本發(fā)明涉及根據(jù)相應(yīng)獨立權(quán)利要求的前序部分的、用于無線定位或確定有限空間內(nèi)的對象位置的網(wǎng)絡(luò)布置和用于操作所述網(wǎng)絡(luò)布置的方法。本發(fā)明的主題還是計算機程序和用于存儲計算機程序的機器可讀數(shù)據(jù)存儲裝置，通過其能夠執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。

背景技術(shù)：

在工業(yè)工廠車間、生產(chǎn)車間、廠房或類似場所的領(lǐng)域中，已知通過無線定位或無線電定位來對移動對象進(jìn)行空間定位。此類對象是在自動引導(dǎo)車輛系統(tǒng)中使用的自動集裝箱貨車或裝置(“自動引導(dǎo)車輛-agv”)。這些貨車被自動引導(dǎo)并且沿實際線標(biāo)記或虛擬線標(biāo)記移動而無需人工操作。在倉儲或工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，其可以涉及對鋼產(chǎn)品進(jìn)行定位，例如像已經(jīng)沉積在鋼結(jié)構(gòu)中的厚板或卷材，然而其中所述對象也可以是自給自足式機器人車輛、叉車或類似物。由此，一維位置可以例如沿起重機的車道導(dǎo)向，二維位置可位于對象的平坦表面或空間位置上，例如在三維存儲系統(tǒng)中。

這種無線電定位系統(tǒng)根據(jù)通過“援引加入”全面引用的美國6,133,876是已知的，并且涉及用于通過脈沖形無線電信號(所謂的“脈沖無線電系統(tǒng)”)確定位置的方法和網(wǎng)絡(luò)布置。由此，提供了具有第一周期的第一收發(fā)器、以及遠(yuǎn)離第一收發(fā)器并且具有第二周期的第二收發(fā)器。使用第一周期來產(chǎn)生第一參考周期脈沖，并且第一收發(fā)器通過此參考周期脈沖來播放第一系列脈沖。第二收發(fā)器接收此第一系列脈沖，并且第二收發(fā)器通過這些脈沖來同步化。第二收發(fā)器使用第二周期來產(chǎn)生第二參考周期脈沖，并且第二收發(fā)器通過此第二參考周期脈沖來播放第二系列脈沖。第一收發(fā)器接收此第二系列脈沖并且執(zhí)行與其的同步化?；诖送交?，產(chǎn)生在時間上對應(yīng)延遲的第一參考周期脈沖，并且在此之外，確定第一參考脈沖于延遲的第一參考脈沖之間的時間差，其中此時間差指示第一系列脈沖和第二系列脈沖的總運行時間。

根據(jù)美國7,873,099呈現(xiàn)基于超寬帶(uwb)信號并且相應(yīng)地基于運行時間測量或飛行時間測量的定位系統(tǒng)，其中對應(yīng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的uwb接收器基于接收信號結(jié)構(gòu)使接收器側(cè)時間信息同步化，其中時間信息被解調(diào)并且其中所解調(diào)的時間信息用于設(shè)置接收器側(cè)周期。通過有關(guān)運行時間延遲的信息，并且即通過增加周期值以補償所述運行時間延遲來調(diào)整接收器側(cè)周期?；谙惹耙阎陌l(fā)送器與接收器之間的距離來確定運行時間延遲，其中發(fā)送器和接收器可以是雙向連接的一部分，并且其中通過測量數(shù)據(jù)包循環(huán)周期(所謂的“往返定時”)，即通過測量數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的數(shù)據(jù)包從發(fā)送器播放到接收器和返回所需要的時間，確定運行時間延遲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的基本思想是通過基于無線或無線電的、基于距離的測量系統(tǒng)對對象進(jìn)行定位或空間定位(定位)，所述對象在此是相關(guān)的并且優(yōu)選地能夠在空間上有限的空間或區(qū)域內(nèi)移動，所述定位或無線定位優(yōu)選地基于所述運行時間測量或飛行時間測量而進(jìn)行。這些對象中的每一個具有隨后將更詳細(xì)描述的“標(biāo)簽”，通過所述“標(biāo)簽”能夠清楚地識別對象或者清楚地將對象與其他對象區(qū)分開。隨后，積極參與測量方法的對象也被標(biāo)記為“參與者”。由此，對象可以布置在開始提到的集裝箱貨車上或每個其他資產(chǎn)上，將確定所述對象在這種空間中的位置。

根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)布置基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，其中多個自給自足式參考節(jié)點被布置為分布在有限空間或區(qū)域中。優(yōu)選通過管理節(jié)點來控制對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。然而應(yīng)當(dāng)注意，也可以在參考節(jié)點中實現(xiàn)管理節(jié)點的功能。由此，能夠根據(jù)飛行時間測量數(shù)據(jù)計算參考節(jié)點的單獨位置、以及主動參與(測量)過程的對象的位置。

將整個網(wǎng)絡(luò)分成至少兩個區(qū)段(“子網(wǎng)”)確保了即使大范圍或大規(guī)模的工廠車間或廠房僅被一個位置確定或監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋。

在當(dāng)前觀點中，所述參考節(jié)點邏輯上也對應(yīng)于其中將進(jìn)行所述位置對象的定位的這種網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段中的所述參與者，其中參考節(jié)點被布置或安裝在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的固定點上，并且其中在可分配的坐標(biāo)系中識別所述參考節(jié)點的坐標(biāo)。相應(yīng)地，管理節(jié)點描繪網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段的特定參與者，所述參與者被布置或安裝在這種網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的固定點上，并且執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法所需的管理功能。管理節(jié)點可以附加地裝備有與對應(yīng)it基礎(chǔ)設(shè)施中的服務(wù)器計算機的連接，所述it基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)然未必需要被填充，因為管理節(jié)點本身也可以提供這些功能。

