專利名稱：定位器庫存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容一般涉及一種用于利用一個或多個定位器來定位應(yīng)答器的系統(tǒng)、方法以及設(shè)備。更特別地，本公開內(nèi)容涉及一種傳輸序列從定位器被廣播到一組應(yīng)答器裝置的系統(tǒng)。以該組標識的每個應(yīng)答器被布置成接收并捕獲傳輸信息的至少一部分，使所捕獲的信息與所標識組的內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)，并且識別當所捕獲的信息與該內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)時的相關(guān)性。找到相關(guān)性的每個應(yīng)答器被布置成在精確確定的時間間隔處廣播傳輸回復序列，以使得每個應(yīng)答器不是同時地進行傳送。一系列定位器中的每個均在精確記錄的到達時間處接收傳輸回復序列，定位器執(zhí)行包括相關(guān)的信號處理操作，并且定位器將所接收的并處理過的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到中央處理單元，用于時間同步、位置跟蹤以及庫存記錄。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中已知一些用于定位對象的方法。在頒發(fā)給Bird的美國專利第 5，418，736號中描述了一種失蹤車輛定位器系統(tǒng)。該車輛定位器系統(tǒng)使用與GPS (全球定位系統(tǒng))天線、接收器/發(fā)送器、具有相關(guān)聯(lián)的天線的電話以及安裝在要監(jiān)測其位置的車輛中的調(diào)制解調(diào)器相結(jié)合的一個或多個GPS系統(tǒng)。發(fā)出尋呼請求并且由車輛中的尋呼響應(yīng)器來接收。尋呼請求使得調(diào)制解調(diào)器詢問GPS接收器以確定車輛的當前位置。車輛的當前位置經(jīng)由蜂窩電話鏈路被傳送，以向車輛定位服務(wù)中心通知車輛的當前位置。其它已知的位置確定技術(shù)包括使用基于羅蘭(Loran)或格洛納斯(Glonass)衛(wèi)星的系統(tǒng)。
在頒發(fā)給Mdler的美國專利第5，576，716號中描述了另一用于定位丟失或被竊取物的對象定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)包括GPS模塊、微計算機、調(diào)制解調(diào)器以及電話，所有這些都必須安裝在車輛中。所述系統(tǒng)定期地并且自動地計算物體的位置用于經(jīng)由電話鏈路傳送到中央接收器/傳送站。
低功率傳輸由于噪聲、靜電以及信號干擾而遭受信號惡化。當信息信號與噪聲源為同一量級時，在存在這樣的干擾和噪聲的情況下從信號提取信息是非常困難的。當前描述的發(fā)明從傳統(tǒng)解決方案識別出多種噪聲問題，并且提供了一種新的且新穎的系統(tǒng)、方法以及設(shè)備，該系統(tǒng)、方法以及設(shè)備被布置成在小規(guī)模的對象定位系統(tǒng)中使用非常低的功率從傳輸信息提取信號。


參照附圖描述本發(fā)明的非限制性且非窮舉性的實施例，其中，在各個視圖中，相同的附圖標記指的是相同的部分，除非另外指定 圖IA和IB示出了包括遠程定位器(RL)和微應(yīng)答器(MT)的示例通信系統(tǒng)； 圖2示出了示例發(fā)送器； 圖3是示出被格式化用于傳輸?shù)囊唤M幀的圖； 圖4A和4B是示出示例通信系統(tǒng)的定時獲取的圖； 圖5A-5B是示例接收器的示例圖； 圖5C-5D是示出示例接收器的示例相關(guān)峰值的圖； 圖6是示例發(fā)送器的流程圖； 圖7A-7B、8A_8B以及9是示例接收器的流程圖； 圖10A-10C示出了如下示例系統(tǒng)其中，定位器同時向作為組成員的多個應(yīng)答器 (MT或標簽)進行傳送，并且隨后根據(jù)精確確定的延遲從每個應(yīng)答器接收傳輸信息； 圖IOD示出了從應(yīng)答器(MT)傳送到一個或多個定位器的示例回復傳輸信息，其中，附加信息被可選地編碼為序列“B”和序列“C”回復； 圖11A-11C示出了如下示例系統(tǒng)其中，單個應(yīng)答器從單個定位器接收序列，并然后同時傳送被多個定位器接收的回復序列； 圖12A-12B示出了如下示例系統(tǒng)其中，多個定位器從倉庫中的一個或多個應(yīng)答器(MT)接收回復傳輸信息，并且每個定位器將關(guān)于所接收的回復的信息經(jīng)由一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)傳送到中央處理單元； 圖12C示出了被布置成用作中央處理單元的示例計算裝置； 圖13A-i;3B示出了定位過程的示例流程圖，該定位過程對關(guān)于在中央處理單元所接收的回復(結(jié)果)的信息進行合并； 圖13C-13D示出了用于存儲關(guān)于定位器和標簽的信息的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 圖14A-14B示出了碼相關(guān)過程的示例流程圖；以及 圖15示出了全部根據(jù)本公開內(nèi)容的至少一些方面而布置的庫存掃描過程的示例流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將在下文中參照附圖更全面地描述本公開內(nèi)容，其中附圖構(gòu)成了本公開內(nèi)容的一部分并且作為說明而示出了用于實踐本發(fā)明的特定示例性實施例。然而，本公開內(nèi)容可以以許多不同的形式來實施，并且不應(yīng)被理解為限于這里所闡述的實施例；相反，提供這些實施例以使得本公開內(nèi)容將是透徹和完整的，并且將充分地向本領(lǐng)域技術(shù)人員告知其范圍。特別地，本公開內(nèi)容可被實施為方法或裝置。因此，本公開內(nèi)容可采取完全硬件實施例、完全軟件實施例或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。因此，以下的詳細描述不具有限制意義。
在本說明書以及權(quán)利要求中，術(shù)語“連接的”意思是所連接的東西之間的直接電連接而沒有任何中間裝置。術(shù)語“耦合的”意思是所連接的東西之間的直接電連接或者通過一個或多個無源或有源中間裝置的間接連接。術(shù)語“電路”意思是被布置成相互配合以提供所期望功能的一個或多個無源和/或有源部件。術(shù)語“信號”意思是至少一個電流信號、電壓信號、電磁波信號或者數(shù)據(jù)信號?！耙弧?、“一個”以及“所述”的含義包括復數(shù)引用?！霸凇?中”的含義包括“在…中”和“在…上”。
簡要地闡述，本公開內(nèi)容一般涉及一種用于利用一個或多個定位器定位應(yīng)答器的系統(tǒng)、方法以及設(shè)備。更特別地，本公開內(nèi)容涉及一種傳輸序列從定位器被廣播到一組應(yīng)答器裝置的系統(tǒng)。以該組標識的每個應(yīng)答器被布置成接收并捕獲傳輸信息的至少一部分，使所捕獲的信息與所標識組的內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)，并且識別當所捕獲的信息與該內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)時的相關(guān)性。找到相關(guān)性的每個應(yīng)答器被布置成在精確確定的時間間隔處廣播傳輸回復序列，以使得所標識組中的每個應(yīng)答器在不同的時刻進行傳送。一系列定位器中每個均在精確記錄的到達時間處接收傳輸回復序列，并且定位器將所接收的和/ 或處理過的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到中央處理單元，用于時間同步、位置跟蹤以及庫存記錄。
如將要描述的，MT和RL均包括接收器和發(fā)送器。來自發(fā)送器的通信信號以唯一的ID碼進行編碼。在一些示例中，可以使用組ID碼，以使得定位器(RL)可以同時尋址 (address)多個應(yīng)答器(MT)，如在庫存跟蹤系統(tǒng)中期望的那樣。通信信號包括編碼的傳輸信息序列，其中，每個序列被布置成提供時鐘同步和校準信息的一部分。每個接收器驗證傳輸信息的ID碼，并且對信息進行解碼。編碼后的傳輸序列的頻率、相位以及起始時間是由傳輸序列自身來確定的，以使得可以執(zhí)行時鐘恢復而無需附加信息。MT可以是附于對象的、 嵌入在對象中的可佩帶電路(諸如帶或項圈)或者植入式仿生裝置。
MT中的頻率和相位信息最初是從來自RL的傳輸信息的一個部分恢復的，并且進一步使用自舉(bootstrapping)過程來細化。幀內(nèi)的定時定位(例如，粗略定時)是以來自RL的傳輸信息的另一部分恢復的。在定時之后，恢復相位和頻率，數(shù)據(jù)接收可以以一定確定度來安排。提取數(shù)據(jù)并且將回復消息從MT傳送回到RL，其中執(zhí)行類似的信號處理功能。傳輸序列的經(jīng)仔細校正的往返行程時間和恢復的相位用于識別RL和MT之間的距離。 測量與MT的內(nèi)部時鐘無關(guān)的合成往返行程多普勒頻移，并且使其與RL和MT的相對運動進行相關(guān)，以估計識別RL和MT之間的方向向量的正確方向。方向向量的幅值是由往返行程時間確定的。
當前描述的系統(tǒng)具有通過MT利用非對稱傳輸系統(tǒng)來識別RL的位置的能力。MT捕獲的信號通常將在時間上與序列(例如，2047個碼片(chip)序列)中的完整圖案的開頭和結(jié)束不是對準的。然而，RL被布置成傳送序列中隨時間重復的圖案。MT被布置成循環(huán)地捕獲序列中的完整圖案，即使所捕獲的圖案不會在時間上相對于完整圖案的開頭和結(jié)束而旋轉(zhuǎn)。循環(huán)相關(guān)器可以用于評估所捕獲的信號，以使得MT正確地識別所捕獲的信號，而與圖案的循環(huán)狀態(tài)無關(guān)。由于MT不具有與對RL的傳送和接收有關(guān)的定時的先驗知識，因此MT 使用所接收的傳輸信息的循環(huán)相關(guān)性來確定精細的和粗略的定時。循環(huán)相關(guān)是作用于定長序列的相關(guān)器，其中，序列可在時間上循環(huán)移動，以使得可在原始序列的結(jié)束之后在移動后的序列中接收到原始序列的開頭。在所捕獲的信號在時間上沒有與完整圖案的開始和結(jié)束對準時，一般相關(guān)器無法給出有效的定時信息，而循環(huán)相關(guān)將提供有效的定時信息。
當前描述的非對稱傳輸系統(tǒng)可以被配置成使得MT從RL接收結(jié)構(gòu)化信號的相對高功率的傳輸，而從MT到RL的回復或應(yīng)答傳輸是非常低功率的傳輸。示例MT被配置成在非常低功率的“不活動”模式或“休眠模式”中工作，其中MT “激活”或“喚醒”短暫間隔，以監(jiān)聽來自RL的傳輸信息。MT使其所接收的每條結(jié)構(gòu)化信號相關(guān)，以確定這些信號是否是以與 MT特定相關(guān)聯(lián)的標識碼(ID碼)進行編碼的。MT還根據(jù)所接收的結(jié)構(gòu)化信號確定可以將回復傳輸信息傳送回到RL的精確頻率、定時、相位以及步調(diào)。從MT傳送到RL的回復傳輸信息是短持續(xù)時間的非常低功率的傳輸信息(短的結(jié)構(gòu)化信號)，以便顯著地節(jié)約電池壽命。盡管回復傳輸信息是非常低功率的傳輸信息，但是RL被布置成利用詢問和循環(huán)相關(guān)技術(shù)來提高所捕獲的回復傳輸信息的信噪水平。
在當前描述的系統(tǒng)中，回復傳輸信號從MT被傳送回到RL，其中，MT根據(jù)MT從RL 接收的信號對回復傳輸信息的定時、頻率、相位以及步調(diào)進行合成。來自MT的回復傳輸信息的頻率與來自RL的傳輸信息的原始頻率相差了多普勒頻移(忽略其它噪聲和微小的誤差源)。這樣，RL可以以非常小的誤差裕量預(yù)測回復傳輸頻率?；貜蛡鬏旑l率的潛在不確定性足夠小，以使得超過幾十個傳輸序列的相位旋轉(zhuǎn)遠小于一圈(通過360度的一個相位旋轉(zhuǎn))。這允許RL對回復傳輸信息進行采樣并且在模擬域或者數(shù)字域中對來自回復傳輸序列的各個樣本進行相加(或者積分)。由于作為平方根對噪聲求和并且線性地對信號求和，因此提高了所捕獲信號的信噪比，從而與沒有使用窮舉計算的情況相比，允許接收非常低水平的信號。
MT以所傳送的相位進行回復，其中該所傳送的相位與所接收的定位器信號的相位相匹配(零度相位差)或者相加地(additively)與所接收的定位器信號的相位相關(guān)。因此，RL能夠精確地確定往返行程的相移，并且能夠按照載波循環(huán)確定距離。例如，如圖5C 所示，RL從MT接收回復傳輸信息，并且識別、至、的時間間隔內(nèi)的相關(guān)峰值。時間間隔 U1至t2)正好對應(yīng)于圖5D所示的載波的一個循環(huán)。例如，915MHz的載波具有大約1. 093 納秒的周期。在該示例中，相關(guān)峰值的時刻處的載波相位對應(yīng)于時間間隔(、至、)的70% 或者大約252度。當MT處和RL處的信噪比大到足以允許選擇特定載波循環(huán)時，這種相位確定變得有用。由于915MHz處的載波循環(huán)是例如大約33厘米的距離，因此沒有載波相位識別的距離確定必須準確到大約33厘米，以允許選擇特定的載波相位。例如，915MHz載波的100個循環(huán)對應(yīng)于大約32. 8米的距離。然后，可以使用相位信息將距離測量精確到載波循環(huán)的小數(shù)(一厘米或兩厘米)。例如，對于915MHz的載波頻率，252度的相位對應(yīng)于大約23厘米的距離。因此，所述系統(tǒng)具有兩個準確態(tài)，一個是在得到相關(guān)峰值之前發(fā)生的循環(huán)數(shù)，而一個是當檢測到相關(guān)峰值時載波信號的精確相位。例如，檢測到的相位為252度的 915MHz載波的100個循環(huán)對應(yīng)于大約33米的距離。當由若干個遠程定位器的詢問得到的多個獨立距離估計被合并在一起時，通?？梢詫⒕嚯x估計改進到如下點其中，基于相位導航、干涉的測量對于出色的精度變得可能。
