專(zhuān)利名稱(chēng)：定位系統(tǒng)和使用這種定位系統(tǒng)定位目標(biāo)或動(dòng)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng)。本發(fā)明也涉及使用這種定位系統(tǒng)定位目標(biāo)或動(dòng)物的方法。
在特殊情況下可能需要跟隨、追蹤或者另外定位特定目標(biāo)或動(dòng)物(組)，特別是人。當(dāng)確定的目標(biāo)失蹤了，例如象車(chē)輛、珠寶、運(yùn)動(dòng)器材或其它類(lèi)型的可能有價(jià)值的產(chǎn)品，可能需要所述目標(biāo)的定位，以例如能夠使所述目標(biāo)歸還于其合法的所有者。另外，可能也需要追蹤或跟隨特定的動(dòng)物，例如人。例如在孩子在確定區(qū)域如游樂(lè)園失蹤的情況下，或者在犯罪嫌疑人失蹤的情況下，盡可能快地追蹤所述失蹤人通常是至關(guān)重要的?？赡芤残枰O(jiān)視(一群)動(dòng)物，例如從科學(xué)或安全觀點(diǎn)考慮。用于定位目標(biāo)或動(dòng)物的不同現(xiàn)有技術(shù)是公知的。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如已知給動(dòng)物提供芯片，所述芯片可用無(wú)線電波追蹤。動(dòng)物因而被定位。然而該技術(shù)的缺點(diǎn)是利用已知系統(tǒng)通常相當(dāng)難以定位芯片，因此難以定位動(dòng)物一因?yàn)橐阎到y(tǒng)的相對(duì)低的準(zhǔn)確度和有限范圍。
本發(fā)明為此目的提供了一種改進(jìn)的系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，能夠以相對(duì)簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的方式定位目標(biāo)或動(dòng)物，特別是人。
本發(fā)明為此提供一種定位系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生能量場(chǎng)的裝置，其中所述能量場(chǎng)由一個(gè)或多個(gè)脈沖流形成；至少一個(gè)擾亂裝置以局部擾亂所述能量場(chǎng)；用于探測(cè)所述能量場(chǎng)局部擾亂的探測(cè)裝置；以及耦合到所述探測(cè)裝置并根據(jù)所探測(cè)的局部擾亂定位所述擾亂裝置的控制單元。借助于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有可能在任何任意時(shí)間點(diǎn)快速、有效、精確地在能量場(chǎng)中定位提供有擾亂裝置的目標(biāo)或動(dòng)物。所述目標(biāo)或動(dòng)物的位置能夠在此被二維和三維地確定，這取決于應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中能量場(chǎng)的產(chǎn)生借助于超寬帶(UWB)技術(shù)經(jīng)由脈沖流發(fā)生。UWB允許每單位時(shí)間內(nèi)相對(duì)大量的數(shù)據(jù)發(fā)射(每秒約50和約1000兆位之間，但更具體地達(dá)到每秒約600兆位)。當(dāng)相對(duì)小的能量振蕩時(shí)，脈沖本身不含有數(shù)據(jù)，但通過(guò)發(fā)射脈沖，部分脈沖或早或遲于基本模式(basic pattern)，然而確實(shí)可能以很高速度發(fā)射數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中通過(guò)脈沖流所形成的能量場(chǎng)被有意地施加，因?yàn)槠渌?lèi)型的能量場(chǎng)，如WiFi網(wǎng)絡(luò)，有不同的缺陷。因而不再使用具有確定的稀少的以太頻率的電磁(正弦)波，而是使用經(jīng)由獨(dú)特最大帶寬(頻譜)以無(wú)阻礙和覺(jué)察不到的方式來(lái)發(fā)射的電磁脈沖。由于相對(duì)寬的頻譜，單位頻率的能量相對(duì)低，通常甚至遠(yuǎn)低于噪音閾值，籍此UWB信號(hào)將不擾亂其它類(lèi)型的電磁能量流動(dòng)，或者說(shuō)幾乎不擾亂。因此當(dāng)施加脈沖流時(shí)干擾將不會(huì)發(fā)生。另外，經(jīng)由脈沖的數(shù)據(jù)最大傳遞速度比經(jīng)由電磁輻射的數(shù)據(jù)傳遞速度大許多倍。脈沖流優(yōu)選地由緊密相互跟隨的超短脈沖組成，以便進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)傳遞速度。