在根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)布置或根據(jù)本發(fā)明的方法中，通過“三邊測量”，并且即通過脈沖式無線電信號(例如，通過超寬帶(uwb)無線電、或測量信號、或?qū)?yīng)的短脈沖式測量信號)來確定位置。由此，在二維位置確定的情況下，基于相對于至少三個點的對應(yīng)移除測量或距離測量來確定三邊測量；或在三維或空間位置確定的情況下，基于相對于至少四個點的對應(yīng)移除測量或距離測量來確定三邊測量。uwb技術(shù)作為鄰近無線電技術(shù)特別適合于當(dāng)前空間有限的測量區(qū)。

優(yōu)選地以時間連續(xù)的時間窗或時隙的序列發(fā)射或接收用于飛行時間測量的測量信號。如果在時間范圍內(nèi)以某個載波頻率僅發(fā)射信號時域中非常短的脈沖，那么通過傅立葉變換在頻域中呈現(xiàn)寬帶頻譜。對于uwb信號，此帶寬位于≥500mhz的區(qū)中。目前，為對象和/或參考節(jié)點的精確定位的目的利用非常短的脈沖。

所述測量優(yōu)選由所述位置對象發(fā)送，其中至少三個參考節(jié)點的布置啟用對象或參與者在一個平面中的精確空間定位，并且其中至少四個參考節(jié)點的布置啟用對象或參與者在三維空間中的精確空間定位。然而，由此存在進(jìn)一步的問題：不是所有的參考節(jié)點和參與者都可同時發(fā)送或用無線電發(fā)送。此進(jìn)一步的問題當(dāng)然可以通過隨后更詳細(xì)描述的參與者管理來解決。

附加地，根據(jù)本發(fā)明的所述參與者管理使得能夠通過在運行操作期間動態(tài)配置的無線電，測量或定位在此相關(guān)的參考節(jié)點網(wǎng)絡(luò)和對象。

它可以通過參考節(jié)點的通信技術(shù)上或空間上線性形狀的鏈接來實現(xiàn)，例如根據(jù)本來已知的“菊花鏈”(dc)拓?fù)浠蚣夹g(shù)，或通過不同的至少局部線性形狀的鏈接形狀來實現(xiàn)，例如星形或圓形鏈接，其中參考節(jié)點之間或一個管理節(jié)點與參考節(jié)點之間的通信可能以可控制的方式進(jìn)行。由此，至少兩個菊花鏈(dc)拓?fù)湟部梢圆贾迷诰W(wǎng)絡(luò)區(qū)段中，這具有進(jìn)一步的優(yōu)點：當(dāng)參與者在第一dc拓?fù)渲行伦詴r，同時可以附加地執(zhí)行已經(jīng)運行的測量過程而無中斷。

可能以這種方式確定或選擇合適的dc拓?fù)?，以使得對于dc鏈中發(fā)現(xiàn)的每個參與者可能存在最佳通信路徑，例如通過對應(yīng)地最小化兩個通信參與者或相鄰參與者之間的相應(yīng)距離。最佳dc拓?fù)淇梢酝ㄟ^所述管理節(jié)點來動態(tài)計算，并且由此可以被最佳地調(diào)整到改變的情況(例如，通過添加或移除參與者和/或參考節(jié)點)。由此，菊花鏈或網(wǎng)絡(luò)和/或測量過程的冗余出現(xiàn)，特別是另外與可能故障的參考節(jié)點相比較，因為盡管存在這種故障，菊花鏈或測量過程仍繼續(xù)運行。

可以通過時分多址方法(“tdma”)和(通過)碼分多址方法(“cdma”)的適當(dāng)組合來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法。程序具有對于tdma方法的顯著重要性，通過所述程序能夠動態(tài)地產(chǎn)生在此相關(guān)的時間窗，并且通過所述方法經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的(主動參與的)參與者之間的通信相對容易可能或技術(shù)地轉(zhuǎn)換定位測量。在參與者之間的優(yōu)選提供的雙向通信中，在參與者之間向后和向前(雙向)發(fā)送對應(yīng)的通信數(shù)據(jù)包，并且在此過程中執(zhí)行所述飛行時間測量。根據(jù)本發(fā)明的測量過程由此將用于保證設(shè)置測量間隔的tdma特定能力與用于管理參與者的動態(tài)部件相組合。因此，通過所述信號軌道(例如，uwb)向所有參與者動態(tài)提供對新tdma時隙映射或計劃(“tdma時隙映射”)進(jìn)行基于規(guī)則的計算的指令。同時，本網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浔粋魉偷叫碌膮⑴c者，以使得對于大部分或甚至完全地不存在配置復(fù)雜性。

在tdma方法中，肯定存在進(jìn)一步的問題：因為僅存在一個物理轉(zhuǎn)移信道，在運行測量過程期間因為不可用的時隙，可能難以或甚至不可能在待測量對象的周期中可能注冊或接收新參與者。此問題類似地通過根據(jù)本發(fā)明的用于管理參與者的方法來解決。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以提供：所述雙向通信由“播放”通信補充，其中管理節(jié)點(或管理主動參考節(jié)點)優(yōu)選地向參與者發(fā)送對應(yīng)的“播放”信號。由此，網(wǎng)絡(luò)中的可能改變可以被傳送到所有參與者，特別是傳送到參考節(jié)點，以使得至少所有參考節(jié)點具有相同的知識狀態(tài)。此類改變優(yōu)選地是參與者或位置對象的注冊、注銷和重新注冊。與提供用于執(zhí)行測量過程和與其連接的通信的所謂“測距時隙”相比，可以為所述播放通信提供單獨時隙，即所謂“播放時隙”。