示例系統(tǒng) 圖IA和IB示出了包括根據(jù)本公開內(nèi)容的至少一個方面布置的RL和MT的示例通信系統(tǒng)。RL被布置成通過第一通信信道傳送序列，而MT被布置成通過該通信信道以半雙工方式傳送回到RL。
示例RL裝置包括耦合到第一傳送/接收開關(guān)(SWl)的第一天線(ANTl)。在一些示例系統(tǒng)中，另一天線(ANTlB)可以可選地通過附加開關(guān)(SWlB)耦合到接收器塊，其中第二天線被定向成與第一天線正交。天線的選擇可以通過選擇控制信號(SEL)來實現(xiàn)，其中， 該選擇控制信號(SEL)被布置成操作附加開關(guān)(SWlB)作為各個天線之間的復用器。天線可以被配置為分集式天線，以便可以獲得關(guān)于信號強度、距離以及多普勒的附加信息。第一傳送/接收開關(guān)(SWl)響應(yīng)于第一控制信號(TX1/RX1N)而耦合到第一發(fā)送器塊和第一接收器塊。當傳送開始時，傳輸序列(例如，TSEQ)耦合到第一發(fā)送器塊，其中該序列是由ID 碼來確定的。第一接收器塊耦合到基帶和信號處理塊。時間控制以各種控制信號(CLK1、RCLKUTCLK1以及BBCLK1)的形式被提供到發(fā)送器、接收器、基帶處理以及處理器。處理器接收輸入并且協(xié)調(diào)基帶處理、信號分析、存儲器緩沖、輸入處理、顯示處理以及音頻處理的操作。存儲器處理可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)以及非易失性存儲器 (NVM)，該非易失性存儲器諸如閃存、電池備份的RAM、EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器) 以及其它NVM類型的技術(shù)。
示例MT裝置包括耦合到第二傳送/接收開關(guān)(SW2)的第二天線(ANT2)。第二傳送/接收開關(guān)(SW2)響應(yīng)于另一控制信號(TX2/RX2N)而耦合到第二發(fā)送器塊和第四接收器塊。當傳送開始時，回復序列(例如，RSEQ)耦合到第二發(fā)送器塊，其中該序列是由ID碼來確定的。第二接收器塊被布置成提供在緩沖器(例如，諸如數(shù)字緩沖器或模擬樣本緩沖器的存儲器緩沖器)中捕獲的同相正交信號(I和Q)。捕獲緩沖器耦合到基帶信號處理器塊中的相關(guān)器，該相關(guān)器可以提供直接形式相關(guān)函數(shù)和FFT相關(guān)函數(shù)。FFT相關(guān)器被布置成為所接收的I/Q數(shù)據(jù)的循環(huán)相關(guān)函數(shù)提供與ID碼有關(guān)的復I/Q數(shù)據(jù)。信號分析器和處理器均被布置成接收從相關(guān)器輸出的數(shù)據(jù)用于評估。時間控制以多種附加控制信號(TCLK2、 RCLK2以及CLI^)的形式被提供到發(fā)送器、接收器以及處理器。處理器接收輸入并且協(xié)調(diào)相關(guān)器、信號分析、序列生成、存儲器緩沖以及其它有關(guān)任務(wù)的操作。處理器的存儲器可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)以及非易失性存儲器(NVM)，該非易失性存儲器諸如閃存、電池備份的RAM、EEPROM以及其它NVM類型的技術(shù)。
用于定位人和物的當前技術(shù)系統(tǒng)具有相當短的電池壽命，這可能限制了其使用。 本公開內(nèi)容描述了一種通過掛起其能耗直至需要操作而具有較長電池壽命的小型裝置 (例如，應(yīng)答器或微應(yīng)答器)。由于MT裝置需要在活動狀態(tài)非常短的間隔，因此大大延長了電池壽命。盡管蜂窩電話技術(shù)可以用來結(jié)合全球定位系統(tǒng)(GPQ裝置確定位置，但是操作傳統(tǒng)蜂窩電話所需的能量即使在待機模式中也將快速地耗盡小電池。另外，這樣應(yīng)用中的 GPS裝置將從休眠被喚醒，并且執(zhí)行冷啟動定位固定，該過程將消耗相當大量的能量從而再次迅速地耗盡電池。本公開內(nèi)容預(yù)期便攜式定位技術(shù)優(yōu)選地間歇地工作，以使得功耗最小化，從而解決了來自傳統(tǒng)定位確定技術(shù)的一些問題。
本公開內(nèi)容分析和識別了當前多普勒頻移技術(shù)的問題，諸如在GPS信號中找到的問題。盡管可借助于FFT相關(guān)來有效地檢測GPS信號，但是存在大約觀顆GPS衛(wèi)星，這觀顆GPS衛(wèi)星包括偏離大約士 15ppm的、顯著水平的多普勒模糊。對于1. 5GHz的GPS信號和 1毫秒的捕獲間隔，大致22KHz的多普勒頻移最大需要大約幾十個多普勒通道(bin)或相關(guān)嘗試，以識別多普勒頻移。利用傳統(tǒng)GPS技術(shù)所需的處理努力對于當前所公開的使用來說是不可接受的。例如，在當前公開內(nèi)容中，MT在搜索單個碼，并且另外不需要對付極大的速度，因此不需要任何多普勒通道。另外，本公開內(nèi)容描述了一種相對于傳統(tǒng)技術(shù)減少了捕獲時間的設(shè)備和系統(tǒng)，其中，處理的幅值下降了大約兩個量級。
示例遠程定位器(RL) 圖IA示出了被布置成與示例MT通信的示例RL。MT被布置成(例如，通過休眠定時器或用戶啟動)在預(yù)定間隔被喚醒并且接收編碼的傳輸信號(例如C0M13)。編碼的信號是使用多種信號處理方法(諸如，舉幾個來說，數(shù)字信號處理、模擬信號處理、快速傅立葉變換(FFT)、相關(guān)、逆FFT (IFFT))來接收和評估的。MT評估所接收的編碼的信號，以確定信號是否是利用MT (例如，通過唯一的ID碼)特別標識的。通過各種信號處理功能，改變各種內(nèi)部信號和參數(shù)以使得用于接收和傳送編碼信息的時間、頻率以及相位對齊是連續(xù)細化的(例如，通過數(shù)字控制機制)，以用于準確處理。使用來自RL的信號的多普勒頻移后的頻率作為其時基的MT隨后將被類似編碼的回復序列傳送回到RL。RL接收編碼的傳輸信息， 并且以與MT類似的方式處理到來的信號。
RL包括可以是任何適當?shù)奶幚硌b置的處理器，其包括但不限于以下的至少一種 舉幾個來說，微處理器、微控制器、CISC(復雜指令集計算機)處理器、RISC (精簡指令集計算機)處理器、專用集成電路(ASIC)。處理器被布置成接收并評估輸入、控制輸出、記錄數(shù)據(jù)、取回記錄的數(shù)據(jù)以及執(zhí)行程序。因此，處理器被布置成與多個電路部件(諸如時間控制電路、存儲電路以及存儲器電路)進行通信。
處理器被布置成應(yīng)用作為對從MT接收的消息以及其自己的內(nèi)部機制的響應(yīng)的模式控制邏輯，用于激活和去激活將描述的多種操作模式。模式控制邏輯和RL的任何有關(guān)設(shè)置可以被提供在只讀存儲器(ROM)中，該只讀存儲器被加載到傳統(tǒng)存儲器中用于由處理器來執(zhí)行，或者由某種等效機制(諸如，舉幾個來說，非易失性存儲器(NVM)、閃存器件以及微控制器中的硬編碼指令)來執(zhí)行。在另一示例中，處理器和存儲器可以由可編程邏輯器件 (PLD)、專門設(shè)計的電路(諸如專用集成電路(ASIC))以及被布置成提供類似功能性的其它器件來替代。
RL被操作用于發(fā)送包括一系列編碼信號的傳輸信息。該碼是由與特定MT相關(guān)聯(lián)的唯一標識符(例如，ID碼)生成的。序列發(fā)生器被布置成評估唯一標識符并且生成傳送序列。在針對唯一標識符生成編碼后序列之后，將附加信息編碼到傳送序列中。在一個示例中，附加信息可以是針對MT的命令/控制指令。在另一示例中，編碼后的信息是距離測量結(jié)果。僅需要傳送一個序列就可完成通信、定時同步以及序列驗證。在將信號耦合到發(fā)送器塊之前，序列發(fā)生器的輸出(例如，TSEQ)可以諸如通過低通濾波器(LPFl)進行濾波。
發(fā)送器塊被布置成利用載波頻率、擴展譜載波和/或跳頻方法對編碼后信號進行載波調(diào)制(例如，多相移鍵控、二進制相移鍵控、正交相移鍵控、微分相移鍵控、連續(xù)相位調(diào)制、多幅度相移鍵控等)。傳送-接收開關(guān)(SWl)被布置成在傳送序列期間將經(jīng)載波調(diào)制的編碼后信號耦合到天線(ANTl)。帶限濾波器(例如，BPF1)可以設(shè)置在天線和傳送-接收開關(guān)(SWl)之間，以使得帶外信號被忽略。帶限濾波器(BPFl)可以是任何提供合理的帶限功能的濾波器，諸如舉幾個來說，無源帶通濾波器、有源帶通濾波器、表面聲波(SAW)濾波器、體聲波(BAW)濾波器、梳狀濾波器、帶狀線濾波器。
RL被操作用于從MT接收包括另一系列編碼后信號的傳輸信息。該編碼后信號是 MT利用與特定MT相關(guān)聯(lián)的唯一標識符(例如，ID碼)類似地生成的。接收器塊被布置成經(jīng)由SWl從天線(ANTl)接收經(jīng)載波調(diào)制(例如，多相移鍵控、二進制相移鍵控、正交相移鍵控、微分相移鍵控、連續(xù)相位調(diào)制、多幅度相移鍵控等)的編碼后信號。所接收的信號由也可以提供信號處理功能的基帶處理器來處理。替選地，基帶處理器被布置成將所捕獲的信號提供到被布置成處理各種信號處理功能的處理器。
所述RL通過往返行程時間測量來執(zhí)行距離測量。例如，往返行程時間可以由從MT 到RL的信號傳送與隨后的偏移了任何其它延遲的、從RL回到MT的應(yīng)答信號的回復傳送之間的時間差來確定。
RL所采用的各種定時信號是由圖IA所示的時間控制電路生成的。定時信號被系統(tǒng)用來從RL中的本地生成的振蕩器信號數(shù)字地合成發(fā)送器和接收器載波信號。
示例微應(yīng)答器(MT) 圖IB示出了被布置成與RL通信的示例MT。該示例MT可以放置在袖口、領(lǐng)子、手表中，縫制到衣物中或者諸如利用仿生型裝置植入患者中。MT被布置成經(jīng)由開關(guān)SW2和天線ANT2、利用接收器塊從RL接收諸如之前描述的編碼后傳輸信號?？蛇x地，帶限濾波器 (例如，BPF2)可以用來使得來自接收器中的帶外信號的干擾最小化，和/或防止干擾其它裝置。接收器對載波頻率進行解調(diào)，并且提供隨后由捕獲緩沖器捕獲的I和Q信息。捕獲緩沖器將輸出信號以數(shù)據(jù)形式提供到FFT相關(guān)器，該FFT相關(guān)器使解碼后的傳輸信息與唯一的標識符(ID碼)相關(guān)。
MT包括可以是任何適當?shù)奶幚硌b置的處理器，其包括但不限于以下的至少一個 舉幾個來說，微處理器、微控制器、CISC處理器、RISC處理器、專用集成電路(ASIC)。處理器被布置成接收并評估來自用戶的輸入、控制輸出、記錄數(shù)據(jù)、取回記錄的數(shù)據(jù)以及執(zhí)行程序。因此，處理器被布置成與多個電路部件(諸如時間控制電路、用戶輸入電路、數(shù)字羅盤電路、音頻電路、顯示電路、存儲電路以及存儲器電路)通信。
處理器被布置成響應(yīng)于多種用戶輸入而應(yīng)用模式控制邏輯，用于激活和去激活將描述的多種操作模式。模式控制邏輯和MT的任何有關(guān)設(shè)置可以被提供在只讀存儲器(ROM) 中，該只讀存儲器被加載到傳統(tǒng)存儲器中用于由處理器來執(zhí)行，或者由某種等效機制(諸如，舉幾個來說，非易失性存儲器(NVM)、閃存器件以及微控制器中的硬編碼指令)來執(zhí)行。 在另一示例中，處理器和存儲器可以由可編程邏輯器件(PLD)、專門設(shè)計的電路(諸如專用集成電路(ASIC))以及被布置成提供類似功能性的其它器件來替代。
示例輸入可以來自多個源和由軟件程序生成的輸入，所述多個源諸如中斷信號、 喚醒定時器、鍵盤裝置、小鍵盤裝置、一個或多個按鈕或按鍵、觸摸屏(無源或有源)、觸摸面板、操縱桿裝置、手柄裝置、鼠標裝置、指向裝置、觸摸板裝置、壓敏輸入裝置或者另一處理器。在一些示例中，聲音可以用作經(jīng)由音頻輸入處理器(諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)電路或包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置的編碼器-解碼器(CODEC)電路)到MT的輸入。麥克風可以內(nèi)置于MT中或者通過麥克風端口而外部耦合到MT以用于聲音輸入目的，其中麥克風接收的信號被轉(zhuǎn)換成可以被解釋為輸入的數(shù)字信號?；诼曇舻妮斎肟梢员淮鎯σ杂糜谄渌猛?例如， 用于回放或識別目的的聲音文件)或者可以被解釋為可以被MT利用的話音輸入。在一些實現(xiàn)中，話音到文本翻譯器可以并入被布置成與處理器通信的硬件解決方案中。在一些其它示例中，在音頻輸入處理器實施的軟件控制下的話音識別用作生成示例輸入的話音輸入裝置。
