專利名稱：超聲發(fā)射機(jī)和接收機(jī)系統(tǒng)以及使用相同系統(tǒng)的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0002本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域。特別的，本發(fā)明提供便攜式或可佩戴器件中的無線鄰近(proximity)監(jiān)控、標(biāo)識(shí)驗(yàn)證，以及鄰近感覺(sensation)監(jiān)控。
背景技術(shù)：
0003幾種工業(yè)使用射頻標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，用于諸如庫存控制、資產(chǎn)驗(yàn)證，以及交通工具運(yùn)動(dòng)跟蹤這樣的應(yīng)用。RFID系統(tǒng)通常由兩個(gè)構(gòu)件組成，它們是讀取器(readers)和標(biāo)簽。讀取器通常是被安裝在墻上或安裝在柜臺(tái)上的器件，其將詢問信號(hào)廣播到標(biāo)簽并其可解釋來自標(biāo)簽的信息，作為某種用途。標(biāo)簽通常是小的、塑料封裝的器件，其被置于由個(gè)體攜帶的物品上或該物品中，并用于幾種工業(yè)應(yīng)用，諸如庫存控制、資產(chǎn)驗(yàn)證和交通工具運(yùn)動(dòng)跟蹤。標(biāo)簽通常包含有關(guān)物品類型或?qū)υ撓到y(tǒng)而言有意義的唯一標(biāo)識(shí)數(shù)的信息。通過利用諸如磁、磁力、射頻(RF)、微波和類似這樣的電磁波詢問標(biāo)簽而從該標(biāo)簽獲取信息。
0004絕大多數(shù)RFID系統(tǒng)使用接近1MHz或在1MHz之上的詢問和響應(yīng)頻率，其最常使用的頻率是126KHz、915KHz、13.56MHz，以及2.45GHz。在這些頻率處，標(biāo)簽容易受到屏蔽的影響，該屏蔽尤其是由諸如可以打斷它們功能(disruptive to their functioning)的諸如手這樣的人體所帶來的屏蔽。
0005較低的標(biāo)簽頻率可適度抵抗由人體和其它物體所帶來的屏蔽，但是由于帶寬和距離限制，其僅具備有限的射頻功能性。另外，該較低的頻率標(biāo)簽是相當(dāng)龐大的。帶寬趨向于增加且當(dāng)操作頻率增加時(shí)標(biāo)簽趨向于變小。另外，詢問距離在大約915MHz處是最大的，且在915MHz之后開始再次下降。不幸的是，這些較高的頻率更容易受到屏蔽，尤其是由人體帶來屏蔽。
0006有兩種基本的標(biāo)簽分類無源的和有源的。無源標(biāo)簽通過吸收詢問信號(hào)能量，并使用這個(gè)能量來喚醒標(biāo)簽中的半導(dǎo)體標(biāo)識(shí)芯片而工作并對(duì)詢問信號(hào)做出響應(yīng)。該能量也被用來發(fā)送回通常是初始信號(hào)強(qiáng)度的1/1000這樣小的電磁信號(hào)。有源標(biāo)簽具有作為標(biāo)簽一部分的電池，其允許返回信號(hào)能量被放大，從而發(fā)送較長的距離。
0007RFID標(biāo)簽通常由發(fā)送并接收工作于0.1到0.5毫瓦區(qū)域的電子信息(electronics)的讀取器來詢問。標(biāo)簽詢問通常出現(xiàn)在范圍從1英寸到12英尺的距離處，作為無源標(biāo)簽。有源標(biāo)簽具有大得多的發(fā)送距離，且能夠頻繁的發(fā)送從3英尺到1000英尺或者更多，并且尺寸也通常大得多。
0008射頻標(biāo)識(shí)技術(shù)已經(jīng)由許多公司開發(fā)了，這包括摩托羅拉公司/Indala(見美國專利第5,3780,880和5,565,846號(hào))、德州儀器(見美國專利第5,347,280和5,541,604號(hào))、微米/飛利浦半導(dǎo)體、單片機(jī)系統(tǒng)(Single Chips Systems)(見美國專利第4,442,507；4,769.074；5,095,362；5,296,722；以及5,407851)、CSIR(見歐洲文檔號(hào)0494114 A2；0585132 A1；0598624 A1；以及0615285A2)、IBM(見美國專利第5,528,222；5,550,547；5,521,601；以及5,682,143號(hào))，以及感覺電子(見美國專利第5,625,341號(hào))。上述參考的專利內(nèi)容被全部包括于此。
0009當(dāng)前的讀取器和發(fā)射機(jī)單元通常是龐大的，且不很適合被并入諸如手表這樣的小的低的能量器件中。同樣的，典型的0.1mw到0.5mw讀取器能量需求不很適合被并入手表、便攜式數(shù)字助理(PDA)，或者其它便攜式或可佩戴器件中。
0010本RFID系統(tǒng)所面臨的實(shí)際問題包括弱的發(fā)射信號(hào)能量、與某些標(biāo)簽和傳感器相關(guān)聯(lián)的較大尺寸和重量，以及信號(hào)屏蔽，除這些問題之外，也存在其它更多的抽象問題。一個(gè)問題是有這樣的事實(shí)，即每個(gè)地方(country)可控制在該地方內(nèi)頻譜的不同段上的傳輸。盡管存在來自地方到地方(country-to-country)的某種一致性(uniformity)，對(duì)不同的地方而言，具有關(guān)于通常由本RFID系統(tǒng)使用頻率的禁止傳輸不是不常見的。這樣，希望找到將在一頻率處工作的收發(fā)器，該頻率允許該收發(fā)機(jī)以及相關(guān)聯(lián)的RFID系統(tǒng)被使用在多個(gè)地方。

發(fā)明內(nèi)容
0011因此，本發(fā)明旨在便攜式或可佩戴鄰近安全器件，其充分消除由相關(guān)領(lǐng)域的限制和不利條件所導(dǎo)致的一個(gè)或多個(gè)問題。
0012本發(fā)明的目標(biāo)是要開發(fā)這樣的裝置，通過該裝置，器件可進(jìn)行無線通信，這就減少了對(duì)人體屏蔽的傾向，而當(dāng)這樣的通信被執(zhí)行時(shí)，仍舊允許該器件之間保持合乎情理的距離。
0013本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是在來自個(gè)體的固定距離內(nèi)對(duì)“安全帳篷”(“security tent”)的創(chuàng)建。
0014本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是可用在世界上許多國家內(nèi)的標(biāo)識(shí)器件的創(chuàng)建。
0015本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明中被詳細(xì)闡明，且通過說明，其部分將會(huì)是顯而易見的，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐而被認(rèn)識(shí)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)將通過特別在書面說明中指出的結(jié)構(gòu)及其權(quán)利要求以及附圖而實(shí)現(xiàn)并獲取。
0016這里說明的本發(fā)明實(shí)施例利用手表、PDA，或者其他便攜式或可佩戴器件內(nèi)的RFID或者超聲標(biāo)簽和相應(yīng)的讀取器/發(fā)射器(收發(fā)器)以便于在與個(gè)體的設(shè)定距離處或之內(nèi)進(jìn)行鄰近監(jiān)控、標(biāo)識(shí)驗(yàn)證、鄰近感覺，以及其它的功能。成功的數(shù)字通信已經(jīng)被聚偏氟乙稀(PVDF)薄膜傳感器和利用在大約40KHz頻率處的超聲通信的收發(fā)器所示范。在與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)而測試時(shí)，個(gè)體被置于發(fā)送和接收天線之間，且在這兩個(gè)方向的通信能力可能在至少距個(gè)體2.5英尺之內(nèi)，從而使這個(gè)通信方法對(duì)鄰近監(jiān)控生效。在用發(fā)送方的個(gè)體來測試時(shí)，也獲取機(jī)械耦合，從而將人體激活成擴(kuò)展天線，以改善發(fā)射器和標(biāo)簽之間的范圍。用于讀取標(biāo)簽的距離被改善為基本上超過3英尺，其甚至具有低至-76dB的傳輸能量。
