準(zhǔn)確性的物體定位，那么所述標(biāo)記140的發(fā)射距離甚至可以更小。物體定位系統(tǒng)160的用戶180佩帶便攜式收發(fā)器160。
例如可以把便攜式收發(fā)器160集成到手鏈、項(xiàng)鏈、標(biāo)識(shí)包或衣服中，或者所述便攜式收發(fā)器160是分立器件，例如可以攜帶在用戶180的口袋中或可以?shī)A在用戶180的衣服上。在圖2中給出了用于物體定位系統(tǒng)100的便攜式接收器(例如便攜式收發(fā)器160)的示意性實(shí)施例。便攜式收發(fā)器160具有接收器裝置，包括接收(RX)天線161和接收器163以及發(fā)射器裝置，包括發(fā)送(TX)天線162和發(fā)射器165。RX天線161和Tx天線162可以是獨(dú)立的天線或可以集成到單個(gè)的Rx/Tx天線中。所述Rx天線161被安排來(lái)從在物體定位系統(tǒng)100內(nèi)的標(biāo)記(如標(biāo)記140)接收信號(hào)。來(lái)自如標(biāo)記140之類的標(biāo)記的信號(hào)典型地包括標(biāo)記專有信息，如被編入所述標(biāo)記的標(biāo)記標(biāo)識(shí)碼或物體信息，不過(guò)其它信息也是可行的。把Rx天線161與接收器163耦合。所述接收器163可以是任何已知的接收器，并且可以包括帶通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和解調(diào)器。把所述接收器163與信號(hào)處理器164的輸入端耦合。所述信號(hào)處理器164被安排來(lái)把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體相關(guān)信號(hào)，并且可以包括調(diào)制器，用于把像標(biāo)識(shí)碼之類的收發(fā)器專有信息調(diào)制為物體相關(guān)信號(hào)。
向發(fā)射器165提供所述物體相關(guān)信號(hào)，所述發(fā)射器165可以是任何已知的發(fā)射器，并且可以包括調(diào)制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和帶通濾波器。發(fā)射器165可以被安排成采用便攜式收發(fā)器160專有頻率，向Tx天線162輸出物體相關(guān)信號(hào)，作為由物體定位系統(tǒng)100使用的頻分多址協(xié)議的一部分，以便減少由例如其它物體相關(guān)信號(hào)干擾所引起的丟失物體相關(guān)信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)。作為選擇，信號(hào)處理器164可以被安排成響應(yīng)于由基站120分配頻率來(lái)動(dòng)態(tài)地定義所述物體相關(guān)信號(hào)的頻率。作為進(jìn)一步的選擇，所述信號(hào)處理器164可以被安排成向發(fā)射器165引入物體相關(guān)信號(hào)輸出的同步延遲，作為由物體定位系統(tǒng)100使用的時(shí)分多址協(xié)議的一部分。該同步延遲可以是固定延遲，其可以由延遲路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，或可以通過(guò)由基站120分配的延遲周期來(lái)動(dòng)態(tài)地定義。所述同步可以由便攜式收發(fā)器板上的同步時(shí)鐘，或者由所述基站120提供的同步信號(hào)來(lái)提供。所述便攜式收發(fā)器160還可以實(shí)現(xiàn)像CSMA-CA之類的沖突避免技術(shù)，所述沖突避免技術(shù)可以與上述用于避免在物體相關(guān)信號(hào)和其它信號(hào)之間的干擾技術(shù)組合起來(lái)。
在接收器163和信號(hào)處理器164之間的信號(hào)路徑以及在信號(hào)處理器164和發(fā)射器165之間的信號(hào)路徑可以包括用于放大所述信號(hào)和/或物體相關(guān)信號(hào)的放大器。所述信號(hào)處理器164本身也可以是信號(hào)放大器，在這種情況下可以省略在上述信號(hào)路徑中的放大器。為了避免在來(lái)自所述標(biāo)記的輸入信號(hào)和物體相關(guān)信號(hào)之間的沖突，所述便攜式收發(fā)器160可以被安排成延遲所述物體相關(guān)信號(hào)的發(fā)射，或以與所接收信號(hào)的頻率不同的頻率來(lái)發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)。
所述便攜式收發(fā)器160還可以被安排成產(chǎn)生用于喚醒標(biāo)記的周期性激活信號(hào)，在這種情況下如標(biāo)記140的標(biāo)記是無(wú)源標(biāo)記?？梢越?jīng)由Tx天線162或經(jīng)由未示出的另一Tx天線來(lái)提供激活信號(hào)。在該實(shí)施例中，為了避免對(duì)激活信號(hào)的不必要的發(fā)射，把未示出的打開/關(guān)閉開關(guān)添加到便攜式收發(fā)器160可能是很有用的。作為選擇，所述打開/關(guān)閉開關(guān)可以由待機(jī)模式來(lái)代替，當(dāng)失去與物體定位系統(tǒng)100的基站之間的連接時(shí)，所述打開/關(guān)閉開關(guān)就可以被啟用。顯然，基站120及在所述物體定位系統(tǒng)100中的其它基站必須配備有收發(fā)器，以便所述便攜式收發(fā)器160能夠確定這種連接的丟失。這樣，可以延長(zhǎng)便攜式收發(fā)器160的電源(像電池)的壽命。