音頻輸出電路可以用作用于向RL裝置的用戶報告可聽信息以及提供導航和位置信息的指示裝置。音頻輸出電路可以包括音頻輸出裝置和音頻輸出處理器。音頻輸出處理器被布置成與音頻輸出裝置協(xié)作以向用戶提供可聽通知。音頻輸出裝置和音頻輸出處理器的功能在一些實現(xiàn)中可以被組合。音頻輸出裝置可以是用于頭戴式耳機類型的裝置或者揚聲器類型的裝置的音頻驅(qū)動電路。在一些示例中，揚聲器或壓電裝置包括在RL中以提供聲音輸出。在另一示例中，諸如頭戴式耳機插孔的音頻輸出端口可以設(shè)置在用戶的RL中，以連接頭戴式耳機類型的裝置或者可能的外部揚聲器連接。
音頻輸出處理器可以是單音調(diào)發(fā)生器電路、多音調(diào)發(fā)生器電路、多音合成器電路、話音合成器電路、MIDI (樂器數(shù)字接口)回放電路或者聲音回放電路。在一些示例中，音頻輸出處理器包括諸如來自數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)電路或者來自CODEC電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置。話音合成器電路可以包括文本到語音翻譯器。話音合成器也可以被布置成提供各種區(qū)域性話音腔調(diào)(affectation)和語言口音，諸如男性和女性話音、機器人話音、英語口音、法語口音、西班牙口音等。在一些示例中，音頻輸出處理器被布置成提供可以是任何期望格式(諸如有損壓縮的聲音文件、無損壓縮的聲音文件或者未壓縮的聲音文件)的音樂回放。在其它示例中，音頻輸出處理器裝置被布置成提供之前錄制的聲音或用戶錄制的聲音的回放。 錄制的聲音可以是話音消息，該話音消息可以提供在人物話音(例如，卡通人物)、名人的錄制中或者作為可識別話音的印象(impression)。在一些示例中，音頻輸出處理器可以在功能上與之前描述的音頻輸入處理器相組合。
顯示電路也可以用作用于向MT裝置的用戶報告視覺信息以及提供導航和位置信息的指示裝置。示例顯示電路可以提供任何適當?shù)囊曨l輸出，諸如，例如LED(發(fā)光二極管)型顯示器、IXD(液晶顯示器)型顯示器、有源顯示器、無源顯示器、黑白顯示器、單色顯示器和/或彩色顯示器。其它示例顯示電路可以是LED、七段式顯示器以及可以用于報告視覺信息的其它發(fā)光裝置的離散布置。在一些示例中，用戶接口可以與視頻輸出裝置集成在一起，諸如，例如，與LCD顯示器集成在一起的觸摸屏。在其它示例中，用戶輸入接口與視頻輸出裝置相分離。
本公開內(nèi)容的MT中的處理器被布置成與羅盤傳感器裝置或用于確定MT裝置的旋轉(zhuǎn)位置的某種類似裝置協(xié)作。羅盤傳感器可以是集成電路、分立電路或者被布置成提供與 MT的方向定向有關(guān)的羅盤傳感器信息的某種其它裝置。羅盤傳感器可以是數(shù)字羅盤裝置或模擬羅盤裝置，其中該模擬羅盤裝置被布置成與例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器一起工作，以提供相似的功能。
在一些示例中，距離可以利用顯示電路以字母數(shù)字表示(例如，100、100’、100ft、 IOOm等)來報告。在其它示例中，距離可以以圖形表示(諸如圖標、線或者其它圖形形狀) 來報告。類似地，方向可以以字母數(shù)字表示(例如，N、S、E、W、NE、SE、NW或者SW)或者圖形表示來報告。也可以進行圖形和字母數(shù)字表示的任意組合。
采用各種處理方法來執(zhí)行MT中的基帶處理和信號分析，包括相關(guān)器塊和信號分析器塊。相關(guān)器塊可包括FFT相關(guān)器和直接形式相關(guān)器。信號分析器被布置成評估來自 FFT相關(guān)器和/或直接形式相關(guān)器的輸出，以確定接收到的傳輸序列是否是以特定MT來標識的。當序列是正確標識的時，調(diào)整各種定時信號以使得數(shù)字合成的發(fā)送器和接收器信號的頻率和相位在MT中是精確對準的。一旦驗證了傳輸序列，則處理器從編碼后信號提取信息。這樣的信息可以包括用于MT的命令和控制指令，諸如，例如將休眠間隔設(shè)置為新的時間推移(例如，10分鐘)，記錄接收器信號強度、記錄無效的接收信號、記錄接收器頻率和相位、傳送記錄的數(shù)據(jù)、改變?yōu)槁轵災(zāi)Ｊ?ping mode)，改變?yōu)榭觳轵災(zāi)Ｊ降取?br> 重要的是，注意本公開內(nèi)容的MT中的處理器被布置成響應(yīng)于從RL接收的信號而應(yīng)用模式控制邏輯。模式控制邏輯和用于MT的任何相關(guān)的設(shè)置可以提供在任何上述存儲器裝置中或作為微控制器(舉例來說)中的硬編碼指令。在另一示例中，處理器和存儲器可以以PLD、專門設(shè)計的電路(諸如ASIC)以及被布置成提供類似功能性的其它裝置來替代。
回復消息從MT傳送到RL，以使得RL可以識別、定位以及接收來自MT的數(shù)據(jù)?；貜拖⑹峭ㄟ^與傳送序列發(fā)生器類似的、由唯一的標識符(ID碼)鍵控(key)的回復序列發(fā)生器生成的。低通濾波器(例如，LP^)可以放置在MT中的序列發(fā)生器和發(fā)送器塊之間。 發(fā)送器塊經(jīng)由開關(guān)SW2耦合到天線ANT2，以實現(xiàn)編碼的回復傳輸(例如，C0M31、C0M32)。
由于示例MT以有限的能量來工作，因此MT通常工作在低功率模式或休眠模式。在休眠模式中消耗的能量足以使利用低頻時鐘工作的休眠定時器工作。根據(jù)預(yù)定時間間隔， MT被激活(例如，由休眠定時器使喚醒生效)，并且MT在以高頻時鐘工作的同時尋找要接收的信號。當無法接收到可識別的信號時，MT返回到休眠模式，其中，使高頻時鐘去使能。 高頻時鐘可以由相應(yīng)的控制信號(例如，HF EN)來使能和去使能。MT也可以由用戶諸如通過按壓用戶輸入按鈕來激活。
RL的方位(bearing)通過如稍后將描述的RL和MT的配合操作來確定。一般而言，用戶通過激活MT來啟動搜索模式。建立與RL的通信鏈路，并且MT從RL接收初始距離計算。用戶隨后啟動定位模式，該定位模式要求MT相對于用戶通過一定弧的至少局部旋轉(zhuǎn)，其中，RL獲取附加的距離測量結(jié)果和相關(guān)器信息。信息被傳送回到MT，以使得MT可以確定到RL的方向。
MT(或者MT)所采用的各種定時信號是由如圖IB所示的時間控制電路生成的。 處理器利用一個時鐘信號(CLD)來工作，而MT中的發(fā)送器和接收器利用其它時鐘信號 (TCLK2和RCLK2)來工作。系統(tǒng)使用各種定時信號來數(shù)字地合成來自MT中的本地生成的振蕩器信號的發(fā)送器和接收器載波信號。
時間控制電路可以包括用于利用校準邏輯電路來校準高頻時鐘的附加功能性。校準邏輯電路可以包括多個高頻計數(shù)器(HF CNTR)、低頻計數(shù)器(LF CNTR)及數(shù)字比較器電路(COMP)以及諸如寄存器、鎖存器和相關(guān)邏輯的其它邏輯電路。在工作中，當諸如響應(yīng)于應(yīng)用模式控制邏輯時的處理器而使校準信號(CAL)生效時，校準邏輯被使能。
上述遠程定位器(RL)可以被布置成提供相對高功率的傳輸信號(例如，1瓦特)。
應(yīng)答器(MT)被布置成通過使用其從RL獲取的定時信息來合成其自己的、用于傳送應(yīng)答信號的內(nèi)部頻率。MT從RL接收到的定時信息相對于來自RL的原始傳送頻率發(fā)生了多普勒頻移。所得到的MT的合成頻率對應(yīng)于來自RL的原始傳送頻率的多普勒頻移后的型式，同時是極其準確的。來自MT的應(yīng)答信號被RL接收，但是相對于來自MT的傳送頻率再次發(fā)生了多普勒頻移。由信號傳輸?shù)耐敌谐?即，從RL到MT的傳送以及從MT到RL的回復傳送)導致的多普勒頻移在下文中被稱為合成往返行程多普勒頻移。
示例發(fā)送器 圖2示出了示例發(fā)送器系統(tǒng)。發(fā)送器系統(tǒng)包括晶體振蕩器(XTAL 0SC)、定時控制電路、復調(diào)制器、圖案發(fā)生器、具有定時控制的內(nèi)插濾波器、積分器以及復坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機方寵轉(zhuǎn)器(complex cordic rotator)。
晶體振蕩器被布置成提供振蕩器信號作為具有用于定時控制電路的第一相位 (O1)的時鐘信號(CLOCK)。在一個示例中，晶體振蕩器具有大約沈.14MHz的額定頻率，該額定頻率可以可選地是可調(diào)整的(例如，經(jīng)由信號頻率微調(diào))。振蕩器可以是晶體型振蕩器或者具有基本穩(wěn)定的振蕩頻率的任何其它振蕩器。
定時控制電路包括反饋控制環(huán)，該反饋控制環(huán)具有被布置成對頻率進行合成的可選除法器電路?？刂骗h(huán)包括相位檢測器、低通濾波器(LPF)、壓控振蕩器(VCO)以及可選的除法器電路。相位檢測器將參考時鐘信號(例如，CLOCKeef)的相位^1)與來自反饋信號 (例如，CLOCK')的相位(Φ2)進行比較，以確定所得到的時鐘信號(CLOCK)是否與參考時鐘(CLOCKkef)同相地工作。相位檢測器的輸出對應(yīng)于相位差信號(Odiff),該相位差信號被提供給低通濾波器以生成VCO的控制電壓(VTUNE)。VCO調(diào)整彼此異相180度的時鐘信號 CLKP和CLKN的輸出頻率。反饋信號(CLOCK)也從VCO被提供到可選的除法器電路。除法器電路的輸出被提供給相位檢測器作為關(guān)閉控制環(huán)的信號CLOCK’。另外，VCO頻率可以可選地被提供給另一除法器電路，該除法器電路生成與正弦和余弦函數(shù)相關(guān)聯(lián)的合成頻率。
在一個示例中，VCO具有1. 83GHz的額定輸出頻率，反饋環(huán)除法器電路具有等于70 的除法比率，并且相位檢測器被布置成經(jīng)由低通濾波器調(diào)整VTUNE信號，以使得26. 14MHz 信號的平均值與1.83GHz/70相匹配。其它參考信號可以用來通過調(diào)整控制環(huán)除法器電路中的除法比率而產(chǎn)生相同的結(jié)果。另外，VCO的輸出可以進一步由輸出除法器電路(例如， 除法比率為2)來調(diào)整，以產(chǎn)生與SIN(915MHz)和COS(915MHz)對應(yīng)的合成頻率或任何其它期望的頻率。
圖案發(fā)生器包括碼控制塊和偽噪聲發(fā)生器塊。碼控制塊被布置成提供如稍后將描述的“A”、“B”以及“C”序列化圖案的、由ID碼鍵控的預(yù)定圖案。偽噪聲發(fā)生器基于用于對圖案進行排序的定時信號(圖案定時)而從碼生成復數(shù)(例如，I和Q)。在一個示例中，偽噪聲發(fā)生器塊被布置成提供2047個復數(shù)。復序列(I和Q)被提供到內(nèi)插濾波器和定時控制塊，該定時控制塊被布置成調(diào)整與I和Q信號相關(guān)聯(lián)的細微定時，并且提供與復內(nèi)插基帶信號相關(guān)聯(lián)的I’和Q’。積分器電路用于對傳送的頻率和接收的頻率之間的差進行積分，以調(diào)整細微定時(細微定時調(diào)整)。內(nèi)插器為I和Q復數(shù)(例如，8192/2047)提供細微定時調(diào)整，并且為發(fā)送器提供低通濾波。積分器電路可以由諸如/或ΦΙΝΙΤ的初始化參數(shù)來初始化。
內(nèi)插的復基帶信號(I’和Q’)被提供到坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機旋轉(zhuǎn)器。坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機旋轉(zhuǎn)器響應(yīng)于相位調(diào)整信號(例如，旋轉(zhuǎn)相位)來調(diào)整復基帶信號(時域中)的旋轉(zhuǎn)相位。相位調(diào)整信號由對頻率偏移進行積分的另一積分器來提供。積分器電路可以再次由諸如fINIT和/或ΦΙΝΙΤ的初始化參數(shù)來初始化。復坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機旋轉(zhuǎn)器的輸出是頻移后的復基帶信號(I”和Q”)，其中，頻移通過內(nèi)插濾波器和坐標旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機旋轉(zhuǎn)器的數(shù)字合成操作來進行。
復調(diào)制器被布置成接收頻移后的復基帶信號(I”和Q”)、以及正弦和余弦定時信號以提供調(diào)制后的信號輸出。調(diào)制后的信號輸出可以被提供到與用于傳輸調(diào)制后信號的天線耦合的功率放大器(未示出)。各種定時控制信號(例如，時鐘頻率、時鐘相位、時鐘偏移)被調(diào)整成使得調(diào)制后的信號輸出的速率、細微定時以及相位具有嵌入到所得到的信號中的充足定時信息。
碼控制基于唯一的標識符(ID碼)。在一個示例中，唯一的標識符被提供到多項式發(fā)生器。在另一示例中，唯一的標識符存儲在易失性存儲器中。在又一示例中，唯一的標識符存儲在非易失性存儲裝置中，諸如閃存器件、R0M、EPR0M(可擦可編程只讀存儲器)、 EEPR0M、插入式開關(guān)(dip-switch)或者某種其它裝置。在再一實施例中，利用ID碼生成的圖案取代唯一標識符而存儲在存儲器裝置或查找表中。