0017應(yīng)當(dāng)理解的是以上的一般說明和下面的詳細(xì)說明是范例性的和解釋性的，且其提供了對(duì)如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


0018附圖被包括以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，且被并入并構(gòu)成說明書的一部分，其闡明本發(fā)明的實(shí)施例，與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。
0019在附圖中0020圖1是在本發(fā)明的手表實(shí)施例內(nèi)功能元件的框圖。
0021圖2是圍繞具有本發(fā)明的個(gè)體的1米鄰近檢測區(qū)域的簡圖。
0022圖3是描述標(biāo)簽傳感器設(shè)計(jì)的通用布置圖。
0023圖4是具有一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器的本發(fā)明手表實(shí)施例的示意框圖。
0024圖5是具有一個(gè)或多個(gè)壓電傳感器的超聲標(biāo)簽的示意框圖。
0025圖6是闡明較佳標(biāo)簽學(xué)習(xí)和調(diào)查(poll)方法的流程圖。
0026圖7闡明汽車中超聲標(biāo)簽的使用。
0027圖8闡明飛機(jī)中超聲標(biāo)簽的使用。
0028圖9闡明極其重要符號(hào)監(jiān)控中超聲標(biāo)簽的使用。
0029圖10闡明作為一次性化學(xué)或生物藥劑測試器的超聲標(biāo)簽的使用。
0030圖11闡明關(guān)于安全的超聲標(biāo)簽的使用。
0031圖12闡明關(guān)于家庭自動(dòng)化的超聲標(biāo)簽的使用。
0032圖13闡明作為關(guān)于個(gè)體或關(guān)于寵物電子皮帶的超聲系統(tǒng)的使用。
0033圖14闡明關(guān)于人體運(yùn)動(dòng)學(xué)超聲系統(tǒng)的使用。
0034圖15闡明在有價(jià)值器件中自報(bào)警超聲標(biāo)簽的使用。
具體實(shí)施例方式
0035現(xiàn)在將詳細(xì)給出對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的參考，其例子在附圖中闡明。
0036本發(fā)明的較佳實(shí)施例利用嵌入在可佩戴安全手表、PDA，或其他可佩戴或便攜式器件中的收發(fā)器，以獲取多種基于無線超聲和/或射頻的功能，這包括，但不局限于數(shù)字標(biāo)識(shí)，以及鄰近和感覺監(jiān)控。被監(jiān)控的項(xiàng)可包括，但不局限于資產(chǎn)、個(gè)體、寵物，和/或環(huán)境因素。便攜式或可佩戴器件(通常為“器件”)通過周期性從器件傳輸距離內(nèi)的某些或全部標(biāo)簽調(diào)查和接收包括標(biāo)識(shí)信息在內(nèi)的信息而實(shí)現(xiàn)這些功能。
0037該器件可幫助減少資產(chǎn)、人、寵物或其它項(xiàng)盜竊、損失或遺忘的可能性。若器件檢測到與實(shí)體相關(guān)聯(lián)或附屬于實(shí)體的標(biāo)簽已經(jīng)離開了個(gè)體的鄰近區(qū)域(proximity)，則器件可發(fā)出報(bào)警聲，從而通知個(gè)體該項(xiàng)可能已經(jīng)損失、被竊取、被遺忘或者被誤放了。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，個(gè)體佩戴被裝備有收發(fā)器的手表，其錢夾具有適當(dāng)?shù)臉?biāo)簽，若他或她的錢夾被小偷扒竊，則該個(gè)體可能被通知，這是因?yàn)槭直韺⒉辉購呐c錢夾相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽處接收標(biāo)識(shí)信息。本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是盡管對(duì)“發(fā)出”警報(bào)做出參考，由本發(fā)明生成的警報(bào)可由一個(gè)或多個(gè)多種感覺輸入組成，這包括，但不局限于聲音警報(bào)、閃光燈、諸如振動(dòng)和發(fā)出不尋常氣味這樣的觸覺反饋。
0038該器件也可幫助支持具有感覺病損的個(gè)體，這包括聾人或盲人，這是通過當(dāng)被標(biāo)簽的項(xiàng)進(jìn)入個(gè)體周圍的空間時(shí)檢測它并發(fā)出警報(bào)而實(shí)現(xiàn)的，從而通知個(gè)體被標(biāo)簽的項(xiàng)在個(gè)體鄰近區(qū)域內(nèi)。以類似的方式，可對(duì)該器件進(jìn)行編程以對(duì)個(gè)體的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，這些個(gè)體包括截癱、糖尿病、哮喘，以及類似的，他們不能充分的決定觸覺感覺或他們鄰近區(qū)域中其它的環(huán)境因素。本發(fā)明可被配置成監(jiān)控特定的環(huán)境刺激，這諸如過度熱量或空氣污染，并以當(dāng)刺激超過特定的預(yù)設(shè)定限制時(shí)發(fā)出警報(bào)。這對(duì)汽車加熱器、熨斗、咖啡壺等尤其有用，若個(gè)體不能感覺燃燒的話，則這些裝置可造成顯著的健康威脅。
0039圖1闡明較佳的手表100和標(biāo)簽120實(shí)施例的電子功能和構(gòu)件的框圖，其闡明每個(gè)構(gòu)件如何為系統(tǒng)作貢獻(xiàn)。微控制器102更適宜由至少8kB的快閃存儲(chǔ)器(flash memory)105來支持，其控制全部手表操作，這既包括傳統(tǒng)的手表功能，又包括與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的更專門的功能。用戶通過觀察并與顯示器103進(jìn)行交互作用和/或命令微控制102可更適宜的控制手表功能，以通過推手表100上的激活按鈕(未闡明)而執(zhí)行不同的功能。通過將這些功能保存在存儲(chǔ)器105中而對(duì)這些功能進(jìn)行重新編程。手表100可從電池電源104接收能量，其更適宜是可充電的。警報(bào)器106更適宜是提供聲音警告的陶壓電(a ceramic piezo)，但是其也可包括發(fā)光二極管(LED)，其用于提供對(duì)警報(bào)的可視參考，驅(qū)動(dòng)偏移重量的電動(dòng)機(jī)，以提供對(duì)報(bào)警的振動(dòng)參考，以及其它這樣的報(bào)警機(jī)制。顯示器103，其更適宜的是液晶顯示器(LCD)，它可提供這樣的可視化參考，諸如當(dāng)前時(shí)間和報(bào)警狀態(tài)。
0040除傳統(tǒng)手表功能之外，微控制器102也使用數(shù)據(jù)收發(fā)器101以及一個(gè)或多個(gè)傳感器107，以與一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽120進(jìn)行通信。微控制器102可使用收發(fā)器101以通過一個(gè)或多個(gè)傳感器從標(biāo)簽120發(fā)送數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送到標(biāo)簽120。一個(gè)或多個(gè)薄的薄膜壓電超聲傳感器107更適宜由至少兩個(gè)PVDF薄膜構(gòu)成，其以超聲頻率發(fā)送并接收數(shù)據(jù)，盡管本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可使用其它材料和頻率，而不背離本發(fā)明的主旨和范圍。