通過播放通信傳輸?shù)男盘杻?yōu)選地包含：網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的所有區(qū)段或子網(wǎng)的全局網(wǎng)絡(luò)信息、所謂的“歷書”列表、連同先前所述的有關(guān)注冊、注銷和重新注冊的信息。此列表包括整個網(wǎng)絡(luò)中存在的參考節(jié)點和所述參考節(jié)點的空間中的相應(yīng)位置。附加地，列表包括有關(guān)每個參與者的信息，以及實際上獨立于網(wǎng)絡(luò)中的參與者網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)位置的清楚的唯一標(biāo)識符(uid)，例如本來已知的“mac-id”，以及獨立于網(wǎng)絡(luò)中的位置并且同時本來已知的位置標(biāo)識符(lid)。

附加信息還可以包括空間中的參與者在適合于定位的坐標(biāo)系中的(物理)位置。以此方式，可以提供網(wǎng)絡(luò)區(qū)段的本地標(biāo)識符(“sid”＝子網(wǎng)標(biāo)識符)，其中在具有若干區(qū)段的網(wǎng)絡(luò)中，sid和lid的組合提供測量操作所需的參與者的標(biāo)識符?？梢酝ㄟ^使用sid可以清楚地確定cdmaabd所產(chǎn)生的通信信道，所述通信信道在用于注冊的區(qū)段中使用以及在測量操作中使用。

在所述tdma時隙映射中，還可以提供被保持清楚用于傳遞網(wǎng)絡(luò)信息的特殊時隙(“向前播放時隙”)。在這種播放時隙中傳遞的信息包括例如有關(guān)坐標(biāo)系、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?例如所述歷書列表)的信息。附加地，可以傳送在網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)接收其新注冊的參與者的所述id(uid和lid)。由此，所述信息僅呈現(xiàn)可能信息的實例；也能夠轉(zhuǎn)移許多不同類型的信息。如果網(wǎng)絡(luò)中沒有變化，那么原則上不使用向前播放。為了實現(xiàn)盡可能大的冗余，在播放期間，定位區(qū)段中的所有其他參與者(無論它們是位置對象還是參考節(jié)點)僅適當(dāng)?shù)厥章牷蛱幚戆诓シ胖械男畔ⅰ?/p>

還可以提供所謂的“返回播放”，并且實際上提供信息電報，菊花鏈中的相鄰參與者通過所述信息電報，與tdma時隙映射的當(dāng)前運行期間在網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段中最近已經(jīng)注冊的參與者通信。

如已經(jīng)提到的，根據(jù)本發(fā)明的方法啟動動態(tài)參與者管理，其中可以在現(xiàn)有或測量的參與者周期中接收新注冊的參與者，或者可以在任何時間從其移除所述新注冊的參與者，而無需運行位置確定或運行位置測量過程，由此被固有地中斷。所建議的動態(tài)參與者管理附加地實現(xiàn)：例如因為信號質(zhì)量過差而未理解單獨傳送消息的參與者未從參與者周期排除或不受任何其他缺點。

在所述參與者管理中，可以提供：在定位網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段中新注冊的位置對象通過第一通信信道收聽網(wǎng)絡(luò)中的播放通信以便接收當(dāng)前參考節(jié)點的概覽，并且位置對象通過第二通信信道與選自播放通信的參考節(jié)點異步地通信以便促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)中的接收。因此，可能當(dāng)參與者新注冊時，播放通信也可無中斷地進(jìn)行。

在參與者管理中，還可以提供：選自待注冊的位置對象的參考節(jié)點向位置對象分配初始標(biāo)識符(在管理節(jié)點接收此初始標(biāo)識符之向前)，或者如果已經(jīng)分配初始標(biāo)識符，那么回溯地分配新的最終標(biāo)識符。附加地，所選擇的參考節(jié)點向待注冊的位置對象提供有關(guān)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜中畔?，以便促進(jìn)或改進(jìn)位置對象的后續(xù)通信。

應(yīng)當(dāng)注意，將盡可能快地進(jìn)行參與者在網(wǎng)絡(luò)中的所述注冊，然而還必須盡可能安全地通過最小信息交換來進(jìn)行所述注冊。同時，必須給出定位測量的功能能力，即已經(jīng)注冊的每個移動參與者必須能夠自主地確定其在空間中的位置。在網(wǎng)絡(luò)注冊中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆纱耸紫葍?yōu)選作為所述歷書信息被傳送。

根據(jù)本發(fā)明的方法和網(wǎng)絡(luò)布置附加地使得能夠在此處相關(guān)的無線電網(wǎng)絡(luò)中顯著簡化地構(gòu)造區(qū)段，以便提供盡可能可縮放的系統(tǒng)。由此，將要保證在網(wǎng)絡(luò)尺寸和參與者數(shù)量兩方面的簡單可縮放性。由此，使得容易對非常大的工業(yè)區(qū)域進(jìn)行定位，其中參與者數(shù)量對在此相關(guān)的定位測量的重復(fù)率的影響被減小到可能的最小值。同時，消除了整個網(wǎng)絡(luò)尺寸縮進(jìn)的影響。

還應(yīng)當(dāng)注意，本文所描述的整個通信或?qū)?yīng)信號轉(zhuǎn)移可以同步地和異步地進(jìn)行。

安裝根據(jù)本發(fā)明的計算機程序以便執(zhí)行過程的每個步驟，特別是當(dāng)其在計算機裝置上進(jìn)行時。為此目的，提供了機器可讀數(shù)據(jù)存儲裝置，在所述機器可讀數(shù)據(jù)存儲裝置上存儲根據(jù)本發(fā)明的計算機程序。通過在此處相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)上運行根據(jù)本發(fā)明的計算機程序，特別是所述管理節(jié)點或與其連接的數(shù)據(jù)處理裝置，獲得根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)布置，其被安裝以便操作或控制根據(jù)本發(fā)明的測量過程。

可以在說明書和附圖中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的另外優(yōu)點和實施方案。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所述以及隨后解釋的特征不僅能夠以相應(yīng)的指定組合使用，還能夠以其他組合或單獨使用而不脫離本發(fā)明的范圍。