用于產(chǎn)生能量場(chǎng)的裝置和探測(cè)裝置優(yōu)選地能夠相互結(jié)合。所產(chǎn)生的能量場(chǎng)能夠覆蓋相對(duì)小以及相對(duì)大的區(qū)域。因此有可能如只獲得預(yù)定(小范圍)區(qū)域，如加油站、游樂(lè)園、自然保護(hù)區(qū)等被能量場(chǎng)覆蓋的地方，以便能夠追蹤位于其中的目標(biāo)或動(dòng)物。但是也有可能產(chǎn)生可擴(kuò)充到相對(duì)大的區(qū)域的能量場(chǎng)，所述能量場(chǎng)有例如地區(qū)的、國(guó)家的或甚至全球的性質(zhì)。使用根據(jù)本發(fā)明的定位系統(tǒng)，失蹤的或正被尋找的目標(biāo)和動(dòng)物，特別是人，可以相對(duì)簡(jiǎn)單、有效和精確的方式追蹤以及追捕。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，用于產(chǎn)生能量場(chǎng)的裝置適于發(fā)射多個(gè)脈沖流的脈沖束，其中脈沖束中的至少兩個(gè)脈沖流至少基本相互平行取向。通過(guò)把脈沖信號(hào)分成多個(gè)平行脈沖流，形成脈沖流部分的脈沖不必相互緊密跟隨以增加傳遞速度。其優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)裝置可采用較不敏感、因而通常較不昂貴的形式。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)脈沖束包含9個(gè)脈沖流，所述脈沖流至少基本相互平行取向。通常特別有利的是從相互平行取向的9個(gè)脈沖流中編排每個(gè)脈沖束，因?yàn)檫@大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。脈沖因而在充分的相互間隔內(nèi)發(fā)射，籍此誤差修正系統(tǒng)通常不再必要。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，擾亂裝置被設(shè)置在至少一個(gè)目標(biāo)上。這些目標(biāo)本質(zhì)上可以很不相同，但通常都是有價(jià)值的目標(biāo)例如象珠寶、機(jī)密信息載體、車(chē)輛等。另外，也可能把擾亂裝置設(shè)置在動(dòng)物上或動(dòng)物體內(nèi)。也可能給人提供擾亂裝置，籍此人可以被定位。為了保證充分的隱私，正在被尋找的人的定位將通常在嚴(yán)格的條件下才可能。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，擾亂裝置適于以獨(dú)特的方式擾亂能量場(chǎng)。在多個(gè)目標(biāo)或動(dòng)物被放置在能量場(chǎng)的情況下，每個(gè)目標(biāo)或動(dòng)物的定位能夠單獨(dú)發(fā)生，其中混淆的危險(xiǎn)可得以防止。因而每個(gè)目標(biāo)或動(dòng)物提供有它自己的獨(dú)特的擾亂裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，甚至可以想象戶(hù)外運(yùn)動(dòng)的每個(gè)運(yùn)動(dòng)員，例如象足球、網(wǎng)球和冰球，都提供有獨(dú)特的擾亂裝置，籍此在任何任意時(shí)刻都可確定運(yùn)動(dòng)員的(相對(duì))位置。關(guān)于運(yùn)動(dòng)設(shè)備定位的全面敘述，參考申請(qǐng)人的荷蘭專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)NL 1023183，其主題內(nèi)容在此全部引入以做參考。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)包括適于局部擾亂能量場(chǎng)的擾亂裝置。脈沖流的局部擾亂，優(yōu)選地是脈沖束，應(yīng)當(dāng)給予廣義的解釋。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，擾亂裝置適于反射脈沖流。因此出現(xiàn)只在表面的(prima facie)脈沖流的反射。脈沖流的傳播方向然后被改變(被擾亂)，這可用探測(cè)裝置探測(cè)到。脈沖流反射的探測(cè)也可被指定為與雷達(dá)相關(guān)的技術(shù)。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，擾亂裝置適于影響脈沖流。在脈沖流的影響中，脈沖相對(duì)于基本模式的相對(duì)取向明確改變(被擾亂)，這也可用探測(cè)裝置確定。