0041標(biāo)簽120也包含幾個(gè)構(gòu)件。在圖1中闡明的實(shí)施例中，標(biāo)簽120是有源標(biāo)簽，其接收來自電池電源123的能量，其更適宜是可充電的。一個(gè)或多個(gè)薄的薄膜壓電超聲傳感器126更適宜是由至少兩個(gè)PVDF薄膜構(gòu)成，其發(fā)送和接收超聲數(shù)據(jù)。代碼識(shí)別電路122具備多種功能，這包括決定離散標(biāo)簽(a discretetag)是否正由手表100調(diào)查，或者手表100傳輸距離內(nèi)的所有標(biāo)簽是否正被調(diào)查。存儲(chǔ)器124更適宜能夠保存最小4字節(jié)數(shù)據(jù)，其可保存與標(biāo)簽120相關(guān)聯(lián)的標(biāo)識(shí)信息?？蛇x感應(yīng)器125可被用于環(huán)境檢測或生物感應(yīng)，這在下面更詳細(xì)的說明。控制器121是可選的，其允許超聲和感應(yīng)器數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)(conditioning)，其也允許擴(kuò)展標(biāo)簽功能。這樣的擴(kuò)展標(biāo)簽功能可包括，但不局限于，在存儲(chǔ)器124中保存附加或其它信息。
0042在另一實(shí)施例中，標(biāo)簽120可為無源標(biāo)簽。在這樣的實(shí)施例中，電池123可能是不必要的，這是由于標(biāo)簽可從接收為部分來自手表100傳輸?shù)哪芰康玫狡洳僮髂芰俊Ｔ诹硪粋€(gè)實(shí)施例中，代碼識(shí)別電路122可被包括在標(biāo)簽120中，從而促使標(biāo)簽120對(duì)所有來自手表100的調(diào)查做出響應(yīng)。
0043當(dāng)標(biāo)簽120被手表100調(diào)查時(shí)，標(biāo)簽120可發(fā)送保存在存儲(chǔ)器124中的信息、來自感應(yīng)器125的信息，或者其它這樣的信息。標(biāo)簽120也可接收來自手表100的信息，作為部分調(diào)查進(jìn)程，或者以與它們分離功能的方式。作為例子，而不是要限制本發(fā)明的范圍，手表100可周期性地將隨機(jī)安全代碼發(fā)送到標(biāo)簽120。這樣的隨機(jī)安全代碼可被用來驗(yàn)證標(biāo)簽120的同一性，這是通過當(dāng)標(biāo)簽120隨后由手表100調(diào)查時(shí)標(biāo)簽120發(fā)送這樣的信息而實(shí)現(xiàn)的。這可減少某人可能引入具有與先前存在的標(biāo)簽相同的標(biāo)識(shí)信息的新標(biāo)簽的可能性，從而偷竊或盜用先前存在的標(biāo)簽所附屬的項(xiàng)。
0044圖2闡明關(guān)于個(gè)體周圍標(biāo)簽檢測的一米周長的實(shí)現(xiàn)?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)來自嵌入在便攜式或可佩戴器件中收發(fā)器的傳輸能量而獲取這樣的周長。在圖2中闡明的實(shí)施例中，手表200中的收發(fā)器已經(jīng)被校準(zhǔn)，這樣以使來自手表200的傳輸不超過近似一米。當(dāng)超聲標(biāo)簽210在手表200的傳輸范圍內(nèi)時(shí)，它們可對(duì)來自手表200的詢問信號(hào)做出響應(yīng)，并且手表200不發(fā)出警報(bào)。當(dāng)諸如標(biāo)簽220這樣的超聲標(biāo)簽在傳輸范圍外部時(shí)，標(biāo)簽不能對(duì)來自手表200的詢問信號(hào)做出響應(yīng)，且手表200可發(fā)出警報(bào)。
0045圖2的周長系統(tǒng)也可用于其它實(shí)施例中。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，當(dāng)標(biāo)簽220進(jìn)入周長時(shí)，手表200可發(fā)出警報(bào)。在另一個(gè)例子中，標(biāo)簽220可包含溫度或其它環(huán)境感應(yīng)器，也許其屬于熨斗的。當(dāng)手表200接近標(biāo)簽220并促使標(biāo)簽220落到手表200的傳輸范圍之內(nèi)時(shí)，當(dāng)佩戴手表200的人走近標(biāo)簽220所附屬的熨斗時(shí)，這是可能發(fā)生的，這時(shí)手表200可調(diào)查標(biāo)簽220，以決定標(biāo)簽220處的溫度。作為選擇，若由標(biāo)簽220測量的溫度或其它環(huán)境因素超過預(yù)設(shè)定限制時(shí)，標(biāo)簽220可將信號(hào)發(fā)送到手表200而不被調(diào)查。這樣預(yù)設(shè)定前限制可能是標(biāo)簽220中所固有的，或者可使用手表200或者諸如計(jì)算機(jī)這樣的其它器件來設(shè)置它。
0046圖3闡明較佳標(biāo)簽傳感器配置。這樣的傳感器排列可被用作圖1的一個(gè)或多個(gè)壓電超聲傳感器126的一部分。圖3中闡明的實(shí)施例使用多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器具有非常薄的輪廓。當(dāng)標(biāo)簽和傳感器被嵌入的器件之間有障礙的時(shí)，傳感器也應(yīng)該在最小需要周長內(nèi)是有效的。每個(gè)傳感器應(yīng)該沿著分離軸(更適宜是x和y軸)而被定位。沿著縱向軸(x或y)的薄膜預(yù)壓(Pre-stress)是較佳的，且彎曲半徑(a bend radius)被組合以完成這個(gè)。注意所示對(duì)每個(gè)薄膜存在兩個(gè)半徑改變半徑允許薄膜之間的不同z軸分離，且支持全方向(omni-directional)響應(yīng)。頻率響應(yīng)是關(guān)于半徑的重大決定因素。當(dāng)前，具有37.5mm名義半徑的傳感器，其弧長大約是18.75mm，且寬度大約是9.375mm，其更適宜獲取60KHz處的最優(yōu)頻率響應(yīng)。對(duì)本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員而言顯而易見的是其它傳感器尺寸、形狀、彎曲半徑，以及頻率響應(yīng)可被替代，而不背離本發(fā)明的主旨和范圍。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，若標(biāo)簽處于高振動(dòng)或高聲波噪聲環(huán)境中時(shí)，頻率可被調(diào)節(jié)到適合的多頻率操作，若需要的話。
0047圖4闡明關(guān)于本發(fā)明基于手表實(shí)施例的較佳主控制器塊示意圖。這里沒有示出個(gè)體支持構(gòu)件，但是這對(duì)本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員而言是顯而易見的。另外，對(duì)本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員而言顯而易見的是其它示意設(shè)計(jì)可替代圖4中闡明的較佳示意，且圖4中闡明的示意可用于本發(fā)明的其它實(shí)施例中。較佳主控制器由多種構(gòu)件組成。微控制器402通常一直保持能量。離散晶體400允許關(guān)于精確的守時(shí)。
0048主控制器也應(yīng)該包括存取和提供到操作控制器的個(gè)體的信息的裝置。在較佳實(shí)施例中，主控制器包括LCD顯示器401。LCD顯示器401可為如用在當(dāng)前手表中的標(biāo)準(zhǔn)的、多段LCD顯示，或者LCD顯示器401可包括基于像素的顯示器，從而允許手表顯示大量多種多樣的信息，這包括靜態(tài)和移動(dòng)圖像、字母數(shù)字字符，以及類似的。作為選擇，LCD顯示401可包括語音識(shí)別和語音發(fā)生能力，且產(chǎn)生觸覺或其它感覺刺激的方法，從而允許聾的、視覺病損的或者有其它殘疾的用戶操作并與主控制器進(jìn)行交互作用。
0049主控制器也可包括開關(guān)404，其用于控制數(shù)據(jù)是否由微控制器402接收到或者從微控制器402發(fā)出。另外，主控制器可包括能量/信號(hào)變壓器(transformers)405和406，用于數(shù)據(jù)級(jí)調(diào)節(jié)(data level conditioning)。壓電傳感器407和408執(zhí)行到標(biāo)簽的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸，并接收來自標(biāo)簽的數(shù)據(jù)。主控制器也應(yīng)該包括低噪聲放大器(LNA)403，以放大標(biāo)簽返回?cái)?shù)據(jù)。