此外，便攜式收發(fā)器160可以備有用于存儲(chǔ)所述物體位置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。當(dāng)便攜式收發(fā)器160與一個(gè)以上物體定位系統(tǒng)兼容時(shí)這尤為有益，在這種情況下當(dāng)進(jìn)入另一個(gè)物體定位系統(tǒng)，可以把在一個(gè)物體定位系統(tǒng)中獲得的位置信息上傳到所述另一個(gè)物體定位系統(tǒng)中。作為選擇，收發(fā)器標(biāo)記160的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以與輸出端耦合，這允許從便攜式收發(fā)器160下載所述位置信息。這在下列情況下可能是有益的，其中所述物體定位系統(tǒng)100處于遠(yuǎn)程位置，像在工業(yè)場(chǎng)所或在海港中的倉(cāng)庫(kù)，并且所述位置信息必須可由在不同位置中的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，只是經(jīng)由非限制性例子來(lái)給出便攜式收發(fā)器160的這些實(shí)施例，而且收發(fā)器的其它已知的實(shí)施例同樣可以用于所述物體定位系統(tǒng)100內(nèi)。
現(xiàn)在，返回到圖1，如果佩帶便攜式收發(fā)器160的用戶180接近配備有標(biāo)記140的物體142，例如當(dāng)所述物體142正被用戶在位置A拿起時(shí)，那么收發(fā)器標(biāo)記的Rx天線161就獲得所述標(biāo)記的信號(hào)，并且便攜式收發(fā)器160的信號(hào)處理器164可以產(chǎn)生所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分，所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分由接收器122、126和128接收，或者只由接收器122接收，這取決于由物體定位系統(tǒng)100對(duì)于物體定位所使用的技術(shù)，如前面所解釋的。便攜式收發(fā)器160可以只響應(yīng)于來(lái)自所述標(biāo)記140信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度有足夠大的變化才發(fā)送物體相關(guān)信號(hào)，在這種情況下當(dāng)接近物體142時(shí)所述便攜式收發(fā)器160只發(fā)送物體相關(guān)信號(hào)。該信號(hào)將通知數(shù)據(jù)庫(kù)124物體處于用戶附近并且很可能要被重新定位。此時(shí)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)124可以開始確定物體相關(guān)信號(hào)的原點(diǎn)，并且把該原點(diǎn)與物體142的位置相關(guān)聯(lián)。
在用戶180把備有標(biāo)記140的物體142放置在位置B并且離開它之后，標(biāo)記信號(hào)引起的物體相關(guān)信號(hào)的生成就被終止了，這是因?yàn)楝F(xiàn)在所述用戶在所述標(biāo)記140的發(fā)射距離以外，并且所述數(shù)據(jù)庫(kù)124將根據(jù)所述物體相關(guān)信號(hào)的上次已知的原點(diǎn)來(lái)更新所述物體142的位置。在此，可以產(chǎn)生所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分來(lái)發(fā)信號(hào)通知在便攜式收發(fā)器160和標(biāo)記140之間鏈接的終止。此外，可以只在當(dāng)從標(biāo)記140接收的信號(hào)的強(qiáng)度有足夠大的變化時(shí)，才產(chǎn)生所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分。
應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，在本文的情景下，所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分可以是第一物體相關(guān)信號(hào)，而所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分可以是第二物體相關(guān)信號(hào)，而且所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分和所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分可以是完全相同的。
實(shí)際上，可以省略當(dāng)建立與標(biāo)記140之間的鏈接時(shí)所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分的發(fā)射，并且當(dāng)終止與標(biāo)記140之間的鏈接時(shí)所述便攜式收發(fā)器160可以只發(fā)射所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分，這樣就使得在功率上有高得多的效率。然而，如果用戶180離開物體定位系統(tǒng)100的覆蓋區(qū)域，那么所述物體定位系統(tǒng)100就不再占有物體142了。因此，該實(shí)施例在下列情況下特別有益，其中把所述物體移出所述物體定位系統(tǒng)100的覆蓋區(qū)域之外幾乎不存在任何風(fēng)險(xiǎn)。使用一個(gè)、兩個(gè)或總體上只使用幾個(gè)物體相關(guān)信號(hào)來(lái)定位物體的位置有下列好處即，其在功率上是非常高效的。