擾亂裝置優(yōu)選地用芯片形成。芯片一般相對(duì)小并且通?？梢院?jiǎn)單方式插入或插在目標(biāo)或動(dòng)物上。所述芯片優(yōu)選地提供有大量電能以便能影響能量場(chǎng)的脈沖圖。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，擾亂裝置通過(guò)在目標(biāo)或動(dòng)物上的涂層而形成。涂層一般以相對(duì)簡(jiǎn)單且便宜的方式施加到相關(guān)目標(biāo)或動(dòng)物上。涂層通常特別適于反射脈沖流。除了芯片和涂層以外，擾亂裝置也能按不同方式來(lái)設(shè)計(jì)。擾亂裝置因此也能夠通過(guò)例如至少一種用于制備目標(biāo)的材料部分來(lái)形成。
所述系統(tǒng)優(yōu)選地提供有能夠和控制單元通信的可視化裝置以顯示所探測(cè)的目標(biāo)或動(dòng)物的位置?？梢暬b置在此可以被物理上連接到控制單元，但是一般安裝在離控制單元一段距離處?？刂茊卧涂梢暬b置之間的通信無(wú)線地發(fā)生，優(yōu)選地經(jīng)由電磁輻射，例如經(jīng)由WiFi網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于從控制單元到可視化裝置的數(shù)據(jù)傳輸，通常設(shè)置較不嚴(yán)格的技術(shù)要求。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，控制單元和可視化裝置之間的通信也無(wú)線地發(fā)生，但是經(jīng)由脈沖流?？梢暬b置能夠，例如被形成或形成便攜式設(shè)備的部分，所述便攜式設(shè)備最好是由用戶(hù)手持的。于此非限定的例子可以是PDA、XDA和WDA。
本發(fā)明也涉及使用這種定位系統(tǒng)定位目標(biāo)或動(dòng)物的方法，包括以下步驟A)產(chǎn)生能量場(chǎng)，其中所述能量場(chǎng)由一個(gè)或多個(gè)脈沖流形成，B)把至少一個(gè)目標(biāo)或動(dòng)物放置于能量場(chǎng)中，所述目標(biāo)或動(dòng)物提供有至少一種擾亂裝置以局部擾亂所述能量場(chǎng)，C)探測(cè)所述能量場(chǎng)的局部擾亂，以及D)根據(jù)所探測(cè)的局部擾亂定位目標(biāo)或動(dòng)物。目標(biāo)和動(dòng)物因而能夠以相對(duì)有效、精確和快捷的方式定位于能量場(chǎng)中。根據(jù)本發(fā)明的方法的其它優(yōu)點(diǎn)已在以上部分描述。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述方法提供有步驟E)，所述步驟E)包括如步驟D)根據(jù)所探測(cè)的局部擾亂定位目標(biāo)或動(dòng)物后顯現(xiàn)目標(biāo)或動(dòng)物的位置。通過(guò)目標(biāo)或動(dòng)物的顯現(xiàn)，人能夠快速清晰地確定能量場(chǎng)中相關(guān)目標(biāo)或動(dòng)物的位置。
在又一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)執(zhí)行步驟B)時(shí)，把提供有至少一種擾亂裝置的人放置于能量場(chǎng)中以局部擾亂能量場(chǎng)。人，特別是孩子，因而能夠相對(duì)迅速準(zhǔn)確地在確定區(qū)域如游樂(lè)場(chǎng)、城市、自然保護(hù)區(qū)等被追蹤。
本發(fā)明根據(jù)示于下圖的非限定的實(shí)施例給予說(shuō)明，其中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，以及圖3示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第三優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)1的第一優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。圖1示出引入了系統(tǒng)1的自然保護(hù)區(qū)2的俯視圖。系統(tǒng)1適于定位自然保護(hù)區(qū)2內(nèi)的特定動(dòng)物3以及人4。為此系統(tǒng)1包括多個(gè)發(fā)射器/接收器單元5以分別傳輸接收到的脈沖束6。在該實(shí)施例中，脈沖束6由至少基本相互平行取向的兩個(gè)脈沖流7組成。脈沖束6的整體形成覆蓋整個(gè)自然保護(hù)區(qū)2的能量場(chǎng)。發(fā)射器/接收器單元相互耦合并進(jìn)一步耦合到控制單元8?？刂茊卧?適于和每個(gè)發(fā)射器/接收器單元5通信?？刂茊卧?在此被耦合到屏幕9。出現(xiàn)在自然保護(hù)區(qū)2中的動(dòng)物3和人4每個(gè)提供有獨(dú)特的芯片(未示出)以局部擾亂所產(chǎn)生的能量場(chǎng)的脈沖流6。