0050圖5闡明較佳標(biāo)簽塊示意圖。在這個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)簽應(yīng)該由幾個(gè)構(gòu)件組成。若標(biāo)簽被詢問，則被動(dòng)喚醒電路502向標(biāo)簽提供能量。識(shí)別電路501保持能量下降，除非標(biāo)簽被詢問，該識(shí)別電路501負(fù)責(zé)決定由標(biāo)簽接收到的詢問信號(hào)是否意指該標(biāo)簽，且適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)應(yīng)該是什么，若一個(gè)是必要的話。晶體500允許接收/發(fā)送信號(hào)匹配。開關(guān)504決定數(shù)據(jù)是否被從一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽傳感器接收到，或者其由一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽傳感器發(fā)送。能量/信號(hào)變壓器505和506允許標(biāo)簽在傳輸前以及當(dāng)數(shù)據(jù)被接收到時(shí)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號(hào)級(jí)別。壓電傳感器505和507接收并發(fā)送數(shù)據(jù)并對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)查。除通過變壓器505和507的任何放大增益外，LNA 503也可被用來放大引入數(shù)據(jù)。注意LNA的前部具有以接收模式的開關(guān)集合，其是一直保持能量的僅有塊。
0051圖6是闡明較佳標(biāo)簽學(xué)習(xí)、調(diào)查和控制方法的流程圖。如圖6的塊600所闡明的，每個(gè)超聲無線標(biāo)簽更適宜在制造過程階段被賦予基線標(biāo)識(shí)器，其中基線標(biāo)識(shí)器是從一組一個(gè)或多個(gè)先前已知的標(biāo)識(shí)器中選擇的。除明確地標(biāo)識(shí)標(biāo)簽之外，標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器也可包含標(biāo)簽結(jié)構(gòu)或功能性。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，關(guān)于資產(chǎn)監(jiān)控而被賦予標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)器可包含前綴或使用表明這樣用途的檢查和，而關(guān)于在這樣監(jiān)控中(for in situ monitoring)的標(biāo)簽可包含不同的前綴。
0052當(dāng)新標(biāo)簽被運(yùn)送到用戶時(shí)，新標(biāo)簽與手表、PDA，或者其它控制器件或控制器相關(guān)聯(lián)，這是通過由圖6的塊610到塊615所闡明的學(xué)習(xí)模式來實(shí)現(xiàn)的。如塊610所表明的，與新標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的控制器被首先放置在標(biāo)簽注冊(cè)中，或者學(xué)習(xí)模式中。在較佳實(shí)施例中，控制器接下來將標(biāo)識(shí)請(qǐng)求發(fā)送到所有已知基線標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器，如在塊611中所示。在另一實(shí)施例中，與特定新標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的基線標(biāo)識(shí)器可被打印在標(biāo)簽上，打印在其中標(biāo)簽被運(yùn)送的容器上，或者可由控制器操作器存取，且控制器操作器可將與新標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器直接輸入到控制器中。當(dāng)控制器發(fā)送標(biāo)簽標(biāo)識(shí)請(qǐng)求時(shí)，控制器可監(jiān)控并登記那些對(duì)標(biāo)識(shí)請(qǐng)求做出響應(yīng)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器。
0053當(dāng)控制器已經(jīng)學(xué)習(xí)了與任何新標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器時(shí)，控制器可使用標(biāo)識(shí)器來決定標(biāo)簽類型。在較佳實(shí)施例中，控制器可擔(dān)當(dāng)控制器操作器，以驗(yàn)證該決定的標(biāo)簽類型，作為安全防范。當(dāng)已經(jīng)關(guān)于新標(biāo)簽決定了標(biāo)簽類型時(shí)，離散標(biāo)識(shí)器可由與該標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的控制器來產(chǎn)生。在較佳實(shí)施例中，這樣的離散標(biāo)識(shí)器是對(duì)控制器而言唯一的標(biāo)識(shí)器。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，每個(gè)依照本發(fā)明設(shè)計(jì)的控制器可具有與它們相關(guān)聯(lián)的唯一標(biāo)識(shí)器，且該標(biāo)識(shí)器，或者其部分，可被用作由控制器賦值的部分唯一標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器。另外，控制器在創(chuàng)建每個(gè)新的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器時(shí)可對(duì)控制器的標(biāo)識(shí)器可加上諸如多字符和順序產(chǎn)生的字符串這樣的附加信息。這可導(dǎo)至不僅對(duì)每個(gè)控制器唯一且對(duì)所有標(biāo)簽唯一的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器。這個(gè)過程由圖6的塊612闡明。
0054一旦系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器已經(jīng)被創(chuàng)建，則控制器可將學(xué)習(xí)ID命令發(fā)送到指定的新標(biāo)簽。學(xué)習(xí)ID命令允許新的標(biāo)簽記錄保存在標(biāo)簽中存儲(chǔ)器中的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器。如塊614所示，本發(fā)明更適宜使用一次性寫入(write-once)快閃存儲(chǔ)器，以保存標(biāo)簽內(nèi)的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器。在另一實(shí)施例中，標(biāo)簽既可保存系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器，又可保存控制器標(biāo)識(shí)器，或者控制器標(biāo)識(shí)器的加密形式，其在一次性寫入快閃存儲(chǔ)器中。在一次性寫入存儲(chǔ)器中保存這樣的數(shù)據(jù)加上附加安全性，這是由于標(biāo)簽不能用其它標(biāo)識(shí)器重新編程。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器標(biāo)識(shí)器信息可被保存在可重寫存儲(chǔ)器(rewriteable memory)中，從而允許控制器周期性改變保存在標(biāo)簽上的控制器標(biāo)識(shí)器，其潛在的改善標(biāo)簽安全性。