示例傳輸序列 圖3是示出被格式化用于傳輸?shù)囊唤M幀的圖。幀對應(yīng)于傳送幀的時段。對于圖3 的示例，傳輸信息被分成三個順序幀。在第一時段期間，傳送包括第一傳輸序列(即，“序列A”)的第一幀(即，“幀1”)。序列A包括順序系列的重復圖案組，其中，每個圖案(圖案A)基本相同。在第二時段期間，傳送包括第二傳輸序列(即，“序列B”)的第二幀(即， “幀2，，)。序列B包括順序系列的重復圖案組，其中，序列中的每個隨后圖案如稍后將描述的那樣移動。在第三時段期間，傳送包括第三傳輸序列(即，“序列C”)的第三幀(即，“幀 3”)。序列C包括重復圖案組，其中每個圖案(圖案“C”)形成如稍后將描述的編碼消息的部分。傳輸中三個順序幀的集合被稱為稍后將描述的PING。
系統(tǒng)中的每個MT具有用于唯一地指定特定MT的唯一標識符(例如，M位的地址)。 在一個示例中，唯一標識符是33位的地址碼，其產(chǎn)生大約85. 8億個唯一標識符。M位的地址可以分散于各個圖案。在一個示例中，33位的碼均勻分散于三個序列中，以使得11位被編碼在“序列A”中，11位被編碼在“序列B”中，并且11位被編碼在“序列C”中。在另一示例中，碼不是均勻分布于傳輸序列中。在又一示例中，同一碼用于每個圖案。因此根據(jù)相應(yīng)序列部分的相應(yīng)編碼位對傳送的每個符號進行編碼。術(shù)語“波特(baud)”和“碼片”也可以用于指符號。
序列“A”的相關(guān)性用于驗證唯一標識符的第一部分(例如，前11位或位0-10)被編碼在傳輸信息中。當檢測到相關(guān)性時，可以得到細微的波特和載波定時。然而，MT沒有先驗的定時信息(例如，不知道總的幀定時)。由于在第一時間間隔期間重復“A”圖案，因此可以在執(zhí)行相關(guān)之前通過將它們彼此疊加來累積信號，以便改進信號靈敏度。在一個示例MT中，信號的累積不是必須的。在另一示例MT中，在重復的跟蹤模式期間執(zhí)行信號的累積。
一旦獲取到了“A”圖案，則MT繼續(xù)采樣以定位“B”序列。序列“B”的相關(guān)性用于驗證唯一標識符的第二部分(例如，例如第二個11位或者位11-21)被編碼在傳輸信息中。 如之前所描述的，“B”序列隨時間而移動。例如，第一個B序列包括編碼的波特B0、B1、…、 BM，而第二個B序列(B')包括編碼的波特Bi、B2、…、BM、B0。當實現(xiàn)了與MT的“B”序列的相關(guān)時，MT識別“B”序列內(nèi)的流位置。一旦根據(jù)移動圖案確定了傳輸流位置，則MT安排現(xiàn)在可以預(yù)測其到達的序列“C”的接收。
對于上述“B”排序示例，在接連的傳輸之間使用單個波特移動?？梢允褂闷渌苿臃椒?，以使得接連的傳輸之間的移動步長可以是不同整數(shù)的波特移動(例如，2、3、4等)
或者是非整數(shù)的波特移動(例如，1/2波特，3/4波特，波特、波特等)或者是整數(shù)簇
(variety)或非整數(shù)簇的樣本移動。在另一示例中，接連的傳輸之間的移動機制可以由載波相位旋轉(zhuǎn)來取代，其中，每個接連的傳輸具有旋轉(zhuǎn)了固定量的載波相位。
幀“C”具有在其中編碼的唯一標識符的第三部分以及用于MT的可能命令和控制數(shù)據(jù)(或者用于RL的其它數(shù)據(jù))。序列“C”的相關(guān)性用于驗證唯一標識符的第三部分(例如，第三個11位或位22-33)被編碼在傳輸信息中。也可以利用較少位的數(shù)據(jù)非常慢地對 “C”序列進行調(diào)制。例如，高達63位的數(shù)據(jù)和糾錯碼(ECC)可以在序列“C”中進行傳遞。 在一個示例中，通過對傳輸幀中的“C”的圖案進行反轉(zhuǎn)或非反轉(zhuǎn)來對碼片或傳送符號進行編碼。之前描述了編碼后的命令和控制信息的示例。
對于上述“C”序列，使用反轉(zhuǎn)和非反轉(zhuǎn)編碼方法對數(shù)據(jù)進行編碼?？梢允褂闷渌鼣?shù)據(jù)編碼方法，諸如利用與“B”序列類似的移動位圖來對數(shù)據(jù)進行編碼。例如，可以對“000” 二進制碼進行編碼，并且該二進制碼中的每個增量是移動了遞增移動步長(例如，1/2波特步長、1波特步長、2波特步長等)的相同圖案。如在之前描述的標稱部分“B”中那樣，“C” 中的標稱數(shù)據(jù)消息可以利用圖案定時變化來編碼。
MT以與上述基本相同的格式傳送序列A和B。然而，由于RL啟動了傳輸并且在接收開始時沒有產(chǎn)生模糊的“喚醒”時期，因此來自MT的傳輸序列總體上可以較短?？s短的傳輸時期有助于使得MT的能耗最小化。幀“C”被類似地格式化，但是可包括其它報告的數(shù)據(jù)，諸如當前溫度、心率、血壓等。
MT中的用于傳輸?shù)亩〞r和載波信號是從相對于內(nèi)部MT時鐘測量的RL的時鐘得出的。與MT類似，RL又使這些信號相關(guān)，并且確定確切的往返行程時間。RL還確定信號定時相對于其自己的時鐘的偏差，其中該時鐘是MT試圖模擬的時鐘。信號定時的偏差是多普勒頻移、噪聲以及振蕩器不穩(wěn)定性的結(jié)果。
示例系統(tǒng)具有以下用于全非中空傳輸(full non-hollowed transmission)的大致信息 接收到的幀包括4096個樣本、2047波特； 接收到的樣本速率是25. 777M個復樣本/秒； 傳送的樣本速率是2拉5. 777M個復樣本/秒； 波特率是由樣本速率*(2047/2048)/2 = 12. 8822兆波特個符號/秒來確定的， QPSK ；以及 幀周期是158. 98 μ S。
示例系統(tǒng)具有以下用于全非中空傳輸?shù)腞L TX參數(shù) “Α”序列是2. 2263秒長，(13 X 1024幀)，以2047個第一地址部分之一非移動地重復； “B”序列是317. 96ms長(2000幀)，以2047個第二地址部分之一移動地重復；以及 “C”序列是10. 174ms長(64幀)，以2047個第三地址部分之一非移動地重復，根據(jù)調(diào)制后的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)的幀。
示例系統(tǒng)具有以下用于全非中空傳輸?shù)腗T TX參數(shù) "K"序列是 81. 397ms 長，(512 幀)； “B” 序列是 20. 349ms 長(128 幀)；以及 “C”序列是10. 174ms長(64幀)，以2047個第三地址部分之一非移動地重復，根據(jù)調(diào)制后的數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)的幀。
示例定時獲取序列 圖4A和4B是示出示例通信系統(tǒng)的定時獲取的圖。當接收之前關(guān)于圖1A、1B、2以及3描述的三部分傳輸序列時，MT可采用所述的定時獲取序列。然而，如此處所描述的，定時獲取序列可以僅利用傳輸序列的三個部分中的兩個(例如，序列A和序列B)來實現(xiàn)。
接收器頻率是從本地生成的時鐘電路(例如，晶體振蕩器)數(shù)字地合成的。來自 RL的載波也是從其自己的本地生成的計時電路數(shù)字地合成的，并且可能將與MT中的接收器頻率失配。該失配可與操作環(huán)境中的溫差、電路中的熱瞬變、晶體容差、MT和RL之間的處理差別以及其它不理想的影響有關(guān)。另外，整個系統(tǒng)不是同步的，因此無法最初得知與傳輸相關(guān)聯(lián)的起始相位、頻率和步調(diào)。圖4A示出了與示例“圖案A”序列相關(guān)聯(lián)的相位和頻率確定的示例，而圖4B示出了在定時獲取期間接收器頻率隨時間的不確定性。
通信系統(tǒng)的接收器部分在時間、處被初始化為初始頻率(f)，其被指定為f = f0O 然而，數(shù)字合成的接收器頻率與來自所接收的傳輸信息的載波頻率之間的偏移在時間t = 、處是未知的。MT被布置成測量與來自圖案A的所接收信號相關(guān)聯(lián)的相位作為相位Φ1Ι5 相位測量結(jié)果(例如，O1)可以由相關(guān)器的輸出生成。
在時間t = t2處，接收到圖案A的傳輸信息的另一部分，并且MT被布置成測量相位作為Φ2，并且計算與期望的接收器頻率和來自RL的傳輸信息的實際載波之間的差相關(guān)聯(lián)的頻率偏移誤差。頻率偏移(f。ffsrt2)是由傳輸之間的相位差和逝去時間來確定的，為 foffset2 =舊2-0 2]/[360(、-、)]，其中，Φ 2對應(yīng)于時間、處的期望相位。重要的是，注意前兩個測量結(jié)果之間的時間應(yīng)該短到足以導致基本上小于180度的期望相對相位差，以確保不發(fā)生不可分辨的模糊。期望的相位基于幀的整數(shù)周期的接收間隔，其中，該接收間隔理應(yīng)基于期望的傳送/接收時間間隔。注意，該時間的期望相位對應(yīng)于Φρ 在時間t =、處，接收到圖案A的傳輸信息的另一部分，并且MT被布置成測量相位作為Φ3，并且計算與期望的接收器頻率和來自RL的傳輸信息的實際載波之間的差相關(guān)聯(lián)的頻率偏移誤差。頻率偏移(f。ffsrt3)是由傳輸之間的相位差和逝去時間來確定的，為 fOffset2 =
/[360(、-、)]，其中，0^3對應(yīng)于時間、處的期望相位。期望的相位還是基于幀的整數(shù)周期的接收間隔，其中，該接收間隔理應(yīng)基于期望的傳送/接收時間間隔。 重要的是，注意前兩個測量結(jié)果的逝去時間還是應(yīng)該導致基本上小于180度的期望相對相位差，以確保不發(fā)生不可分辨的模糊。然而，絕對相位差期望是顯著大于360度，以使得接連的偏移計算之間的時間差可以隨著每次隨后的估計對定時獲取進行調(diào)整而逐漸間隔地越來越遠。注意，頻率誤差是隨著每次隨后的調(diào)整而逐漸減小的，直到為艾倫方差所限制。
圖4B是示出在過去的定時獲取時期中數(shù)字合成的接收器頻率的不確定性的圖。 注意，兩個軸的標度均是對數(shù)，并且不確定性將漸近地接近與MT和RL中的晶體振蕩器相關(guān)聯(lián)的艾倫方差。水平軸示出了過去的時間，而垂直軸示出了頻率的不確定性。每個接連的時段具有接收器定時的精細估計，以使得不確定性以指數(shù)形式減小。不確定性曲線的拐點出現(xiàn)在獲取到所接收信號的足夠樣本之后(例如，在時間t5)，以使得對于所接收的載波頻率的估計漸近地接近由艾倫方差確定的最小不確定性。
示例接收器 圖5A是示例接收器的框圖。示例接收器包括天線(ANT)、可選濾波器、低噪聲放大器(LNA)、第一混頻器、第二混頻器、第一低通濾波器(LPFl)、第二低通濾波器(LPF2)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、緩沖器、FFT處理器、相關(guān)器以及逆FFT處理器。其它示例接收器可以使用延遲使用ADC的模擬存儲方法。
天線被布置成將所接收的信號通過可選濾波器(例如，帶通濾波器)耦合到LNA。 LNA被布置成增大信號強度，并且將增大的信號耦合到混頻器。第一混頻器被布置成利用余弦波外差法生成同相信號(I)，而第二混頻器被布置成利用正弦波外差法生成正交信號 (Q)。同相信號經(jīng)由LPFl作為信號Ia耦合到ADC，而正交相信號經(jīng)由LPF2作為信號ζ Α耦合到ADC。
ADC工作在采樣頻率(fSAM)。ADC可以被實現(xiàn)為在Ia和Α信號之間時分復用的單個A/D轉(zhuǎn)換器電路。ADC可以替選地被實現(xiàn)為兩個分開的A/D轉(zhuǎn)換器電路。ADC電路將Ia 和A信號轉(zhuǎn)換為分別作為信號Id和％耦合到緩沖器的量化的數(shù)字信號。緩沖器可以被實現(xiàn)為一個連續(xù)存儲器、分區(qū)存儲器(例如，MEM1、MEM2等)或者對所捕獲的數(shù)據(jù)進行緩沖的任何其它適當?shù)臅簳r存儲裝置。
緩沖器的輸出耦合到將輸入信號轉(zhuǎn)換到頻域的FFT處理器。參考信號的FFT與所捕獲信號的頻域表示進行復共軛相乘。取乘積的逆FFT，其是所捕獲的信號和所選擇的參考信號的循環(huán)相關(guān)。由于FFT參考是根據(jù)MT的唯一標識符(例如，ID碼)確定的，因此FFT 處理器輸出的相關(guān)性將在信號中識別出有效的接收碼時達到峰值。載波相位和圖案定時也是從所接收的信號中提取的。
圖5B示出了在可被執(zhí)行作為DSP塊的接收器中的操作。提供FFT參考信號作為 N個通道的數(shù)組。所捕獲的信號被計算作為也是N個通道的FFT。接下來，將在指定的存儲通道(通道1-通道N)中的每個復元素的復共軛與來自其它相應(yīng)的存儲通道的數(shù)據(jù)相乘。 例如，F(xiàn)FT參考信號的復共軛存儲在第一數(shù)組(數(shù)組1)中作為Dki-Dkn，而FFT捕獲數(shù)據(jù)存儲在第二數(shù)組(數(shù)組幻中作為Da-Drat5在另一示例中，F(xiàn)FT參考信號存儲在第一數(shù)組(數(shù)組1)中作為Dki-Dkn，而FFT捕獲數(shù)據(jù)的復共軛存儲在第二數(shù)組(數(shù)組2)中作為Da-Drat5 乘法器被布置成接收來自第一數(shù)組和第二數(shù)組的數(shù)據(jù)，以提供相乘后的輸出，從而產(chǎn)生可以存儲在第三數(shù)組(數(shù)組3)中作為Dmi-Dmn的乘積結(jié)果。逆FFT是根據(jù)在第三數(shù)組(數(shù)組幻中識別的乘積計算的，以取回循環(huán)相關(guān)器輸出。循環(huán)相關(guān)器輸出結(jié)果可以存儲在第四數(shù)組(數(shù)組4)中，或者可以可選地重寫來自第三數(shù)組(數(shù)組幻的值。第四數(shù)組 (數(shù)組4)或者取決于實現(xiàn)的第三數(shù)組的內(nèi)容是包括幅值和相位兩者的復結(jié)果。如圖5B所示，循環(huán)相關(guān)器輸出的逆FFT具有發(fā)生在當FFT參考和所捕獲的數(shù)據(jù)彼此相關(guān)時的峰值幅值(PEAK)。第三數(shù)組(數(shù)組3)或者取決于實現(xiàn)的第四數(shù)組的每個通道(通道1-通道N) 對應(yīng)于相關(guān)器的輸出，其中，當相關(guān)發(fā)生時，PEAK可以位于通道之一(例如，通道X)中。