為了清楚，芯片擾亂后被擾亂的脈沖束10以獨(dú)特方式示于圖1。發(fā)射器/接收器單元5適于接收這些被影響的脈沖束10，基于此，利用控制單元8可確立相關(guān)動(dòng)物3或人4的準(zhǔn)確位置。于此相關(guān)數(shù)據(jù)能被進(jìn)一步顯示在屏幕9上。利用根據(jù)本發(fā)明的所示的系統(tǒng)1，動(dòng)物3和人4二者能夠相對(duì)快速精確地被追蹤。從如科學(xué)的、犯罪學(xué)的或安全的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這種相對(duì)快速精確的確定是至關(guān)重要的。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)11的第二優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。在所示的實(shí)施例中系統(tǒng)11被實(shí)施于加油站12用于機(jī)動(dòng)車(chē)輛13。系統(tǒng)11現(xiàn)在包括用于產(chǎn)生基于脈沖流15的能量場(chǎng)的發(fā)射裝置14。機(jī)動(dòng)車(chē)輛13提供有獨(dú)特的芯片16，其用做擾亂所產(chǎn)生的能量場(chǎng)的裝置。入射到獨(dú)特芯片16上的脈沖流15由芯片16以獨(dú)特方式轉(zhuǎn)換成改變的(變化的)脈沖流17。脈沖流17可由連接到加油站12的接收裝置18來(lái)拾取。接收裝置18被耦合到合并在網(wǎng)絡(luò)中的控制單元(未顯示)，使用所述控制單元能夠確定加油站12中機(jī)動(dòng)車(chē)輛13的存在。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)11因此能夠很容易地用于追蹤特別是正在尋找的被偷的機(jī)動(dòng)車(chē)輛13。當(dāng)確定的(被尋找的)機(jī)動(dòng)車(chē)輛13被追蹤時(shí)，警報(bào)器13能可選地激活。這也可能是無(wú)聲報(bào)警器，以便地方當(dāng)局能得到警告而不會(huì)被注意。用這種方式可能最小化或至少減少未解決的機(jī)動(dòng)車(chē)輛偷竊的數(shù)量。在本文中(實(shí)際上)在特定區(qū)域的每一個(gè)加油站12優(yōu)選地提供有根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)11。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)20的第三優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。在所示出的實(shí)施例中系統(tǒng)20被應(yīng)用于游樂(lè)園21中。系統(tǒng)20特別配置于此是為了定位孩子22，特別是丟失的孩子。在游樂(lè)園21的每個(gè)角落安置有脈沖發(fā)生器23以產(chǎn)生能量場(chǎng)。脈沖發(fā)生器23適于產(chǎn)生脈沖束24，其中每個(gè)脈沖束24包括三個(gè)至少基本相互平行取向的脈沖流25。所產(chǎn)生的能量場(chǎng)覆蓋(實(shí)際上)整個(gè)游樂(lè)園21。在游樂(lè)園21的入口26，孩子22提供有獨(dú)特粘貼物(未顯示)，其中粘貼物適于以獨(dú)特方式擾亂能量場(chǎng)。粘貼物在這里提供有例如涂層、芯片和/或材料層以便以獨(dú)特方式擾亂能量場(chǎng)。在入口26孩子的數(shù)據(jù)和獨(dú)特粘貼物也相互耦合并輸入數(shù)據(jù)庫(kù)。能量場(chǎng)的擾亂可通過(guò)中央接收器27觀察。脈沖發(fā)生器23和中央接收器27二者都耦合到可以從游樂(lè)園21的入口26控制的控制系統(tǒng)。在孩子22丟失的情況下，父母例如可在入口26或在游樂(lè)園21的另一個(gè)報(bào)告位置(未顯示)報(bào)告這些，籍此使用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)20，經(jīng)由數(shù)據(jù)庫(kù)，丟失的孩子22能直接而精確地定位。在游樂(lè)園21長(zhǎng)時(shí)間丟失孩子22因而可以被阻止，或至少被減少。
很顯然本發(fā)明并不局限于這里所示出并說(shuō)明的示范性的實(shí)施例，但是在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)，大量的變化是可能的，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是不言自明的。