0055如塊615所闡明的，最終學(xué)習(xí)模式步驟包括驗(yàn)證新標(biāo)簽基于現(xiàn)在與標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器而對(duì)控制器命令做出響應(yīng)。若標(biāo)簽正確響應(yīng)的話，控制器更適宜要求控制器操作器輸入任何與標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的參數(shù)選擇，這諸如警報(bào)限制或警報(bào)條件。這樣的參數(shù)選擇更適宜連同與它們相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器而被保存在控制器中。若標(biāo)簽沒有正確響應(yīng)，控制器操作器被賦予選項(xiàng)，以重試或退出學(xué)習(xí)模式。
0056在較佳實(shí)施例中，關(guān)于在塊611中標(biāo)識(shí)的每個(gè)新標(biāo)簽而重復(fù)塊612到615。在另一實(shí)施例中，每次當(dāng)新標(biāo)簽與控制器相關(guān)聯(lián)時(shí)，塊610到615可全部被重復(fù)。
0057較佳標(biāo)簽調(diào)查方法由圖6的塊620到塊624來闡明。如塊620所闡明的，標(biāo)簽調(diào)查從將標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送到特定標(biāo)簽的控制器開始。如塊631所闡明的，且如上述，標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求更適宜包括與給定標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器，以及控制器標(biāo)識(shí)器。接收標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求的標(biāo)簽首先將包含在標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求中的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器與保存在標(biāo)簽存儲(chǔ)器中的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器相比較。若系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器不匹配，則標(biāo)簽保持“休眠”(“asleep”)，這樣以使沒有進(jìn)行其它的動(dòng)作。若系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器匹配，則標(biāo)簽可繼續(xù)處理。在較佳實(shí)施例中，標(biāo)簽處理用標(biāo)簽繼續(xù)，其將在標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求中使用的控制器標(biāo)識(shí)器與保存在標(biāo)簽存儲(chǔ)器中的控制器標(biāo)識(shí)器相比較。若控制器標(biāo)識(shí)器不匹配，則標(biāo)簽可保持休眠。通過將控制器標(biāo)識(shí)器與系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器相比較，標(biāo)簽安全可被進(jìn)一步增強(qiáng)。然而，本發(fā)明的另一實(shí)施例不使用控制器標(biāo)識(shí)器，這僅依賴系統(tǒng)離散標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器，以決定標(biāo)簽應(yīng)該何時(shí)廣播。
0058一旦標(biāo)簽已經(jīng)決定其應(yīng)該回答標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求，則標(biāo)簽可通過發(fā)送其系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器而回答這樣的請(qǐng)求。若標(biāo)簽具有感應(yīng)器，諸如，但不局限于，應(yīng)變規(guī)、振動(dòng)感應(yīng)器、葡萄糖監(jiān)控器(glucose monitor)，或者類似附屬的，則標(biāo)簽除其系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器之外還可發(fā)送感應(yīng)器數(shù)據(jù)。
0059如塊622所闡明的，發(fā)送標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求的控制器將等待關(guān)于要響應(yīng)標(biāo)簽的預(yù)定時(shí)間周期。若標(biāo)簽響應(yīng)，則控制器可基于由標(biāo)簽返回的任何數(shù)據(jù)而采取適當(dāng)?shù)膭?dòng)作，這包括登記這樣的數(shù)據(jù)以便以后使用。若標(biāo)簽不響應(yīng)，則控制器可發(fā)出報(bào)警，其進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠渌鼊?dòng)作。另外，如在塊623中所闡明的，若標(biāo)簽具有附屬于它的感應(yīng)器，則控制器可驗(yàn)證感應(yīng)器讀數(shù)在控制器操作器指定限度內(nèi)。若感應(yīng)器讀數(shù)在這樣的限度之外，則可發(fā)出報(bào)警或者控制器進(jìn)行其它的動(dòng)作。
0060如塊624所闡明的，然后關(guān)于與控制器相關(guān)聯(lián)的下一個(gè)系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器而重復(fù)正常模式進(jìn)程。另外，塊620到塊624更適宜連續(xù)地被重復(fù)以允許所有標(biāo)簽的活動(dòng)監(jiān)控(active monitoring)。在另一實(shí)施例中，控制器可在與控制器相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器的列表末端處暫停。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器可在每個(gè)正常模式進(jìn)程的末端處暫停，以允許多控制器在相同的區(qū)域中工作，而沒有多控制器以及與其相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽以充分相同的頻率工作處串?dāng)_或其它干擾的可能性。
0061如塊630到634所示，根據(jù)本發(fā)明的超聲標(biāo)簽系統(tǒng)也可控制和/或激活在標(biāo)簽上或者與標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的器件，這諸如，但不局限于，可移植藥品遞送系統(tǒng)以及關(guān)于飛行器或關(guān)于汽車的控制系統(tǒng)。如塊630所闡明的，標(biāo)簽調(diào)查從將標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送到特定標(biāo)簽的控制器開始。如塊631所闡明的，以及如上所述，標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求更適宜包括與給出標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器，以及控制器標(biāo)識(shí)器。接收標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求的標(biāo)簽首先將包含在標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求中的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器與保存在標(biāo)簽存儲(chǔ)器中系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器相比較。若系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器不匹配，則標(biāo)簽保持“休眠”(“asleep”)，這樣以使沒有進(jìn)行其它的動(dòng)作。若系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器匹配，則標(biāo)簽可繼續(xù)處理。在較佳實(shí)施例中，標(biāo)簽處理用標(biāo)簽繼續(xù)，其將用在標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求中的控制器標(biāo)識(shí)器與保存在標(biāo)簽存儲(chǔ)器中的控制器標(biāo)識(shí)器相比較。若控制器標(biāo)識(shí)器不匹配，則標(biāo)簽可保持休眠。通過比較控制器標(biāo)識(shí)器和系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器，標(biāo)簽安全可被進(jìn)一步增強(qiáng)。然而，本發(fā)明的另一實(shí)施例確實(shí)使用控制器標(biāo)識(shí)器，這僅依靠系統(tǒng)離散標(biāo)簽標(biāo)識(shí)器，以決定標(biāo)簽應(yīng)該何時(shí)廣播。