作為選擇，所述便攜式收發(fā)器160可以被安排成只要其處在來(lái)自標(biāo)記140的信號(hào)的接收范圍之內(nèi)，就連續(xù)地或周期地產(chǎn)生所述物體相關(guān)信號(hào)，在這種情況下，物體定位系統(tǒng)保持更新所述物體的位置，直到所述物體相關(guān)信號(hào)終止的位置為止。這有下列好處即，基于物體相關(guān)信號(hào)的物體定位對(duì)干擾不太敏感，這是因?yàn)樗鑫矬w相關(guān)信號(hào)是有規(guī)律地加以廣播的，這增加了信號(hào)實(shí)際上到達(dá)基站120的機(jī)會(huì)。
干擾可能由佩帶又一個(gè)便攜式發(fā)射機(jī)170的另一用戶190的出現(xiàn)所引起，所述又一個(gè)便攜式發(fā)射機(jī)170典型地包括又一個(gè)接收器裝置，用于接收來(lái)自又一個(gè)標(biāo)記的信號(hào)，其中所述又一個(gè)標(biāo)記如裝備在又一個(gè)物體152上的標(biāo)記150；還包括又一個(gè)信號(hào)處理器，用于把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)；和發(fā)射器裝置，用于向基站發(fā)送所述又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)。優(yōu)選地是，所述又一個(gè)便攜式收發(fā)器170的實(shí)施例將與便攜式收發(fā)器160的實(shí)施例相同。為了避免或減少干擾的風(fēng)險(xiǎn)，便攜式收發(fā)器160和又一個(gè)便攜式收發(fā)器170可以安裝有如圖2的詳細(xì)說(shuō)明所描述的干擾避免裝置。
當(dāng)未標(biāo)識(shí)的便攜式收發(fā)器或未標(biāo)識(shí)的標(biāo)記進(jìn)入物體定位系統(tǒng)100時(shí)，可以在這種物品和基站120之間建立通信時(shí)，把這些新的物品的有關(guān)信息添加到數(shù)據(jù)庫(kù)124。作為選擇，可以通過(guò)手工編程來(lái)把這種物品添加到數(shù)據(jù)庫(kù)124。典型的是，將把存儲(chǔ)在物體標(biāo)記中的信息連同所述物體在所述物體定位系統(tǒng)100中位置一起存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)124中，而在新的便攜式收發(fā)器情況下一般將存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)碼。
在此，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，希望存在數(shù)據(jù)庫(kù)124(不過(guò)不是絕對(duì)必要的)，這是因?yàn)檫@樣就不但使物體定位系統(tǒng)100的求值設(shè)備(evaluator)跟蹤物體的位置，還能夠向所述求值設(shè)備提供關(guān)于哪個(gè)用戶處理所述物體的有價(jià)值的信息。所述有價(jià)值的信息在下列情況下特別有益，其中把物體移出物體定位系統(tǒng)100的覆蓋區(qū)域，在這種情況下可以獲取哪個(gè)用戶負(fù)責(zé)該事件。例如可以使用此來(lái)減少在監(jiān)視下的物體被盜竊或丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
此外，再次強(qiáng)調(diào)的是，接收器122、126和128中至少之一可以由收發(fā)器所代替，以便允許在物體定位系統(tǒng)100中基站之一和便攜式收發(fā)器160之間進(jìn)行雙工通信。當(dāng)像標(biāo)記140或又一個(gè)標(biāo)記150之類的標(biāo)記攜帶多個(gè)數(shù)據(jù)字段時(shí)這尤為有益，例如所述數(shù)據(jù)字段可以響應(yīng)于由在物體定位系統(tǒng)100中的基站之一做出對(duì)信息的請(qǐng)求，來(lái)通過(guò)在便攜式收發(fā)器160和標(biāo)記140之間的雙工通信來(lái)單獨(dú)地獲取。
在圖3中，以流程圖的形式概括本發(fā)明的物體定位方法。在可選擇的第一步驟310中，用來(lái)自便攜式收發(fā)器的激活信號(hào)來(lái)激活無(wú)源的標(biāo)記。當(dāng)使用有源的標(biāo)記時(shí)可以省略該步驟，在這種情況下一旦便攜式收發(fā)器進(jìn)入所述標(biāo)記的發(fā)射距離，將直接進(jìn)行第二步驟320，即由標(biāo)記向便攜式接收機(jī)發(fā)送信號(hào)。在第三步驟340中，把所述標(biāo)記信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體相關(guān)信號(hào)，在下一步驟360中把所述物體相關(guān)信號(hào)向基站發(fā)送。該步驟360可以包括第一子步驟，當(dāng)建立與標(biāo)記之間的通信時(shí)發(fā)送物體相關(guān)信號(hào)的第一部分，以及第二子步驟，當(dāng)終止與所述標(biāo)記之間的通信時(shí)發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分。作為選擇，可以省略所述第一子步驟。隨后，所述方法包括步驟370，當(dāng)建立與所述標(biāo)記之間的通信時(shí)發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分；并且所述方法以步驟380結(jié)束，所述步驟380為把所述物體的位置與所確定的便攜式收發(fā)器位置相關(guān)聯(lián)。