權(quán)利要求
1.定位系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生能量場(chǎng)的裝置，其中所述能量場(chǎng)由一個(gè)或多個(gè)脈沖流形成，至少一個(gè)擾亂裝置，用于局部擾亂所述能量場(chǎng)，探測(cè)裝置，用于探測(cè)所述能量場(chǎng)的局部擾亂，以及控制單元，耦合到所述探測(cè)裝置以根據(jù)所探測(cè)的局部擾亂來(lái)定位所述擾亂裝置。
2.如權(quán)利要求1的定位系統(tǒng)，特征在于用于產(chǎn)生能量場(chǎng)的裝置適于發(fā)射多個(gè)脈沖流的脈沖束，其中脈沖束中的至少兩個(gè)脈沖流至少基本相互平行取向。
3.如權(quán)利要求2的定位系統(tǒng)，特征在于每個(gè)脈沖束包括9個(gè)脈沖流，所述脈沖流至少基本相互平行取向。
4.如權(quán)利要求1-3之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置被設(shè)置在至少一個(gè)目標(biāo)上。
5.如權(quán)利要求1-3之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置被設(shè)置在動(dòng)物上。
6.如權(quán)利要求5的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置被設(shè)置在人上。
7.如權(quán)利要求1-6之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置適于以獨(dú)特方式擾亂所述能量場(chǎng)。
8.如前述權(quán)利要求之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置適于反射所述脈沖流。
9.如前述權(quán)利要求之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置適于影響所述脈沖流。
10.如前述權(quán)利要求之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置由芯片形成。
11.如權(quán)利要求1-9之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述擾亂裝置由涂層形成。
12.如前述權(quán)利要求之任一的定位系統(tǒng)，特征在于所述定位系統(tǒng)提供有能夠和所述控制單元通信的可視化裝置以顯示所探測(cè)的擾亂裝置的位置。
13.如權(quán)利要求12的定位系統(tǒng)，特征在于所述控制單元和所述可視化裝置之間的通信經(jīng)由電磁輻射無(wú)線地發(fā)生。
14.如權(quán)利要求12的定位系統(tǒng)，特征在于所述控制單元和所述可視化裝置之間的通信經(jīng)由脈沖流無(wú)線地發(fā)生。
15.使用如權(quán)利要求1-14之任一的定位系統(tǒng)來(lái)定位目標(biāo)或動(dòng)物的方法，包括以下步驟A)產(chǎn)生能量場(chǎng)，其中所述能量場(chǎng)由一個(gè)或多個(gè)脈沖流形成，B)把至少一個(gè)目標(biāo)或動(dòng)物放置于所述能量場(chǎng)中，所述目標(biāo)或動(dòng)物提供有至少一種擾亂裝置以局部擾亂所述能量場(chǎng)，C)探測(cè)所述能量場(chǎng)的局部擾亂，以及D)根據(jù)所探測(cè)的局部擾亂來(lái)定位所述目標(biāo)或動(dòng)物。
16.如權(quán)利要求15的方法，特征在于所述方法提供有步驟E)，所述步驟E)包括如步驟D)根據(jù)所探測(cè)的局部擾亂定位目標(biāo)或動(dòng)物后顯現(xiàn)目標(biāo)或動(dòng)物的位置。
17.如權(quán)利要求15或16的方法，特征在于當(dāng)執(zhí)行步驟B)時(shí)，把提供有至少一種擾亂裝置的人放置于能量場(chǎng)中以局部擾亂所述能量場(chǎng)。
全文摘要
在特殊情況下可能需要跟隨、追蹤或者另外定位特定目標(biāo)或動(dòng)物(組)，特別是人。本發(fā)明涉及一種定位系統(tǒng)。本發(fā)明也涉及使用這種定位系統(tǒng)定位目標(biāo)或動(dòng)物的方法。
文檔編號(hào)G01S5/02GK1774648SQ200480010110
公開(kāi)日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者馬泰因·席默爾, 喬治·約翰內(nèi)斯·費(fèi)迪南杜斯·布洛姆 申請(qǐng)人:埃昂托拉斯特有限公司