0062一旦標(biāo)簽已經(jīng)決定了其應(yīng)該回答標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求，則標(biāo)簽可通過發(fā)送其系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器而回答這樣的請(qǐng)求。若標(biāo)識(shí)器具有感應(yīng)器，諸如，但不局限于，應(yīng)變規(guī)、振動(dòng)感應(yīng)器、葡萄糖監(jiān)視器，或者類似附屬的，則標(biāo)簽除其系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器之外還可發(fā)送感應(yīng)器數(shù)據(jù)。
0063如塊632所闡明的，發(fā)送標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求的控制器將等待關(guān)于要響應(yīng)標(biāo)簽的預(yù)定時(shí)間周期。若標(biāo)簽不響應(yīng)，則控制器可發(fā)出報(bào)警，其進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠渌鼊?dòng)作。若標(biāo)簽響應(yīng)，則控制器可基于由標(biāo)簽返回的任何數(shù)據(jù)而采取適當(dāng)?shù)膭?dòng)作，這包括登記這樣的數(shù)據(jù)以便以后使用。另外，一接收到標(biāo)簽響應(yīng)，且更適宜在處理由標(biāo)簽返回的任何數(shù)據(jù)之后，控制器可命令標(biāo)簽將命令發(fā)送到標(biāo)簽上或與標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的器件上。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，標(biāo)簽可用血液葡萄糖測量(blood glucose measurement)來響應(yīng)，且控制器可決定葡萄糖水平是否在可接受的范圍內(nèi)。若葡萄糖水平在可接受的范圍外，則控制器可命令標(biāo)簽使與標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的被注入的胰島素注射器件釋放適量的胰島素。
0064如在塊623中所闡明的，接收命令的標(biāo)簽首先驗(yàn)證標(biāo)簽正被適當(dāng)處理。標(biāo)簽可決定其是否正使用與關(guān)于標(biāo)簽發(fā)送請(qǐng)求使用的類似的進(jìn)程而被適當(dāng)處理。若標(biāo)簽決定其沒有被適當(dāng)處理，則標(biāo)簽可能會(huì)休眠。若標(biāo)簽決定其正被適當(dāng)處理，則該標(biāo)簽可執(zhí)行控制器命令。
0065如塊634所闡明的，然后關(guān)于與控制器相關(guān)聯(lián)的下一個(gè)系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器而重復(fù)控制模式進(jìn)程。另外，塊630到634更適宜被連續(xù)重復(fù)以允許活動(dòng)監(jiān)控并控制所有標(biāo)簽。在另一實(shí)施例中，控制器可在與控制器相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)離散標(biāo)識(shí)器的列表末端處暫停。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器可在每個(gè)正常模式進(jìn)程的末端處暫停，以允許多個(gè)控制器在相同的區(qū)域中工作，而沒有多個(gè)控制器以及與其相關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽以充分相同的頻率工作處的串?dāng)_或其它干擾的可能性。
0066圖7闡明汽車中超聲無線標(biāo)簽的使用。在這個(gè)實(shí)施例中，標(biāo)簽信號(hào)被計(jì)算機(jī)或者可被植入或附屬于交通工具的其它信號(hào)接收和處理器件(信號(hào)接收器720)接收到。當(dāng)前更適宜的是信號(hào)接收器720與手表或PDA互相作用，盡管對(duì)本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員而言顯而易見的是可獲取獨(dú)立操作而不背離本發(fā)明的主旨或者范圍。
0067當(dāng)前更適宜的是信號(hào)接收器720使用交通工具的構(gòu)件和框架，作為通過它從超聲無線標(biāo)簽讀取信號(hào)的媒體。在另一實(shí)施例中，無線標(biāo)簽不是通過空氣來發(fā)送信號(hào)，它而是使用絕大多數(shù)交通工具的構(gòu)件和外殼來將信號(hào)運(yùn)載到信號(hào)接收器720，而不管制造它們的材料是什么，這不像用在傳統(tǒng)標(biāo)簽中的射頻，超聲波將通過任何固體或液體傳播。
0068圖8闡明飛機(jī)中超聲標(biāo)簽的使用。這個(gè)實(shí)施例類似于圖7的實(shí)施例那樣起作用，然而，超聲無線標(biāo)簽對(duì)像飛機(jī)那樣的結(jié)構(gòu)提供附加優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榕c飛機(jī)有關(guān)的它們的尺寸和安全問題，通常我們需要限制在飛機(jī)特定部分上所做的工作量，這諸如飛機(jī)尾部和飛機(jī)機(jī)身的連接。我們也需要使那些部分盡可能堅(jiān)固。超聲無線標(biāo)簽可被嵌入到飛機(jī)尾部以及尾部、燃油箱或制造階段的其它部分的復(fù)合或金屬結(jié)構(gòu)部分中，這樣就允許實(shí)時(shí)、興趣點(diǎn)應(yīng)力監(jiān)控(point ofintereststress monitoring)、檢查關(guān)于諸如裂縫這樣的材料缺陷，執(zhí)行關(guān)于結(jié)構(gòu)完整性以及關(guān)于其它這樣用途的標(biāo)簽到標(biāo)簽超聲網(wǎng)絡(luò)分析。超聲標(biāo)簽也可通過消除連接電線的需要而被用來改善燃油箱內(nèi)部燃料計(jì)量器的安全性，對(duì)燃油箱而言，連接電線可能短路或冒火星并促發(fā)火災(zāi)。
0069以諸如在圖8中闡明的方式而使用的嵌入的超聲無線標(biāo)簽可消除，需要飛機(jī)拆卸的詳細(xì)飛機(jī)構(gòu)件評(píng)論的必要，或者減少相應(yīng)的時(shí)間。超聲無線標(biāo)簽也緩和了減少飛機(jī)部分結(jié)構(gòu)完整性的必要，以允許線路通過該部分發(fā)送。進(jìn)一步，減少飛機(jī)中的必要布線量也減少飛行器質(zhì)量、電氣復(fù)雜度，以及在發(fā)現(xiàn)并修理故障以及線路缺陷/損壞維修中的維護(hù)時(shí)間。另外，無線標(biāo)簽可被用來監(jiān)控振動(dòng)，以及這樣的低頻聲音，其可提供對(duì)飛行器性能的診斷，諸如可由鳥、冰或沙產(chǎn)生的引擎中的外來材料鑒別。