如果步驟360包括該上述步驟360的子步驟，可以根據(jù)物體相關(guān)信號(hào)的第二部分來(lái)完成步驟370和380。從而，假如用戶佩帶用在物體定位方法之中的便攜式收發(fā)器，那么依照本發(fā)明的物體定位方法通過(guò)把物體位置與用戶移動(dòng)物體的位置相關(guān)聯(lián)，來(lái)確定所述物體位置的改變。
應(yīng)當(dāng)注意的是，上述實(shí)施例是用于說(shuō)明而不是限制本發(fā)明的，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的情況下可以設(shè)計(jì)很多替換的實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)當(dāng)將括號(hào)內(nèi)的任何附圖標(biāo)記看作是對(duì)權(quán)利要求的限制。詞“包括”并不排除那些不同于記載在權(quán)利要求中的元件或步驟的存在。位于元件之前的詞“一個(gè)”或“一種”并不排除存在多個(gè)這樣元件的情況。本發(fā)明可以借助于包括幾個(gè)截然不同的元件的硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉了幾個(gè)裝置的產(chǎn)品權(quán)利要求中，這幾個(gè)裝置可以被具體化為一個(gè)或相同的硬件。在彼此不同的權(quán)利要求中所提到的某些措施，實(shí)際上并不意味著把這些方法結(jié)合起來(lái)就是無(wú)益的。
權(quán)利要求
1.一種物體定位系統(tǒng)(100)，包括第一基站(120)，用于根據(jù)物體相關(guān)信號(hào)來(lái)確定物體(142、152)的位置；可附于物體的標(biāo)記(140、150)；和便攜式收發(fā)器(160)，包括接收器裝置(161、163)，用于從所述標(biāo)記(140、150)接收信號(hào)；信號(hào)處理器(164)，用于把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述物體相關(guān)信號(hào)；和發(fā)射器裝置(162、165)，用于把所述物體相關(guān)信號(hào)發(fā)射到第一基站(120)。
2.如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)，其中所述第一基站(120)包括與數(shù)據(jù)庫(kù)(124)相耦合的接收器(122)。
3.如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)，其中所述信號(hào)處理器(164)被安排成把收發(fā)器標(biāo)識(shí)碼包括在所述物體相關(guān)信號(hào)中。
4.如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)，其中所述信號(hào)處理器(164)包括信號(hào)放大器。
5.如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)，其中所述便攜式收發(fā)器(160)包括信號(hào)發(fā)射沖突避免機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)，包括又一個(gè)便攜式收發(fā)器(170)；包括又一個(gè)接收器裝置，用于接收所述信號(hào)；又一個(gè)信號(hào)處理器，用于把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)；和又一個(gè)發(fā)射器裝置，用于向所述基站(120)發(fā)送所述又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的物體定位系統(tǒng)(100)，其中所述發(fā)射器裝置(162)被安排來(lái)以第一頻率發(fā)送物體相關(guān)信號(hào)，并且所述又一個(gè)發(fā)射器裝置被安排來(lái)以第二頻率發(fā)送又一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)，所述第一頻率不同于所述第二頻率。
8.如權(quán)利要求6所述的物體定位系統(tǒng)(100)，其中所述發(fā)射器裝置(162)被安排來(lái)當(dāng)接收到所述信號(hào)時(shí)以第一同步延遲發(fā)射物體相關(guān)信號(hào)，并且所述又一個(gè)發(fā)射器裝置被安排來(lái)當(dāng)以第二同步延遲發(fā)射所述另一個(gè)物體相關(guān)信號(hào)，所述第一同步延遲不同于所述第二同步延遲。
9.如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)，其中所述標(biāo)記(140、150)是響應(yīng)于激活信號(hào)的無(wú)源標(biāo)記；并且所述便攜式收發(fā)器(160)包括用于向所述標(biāo)記(140、150)提供所述激活信號(hào)的又一個(gè)發(fā)射器裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)，還包括第二基站(126)和第三基站(128)；所述第一基站(120)、第二基站(126)和第三基站(128)被安排成在借助于所述物體相關(guān)信號(hào)的三角測(cè)量來(lái)定位所述物體(142、152)的位置的過(guò)程中相互協(xié)作。