示例操作流程 圖6是MT或RL中的示例發(fā)送器的流程圖。處理開始于當用戶或者某個其它過程發(fā)起用于定位特定MT的請求時。
利用唯一標識符(ID碼)來初始化傳輸序列。針對幀傳輸生成序列，諸如之前所述的序列“A”、“B”以及“C”?！癆”、“B”以及“C”序列中的每個包括以唯一碼的部分編碼的波特。
接下來，RL(或MT)然后開始傳送圖案“A”，并且重復傳送圖案“A”(注意未移動)直至完成整個“A”序列(例如，13X10M個順序圖案，或者幀“A”)，或者在中空幀的情況下，直至用于傳送圖案“A”幀的等效時間到時。然后RL開始傳送圖案“B”。對于圖案 “B”的每次接連傳輸，如之前所述，諸如使用位旋轉(zhuǎn)算法來移動圖案。在傳送了 “B”圖案的整個序列之后(例如，2000個順序圖案，或者幀“B” )，或者在中空幀的情況下，用于傳送圖案“B”的等效時間到時之后，RL開始傳送“C”圖案?！癈”圖案的序列包括可對應(yīng)于MT的命令和控制信息的調(diào)制后數(shù)據(jù)。在傳送了調(diào)制后數(shù)據(jù)之后(例如，64個順序圖案，或者幀 “C”)，或者在中空幀的情況下，用于傳送圖案“A”幀的等效時間到時之后，RL停止傳送并且切換到接收模式。
在接收模式中，利用RL按照與RL和MT之間規(guī)定的類似的格式從MT接收信號。然后，如之前所述，RL可以基于所接收的信號中的往返行程時間和多普勒頻移來計算距離和位置。另外，所接收的“C”幀傳輸信息可包括在MT和RL之間傳遞的數(shù)據(jù)，其是由RL提取和評估的。這樣的數(shù)據(jù)可包括諸如心率、體溫、血壓、心律、血糖水平的生理信息以及與MT 的用戶相關(guān)聯(lián)的其它感覺信息。
圖7A是MT中的示例接收器的示例流程圖。處理開始于當MT從休眠模式被激活 (例如，啟動喚醒)時。圖7A示出了與序列A(或者幀“A”)相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。在啟動喚醒之后，接收器捕獲噪聲和/或信號。MT將試圖使所捕獲的噪聲和/或信號與期望的傳輸序列相關(guān)，其中，該期望的傳輸序列是以特定MT的唯一標識符的第一部分編碼的。當相關(guān)匹配失敗時，MT確定傳輸信息是針對另一裝置的，或者可能不存在傳輸信息，并且返回到休眠模式。替選地，MT從傳輸序列提取波特和載波定時信息，以細化接收器定時。
定時是通過重復地安排捕獲間隔來細化的。接收器等待，然后從每個安排的捕獲時間開始捕獲樣本的一部分，并且試圖使所捕獲的樣本與期望的傳輸序列相關(guān)，其中，該期望的傳輸序列是以針對(keyed to)MT的碼的參考的另一部分來編碼的。每次相關(guān)表示匹配時，調(diào)整(自舉)接收器的定時，以進一步細化時間/頻率估計。最終，圖案A的相關(guān)未能匹配編碼后的參考，并且如將關(guān)于圖8A描述的那樣，處理繼續(xù)捕獲并評估圖案B。
圖7B示出了與示例RL裝置的接收器中的序列“A”(或幀“Α”)相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。由于MT具有有限的可用于傳輸?shù)墓β?，因此與來自RL的信號相比，信號可能相當弱。 在RL啟動喚醒之后，接收器捕獲噪聲和/或信號。RL將繼續(xù)捕獲傳輸信息預(yù)定時間間隔， 并且使用循環(huán)累積捕獲技術(shù)(例如，順次循環(huán)選擇的捕獲緩沖器數(shù)組)來對值進行累積。對于每次接連捕獲，基于時間改變所選擇的捕獲緩沖器。另外，使用加速計來測量RL裝置的速度，用于估計接收時間等。
在預(yù)定的時間間隔到時之后，RL試圖對所累積/捕獲的信號和噪聲與期望的第一傳輸信息進行FFT相關(guān)，其中，該期望的第一傳輸信息是以特定RL的唯一標識符的第一部分編碼的。使用所述循環(huán)累積在序列期間對所捕獲的圖案的累積提高了信號水平并且使得噪聲對接收的影響最小化。當相關(guān)未能識別匹配時，RL確定傳輸信息是針對另一裝置的， 不存在傳輸信息，或者發(fā)生了錯誤，并且返回至休眠模式。替選地，使用來自傳輸序列的RL 細微定時和相位信息來細化RL的接收器定時。然后，如將參照圖8B描述的那樣，處理繼續(xù)捕獲并評估圖案B。
圖8A示出了與MT裝置中的圖案“B”相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。接收器假設(shè)這些樣本對應(yīng)于序列“B”來捕獲樣本的序列。MT將試圖對所捕獲的樣本與期望的第二傳輸信息進行 FFT相關(guān)，其中，該期望的第二傳輸信息是以特定MT的唯一標識符的第二部分編碼的。當相關(guān)未能識別匹配時，MT可確定信號序列是針對另一裝置的。在處理時間間隔期間，移動并捕獲期望的B序列，然后接著是FFT相關(guān)確定。當處理時間間隔結(jié)束而沒有序列“B”的匹配時，MT確定傳輸信息是針對另一 MT的或者不存在供接收的傳輸信息，并且返回至休眠模式。替選地，如果MT找到了序列“B”的匹配，那么MT基于產(chǎn)生匹配的移動位置，確定匹配圖案在序列內(nèi)(或者幀內(nèi))的相對位置。由于定時、相位和頻率信息現(xiàn)在是已知的，因此 MT安排“C”序列的接收。在以下跟著的圖9中，處理針對MT而繼續(xù)。
圖8B示出了與RL裝置中的圖案“B”相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。接收器假設(shè)這些樣本對應(yīng)于序列“B”，使用與之前針對圖7B描述的技術(shù)類似的循環(huán)累積/積分技術(shù)來捕獲復樣本的序列(例如，4096個復樣本)。生成與圖案“B”相關(guān)聯(lián)的參考圖案。捕獲每個所接收的樣本并將其放置在一系列緩沖器的相應(yīng)一個緩沖器中，其中，每個緩沖器具有相關(guān)聯(lián)的索引(諸如指針)。將每個隨后捕獲的樣本放置在不同的捕獲緩沖器(例如，電容性存儲單元)中。
如之前關(guān)于MT描述的，序列“B”被傳送多次用于RL接收，其中，每個隨后的“B” 序列相對于在前的序列被循環(huán)地旋轉(zhuǎn)(例如，參見圖3)。隨著時間向前移動，使用不同的捕獲緩沖器作為用于由RL捕獲序列的起點。例如，假設(shè)有4096個復樣本圖案，其中起始指針在捕獲緩沖器0，則捕獲將被放置在順序地跟在捕獲緩沖器0之后的緩沖器0-4095中。每個緩沖器可以是模擬存儲單元，以便使用所述方法對來自第二圖案的樣本與來自第一圖案的樣本進行累積。在附加圖案的大量累積之后，完成積分并且可以評估累積的信號。
在圖案序列“B”的所有樣本(例如，來自圖案“B”的序列的4096個復樣本)被接收到(即，“圖案完成”)并被累積之后，RL將試圖對積分后的捕獲序列與圖案“B”的之前生成的圖案進行FFT相關(guān)。當FFT相關(guān)未能識別匹配時，RL陷入錯誤捕獲(error trap) 0 當傳輸信息是針對另一 MT時，或者可能發(fā)生了錯誤時，對所接收的序列進行處理可在沒有匹配的情況下而終止。當發(fā)生錯誤時，錯誤捕獲對剩余的處理進行處理。
當RL找到所生成的圖案“B” (或者其任何隨后的旋轉(zhuǎn)型式)的相關(guān)匹配時，RL可以基于圖案中產(chǎn)生匹配的移動位置，確定匹配的圖案在序列內(nèi)(或者在幀內(nèi))的相對位置。 由于定時、相位以及頻率信息現(xiàn)在是已知的，因此RL安排接收“C”序列。在以下接著的圖 9中，處理針對RL而繼續(xù)。
在一些示例系統(tǒng)中，以四倍于發(fā)送器序列速率的速率對“B”序列進行采樣，其中每個序列步長為四個樣本。對于該示例，接收器以傳送速率的一半進行采樣，以使得圖案中的每次移動對應(yīng)于兩個緩沖器位置。換言之，對于該示例，每個“B”序列捕獲的起點總是對應(yīng)于偶數(shù)編號的緩沖器(例如，0、2、4、…)。然后，RL可以通過評估起點索引，確定匹配的圖案在序列或幀內(nèi)相對于與期望的圖案匹配或相關(guān)的緩沖器或樣本通道的位置。
圖9示出了與序列“C”相關(guān)聯(lián)的樣本的捕獲。接收器假設(shè)這些符號對應(yīng)于圖案 “C”，捕獲來自MT中的接收器的樣本。MT將繼續(xù)捕獲樣本直至期望幀實現(xiàn)完成。然后，MT 將試圖使所捕獲的序列(假設(shè)其是來自RL的序列“C”)與期望的第三傳輸信息相關(guān)，其中， 該期望的第三傳送信息是以特定MT的唯一標識符的第三部分編碼的。當相關(guān)未能達到用于檢測匹配的足夠水平時，我們可以假設(shè)作為形式，“C”序列的傳輸由于多種原因(環(huán)境中的過量噪聲、高強度干擾信號等)而失敗。由于我們精確地知道序列“C”的傳輸應(yīng)該何時發(fā)生，以及對于哪個傳輸應(yīng)該發(fā)生什么載波頻率、相位、定時以及步調(diào)，因此“C”圖案的接收可以形式上用于有效傳輸?shù)尿炞C。
序列“C”包括可利用糾錯碼(ECC)編碼的、在其中被調(diào)制的數(shù)據(jù)，其中，編碼后的信息可以是經(jīng)相位調(diào)制的并且隨后被解調(diào)和解碼。當時段沒有到期時，繼續(xù)期望的C序列的捕獲，隨后再次是相關(guān)確定。當時段到期而沒有序列“C”的匹配時，MT確定傳輸信息是針對另外的并且適當?shù)叵萑脲e誤情況。替選地，MT找到圖案“C”的匹配并評估在該幀中接收的符號的極性，并且從“C”序列提取命令和控制信息。
在MT的情況下，序列C的捕獲完成之后跟著是序列“A”、“B”以及“C2” (或者某種其它順序，也許或者甚至是不同集合的A’ B’ C’)的傳輸。序列“A”和“B”包括與之前針對RL描述的類似的圖案，但是長度較短。序列“C2”仍是相同數(shù)量的幀，除了數(shù)據(jù)被編碼成用于MT和RL之間的通信的傳輸信息之外。
在RL的情況下，序列C的捕獲完成之后跟著是往返行程時間的評估，以確定從RL 到MT的直線距離。評估從兩個不同的接收天線接收到的兩個信號的接收之間的時間差，以幫助識別RL和MT之間的方向的向量。對從MT接收到的信號的多普勒頻移的分析也可以用于輔助確定方向向量。另外，對序列“C”進行評估，以提取從MT傳遞到RL的信息。另外， 如稍后將描述的那樣，來自羅盤傳感器的測量結(jié)果可以用于輔助確定位置。
示例操作特征和觀察 本公開內(nèi)容將“定位請求”輪詢與定位過程本身合并在一起。RL裝置被布置成提供相對長的、強烈的編碼后信號，該信號的持續(xù)時間跨越MT的輪詢間隔。MT非常短暫地對相關(guān)的譜進行采樣，并且找到編碼后的擴展譜信號。在該情況下，MT根據(jù)較長傳輸信息執(zhí)行多次信號捕獲，從而依次實現(xiàn)信號頻率、步調(diào)以及時間參考的更準確估計。這些估計在精度上受MT和RL的時基(例如，石英晶體振蕩器)的短期穩(wěn)定性(根艾倫方差)和RL與MT 之間的相對加速度的限制。這種艾倫方差通常將優(yōu)于十億分之一，而0. 25秒的觀察時期的加速度可以是大約對于0. 25秒為10米/秒2，這將給出2. 5米/秒的多普勒改變。這種突然傾斜(lurch)是不尋常的，并且通常觀察到0. 25米/秒或更小的改變。0. 25米/秒往返行程的速度改變是0. 5米/秒，這是0. 5/3*108或者十億分之1. 6 (ppb)的多普勒改變。 因此，輸入信號的頻率/序列的估計應(yīng)該具有大約十億分之二( 或更優(yōu)的精度。實驗上， 觀察到兩⑵ppb。
MT可以使用所接收的信號定時的精確估計，以合成具有基本上相同的定時和載波頻率的編碼后擴展譜回復。該回復信號在輸入信號結(jié)束之后不久被發(fā)出。由于定時是準確地捕獲的，因此延遲或間隙的存在不會本質(zhì)上降低準確度。例如，如果時基誤差是2ppb，則 30ms的延遲轉(zhuǎn)換成大約60ps的時間不確定度，這大約是一厘米的往返行程距離。
來自MT的編碼后回復信號足夠長，以使得隨時間的積分補償其相對低的功率。由于返回信號與根據(jù)RL的時基的合成往返行程多普勒頻移相干地相加或相減，因此來自MT 的信號可以由RL相干地處理。4096個復電容性積分器的循環(huán)組可以用來執(zhí)行信號累積處理，以提升弱信號并使其在本底噪聲之外。復圖案(例如，長度為2047個碼片的圖案)具有大約33db的擴展增益。循環(huán)積分器的相加可以利用信號的重復部分而實現(xiàn)附加20db的信號增益，從而產(chǎn)生53db的總增益。利用該技術(shù)實現(xiàn)了將帶寬從^MHz減小至大約100Hz。 IOOHz帶寬中的熱噪聲為大約-lMdbm，其中，合理的信號接收期望在大約-140dbm的水平。 對于+IOdbm的發(fā)送器實現(xiàn)了 150dB的最大路徑損失。假設(shè)915MHz的信號和全向天線，則該發(fā)送器的相應(yīng)的理想自由空間范圍是大約1000km。該較大的自由空間范圍或者損失裕量對建筑物穿透、植入設(shè)備等是有用的。