附圖說明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明由兩個菊花鏈形成的網(wǎng)絡(luò)。

圖2a-2d示出當(dāng)新參與者在不同時隙中、在根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)布置中注冊時的示例性情況。

圖3在表格中示出通過時隙序列的通信協(xié)議的時間程序。

圖4示出在根據(jù)本發(fā)明的方法中出現(xiàn)的“鏈占用”狀態(tài)和通信信道狀態(tài)的示例性實施方案，并且實際上在<＝5的參與者數(shù)量的實例中。

圖5a、圖5b示出在根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)布置中進(jìn)行的通信事件的兩個示例性實施方案。

圖6示出用于防止定位區(qū)段之間的串?dāng)_的示例性信道束分布。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)本發(fā)明由兩個菊花鏈形成的網(wǎng)絡(luò)的示例性構(gòu)造。在此實例中的基于所述uwb技術(shù)的通信鏈中，在所述示例中，通信消息在兩個“菊花鏈”內(nèi)的“相鄰”參與者之間順序傳播。

圖1所示的網(wǎng)絡(luò)布置包括管理節(jié)點100，在示例性實施方案中，所述管理節(jié)點100以本來已知的數(shù)據(jù)技術(shù)方式通過以太網(wǎng)連接105連接到外部it服務(wù)器110。實際上也可以在管理節(jié)點100本身中實現(xiàn)此服務(wù)器功能。有限空間由線115限定，參與者被布置在所述空間中或能夠在所述空間中(動態(tài)地)移動。電源120、120'布置在此外限制線115上，以便給參與者提供其操作所需的電能。

在描繪的下半部中，第一菊花鏈(c1)125從管理節(jié)點100分支，并且在描繪的上半部中，第二菊花鏈(c2)130這樣做。在此示例性實施方案中，五個參考節(jié)點135-155沿著第一菊花鏈125布置，并且五個參考節(jié)點160-180在第二菊花鏈130中類似地這樣做。應(yīng)當(dāng)注意，在此描繪中仍然沒有示出(真實的)位置對象。

圖1所示的網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的參與者定位測量通過已知的“三邊測量”方法進(jìn)行。此方法基于單獨位置(在均勻觀察中)處于圓形或3d空間中，處于圍繞此點的球殼中，如果僅知道對象與已知點的距離。在兩個已知點中，單獨位置位于兩個球殼的交叉點上，即在圓周上。

在圖2a-2d中，通過根據(jù)圖1所示的網(wǎng)絡(luò)布置的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以一行連續(xù)時隙(隨后簡化為“時隙”)示出根據(jù)本發(fā)明的方法的第一示例性實施方案的示例性方法步驟。所示的時隙是圖3所示的總共32個時隙400中的代表性時隙2、4、16和22。在這四個描繪中示出五個示例性位置對象300-320，通過所述描述，對象300-315已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)中或在管理節(jié)點處注冊并且隨后是“參與者”，然而對象320尚未注冊并且隨后在當(dāng)前意義上仍然不是“參與者”。因此，對象320被設(shè)置有人耳以便如隨后詳細(xì)描述的指示其收聽播放信道。

此第一示例性實施方案涉及位置對象所進(jìn)行的新注冊的面向網(wǎng)絡(luò)的話語。在用于動態(tài)管理uwb網(wǎng)絡(luò)中的參與者以用于定位的此示例性實施方案中，假設(shè)根據(jù)以下定義存在圖1所示的基本功能定位網(wǎng)絡(luò)：參考節(jié)點和管理節(jié)點能夠發(fā)出、接收和處理uwb無線電信號。它們各自具有有效的lid和uid。網(wǎng)絡(luò)包括兩個菊花鏈c1和c2，其各自由五個參考節(jié)點組成，其中鏈中的相應(yīng)連續(xù)參與者可以通過無線電信道相互(即雙向地)交換消息。

每個鏈中五個參考節(jié)點的數(shù)量僅是一個實例，并且可以采用大于或小于5的任何期望數(shù)值，其中在通過三邊測量的定位對象的二維或準(zhǔn)三維定位中，數(shù)值應(yīng)優(yōu)選地>＝3。在沿線的定位對象的一維定位(localisation或location)中，數(shù)值必須≥2。兩個菊花鏈還可以附加地包含不同數(shù)量的參考節(jié)點。然而，從資源效率和最大測量速度的觀點來看，對稱構(gòu)造是優(yōu)選的。來自菊花鏈c1的參考節(jié)點隨后由數(shù)字“11”至“15”示出并且包含在圖1中，來自菊花鏈c2的參考節(jié)點由數(shù)字“21”至“25”示出。

為了簡化管理節(jié)點的識別的目的，它具有數(shù)字“0”。在示例性實施方案中，識別uwb網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段中的參考節(jié)點專有地通過uid和lid來進(jìn)行。假定在圖3中作為實例示出的所述tdma時隙映射已經(jīng)形成或存在。應(yīng)當(dāng)提及，不僅尋址的參與者可以理解在uwb通信中發(fā)送的消息，正在收聽相同信道的所有參與者還可以理解所述消息。在通信中，在本示例性實施方案中使用七個或六個信道以用于通信。此數(shù)字是實例并且可以是任何其他期望的量。然而，從使用信道和效率的觀點來看，使用n+1或n+2是優(yōu)選的，其中n是屬于一個菊花鏈的參考節(jié)點的最大數(shù)量。為了改善通信的中斷安全性，信道數(shù)量也可以是n+2或更多的。

在此示例性實施方案中，根據(jù)圖3和圖4，播放信道被標(biāo)記為“b”并且用于測量的信道被標(biāo)記為“m1”至“m5”。附加地，特別設(shè)置用于注冊新參與者的另外信道是可用的。此注冊信道被標(biāo)記為“a”并且未在圖中示出，但是隨后更詳細(xì)地描述。當(dāng)僅使用六個無線電信道時，播放時隙“b”被取消或保存，并且測量信道“m1”用于播放消息。