0070如圖7中的汽車實(shí)施例，飛機(jī)實(shí)施例可利用構(gòu)件、外殼，以及飛機(jī)框架，而不管材料如何，以促進(jìn)信號(hào)接收器820同無線標(biāo)簽800和810之間的通信。另外，由于在本發(fā)明的超聲通信系統(tǒng)中使用物理波，而不是使用電子輻射，所以幾乎沒有或者根本沒有阻止或干擾極其重要的飛機(jī)無線電通信或?qū)Ш降娘L(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步，當(dāng)被用來監(jiān)控燃油箱或其它的揮發(fā)性容器時(shí)，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)增加了安全性，且由于消除燃油、燃油蒸汽和類似的周圍的布線和電氣設(shè)備而增加有線感應(yīng)器的安全性。
0071無線標(biāo)簽，尤其是超聲標(biāo)簽，可被用在實(shí)際中的任何交通工具中，這包括汽車、飛行器、船只、營救和安全設(shè)備、娛樂交通工具等，以用于多種感覺用途。關(guān)于今天的交通工具需要的幾乎每個(gè)感應(yīng)器類型可使用超聲通信而被集成。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，無線感應(yīng)器可用在圖7的汽車實(shí)施例中，以積極的監(jiān)控壓力700、引擎溫度710，以及斷裂墊磨損(break pad wear)并將其結(jié)果報(bào)告給信號(hào)接收器720。另外，一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)器可被附屬于引擎或傳輸構(gòu)件以檢測在檢測階段或在工作階段的過量振動(dòng)、溫度、壓力或應(yīng)力。同樣的，在圖8的飛機(jī)實(shí)施例中，無線感應(yīng)器可被用來測量在尾舵800處的剪應(yīng)力以及機(jī)翼-機(jī)身連接應(yīng)力810，并將這個(gè)報(bào)告回信號(hào)接收器820。無線標(biāo)簽尤其適合于緊密的位置，其中電線布線是困難或不可能的，并適用于移動(dòng)部分。作為例子，而不是要限制本發(fā)明，無線標(biāo)簽特別適合輪胎壓力監(jiān)控，這是因?yàn)闊o線標(biāo)簽不需要與讀取器或其它的感應(yīng)器處理器件進(jìn)行電氣連接。這樣，感應(yīng)器可被植入輪胎或輪圈中，而不需要精細(xì)的電氣連接系統(tǒng)。
0072超聲感應(yīng)器也可被利用來存取控制，這是通過鑰匙，或者通過控制臺(tái)和與存取控制感應(yīng)器相匹配的代碼將數(shù)字代碼以超聲波的方式從手表引導(dǎo)到汽車而實(shí)現(xiàn)的，其在諸如法律實(shí)施的應(yīng)用中或在汽車的高端安全系統(tǒng)中允許啟動(dòng)交通工具或允許交通工具從停靠被移動(dòng)到駕駛，其中僅有指定的駕駛員可操作交通工具而不是小偷或攻擊者。
0073圖9闡明在極其重要的符號(hào)和其它的生物測定監(jiān)控中超聲標(biāo)簽的使用。由于本發(fā)明超聲標(biāo)簽部分傳感器的極其低的能量需求和小的物理尺寸，所以無線標(biāo)簽可容易適用于人體。另外，藥品遞送系統(tǒng)可由無線體內(nèi)感應(yīng)器和生物探測器來控制。在圖9中闡明的實(shí)施例中，無線標(biāo)簽900與葡萄糖感應(yīng)器緊密配合，并嵌入在糖尿病用戶腕部處或腕部附近的皮膚內(nèi)。手表910周期性的對(duì)無線標(biāo)簽900進(jìn)行調(diào)查，以決定用戶是否應(yīng)該被警告他或她的血糖水平已經(jīng)變化了，且這潛在的需要胰島素注射。
0074在一個(gè)實(shí)施例中，無線標(biāo)簽900可包含可充電電源，諸如是由手表910以電感方式或以電容方式進(jìn)行充電的電池。在另一實(shí)施例中，無線標(biāo)簽900可包含代替電池的小的電感變壓器，且標(biāo)簽900所需的任何能量可由手表910直接供給。在這個(gè)另一實(shí)施例中，更適宜的是手表910包括二次電池，更適宜是可充電電池，無線標(biāo)簽900可從該電池獲取能量。手表910可允許在從標(biāo)簽900請(qǐng)求數(shù)據(jù)之前的較短時(shí)間內(nèi)供給標(biāo)簽900以能量。通過向標(biāo)簽900提供能量，而不需要電池植入到那里，這個(gè)實(shí)施例能夠?qū)⒏嗟闹悄芨袘?yīng)器置入體內(nèi)，而不必要插入有毒化學(xué)藥品，諸如通常為電池所需的鉛、鋅，或鋰。
0075圖10闡明這樣的超聲標(biāo)簽的使用，其作為一次性化學(xué)或生物藥劑測試器，它在原處、經(jīng)過皮膚，或者在皮膚上。與本發(fā)明的無線標(biāo)簽相關(guān)聯(lián)的小尺寸、輕的重量，以及廉價(jià)的生產(chǎn)成本使它們有助于用于這樣的環(huán)境中，在那里處理、而不是重新使用測試裝備是有利的，諸如在用于不同生物或化學(xué)藥劑的現(xiàn)場試驗(yàn)中。具有MEM感應(yīng)器的超聲標(biāo)簽甚至可被用作“智能邦迪”(“smartBand-Aids”)，其用于諸如“衛(wèi)生帶”(“hygiene strips”)這樣的應(yīng)用中，其感覺到手已經(jīng)被清洗過了，而且手在諸如醫(yī)院病房和外科區(qū)域這樣的重要環(huán)境中在指定長度的時(shí)間內(nèi)是干凈的，而且也警告手在指定長度時(shí)間后需要被清洗。MEM可包括多種多樣的生物芯片，這包括獲得有害細(xì)菌且將現(xiàn)狀傳送回讀取器的生物芯片。如在圖10中闡明的實(shí)施例中所使用的，無線標(biāo)簽1010允許測試被執(zhí)行，而不將附加化學(xué)或生物藥劑引入到樣品1000中，且通過需要樣品1000和測試器件(未畫出)之間的物理連通性而不可能污染周圍的區(qū)域。測試器件，諸如，但不局限于，手表或PDA，簡單地向無線標(biāo)簽1010調(diào)查測試結(jié)果，適當(dāng)時(shí)，無線標(biāo)簽1010被丟棄，或者連同樣品1000一起被破壞。
0076圖11闡明關(guān)于安全性或存取控制的超聲標(biāo)簽的使用。在這個(gè)實(shí)施例中，警官1120由于他正佩戴手表而所以能夠操作手槍1110。在這個(gè)實(shí)施例中，手表1100包含能夠與安裝在手槍內(nèi)部1110的傳感器進(jìn)行通信的傳感器。目前，更適宜的是這樣的通信通過警官1120而出現(xiàn)(如通過他的皮膚)，直接到手槍1110，而不是通過空氣。這個(gè)安排仍舊允許警官1120用任何一只手來開手槍1110射擊，而同時(shí)阻止手槍1110通過空氣從手表1100接收確認(rèn)信號(hào)。最終，這就阻止犯罪者故意從警官1120那里偷竊手槍1110并使用手槍1110對(duì)著警官1120。為有效的開手槍1110射擊，犯罪者將也得偷竊手表1100，或者保持與警官1120的皮膚與皮膚的身體接觸。
0077在較佳實(shí)施例中，手表可包括兩個(gè)附加安全特征，對(duì)犯罪者而言，其對(duì)警官或其他的看守所有者使用武器甚至就更困難了。首先，手表可需要諸如用在ATM機(jī)器上的PIN碼這樣的個(gè)人標(biāo)識(shí)碼，以激活手表的安全功能。第二，手表可包括附加截止系統(tǒng)(cutoff system)，其感覺環(huán)境變化，這諸如，但不局限于，溫度變化、佩戴者的心率，以及類似的，其表示手表已經(jīng)被從其佩戴者處移除。這樣，當(dāng)手表被移除時(shí)，與其相關(guān)聯(lián)的涉及安全的功能失去能力，且除非要佩戴手表的下一個(gè)人知道適當(dāng)?shù)膫€(gè)人標(biāo)識(shí)碼，否則他們將不能利用與手表相關(guān)聯(lián)的安全特征。
0078除其明顯的法律實(shí)施和軍用之外，在這個(gè)實(shí)施例中說明的槍支安全系統(tǒng)可阻止由于兒童發(fā)現(xiàn)并擺弄家庭中的槍而引發(fā)的悲劇事故，因?yàn)橹挥斜徽J(rèn)可的成人將具備個(gè)人標(biāo)識(shí)碼的知識(shí)，且手表的移除促使槍停止工作。存取控制可被擴(kuò)展到諸如門、拱頂，或者以類似方式存取的交通工具這樣的應(yīng)用中。