11.一種用于如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)的基站(120)，所述基站(120)被安排成響應(yīng)于來(lái)自便攜式收發(fā)器的物體相關(guān)信號(hào)來(lái)跟蹤物體的位置。
12.一種用于如權(quán)利要求1所述的物體定位系統(tǒng)(100)的便攜式收發(fā)器(160)，所述便攜式收發(fā)器(160)包括接收器裝置(161)，用于從標(biāo)記接收信號(hào)；信號(hào)處理器(164)，用于把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體相關(guān)信號(hào)；和發(fā)射器裝置(162)，用于把所述物體相關(guān)信號(hào)發(fā)射到第一基站。
13.如權(quán)利要求12所述的便攜式收發(fā)器(160)，其中所述信號(hào)處理器(164)被安排成把收發(fā)器標(biāo)識(shí)碼包括在所述物體相關(guān)信號(hào)中。
14.如權(quán)利要求12所述的便攜式收發(fā)器(160)，其中所述信號(hào)處理器(164)包括信號(hào)放大器。
15.如權(quán)利要求12所述的便攜式收發(fā)器(160)，其中所述便攜式收發(fā)器(160)包括信號(hào)發(fā)射沖突避免機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。
16.如權(quán)利要求12所述的便攜式收發(fā)器(160)，其中所述便攜式收發(fā)器(160)包括用于向所述標(biāo)記提供激活信號(hào)的又一個(gè)發(fā)射器裝置。
17.如權(quán)利要求12所述的便攜式收發(fā)器(160)，其中所述便攜式收發(fā)器(160)被集成到可佩帶的物品中。
18.如權(quán)利要求12所述的便攜式收發(fā)器，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述物體的位置。
19.一種用于定位物體的位置的方法(300)，所述方法包括如下步驟把信號(hào)從標(biāo)記發(fā)送到便攜式收發(fā)器(320)；把所述信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體相關(guān)信號(hào)(340)；向基站發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)(360)；確定發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的便攜式收發(fā)器的位置(370)；并且把所述物體的位置與所確定的便攜式收發(fā)器位置相關(guān)聯(lián)(380)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中向基站發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的步驟(360)包括子步驟當(dāng)建立與所述標(biāo)記之間的通信時(shí)發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的第一部分；并且當(dāng)終止與所述標(biāo)記之間的通信時(shí)發(fā)送所述物體相關(guān)信號(hào)的第二部分。
21.如權(quán)利要求19或20所速的方法，其中在把信號(hào)從標(biāo)記發(fā)送到便攜式收發(fā)器的步驟(320)之前，用來(lái)自所述便攜式收發(fā)器的激活信號(hào)來(lái)激活所述標(biāo)記(310)。
全文摘要
一種用于跟蹤物體(142)位置的物體定位系統(tǒng)(100)，包括基站(120)，所述基站包括與至少第一接收器(122)相耦合的計(jì)算機(jī)(124)。所述物體(142)配備了信號(hào)發(fā)射范圍有限的標(biāo)記(140)，所述信號(hào)典型地太弱以致于不能被第一接收器(122)直接接收。用戶(180)佩帶便攜式收發(fā)器(160)，所述便攜式收發(fā)器(160)在由標(biāo)記(140)發(fā)射的信號(hào)處在接收范圍內(nèi)時(shí)借助于物體相關(guān)信號(hào)來(lái)激活基站(120)。所述計(jì)算機(jī)(124)確定由用戶(180)佩帶的便攜式收發(fā)器(160)的位置，并且把該位置與所述物體(142)的位置相關(guān)聯(lián)。一旦所述用戶(180)移動(dòng)到所述標(biāo)記(140)的信號(hào)發(fā)射范圍之外，就終止所述物體相關(guān)信號(hào)并且把便攜式收發(fā)器(160)的上次已知的位置用作所述物體(142)的新位置。
文檔編號(hào)G01S13/00GK1729408SQ200380107129
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2003年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
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