在此示例性實施方案中，tdma時隙映射由32個時隙400組成，并且在圖3所示的表中描繪。在此表中所示的32個時隙的數(shù)量僅是實例，以使得tdma時隙映射的更長或更短的長度也是可想到的。在較短長度的情況下，調(diào)整參與的參考節(jié)點的數(shù)量，并且由此對應(yīng)地調(diào)整定位區(qū)段的尺寸。在表的第二列405中，在播放的情況下、在相應(yīng)時隙400中交互的參考節(jié)點由圖1所示的編號('0'、'11'-'15'、'21'-'25')呈現(xiàn)，并且其在第三列410中，在32個時隙中的每一個中的相關(guān)參考節(jié)點之間進(jìn)行交互。原則上也指示現(xiàn)有的測量時隙。

在圖2a-2d中未示出的第一時隙中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)配置中的改變，圖1所示的管理節(jié)點'0'100在播放信道b上與圖1所示的參考節(jié)點'11'135和'21'160進(jìn)行通信。改變僅在時隙映射的隨后運行中有效。在此之后是圖2a所示的用于確定位置的第二時隙(“時隙2”)，其中相對于菊花鏈c1中的參考節(jié)點在信道m(xù)1-m5上執(zhí)行已經(jīng)集成到測量過程中的定位對象。由此，從圖4所示的“鏈占用”數(shù)據(jù)字區(qū)段500導(dǎo)出515信道的使用。在此數(shù)據(jù)字區(qū)段中，將一個位分配到每個可能lid，所述位顯示相應(yīng)lid是否在該時間點存在于區(qū)段中。由此，根據(jù)已經(jīng)存在的lid的數(shù)量，可以基于所提出的規(guī)則導(dǎo)出參與者將使用的測量時隙525和測量信道520m1-m5的布局?？梢栽诟奖碇虚喿x相應(yīng)的分配，即哪個測量信道520被分配到哪個參考節(jié)點。由此，在第一行530中指定相應(yīng)信道，并給在第一列535中指定相應(yīng)鏈。因此，表中輸入的數(shù)字對應(yīng)于圖1中的參考數(shù)字。

如果可能的話，通過四個參考節(jié)點135、140、145和150、經(jīng)由在此存在的通信信道“m1”至“m4”，在一單個測量時隙中同時覆蓋圖2a-2d所示的四個位置對象'o1'300、'o2'305、'o3'310和'o4'315。由此可以在所述收聽模式中發(fā)現(xiàn)位置對象'o5'320，如由符號耳朵所指示的。在此之后，在參考節(jié)點'11'135與'12'140之間出現(xiàn)“向前播放時隙”(“時隙3”)。根據(jù)時隙4的圖2b所示的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與定位對象'o1'300、'o2'305、'o3'310和'o4'315形成布置在菊花鏈c2中的參考節(jié)點160、165、170、175的測量時隙，根據(jù)“鏈占用”數(shù)據(jù)字區(qū)段中的描述依次預(yù)定這些位置對象的信道分配，其中定位對象'o5'320仍然處于所述收聽模式。在此之后，在參考節(jié)點'21'160與'22'165之間出現(xiàn)“向前播放”。如圖3中的表所描繪的，測量時隙和向前播放時隙總是交替的。

在向前播放信號已經(jīng)到達(dá)菊花鏈的相應(yīng)端之后，通過所述參考節(jié)點'15'155并且實際上在本示例性實施方案中根據(jù)圖3所示的時隙400在第22時隙中，進(jìn)行圖2d所示的發(fā)送返回播放信號335。此返回播放335在動態(tài)參與者管理中起特別的作用，因為在此希望參與位置的位置對象的新注冊被傳送到uwb網(wǎng)絡(luò)。隨后描述注冊本身的精確過程。新參與者在注冊過程期間根據(jù)其uid的公開具有分配給它的初始lid。由此，在此示例性實施方案中，鏈c1中的注冊的特征在于lid的lsb中的邏輯'1'，而鏈c2中的注冊獲得lsb中具有邏輯值'0'的lid。由此，有效地防止每個菊花鏈中的若干申請者接收相同的lid。

在示例性實施方案中，返回播放中的所述新注冊通過其uid和分配的lid沿菊花鏈從其端部傳播和累積。對應(yīng)于圖1所示的示例性實施方案，參考節(jié)點15通過五個新注冊的相應(yīng)uid和lid將多達(dá)五個新注冊的最大值傳送到參考節(jié)點14。參考節(jié)點14將這五個新注冊和其新注冊列表與此參考節(jié)點進(jìn)行比較，以及檢查參考15所分配的lid中的一個是否也已經(jīng)被其分配并且由此被雙重分配。只要情況不是這樣，參考節(jié)點14就將新注冊添加到分配給其的注冊列表，直到五個新注冊的最大值。然而，如果由參考節(jié)點14執(zhí)行的檢查顯示由其分配的lid中的一個已經(jīng)包含在先前播放的新注冊列表中，那么它向申請者分配新的lid。在圖1所示的網(wǎng)絡(luò)布置中，其中每個鏈僅具有五個參考節(jié)點，由此新注冊列表不能超過總共五個注冊的長度。

所描述的返回播放過程對于沿著菊花鏈c1的每個參考節(jié)點是統(tǒng)一的。相同方法也單獨地應(yīng)用于菊花鏈c2中的返回播放。在本示例性實施方案中，菊花鏈在播放期間不彼此交互，由此兩個返回播放信號軌道的端點是相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段的管理節(jié)點。在兩個菊花鏈的情況下，由此每個“時隙映射”周期可以進(jìn)行十個新注冊的最大數(shù)量，其中可以從開始有效地避免沖突。通過使用較長的時隙映射，類似于有關(guān)正向播放的情況，可以通過返回播放進(jìn)行兩個菊花鏈的交互(如果同時不發(fā)生測量通信的話)。由此，可以實現(xiàn)較高的冗余。