MT中的捕獲持續(xù)時間受MT和RL之間的相對晶體頻率容差的限制。利用時間和溫度，并且利用周期性校準信號，可以將該容差管理到百萬分之幾。因此，信令頻率和晶體容差的乘積給出了頻率偏移，這又表示在不使用多個多普勒通道或重復的相關(guān)嘗試的情況下的最大的可能接收時間。例如，在915MHz并且具有3. 5ppm的頻率誤差，312 μ s的捕獲時期將對應(yīng)于第一完整空信號(complete singal null)。
RL 一般將接收步調(diào)和頻率與其內(nèi)部晶體時鐘非常接近匹配的信號，因此RL可以使用較長的循環(huán)積分時間，這大大增大了可用的信噪比。當信號在捕獲間隔結(jié)束時旋轉(zhuǎn)通過180度時，所述相干積分(或相干累積)過程具有最大的信號功率。對于3.5ppm的頻率容差，此時擴展信號的周期被設(shè)計為大約150 μ S。有利的是使用其本身是復信號的信號。編碼信號之間的改進的正交性是通過使用復信號來實現(xiàn)的。例如，在GPS系統(tǒng)中使用的黃金碼(gold code)具有1023個碼片的長度，其中對于1025個可能的碼交叉相關(guān)性為大約-24db。在當前描述的公開內(nèi)容中采用的復信令碼長度大約為2047個碼片，其中對于 2048個可能的碼交叉相關(guān)性為_33db。復碼的使用允許改進的信號拒絕。
緩慢移動的對象(例如，行走的人)之間的往返行程多普勒偏移為大約4至5ppb。 在所接收的信號的頻率可能非常接近RL的時基的情況下，緩慢移動的對象提供了顯著較長的積分時間。甚至汽車速度也將導致200ppb或更小的往返行程多普勒頻移。
庫存定位系統(tǒng)概念 在多個上述示例裝置中，定位器(RL) —般利用通信協(xié)議來查找單個應(yīng)答器(MT或標簽)。在一些工業(yè)和/或政府應(yīng)用中，當前描述的裝置、系統(tǒng)以及方法可以被修改以適應(yīng)更大規(guī)模的系統(tǒng)。
在庫存跟蹤系統(tǒng)中，每個標簽(或應(yīng)答器，MT)可以被分配成屬于一個或多個組。 在這樣的示例中，單個定位器(RL)可以傳送對組的所有成員(即，以被編碼在定位器發(fā)送的傳輸序列中的組ID標識的組的所有成員)進行標識的序列。
以組ID對傳輸信息進行編碼的一個目的是在單個簡短傳輸序列中盡可能多地定位一組標簽(應(yīng)答器)的成員。如本文之前所述的，通常的定位器-應(yīng)答器/標簽通信交換是在定位器傳送圖案的結(jié)構(gòu)化序列的情況下，其中，重復圖案的第一部分的持續(xù)時間超過分隔應(yīng)答器的喚醒間隔的時距。
如之前所述，應(yīng)答器(標簽)獲取從定位器或詢問器接收的信號的精確頻率、步調(diào)以及相位，其中，術(shù)語“定位器”和“詢問器”可以互換地使用。然后，在給出正確的詢問序列的情況下，標簽利用相同的頻率、相位以及步調(diào)進行回復。固有的時間延遲存在于詢問信號的結(jié)束與回復傳輸信息的起始之間。這是無關(guān)緊要的，是因為對于大約十秒或更小的任何實際延遲，頻率和相位匹配是使得累積的時間誤差不超過大約十微微秒。在示例載波頻率是915MHz時，載波周期是大約1. 09納秒，并且載波相位誤差將是大約幾度的誤差。因此， 對于大約十秒左右的傳送延遲，干涉測量操作將保持有效。
在給出上述限制的情況下，描述了如下系統(tǒng)其在詢問信號的接收和分配給組的多個標簽(例如，組ID)的回復的傳送之間使用不同的精確延遲時間。例如，具有硫磺酸材料的一百(100)輛有軌電車可以利用應(yīng)答器來標記，并且可以被分配給以特定的組ID標識的通用組。當期望對所有的有軌電車進行定位時，定位器在傳輸序列中將硫磺酸有軌電車的特定組ID編碼為“A”、“B”以及“C”圖案的部分。作為特定組的成員的每個標簽通過使接收到的傳輸序列與也利用特定組ID鍵控的參考圖案相關(guān)來識別傳輸序列圖案，并且隨后以一百(100)個不同的精確確定的延遲值順次傳送對該詢問信號的回復。由于每個有軌電車被分配了不同的延遲值(例如，延遲1-延遲100)，因此在信號譜中不會發(fā)生不可恢復的碰撞。
在一些示例系統(tǒng)中，回復傳輸分組可由大約三(3)個分組的時間(例如，對于157 微秒的分組時間為471微秒)隔開。對于該示例，對于一百(100)個響應(yīng)應(yīng)答器的完整回復圖案可跨越例如大約47毫秒(即，100*471微秒)并且將包括來自定位器的傳輸范圍內(nèi)的、以組ID標識的所有一百個應(yīng)答標簽的“A”分組。
假設(shè)人口密集的集合，并且輔助定位器正接收適當?shù)男畔⒂靡詧?zhí)行3空間定位， 則以上概述的示例協(xié)議例如可占據(jù)大約三(3)秒的廣播時間，并且因此可具有每秒大約六十六(66)個定位固定的定位能力。
該系統(tǒng)的應(yīng)用示例是可存在危險的、有毒的、易燃的或有害的化學品的大倉庫、化學品貯藏場或精煉廠，并且重要的是確定這些化學品相對于不危險材料的其它容器或桶、 或者可頻繁移動的材料的放置。在這些情況下，為應(yīng)答器增加感測能力可能是有用的，以使得在桶例如不是直立的或者泄露的情況下可產(chǎn)生警報。另外的應(yīng)用也可以是期望的并且預(yù)期在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
示例系統(tǒng) 圖10A-10C示出了示例系統(tǒng)(1000)，其中，定位器同時向作為組成員的多個應(yīng)答器(MT或標簽)進行傳送，并且隨后根據(jù)精確確定的延遲從每個應(yīng)答器接收傳輸信息。如圖IOA所示，系統(tǒng)1000包括被布置成與至少一個定位器(100 通信的多個(X個)應(yīng)答器 (1001-1004)或者微應(yīng)答器(MTl-MTX)。第一應(yīng)答器(1001)位于第一物理位置(位置1)，第二應(yīng)答器(100 位于第二物理位置(位置幻，第三應(yīng)答器(100 位于第三物理位置(位置3)，而第四應(yīng)答器(1004)位于第四物理位置(位置4)。定位器(100 位于第五物理位置(位置5)。
在工作中，定位器(1005)以多幀序列傳送編碼后的傳輸序列(1010)，其中，諸如圖IOB所示，該傳輸序列(1010)是以組ID編碼的。應(yīng)答器(1001-1004)中的每個接收編碼后的傳輸序列(1010)，等待在精確算出的延遲時間之后的傳輸時間間隔的開始，并且然后傳送其自己的回復(1011-1014)。例如，圖IOC示出了第一應(yīng)答器(MTl)可在第一延遲(延遲1)之后傳送回復序列(1011)，第二應(yīng)答器(MD)可在第二延遲(延遲幻之后傳送回復序列(1012)，第三應(yīng)答器(MB)可在第三延遲(延遲；3)之后傳送回復序列(1013)，并且第四應(yīng)答器(MTX)可在第四延遲(延遲4)之后傳送回復序列(1014)，其中，應(yīng)答器(1001-1004) 中中的每個都不同時傳送回復。
組中的每個應(yīng)答器被分配有不同的延遲值。然而，使用來自定位器的步調(diào)的定時在每個應(yīng)答器(標簽)內(nèi)合成精確的延遲時間(例如，延遲1-延遲4)。在傳統(tǒng)RFID類型的標簽中，精確的延遲時間是不可能的。例如，傳統(tǒng)RFID標簽中的Ippm的晶體在0. 1秒后具有對應(yīng)于正或負100納秒的誤差的時間誤差。由于與時間相關(guān)的測量結(jié)果將被破壞并且在譜中可能會發(fā)生碰撞，因此100納秒的誤差在當前的定位器應(yīng)用中太大而不能使用。通過在應(yīng)答器(標簽)中采用當前描述的、使用定位器的步調(diào)的時間合成，可以實現(xiàn)高準確度的定時，以合成足夠精確的延遲時間，從而避免碰撞并且實現(xiàn)準確的位置定位系統(tǒng)。
重要的是，注意，應(yīng)答器(1001-1004)中的每個位于相對于定位器的物理位置(位置5)不同的物理位置(位置1-位置4)。另外，定位器(1005)與應(yīng)答器(1001-1004)中的每個之間的距離可對應(yīng)于彼此不相等的不同距離(距離1-距離4)。由于應(yīng)答器相對于定位器的物理布置，因此每個應(yīng)答器不可能完全同時接收進入的詢問信號。然而，如本文之前所述的，每個應(yīng)答器被布置成使用詢問信號的精確頻率、步調(diào)以及相位來校準其自己的內(nèi)部定時。每個應(yīng)答器考慮到在傳送時間間隔開始之前的精確延遲時間來解決該仔細校準的定時，以使得每個應(yīng)答器處的詢問信號的不同到達時間不會在回復時間中產(chǎn)生誤差，從而導致所需的信號譜中的碰撞。
回復傳輸信息可包括序列“A”圖案的一個或多個分組。在最簡單的示例中，每個回復傳輸信息對應(yīng)于序列“A”的單個分組。對于圖IOC中示出的示例，每個回復傳輸信息占據(jù)兩⑵個分組的時間(序列“A”后跟著是序列“A”)。由于即使當多分組傳輸信息的任一端丟失時也可以接收到完整的分組，因此多分組的分組序列在傳輸中可以允許一定的誤差裕量。例如，如果第一序列“A”分組的起始部分丟失，則其可以由作為冗余的第二序列 “A”分組的起始恢復，從而提供大約一半分組時間(例如，對于157微秒的分組時間是78微秒)的保護帶。
也可以在來自一個應(yīng)答器的傳輸信息的末尾與來自另一應(yīng)答器的傳輸信息的起始之間添加一個或多個另外的分組，以減小誤差。對于圖IOC的示例，兩個分組的序列“A” 傳輸之后跟著是單個分組時間的間隔，從而對于每次傳輸提供三C3)個分組的總分組間隔。
在一些應(yīng)用中，標簽中可包括傳感器，以便監(jiān)測與容器(或其它對象)相關(guān)聯(lián)的各種條件。例如，集裝箱可包括傳感器，以感測集裝箱的溫度和/或濕度、或者可能的集裝箱狀態(tài)(如破裂、打開、關(guān)閉等)。在這樣的示例中，可能期望應(yīng)答器通過將另外的信息編碼在回復傳輸信息中來提供來自一個或多個傳感器的數(shù)據(jù)。這種另外的信息可以被編碼在傳輸信息(諸如序列“B”傳輸信息和/或可能的序列“C”傳輸信息)的另外分組中。圖IOD 示出了從應(yīng)答器(例如，標簽1-標簽N)傳送到一個或多個定位器的示例回復傳輸信息，其中，另外的信息可以可選地被編碼在序列“B”或序列“C”回復傳輸信息(或者可能是序列 “B”和序列“C”兩者)中。如所示出的，對于標簽I-N的所有序列“A”回復傳輸信息之后跟著是所有序列“B”回復傳輸信息，其中，然后，所有序列“B”回復傳輸信息之后跟著是所有序列“C”回復傳輸信息。在圖IOD中還指出，一個應(yīng)答器(標簽3)不響應(yīng)，這表示該標簽被損壞或者在定位器的范圍之外(例如，所標記的項可能被偷并且從庫存丟失)。
圖11A-11C示出了示例系統(tǒng)(1100)，其中，單個應(yīng)答器(MT)從單個定位器接收序列，并然后同時傳送被多個定位器接收的回復序列。如圖IlA所示，系統(tǒng)1000包括被布置成與至少一個應(yīng)答器(1106)通信的多⑴個定位器(1101-1104)。第一定位器(1101)位于第一物理位置(位置1)，第二定位器(110 位于第二物理位置(位置幻，第三定位器 (1103)位于第三物理位置(位置幻，而第四定位器(1104)位于第四物理位置(位置4)。 應(yīng)答器(1106)位于第五物理位置(位置5)。
在工作中，定位器1101通過以多幀序列傳送編碼后的傳輸序列(1110)來啟動與應(yīng)答器1106的通信，其中，諸如之前圖IOB所示，該傳輸序列(1110)是以組ID編碼的。應(yīng)答器1106接收編碼后的傳輸序列(1010)，等待精確算出的延遲時間(延遲X)之后的傳輸時間間隔的開始，并然后傳送其自己的由定位器(1101-1104)中的每個接收的回復，其中， 定位器(1101-1104)中的每個在要接收所傳送的回復的范圍內(nèi)。
如圖IlA所示，定位器(1101-1104)中的每個位于不同的物理位置(位置1_位置 4)并且位于相對于應(yīng)答器的物理位置(位置5)不同的距離處(距離1-距離4)。由于定位器相對于應(yīng)答器的物理布置，因此每個應(yīng)答器不可能完全同時從應(yīng)答器接收回復傳輸信息。如圖IlB所示，定位器1101可在第一到達時間(Τ0Α 1)接收回復傳輸信息(1111)，定位器1102可在第二到達時間(Τ0Α 2)接收同一回復傳輸信息(1112)，定位器1103可在第三到達時間(Τ0Α 3)接收同一回復傳輸信息(1113)，并且定位器1104可在第四到達時間 (Τ0Α 4)接收同一回復傳輸信息(1114)。由于定位器1103最靠近應(yīng)答器(即，距離3是圖 IlA中最短的距離)，因此用于回復傳輸信息1113的到達時間是第一。由于定位器1101第二靠近應(yīng)答器(即，距離1是圖IlA中第二短的距離)，因此用于接收回復傳輸信息1111 的到達時間是第二。由于定位器1102第三靠近應(yīng)答器(即，距離2是圖IlA中第三短的距離)，因此用于接收回復傳輸信息1112的到達時間是第三。由于定位器1104距應(yīng)答器最遠(即，距離4是圖IlA中最長的距離)，因此用于接收回復傳輸信息1114的到達時間是最后O 中央處理 圖12A-12B示出了示例系統(tǒng)(1200)，其中，多個定位器從倉庫中的一個或多個應(yīng)答器接收回復傳輸信息，并且每個定位器經(jīng)由一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)將關(guān)于所接收的回復的信息傳遞到中央處理單元。