0079在圖11的安全系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，可使用諸如上面關(guān)于圖9講授這樣的植入。在這個(gè)實(shí)施例中，該植入可具有手槍1110可用其鎖上的唯一標(biāo)識(shí)器。手表1100可從該植入讀取標(biāo)識(shí)器，并將該標(biāo)識(shí)器發(fā)送到手槍1110。若被發(fā)送的標(biāo)識(shí)器匹配被鎖上的標(biāo)識(shí)器，只有這時(shí)手槍1110才將是可用的。這個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步限制犯罪者操作手槍1110的能力，這是因?yàn)榉缸镎呖赡芡蹈`手槍1110和手表1100，而仍舊不能開手槍1110射擊。在另一實(shí)施例中，諸如紅外掃描儀這樣的生物測定感應(yīng)器可被放置在手表的下面，以唯一地標(biāo)識(shí)人體吸收和傳輸譜，且手表1100可從生物測定感應(yīng)器讀取標(biāo)識(shí)器。對(duì)本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員而言，顯而易見的是，盡管這個(gè)實(shí)施例的說明集中在手槍安全性上，但是這樣的系統(tǒng)還是可被用在需要具備諸如汽車啟動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)或物理安全性，以及類似這樣的更有效用戶標(biāo)識(shí)的其它情況中。
0080圖12闡明用于家庭自動(dòng)化的無線超聲標(biāo)簽的使用。在這個(gè)實(shí)施例中，傳感器1210被置于具有超聲讀取器和控制單元的住宅結(jié)構(gòu)上。超聲無線標(biāo)簽1220可放置在整個(gè)家庭中的器件上或器件中以及遍及整個(gè)住宅的結(jié)構(gòu)中，諸如燈1240、家庭娛樂中心1250，以及恒溫器1260。每個(gè)無線標(biāo)簽可通過一個(gè)或多個(gè)控制單元1210或者一個(gè)或多個(gè)無線收發(fā)器1230而被獨(dú)立控制。在這個(gè)實(shí)施例中，住宅的結(jié)構(gòu)本身被利用為通信網(wǎng)絡(luò)，非常類似于飛機(jī)的框架被用來促進(jìn)圖8中闡明的實(shí)施例中的通信。
0081圖13闡明作為電皮帶超聲系統(tǒng)的使用，其用于個(gè)人或用于寵物。在這個(gè)實(shí)施例中，無線傳感器被置于諸如兒童或具有徘徊趨向的諸如Alzheimer病人的成人這樣的個(gè)體上，且若個(gè)體徘徊到離手表/讀取器太遠(yuǎn)的話，傳感器觸發(fā)手表或讀取器中的警報(bào)器。同樣的，具有無線傳感器的領(lǐng)圈被置于寵物上，若寵物徘徊到離手表/讀取器太遠(yuǎn)的地方，則發(fā)出警報(bào)或者寵物可聽見的超聲警報(bào)，這阻止逃跑的寵物并允許改善寵物的訓(xùn)練。
0082圖14闡明用于人體運(yùn)動(dòng)學(xué)的超聲系統(tǒng)的使用。在這個(gè)實(shí)施例中，無線傳感器被置于身體的表面，或者在接近身體的衣服中，以監(jiān)控關(guān)于運(yùn)動(dòng)、健康、醫(yī)藥和動(dòng)畫活動(dòng)的人體運(yùn)動(dòng)移動(dòng)，其中來自感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)1410的數(shù)據(jù)被反饋到數(shù)據(jù)采集手表1400處。這個(gè)數(shù)據(jù)可隨后被下載到較大的計(jì)算機(jī)，用于運(yùn)動(dòng)、肌肉活動(dòng)、溫度、應(yīng)力，以及其它的感應(yīng)器數(shù)據(jù)的分析。
0083圖14也闡明關(guān)于個(gè)體的嵌入標(biāo)識(shí)的超聲系統(tǒng)的使用，該個(gè)體傾向于留下諸如建筑物邊界這樣的較佳邊界。這樣個(gè)體的范例包括，但不局限于，具有Alzheimer的人和兒童。在這個(gè)實(shí)施例中，超聲傳感器被置于合適的囊中，并被植入病人的身體1420內(nèi)。超聲傳感器可發(fā)送這樣的信號(hào)，其通過使用已經(jīng)在整個(gè)前提(premises)中使用的標(biāo)簽閱讀器而允許責(zé)任方跟蹤病人的位置，這諸如在建筑物中和在與其相關(guān)聯(lián)的地面上。通過與圖2的鄰近檢測系統(tǒng)類似的方式，這個(gè)實(shí)施例可檢測病人何時(shí)不再處于前提中且發(fā)出警報(bào)，這樣就允許病人的較快恢復(fù)。
0084圖15闡明有價(jià)值器件1510中超聲標(biāo)簽1500的使用。在這個(gè)實(shí)施例中，超聲標(biāo)簽1500被配備有這樣的警報(bào)器，若標(biāo)簽在特定量的時(shí)間內(nèi)沒有被相關(guān)聯(lián)的超聲讀取器調(diào)查，則其發(fā)出聲音。這樣的警報(bào)器可對(duì)諸如膝上型電腦這樣的沒有防備的有價(jià)值設(shè)備提供早期安全性警告。
0085雖然已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明，且參考其特定實(shí)施例，但是對(duì)本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員而言明顯的是在不背離本發(fā)明主旨和范圍的前提下可在其中做出不同的改變和修改。這樣，本發(fā)明要覆蓋在附加權(quán)利要求書和它們的等價(jià)物的范圍內(nèi)所提供的本發(fā)明修改和變更。
權(quán)利要求
1.超聲傳感器，其包含多片具有縱軸、橫軸和z軸的薄的薄膜，其特征在于所述多片薄的薄膜通過環(huán)繞給出半徑彎曲所述至少一片薄的薄膜，沿著所述縱軸而被預(yù)加應(yīng)力，并且各個(gè)薄膜的彎曲半徑允許薄膜之間的清晰z軸分隔。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲傳感器，其特征在于所述各片薄的薄膜是聚偏二氟乙烯薄膜。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲傳感器，其特征在于所述多片薄膜包括兩片聚偏二氟乙烯薄膜。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲傳感器，其特征在于所述兩片薄的薄膜具有37.5毫米的指定半徑，大約18.75毫米的弧長，以及大約9.375毫米的寬度。
5.如權(quán)利要求3所述的超聲傳感器，其特征在于所述兩片薄的薄膜被以這樣的方式加應(yīng)力，以獲取60KHz處的最優(yōu)頻率響應(yīng)。
全文摘要
更適宜嵌入在獲取多種基于無線超聲波和/或射頻功能的可佩戴安全手表、PDA，或者其它器件中的收發(fā)器包括資產(chǎn)、個(gè)體、寵物以及類似的數(shù)字標(biāo)識(shí)和鄰近以及感覺監(jiān)控。便攜式或可佩戴器件通過在器件的發(fā)送距離內(nèi)周期性調(diào)查和接收信息標(biāo)簽而實(shí)現(xiàn)這些功能。本發(fā)明可通過檢測到與實(shí)體相關(guān)聯(lián)或附屬于該實(shí)體的標(biāo)簽已經(jīng)離開了個(gè)體的鄰近區(qū)域并發(fā)出警報(bào)而幫助減少盜竊、損失或遺忘的可能性。該器件也可支持有感覺病損的個(gè)體，這包括聾的人、糖尿病患者以及類似的人，這是通過當(dāng)被貼標(biāo)簽的實(shí)體進(jìn)入個(gè)體周圍的空間時(shí)檢測被貼標(biāo)簽實(shí)體，或者通過檢測諸如個(gè)體鄰近區(qū)域中的過度熱量或者極其重要的符號(hào)變化這樣的環(huán)境激勵(lì)，并發(fā)出警報(bào)聲而實(shí)現(xiàn)的。
文檔編號(hào)G08B13/24GK101017592SQ20061016852
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
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