在接收返回播放之后，管理節(jié)點將新參與者注冊到“鏈占用”數(shù)據(jù)字區(qū)段中，并通過已經(jīng)同時進(jìn)行的傳送到接收參考節(jié)點或參與者的新注冊來準(zhǔn)備用于下一個“時隙映射”運行的向前播放數(shù)據(jù)包。

所描述的過程持續(xù)時間表示管理參與者的過程的可能實現(xiàn)方式。方法的其他表現(xiàn)也是可能的。

以此方式，在程序的擴展中，可以在返回播放中附加地累積和傳送有關(guān)注冊參與者和參考節(jié)點的診斷信息，以便同時獲得網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)整體概覽并且防止其出現(xiàn)故障或中斷。管理節(jié)點可以通過圖1所示的對it網(wǎng)絡(luò)的輸入105，將此診斷信息、特別還有關(guān)于新注冊的信息傳送到中央服務(wù)器110，以便使得能夠在控制臺或it管理系統(tǒng)中進(jìn)行描繪。然而，網(wǎng)絡(luò)管理也可能與現(xiàn)有it網(wǎng)絡(luò)的存在分離。與it網(wǎng)絡(luò)的連接可以通過可訪問的以太網(wǎng)連接或相關(guān)已知的無線連接來進(jìn)行。

根據(jù)在此處相關(guān)的用于定位的uwb網(wǎng)絡(luò)上注冊的新參與者的網(wǎng)絡(luò)側(cè)處理(即基本上通過參考節(jié)點)的先前描述，隨后描述用于注冊定位對象的過程的示例性實施方案。

在此示例性實施方案中，所描述的tdma過程的特殊布置和所描述的信道結(jié)構(gòu)是特別有利的?！皌dma時隙映射”在此以這種方式布置，以使得僅在圖3和圖4所示的到一部分參考節(jié)點的信道m(xù)1-m5中，或甚至僅通過如圖1所示的兩個菊花鏈c1或c2中的一個進(jìn)行定位測量。在這些定位測量的過程期間，剩余的參考節(jié)點可以在通信信道a上等待新注冊。在向前播放期間，沒有關(guān)于參與者所進(jìn)行的可能(新)注冊的消息可以被交換。

在當(dāng)前的返回播放信號中，可以應(yīng)用特殊的方法，其中例如只有菊花鏈中的兩個直接后繼者中的一個不能接收任何注冊消息。這可以附加地通過網(wǎng)絡(luò)診斷來動態(tài)地適配，以便動態(tài)地補償參考節(jié)點的故障。以這種方式，甚至由此可以發(fā)生參與者的新注冊，盡管定期運行定位測量操作和返回播放。

如果應(yīng)當(dāng)在定位網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中新接收或注冊位置對象(例如，圖2c所示的位置對象'o5'320)，那么它以此方式通過本來已知的“aloha”協(xié)議聯(lián)系定位網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段的任何參考節(jié)點，其中例如在圖2c所示的第16個時隙中(根據(jù)圖3)提供“先聽后說”方法，其中參考節(jié)點325通過在此示出的通信信道'信道a'330進(jìn)行隨機電報通信。

在圖5a中詳細(xì)描述注冊過程的過程。從上到下描繪了用于定位對象進(jìn)行的示意性時間線，包括運行測量615和播放通信。如圖5所描繪的，定位對象使用tdma協(xié)議或方法以及aloha協(xié)議。在進(jìn)行聯(lián)系之前，新簽入的位置對象最初在信道b上短時間內(nèi)收聽網(wǎng)絡(luò)上的通信610，以便通過播放信息接收關(guān)于以下的第一概覽620：哪些參考節(jié)點存在于網(wǎng)絡(luò)或區(qū)段中以用于定位，并且因為最大信號強度，據(jù)稱可以最可靠地構(gòu)造到哪些參考節(jié)點的通信。然后，通過經(jīng)由通信信道a與對應(yīng)選擇的參考節(jié)點進(jìn)行聯(lián)系625來進(jìn)行實際注冊過程。如果因為其他uwb通信在此時間點占用以這種方式聯(lián)系的參考節(jié)點，那么最初未聽到數(shù)據(jù)包。因此，在某些情況下，定位對象需要若干次嘗試635和645來建立成功的通信。

如果長時間內(nèi)由此不能建立通信，那么定位對象聯(lián)系不同的參考節(jié)點。由此，注冊數(shù)據(jù)包由將在網(wǎng)絡(luò)上接收的請求命令、節(jié)點的uid、以及有關(guān)定位對象的一些另外信息組成。特別地，由此還傳送了哪個配置狀態(tài)(如果存在的話)從其最近參與位置通信直到定位對象進(jìn)入。

每個注冊嘗試初始由相應(yīng)聯(lián)系的參考節(jié)點通過信息來確認(rèn)650，該信息指定注冊參與者是否可以注冊。以此方式，如果已經(jīng)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中的經(jīng)驗上預(yù)先確定的最大允許的參與者數(shù)量，如果申請者因為其uid已經(jīng)被識別為參考節(jié)點，或如果網(wǎng)絡(luò)處于不適合定位的操作狀態(tài)，那么可以拒絕參與者。由此相應(yīng)聯(lián)系的參考節(jié)點因為在區(qū)段中運行的播放信息而在任何時間具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞耐暾庞[，所述信息形成uwb通信的范圍。以這種方式，參考節(jié)點可以通過參與者的傳輸信息來決定參與者需要在uwb網(wǎng)絡(luò)中接收什么信息，以便能夠以資源有效的方式執(zhí)行注冊過程。由此，在隨后通信中向申請者提供的信息包括所述“年歷”列表。附加地，申請者接收初始lid和有關(guān)所選擇的坐標(biāo)系的相關(guān)信息(坐標(biāo)變換、旋轉(zhuǎn))作為通信。