圖12A中示出了倉庫(1201)，其中，放置有大量標記了的筐、箱子、容器或其它對象(1204)。對象(1204)中的每個可以是可以靠著倉庫的任何地板或墻表面而放置的、或者如所示出的相互堆疊的大量對象中的一個。可以選擇定位器(1220)中的一個用于使用以所需的組ID編碼的傳輸序列來發(fā)起與一組標記對象的通信。然后，作為標識組的成員的每個標記對象(1204)將以相對于來自發(fā)起定位器(1220)的通信傳輸不同的延遲時間傳送回復傳輸信息。然后，每個定位器(1220)將捕獲來自響應(yīng)應(yīng)答器(1204)的回復傳輸信息，并且隨后經(jīng)由一個或多個通信網(wǎng)絡(luò)(1204)將信息傳遞到中央處理單元。從定位器(1220)到通信網(wǎng)絡(luò)(1204)的通信(1203)可以利用諸如光纖通信鏈路(例如，RF到光纖調(diào)制器)的任何合理的通信拓撲來實現(xiàn)。
每個定位器(1220)的物理位置彼此不同，并且可以布置在墻上和/或天花板上的圍繞倉庫(1201)區(qū)域的變化位置。通過改變倉庫(1201)中的定位器的數(shù)量和位置，并且通過在中央處理從定位器接收的各種信號，可以可靠地得到倉庫的準確位置/庫存信息。
如圖12B所示，每個定位器(1221-122 被布置成通過一個或多個通信網(wǎng)絡(luò) (1204)、經(jīng)由通信鏈路(1203)與中央處理塊(1230)通信。諸如回復傳輸信息的到達時間 (TOA)和回復傳輸信息的相關(guān)向量(復數(shù)的向量)的信息從每個定位器(1221-1224)被傳遞到中央處理。例如，中央處理塊1230接收來自第一定位器(1221)的第一到達時間(Τ0Α 1)和第一相關(guān)向量(CORRl)、來自第二定位器(122 的第二到達時間(ΤΟΑ》和第二相關(guān)向量(C0RR2)、來自第三定位器(1223)的第三到達時間(Τ0Α3)和第三相關(guān)向量(C0RR3)、 以及來自第四定位器(1224)的第四到達時間(Τ0Α 4)和第四相關(guān)向量(C0RR4)。
中央處理塊(1230)被布置成執(zhí)行數(shù)據(jù)和定時恢復(1231)、基于相關(guān)向量的到達時間處理相關(guān)向量(1232)、同步所有定位器的觀察(1233)、根據(jù)處理后的向量識別標簽及其物理位置(1234)、以及存儲信息或更新庫存(123 。中央處理塊(1230)也可以收集來自每個標簽的另外的信息，諸如之前所述的關(guān)于標記對象的溫度、濕度以及其它標記。
圖12C示出了可以用于中央處理的示例計算裝置(IMO)。在基本配置中，計算裝置1240可以是靜止的計算裝置或移動計算裝置。計算裝置1240通常包括至少一個處理單元(IMl)和至少一個系統(tǒng)存儲器(1M2)。取決于計算設(shè)備的確切配置和類型，系統(tǒng)存儲器1242可以是易失性的(諸如RAM)、非易失性的(諸如ROM、閃存等)或者是兩者的某種組合。系統(tǒng)存儲器1242可包括操作系統(tǒng)(1243)、一個或多個應(yīng)用程序(1244)，并且可包括程序數(shù)據(jù)(口妨)。在一個實施例中，應(yīng)用程序1244還包括中央處理塊應(yīng)用程序(1230)，其執(zhí)行用于庫存管理和控制的各種處理操作。
計算裝置1240還可包括另外的特征或功能性。例如，計算裝置1240還可包括另外的數(shù)據(jù)存儲裝置(可拆卸的和/或不可拆卸的)，諸如，例如磁盤、光盤或者磁帶。圖12C中以可拆卸存儲裝置(1M6)和不可拆卸存儲裝置(1M7)示出了這種另外的存儲裝置。計算機存儲介質(zhì)可包括以用于信息(諸如計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù))存儲的任何方法或技術(shù)實現(xiàn)的易失性的和非易失性的、可拆卸的和不可拆卸的介質(zhì)。系統(tǒng)存儲器1242、可拆卸存儲裝置1246以及不可拆卸存儲裝置1247都是計算機存儲介質(zhì)的示例。 計算機存儲介質(zhì)包括但不限于RAM、R0M、EEPR0M、閃存或其它存儲器技術(shù)、CD-ROM、數(shù)字多功能盤(DVD)或其它光學存儲裝置、盒式磁帶、磁帶、磁盤存儲裝置或其它磁存儲裝置、或者可以用于存儲期望的信息并且可以由計算裝置1240訪問的任何其它介質(zhì)。任何這種計算機存儲介質(zhì)可以是裝置1240的一部分。計算裝置1240還可具有輸入裝置1248，諸如鍵盤、 鼠標、筆或觸針、話音輸入裝置、觸摸輸入裝置等。還可包括一個或多個輸出裝置(1250)，諸如顯示器、揚聲器、打印機等。
計算裝置1240還包含通信連接1250，其允許裝置諸如通過有線網(wǎng)絡(luò)(例如，光網(wǎng)絡(luò))或無線網(wǎng)絡(luò)與其它計算裝置或定位器(1251)進行通信。通信連接1250是通信介質(zhì)的示例。通信介質(zhì)通常包含計算機可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或調(diào)制后的數(shù)據(jù)信號(諸如載波或其它傳輸機制)中的其它數(shù)據(jù)，并且包括任何信息遞送介質(zhì)。術(shù)語“調(diào)制后的數(shù)據(jù)信號”可包括如下信號其具有一個或多個以對信號中的信息進行編碼的方式而設(shè)置或改變的特性。作為示例而非限制，通信介質(zhì)可包括諸如有線網(wǎng)絡(luò)或直接有線連接的有線介質(zhì)以及諸如聲、RF、紅外以及其它無線介質(zhì)的無線介質(zhì)。這里所使用的術(shù)語計算機可讀介質(zhì)包括存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)兩者。
示例處理流程和輪詢序列 圖13A示出了定位過程(1300)的示例流程圖，定位過程(1300)對關(guān)于在中央處理單元處所接收的回復(結(jié)果)的信息進行合并。處理開始于塊1301(生成標識組的組輪詢序列)，其中，生成標識組(例如，與組ID相關(guān)聯(lián))的組輪詢序列。系統(tǒng)中的每個定位器被分配有針對每個輪詢序列的操作模式。例如，塊1301示出了選擇定位器1來發(fā)起傳送 (TX)和接收(RX)模式的通信。傳送模式是所選擇的定位器將被激勵成為如之前所述的、被發(fā)送到應(yīng)答器的詢問信號的源。接收模式是所選擇的定位器將從相關(guān)譜中捕獲信號以“監(jiān)聽”來自應(yīng)答器的回復傳輸信息。
在第一示例輪詢序列中，除了被布置成傳送(TX)詢問信號并然后接收(RX)回復傳輸信息的第一定位器之外，所有定位器都被選擇成處于接收(RX)模式。類似地，在第二示例輪詢序列中，除了被布置成傳送(TX)詢問信號并然后接收(RX)回復傳輸信息的第二定位器之外，所有定位器都被選擇成處于接收(RX)模式。所示出的輪詢序列是循環(huán)型的重復序列(其中，詢問傳輸信息按以下順序依次被發(fā)送定位器1—定位器2—定位器3—··定位器Y—定位器1—…)。雖然被示出為循環(huán)序列，但是任何其它類型的序列(包括隨機序列、偽隨機序列或某種其它有序的序列)也適用。在最簡單的實現(xiàn)中，單個定位器可以被選擇成總是傳送詢問信號。
當在塊1301生成組輪詢序列之后，處理繼續(xù)到塊1302(識別下一個組輪詢序列的定位器操作)，其中，選擇下一個組輪詢序列的定位器操作，并且每個定位器被配置成處于其各自的操作模式作為接收器(RX)或收發(fā)器(TX+RX)。如圖13所示，定位器2被選擇成用作收發(fā)器(TX+RX)裝置(即，詢問器裝置)，而其余的定位器裝置(定位器1和定位器2至定位器Y)被選擇成用作接收器(RX)裝置。
處理從塊1302前進到塊1303(在中央地點接收當前所選擇的輪詢序列的結(jié)果)， 其中，在中央地點(例如，經(jīng)由光纖通信鏈路)接收來自所有定位器的結(jié)果。如之前所述， 每個定位器將在其接收器操作期間從相關(guān)的信號譜捕獲信號，對所捕獲的信號執(zhí)行相關(guān)， 記錄成功地與所選擇的組標識符(例如，組ID)的相關(guān)參考圖案相關(guān)的信號的到達時間，并且可選地對從相應(yīng)應(yīng)答器傳送的另外的信息進行解碼。因此，術(shù)語“結(jié)果”可以在廣義上理解為包括從相關(guān)獲得的所有信息，其包括但不限于到達時間、往返行程時間(用于詢問定位器)、相關(guān)向量(復數(shù)向量)、以及從響應(yīng)標簽接收的任何另外的編碼信息。在塊1303示出的示例中，第一定位器(定位器1)處于接收器模式并且報告相關(guān)向量1和到達時間1 ； 第二定位器(定位器2、處于收發(fā)器模式并且報告相關(guān)向量1、到達時間2以及往返行程時間；第三定位器(定位器3)處于接收器模式并且報告相關(guān)向量3和到達時間3 ；并且最后的定位器(定位器Y)處于接收器模式并且報告相關(guān)向量4和到達時間4。所述結(jié)果以逐標簽為基礎(chǔ)聚集在一起，以使得接收來自一個特定標簽的響應(yīng)的所有定位器幾乎同時向中央處理單元報告其結(jié)果。
處理從塊1303繼續(xù)到塊1304 (對觀察進行時間同步)，其中，針對每個相應(yīng)標簽評估從所有定位器聚集的結(jié)果，并且執(zhí)行時間同步。
在一些示例同步過程中，時間同步可以通過仔細計算中央處理單元與每個定位器之間的通信鏈路的往返行程時間來實現(xiàn)。公共的時鐘信號可以通過通信鏈路(例如，光纖通信鏈路)而分配于中央處理單元和每個定位器之間。同步脈沖(或同步序列)可以從中央處理單元被發(fā)送到每個定位器。每個定位器接收同步脈沖(或同步序列)并且發(fā)回回復同步脈沖(或序列)。中央處理單元接收回復同步脈沖(或序列)并且記錄針對從每個定位器的信號到達而報告的時間(例如，光信號到達時間)。然后，中央處理單元計算從中央處理單元到每個定位器的精確往返行程的延遲時間。在一些光纖實現(xiàn)中，可以利用光纖環(huán)回來促進同步，以使得可以計算光纖通信鏈路的精確往返行程延遲。
可以使用任何數(shù)量的通信線用于上述時間同步方法。在一個示例配置中，可以使用單根光纖用于中央處理單元和定位器之間的所有通信。在另一配置中，使用多條光纖通信線用于通信(例如，一條用于計時(clocking)的光纖線、一條用于數(shù)據(jù)的光纖線等)。
然后，處理從塊1304繼續(xù)到塊1305(針對二維或三維空間對標簽執(zhí)行最適合的位置估計，當可能時應(yīng)用相位信息)。在塊1305，基于時間同步的觀察計算每個標簽的位置估計。在一個示例中，倉庫內(nèi)的每個定位器的精確位置可以是預(yù)先確定的并且存儲在數(shù)據(jù)庫中?；谥撩總€定位器的到達時間，可以識別應(yīng)答器(標簽)的到詢問裝置的往返行程時間、以及其它信息(例如，相關(guān)向量的相位和幅值)、確切位置。
處理從塊1305繼續(xù)到塊1306(向顯示器、數(shù)據(jù)存儲裝置、外部計算機系統(tǒng)等報告標簽位置)。在塊1306，向請求系統(tǒng)報告每個標簽的確定的位置。在一些示例中，請求系統(tǒng)是向中央處理單元提交請求的外部計算機(例如，計算機終端、個人計算機等)。在其它示例中，請求系統(tǒng)本身是中央處理單元(例如，經(jīng)由根據(jù)時間表、事件觸發(fā)、用戶發(fā)起的輸入等的系統(tǒng)發(fā)起過程)。定位結(jié)果可以存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置中用于稍后取回(例如，存儲在數(shù)據(jù)庫中、存儲在文件中等)或者可以在顯示屏上以圖形或表格格式來查看。
在一些示例中，外部計算機系統(tǒng)可以用于提交用于從遠程定位掃描庫存的請求。 對于這些示例，優(yōu)選的是具有允許外部計算機與中央處理單元交互的安全登錄程序，以便提交庫存掃描請求、從庫存刪除項、向庫存添加項、為標簽分配組ID、從標簽移除組ID、查看當前庫存、識別從按目錄分類后的庫存(例如，之前識別的庫存或現(xiàn)用庫存)缺失的項、 以及識別在按目錄分類后的庫存中未找到的新項。
需要至少兩個定位器來計算用于定位應(yīng)答器的模糊位置。模糊度可以通過向應(yīng)答器中的一個添加輔助布置的感測天線來解決。在最簡單的解決方案中，可以使用三個定位器來準確識別應(yīng)答器的位置。另外的定位器可以用于防止誤差和提高準確度。可以對結(jié)果應(yīng)用統(tǒng)計分析函數(shù)，以考慮諸如以下的函數(shù)來識別對應(yīng)答器位置的最佳估計最小平方函數(shù)、最佳擬合函數(shù)、加權(quán)函數(shù)(例如，與較低幅值的相關(guān)性相比，高幅值的相關(guān)性被給予較高的權(quán)重，以使得較近的定位器比遠距離的定位器更可靠)以及其它數(shù)值模型。