在此示例性實施方案中，所述播放信息的通信以若干電報頁的形式進(jìn)行，通過數(shù)據(jù)包655、665、675和685示意性地描繪，所述電報頁各自能夠通過其頁碼和尋址申請者(或注冊參與者)的uid結(jié)合數(shù)據(jù)采集命令來識別。由此，在所選實例中，電報頁可以包含124字節(jié)的信息，以便在時隙應(yīng)聲中的下一個時隙開始之前完成相應(yīng)的通信過程。申請者通過說明其uid和接收側(cè)來確認(rèn)660、670、680和690所接收的信息。由此，對應(yīng)合適的頁尺寸取決于所選擇的tdma時隙長度，并且在所使用的硬件的選擇表現(xiàn)形式中可以達(dá)到多達(dá)1000字節(jié)。然而，任何其他頁長度也是可以想到的。通常，待轉(zhuǎn)移的信息量為約20至30頁，在一些情況下更多。現(xiàn)在注冊的參與者在完成695注冊通信之后并且實際上通過省略自身測量時隙生成單獨時隙映射，并且然后初始收聽其網(wǎng)絡(luò)區(qū)段697的播放信道b，以便直接聽到可能隨后另外的網(wǎng)絡(luò)改變。在當(dāng)前區(qū)段中的當(dāng)前通信的“返回播放”(在此未示出)中，或如果新時隙映射過程已經(jīng)開始，那么在向前播放中，新注冊的參與者可以監(jiān)測其重新注冊的公開(或在新區(qū)段中的注冊)。

為了防止與所描述的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫ㄐ胖械钠渌赃^程的可能沖突，所述過程能夠在相同菊花鏈的另外參考節(jié)點上并行地運行，申請者可以在發(fā)送數(shù)據(jù)之前附加地做出要求。

隨后，描述了根據(jù)本發(fā)明的方法的圖5b所示的第二示例性實施方案或使用場景，并且實際上作為參與者從當(dāng)前第一(網(wǎng)絡(luò))區(qū)段動態(tài)地重新注冊到第二區(qū)段中的實例。此方法基于在此相關(guān)的用于對象定位的uwb網(wǎng)絡(luò)中的所述動態(tài)參與者管理，其針對注冊參與者保持廣泛地不變并且用于構(gòu)造所述“時隙映射”，確定直到隨后描述的點。

在此使用場景中，可以在網(wǎng)絡(luò)的每個區(qū)段中對應(yīng)地使用先前描述的過程。通過圖3和圖4描述的用于測量m1-m5的信道以及根據(jù)圖3的播放信道b和圖中未示出的注冊信道a在此場景中呈現(xiàn)本地信道標(biāo)記，并且由此必須顯示在有效的物理信道中。因此，這些通過單獨信道(a、b、m1-m5)的已知標(biāo)記被對應(yīng)地識別，除此之外，附圖中未示出的信道束的識別可以被放置在前面。以這種方式，在信道束中，例如將出現(xiàn)信道5.a、5.b和5.m1-5.m5。

為了防止圖6中通過定位網(wǎng)絡(luò)的示例性分配的數(shù)字'0'至'99'所描繪的不同區(qū)段之間的(uwb)通信信道的串?dāng)_，有利的是產(chǎn)生總數(shù)為256的信道束或?qū)?yīng)地1792個信道。由于不能隨機選擇這種數(shù)量的正交信道(即非串?dāng)_信道)，在圖6中示出能夠以顯著更低復(fù)雜度實現(xiàn)的方法。

在例如具有99個區(qū)段的圖6右側(cè)上示意性地描繪的位置網(wǎng)絡(luò)中，信道束被計算作為sid除以能夠預(yù)先確定的任何信道束數(shù)量的整數(shù)余數(shù)，并且事實上在本示例性實施方案中存在25個信道束。由此，如在圖6所描繪的示例性實施方案中，有利的是使用sid的整數(shù)的平方數(shù)以用于信道束。根據(jù)給定磚塊800、805、810和815(在本示例中為5乘5)的邊緣長度確定此平方數(shù)。由此，在所描繪的實例中所選擇的sid分配序列以規(guī)則模式來選擇，其在各向同性空間中呈現(xiàn)合適的實現(xiàn)方式。由此其出現(xiàn)的具有重復(fù)信道束的區(qū)域?qū)?yīng)于表面820、825、830和835。以此方式，在相應(yīng)的表面820、825、830和835上實現(xiàn)相等信道束之間的最大中斷距離。取決于實際使用場景，可以選擇為分配sid而調(diào)整到相應(yīng)使用情況的任何模式，以便進(jìn)一步改善抵抗串?dāng)_的安全性。因此，所描繪的實施方式僅形成所描述的方法的一種可能表現(xiàn)形式。

在當(dāng)前的使用場景中，可以在功能區(qū)段中對應(yīng)地使用以上已經(jīng)描述的用于通信、產(chǎn)生tdma時隙映射、用于沿著菊花鏈和現(xiàn)有節(jié)點通信的方法。另外，在區(qū)段中尋址或識別參與者僅通過其lid來進(jìn)行。可替代地，也可以在區(qū)段內(nèi)部通信中通過lid和sid的組合來識別參與者。本示例性實施方案中的sid具有1字節(jié)的長度，以便在大數(shù)量的參與者情況下同時保證最有效的通信。由此，在一個定位網(wǎng)絡(luò)中可以想到256個子網(wǎng)(或區(qū)段)。所述參數(shù)僅形成一個示例性信息集合，并且有關(guān)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞耐暾枋龅倪M(jìn)一步信息可能是必要的。

然而，所描述的用于參與者(新)注冊的方法當(dāng)前被表示對網(wǎng)絡(luò)區(qū)段的搜索的塊補充。通過以上所描繪的信道捆束方式總能夠清楚地識別所述播放信道b。對于位置對象本身，關(guān)于定位網(wǎng)絡(luò)的下一個可用區(qū)段具有哪個sid是未知的。如果新注冊位置對象，那么位置對象最初標(biāo)識下一個可用網(wǎng)絡(luò)區(qū)段。這通過收聽播放信道進(jìn)而發(fā)生，通過所述播放信道發(fā)送在區(qū)段中傳送的狀態(tài)更新?，F(xiàn)在，位置對象以相符的或確定的方式，通過相應(yīng)播放信道中的可能信道束的全部或一部分而改變。此過程可以進(jìn)行，直到在播放信道上偶然檢測到信號。本發(fā)明的更可靠表現(xiàn)形式部分地或完全地由于剩余播放信道而改變，并且嘗試記錄不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)段的狀態(tài)更新。然后，隨后在一個網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中執(zhí)行已經(jīng)描述的用于注冊的過程持續(xù)時間，已實現(xiàn)其最佳可用信噪比。

除了以上描述中給出的lid的分配之外，當(dāng)注冊時，其中進(jìn)行注冊過程的參考節(jié)點附加地將位置對象當(dāng)前嘗試在其中注冊的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段的sid傳送到位置對象。

通過創(chuàng)建其中在獨立代碼信道中進(jìn)行通信的不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)段，可以實現(xiàn)位置網(wǎng)絡(luò)的尺寸技術(shù)縮放。此可縮放性允許位置對象橫跨不同區(qū)段的分布以及在一個區(qū)段中可用的參考節(jié)點上的測量捆束，而對表面無顯著影響，并且由此對必要參考節(jié)點的數(shù)量無影響，以及對測量間隔處的參與者數(shù)量無影響。

定位網(wǎng)絡(luò)的分段當(dāng)然需要創(chuàng)建參與者在不同網(wǎng)絡(luò)或無線電區(qū)段之間重新注冊的可能性，以便保證位置對象橫跨整個定位網(wǎng)絡(luò)的自由移動。下面描述位置對象在網(wǎng)絡(luò)區(qū)段之間的這種轉(zhuǎn)移。

為了支持這種重新注冊過程，由此可以使用對象的定位結(jié)果，并且實際上與位置對象已經(jīng)在其初始注冊在區(qū)段中期間或在測量持續(xù)時間中通過播放消息獲得的信息一起使用。因此，位置對象可以基于其位置(并且另外基于其移動方向)和當(dāng)前歷書數(shù)據(jù)來決定它何時已經(jīng)到達(dá)定位網(wǎng)絡(luò)中更好地適合于定位的區(qū)段。定位區(qū)段的適合性的一個標(biāo)準(zhǔn)可以例如是與參考節(jié)點的接近度，理論上能夠?qū)崿F(xiàn)的位置結(jié)果的精確性，所接收的通信的信號強度或此類標(biāo)準(zhǔn)的組合。由此能夠使用基于位置對象在其中移動的空間的地圖或由自適應(yīng)/神經(jīng)元算法滿足的其他標(biāo)準(zhǔn)。如果定位對象決定改變?yōu)椴煌瑓^(qū)段，那么其根據(jù)歷書列表已知目標(biāo)區(qū)段的sid和此區(qū)段的參考節(jié)點的位置。

在圖5b中示例性地描繪此通信的精確過程。在相應(yīng)參考節(jié)點所進(jìn)行的測量操作或播放700期間，重新注冊的參與者最初在所述注冊信道a上聯(lián)系相應(yīng)目標(biāo)區(qū)段的最近目標(biāo)參考節(jié)點。在所述實例中，假設(shè)前兩次聯(lián)系710、710'不成功，但第三次聯(lián)系710”成功。由此為了不阻止并行運行的不同參與者的注冊，通過使用已經(jīng)提及的播放700的收聽同時使用通信時間段的隨機選擇(所述aloha方法)來進(jìn)行通信。重新注冊的參與者通過聯(lián)系將其改變定位區(qū)段的意圖傳送到所選擇的目標(biāo)參考節(jié)點。同時，重新注冊的參與者將其uid、其固件的版本、所使用的歷書列表和已經(jīng)描述的網(wǎng)絡(luò)信息的其他部分傳送到目標(biāo)參考節(jié)點。以這種方式聯(lián)系的參考節(jié)點通過接收或拒絕網(wǎng)絡(luò)區(qū)段改變來確認(rèn)715此請求。

如果必須在當(dāng)前播放中改變歷書列表的版本、坐標(biāo)變換或邏輯空間，那么重新注冊的參與者接收參考節(jié)點所傳送的此改變。此外，重新注冊的參與者接收新的初始lid、以及有關(guān)區(qū)段參考節(jié)點關(guān)于相應(yīng)菊花鏈和其在其相應(yīng)菊花鏈內(nèi)的序列的分配的信息。由此，在一個數(shù)據(jù)頁中總共可以轉(zhuǎn)移非常少量的信息。以此方式，重新注冊參與者可以立即生成720初始時隙映射，并且在接收其在區(qū)段中的接收時，可以立即改變725為tdma模式。

以這種方式重新注冊的參與者最初進(jìn)一步收聽其新網(wǎng)區(qū)段730的播放信道b，以便直接收聽任何網(wǎng)絡(luò)改變，然而省略其為隨后的tdma測量操作735所提供的時隙。在當(dāng)前區(qū)段中的當(dāng)前通信的返回播放(在此未示出)中，或如果新時隙映射過程已經(jīng)開始，那么在向前播放中，重新注冊的參與者可以識別其重新注冊的公開(或在新區(qū)段中的注冊)，并且從那時起參與在常規(guī)測量操作中運行的下一個時隙映射。在新網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中重新注冊之前，可以在先前網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中附加地進(jìn)行注銷，以便即使實現(xiàn)在那里發(fā)現(xiàn)的參與者之間盡可能高效的通信，甚至在先前網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中。