圖1 用圖形示出了示例定位過程，其中，使用三個定位器來基于向中央處理單元報告的各種結(jié)果而確定應(yīng)答器(標簽)的確切位置。第一定位器在距響應(yīng)標簽距離1的位置1處。第二定位器在距響應(yīng)標簽距離2的位置2處。第三定位器在距響應(yīng)標簽距離3 的位置3處。如圖所示，距離2 >距離1>距離3。每個定位器位于可以存儲在中央數(shù)據(jù)庫中的已知物理位置處。對于該示例，第一定位器是詢問裝置，因此可以使用往返行程時間 (詢問序列的傳送與來自應(yīng)答器的回復的接收之間的時間)以較高的精度來計算距離1。然而，關(guān)于相對于定位器的絕對方向存在不確定性，因此應(yīng)答器可位于第一位置處，該第一位置處于距定位器1為距離1的固定距離處。第二定位器接收來自應(yīng)答器的回復，并且記錄到達時間和相關(guān)向量，這然后可以與來自第一定位器的信息結(jié)合使用以識別第二位置，該第二位置處于距定位器2為距離2的固定距離處。第三定位器接收來自應(yīng)答器的回復，并且記錄到達時間和相關(guān)向量，這然后可以與來自第一定位器的信息結(jié)合使用以識別第三位置，該第三位置處于距定位器3為距離3的固定距離處。第一和第二位置可以在如點Pl和 P2所示的兩個可能的點(在二維空間)處彼此相交。第一和第三位置可以在如點P2和P4 所示的兩個可能的點(在二維空間)處彼此相交。第二和第三位置可以在如點P2和示的兩個可能的點(在二維空間)處彼此相交。因此，所有三個位置在如點Ρ2所示的單個點處彼此相交。位置Ρ2可以基于已知的位置1-3之間的幾何關(guān)系和確定的距離1-3來計算。盡管示出為二維空間的計算，但是該討論同樣適用于三維空間，其中，三維球體在被識別為應(yīng)答器的位置的公共點處相交。
在另一示例中，使用兩個定位器來識別應(yīng)答器的位置。第一定位器(例如，定位器 1)位于具有與距應(yīng)答器49. 2米的距離對應(yīng)的往返行程時間的第一位置。第二定位器(例如，定位器2)早于第一定位器40納秒接收來自應(yīng)答器的回復傳輸信息，這40納秒對應(yīng)于比第一定位器近12米的距離或者大約37. 2米。對于定位器之間的19米的距離，在兩個定位器與應(yīng)答器之間形成三角形，其中邊長為19米、37. 2米以及49. 2米。應(yīng)用余弦定理(C2 = A2+B2-2*A^ *C0S(e))，可以算出角 θ 為 θ = COS—1 ((A2+B2-C2))。對于上述示例，三角形的角對應(yīng)于118. 56度、19. 82度以及41. 6度。因此，應(yīng)答器相對于第一定位器的位置被確定為49. 2米、相對于第二應(yīng)答器成41. 6度的角，并且應(yīng)答器相對于第二定位器的位置被確定為37. 2米、相對于第一應(yīng)答器成118. 56度的角。
在一些實例中，定位器可能處于干擾裝置附近，該干擾裝置阻擋、妨礙或者歪曲從定位器相對于一個標簽的通信，而同一定位器相對于另一標簽具有較少干擾或沒有干擾。 例如，存儲區(qū)域中的墻、金屬罐、鋼板、鋼支撐梁以及其它物質(zhì)會產(chǎn)生多種信號阻擋。在一些實例中，場地定位的物理限制可以是基于一個或多個定位器的接收范圍內(nèi)的這些標簽的組分配(或者改變組分配)的決定因素。通信地點調(diào)查可以被生成為列表或某種其它類似的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，以便于以逐個標簽和逐個定位器為基礎(chǔ)來識別有限的通信區(qū)域。成功地與每個定位器通信的每個標簽可以被記錄在通信地點調(diào)查中。然后，可以使用通信地點調(diào)查來變更標簽的組分配或者用于輪詢所分配的組而分配的定位器組，以優(yōu)化效率或吞吐量。
圖13C-13D示出了用于存儲關(guān)于定位器和標簽的信息的、諸如可用在上述通信地點調(diào)查中的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。圖13C示出了可以用于存儲關(guān)于定位器的信息的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (1320)，而圖13D示出了可以用于存儲關(guān)于應(yīng)答器(標簽)的信息的示例數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(1330)。
圖13C中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1320的最上行示出了每列的數(shù)據(jù)字段標志符為“定位器編號”、“操作狀態(tài)”、“物理位置”、“可訪問的標簽”以及“組分配”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的每行對應(yīng)于定位器(例如，定位器1、定位器2…定位器Y)。如第一行所示，定位器1的操作狀態(tài)是“良好”， 物理位置被記錄為“位置1”，定位器1可訪問的標簽是所有標簽(標簽1、標簽2、標簽3… 標簽N)，并且定位器1當前被分配給所有組(組1、組2、組3···組Μ)。如第二行所示，定位器2的操作狀態(tài)是“良好”，物理位置被記錄為“位置2”，定位器2僅可訪問標簽2，并且定位器2當前被分配給組1。如第三行所示，定位器3的操作狀態(tài)是“未響應(yīng)”，物理位置被記錄為“*位置3*”，由于其未響應(yīng)因此對標簽的訪問性是未知的，并且定位器3被分配給組
1、組3以及組4。由于定位器3未對通信詢問進行響應(yīng)，因此位置以星號列出(即，“*位置 3*”)，以表示這是通信失敗前的最后已知位置。如第四行所示，定位器4的操作狀態(tài)是“良好”，物理位置被記錄為“位置4”，定位器4可訪問的標簽是標簽1、標簽2以及標簽4，并且定位器4當前被分配給組1和組2。如最后一行(行Y)所示，定位器Y的操作狀態(tài)是“良好”，物理位置被記錄為“位置Y”，定位器Y可訪問的標簽是所有標簽(標簽1、標簽2、標簽 3…標簽N)，并且定位器Y當前被分配給所有組(組1、組2、組3…組Μ)。圖13D中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1330的最上行示出了每列的數(shù)據(jù)字段標志符為“標簽編號”、“操作狀態(tài)”、“物理位置” 以及“組分配”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的每行對應(yīng)于標簽(例如，標簽1、標簽2···標簽N)。如第一行所示，標簽1的操作狀態(tài)是“良好”，物理位置被記錄為“位置1”，并且標簽1當前被分配給組
2。如第二行所示，標簽2的操作狀態(tài)是“未響應(yīng)”，物理位置是“*位置2*”，并且組分配是所有組(組1、組2、組3···組N)。如第三行所示，標簽3的操作狀態(tài)是“良好”，物理位置被記錄為“未知”，并且標簽3當前未被分配給任何組(“無”)。一旦標簽被分配掃描到庫存中，則可以更新標簽3的物理位置，并且可以分配組。如第四行所示，標簽4的操作狀態(tài)是 “良好”，物理位置被記錄為“位置4”，并且標簽3當前被分配給組1和組3。如最后一行所示，標簽N的操作狀態(tài)是“良好”，物理位置被記錄為“位置4”，并且標簽3當前被分配給組1和組3。
如通過上述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例將意識到的，標簽可被不同的定位器訪問，而被分配給相同的組。在這樣的情形下，可能有利的是改變組分配，以使得定位器可共同訪問的標簽被聚集在同一組中。另外，可以利用優(yōu)化算法來將各個可能的組和標簽整理成最優(yōu)的組分配集合，以使得可以以對每個組不同的適當?shù)亩ㄎ黄骷蟻磉M行庫存的高效掃描。應(yīng)注意，以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅是說明示例，并且多個其它相當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被認為是合理的替換。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以存儲在由中央處理單元或外部計算機系統(tǒng)訪問的中央數(shù)據(jù)庫中。另外，在一些示例庫存方案中，可以給歷史文件打上時間戳，以表示發(fā)生庫存/狀態(tài)改變的日期和時間。
圖14A-14B示出了碼相關(guān)過程的示例流程圖。圖14A中示出了第一碼相關(guān)過程 (1410)，而圖14B中示出了第二碼相關(guān)過程(1420)。
碼相關(guān)過程1410的處理開始于塊1411 (使用組ID為定位器取得碼)，其中，中央處理單元取回以組標識符(組ID)標識的特定應(yīng)答器組的碼。每個標簽可以被分配給可期望的任何數(shù)量的組。繼續(xù)到塊1412(根據(jù)碼生成FFT參考序列)，針對在塊1411生成的碼生成參考序列，并且計算參考序列的FFT。繼續(xù)到塊1413 (將FFT參考序列轉(zhuǎn)發(fā)到定位器)， 將在塊1412算出的FFT參考序列轉(zhuǎn)發(fā)到期望區(qū)域(例如，包括多個用于跟蹤包含在其中的庫存的定位器的倉庫)內(nèi)的所有定位器。然后，每個定位器可以存儲FFT參考序列用于稍后在接收器操作模式中使用。
處理從塊1413流到塊1414 (將FFT參考序列的復共軛與所捕獲樣本的FFT相乘)， 其中，每個定位器被布置成當根據(jù)選擇的輪詢序列處于接收器模式時，對在回復傳輸期間從定位器由其接收器針對相關(guān)的信號譜所捕獲的復樣本應(yīng)用相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)的第一部分是通過將FFT參考序列的復共軛和與所接收的回復傳輸信息相關(guān)聯(lián)的捕獲樣本(S卩，復樣本)的FFT相乘(例如，參見圖5A和圖5B以及相關(guān)的討論)來計算的。然后，處理繼續(xù)到塊1415(計算乘積的逆FFT)，其中，計算相乘積的逆FFT作為相關(guān)函數(shù)的第二部分。然后，處理繼續(xù)到塊1416(評估相關(guān)峰值)，其中，評估逆FFT的峰值幅值，以識別是否在FFT 參考序列和所捕獲的樣本之間找到相關(guān)性。
從塊1416繼續(xù)到塊1417 (針對所選擇的碼相關(guān)將相關(guān)峰值處的及其附近的IFFT 結(jié)果保存到存儲器區(qū)域)，收集IFFT結(jié)果用于評估并且存儲在定位器的存儲器存儲裝置中。然而，不是僅僅保存單個相關(guān)峰值，而是針對與峰值相鄰的那些相關(guān)性存儲另外的相關(guān)性幅值的IFFT結(jié)果。隨后，定位器將相關(guān)結(jié)果和其它信息(例如，相關(guān)的到達時間等)傳遞到中央處理單元。
示出了針對如下情形的碼相關(guān)過程1420的處理其中，在每個定位器中使用低靜態(tài)電流存儲器。處理開始于塊1421 (取得所選擇的組ID的FFT參考)，從定位器存儲器中取回FFT參考序列用于與所捕獲的樣本相關(guān)。處理從塊1421流到塊1422 (將FFT參考序列的復共軛與所捕獲樣本的FFT相乘)，其中，每個定位器被布置成當根據(jù)選擇的輪詢序列處于接收器模式時，對在來自定位器的回復傳輸?shù)臅r間間隔期間所捕獲的復樣本應(yīng)用相關(guān)函數(shù)。相關(guān)函數(shù)的第一部分是通過將FFT參考序列的復共軛和與所接收的回復傳輸信息相關(guān)聯(lián)的所捕獲的樣本(即，具有I部分和Q部分的復樣本)的FFT相乘(例如，參見圖5A和圖 5B以及相關(guān)的討論)來計算的。然后，處理繼續(xù)到塊1423(計算乘積的逆FFT)，其中，計算相乘積的逆FFT作為相關(guān)函數(shù)的第二部分。然后，處理繼續(xù)到塊1424(評估相關(guān)峰值)，其中，評估逆FFT的峰值幅值，以識別是否在FFT參考序列與所捕獲的樣本之間找到相關(guān)性。
從塊14 繼續(xù)到塊1425 (針對所選擇的碼相關(guān)將相關(guān)峰值處的及其附近的IFFT 結(jié)果保存到存儲器區(qū)域)，收集IFFT結(jié)果用于評估并存儲在定位器的存儲器存儲裝置中。 然而，不是僅僅保存單個相關(guān)峰值，而是針對與峰值相鄰的那些相關(guān)性存儲另外的相關(guān)幅值的IFFT結(jié)果。隨后，定位器將相關(guān)結(jié)果和其它信息(例如，相關(guān)的到達時間等)傳遞到中央處理單元。
圖15示出了庫存掃描過程(1500)的示例流程圖。處理開始于塊1501(選擇庫存的下一個組ID)，其中，中央處理單元識別用于庫存掃描的下一組定位器。如之前所述的，該組定位器是以組ID來標識的。處理繼續(xù)到塊1502 (識別所選擇的組ID的組輪詢序列)，其中，中央處理單元識別所有定位器的組輪詢序列(例如，參見圖13A-i;3B以及相關(guān)討論)。 在塊1503 (根據(jù)組輪詢序列選擇下一項并且識別傳送定位器)，如之前關(guān)于圖13A描述的那樣，中央處理單元選擇下一個輪詢序列并且指示各個定位器工作在接收器模式或收發(fā)器模式。中央處理單元還識別傳送定位器作為詢問信號源，以用于確定響應(yīng)標簽的確切位置的計算目的。繼續(xù)到塊1504 (針對組輪詢序列接收并記錄來自定位器的結(jié)果)，如之前所述的 (例如，圖12A-12B、13A-13B以及14A-14B及相關(guān)討論)，中央處理單元被布置成接收來自每個定位器的結(jié)果(例如，經(jīng)由光纖通信鏈路)并且記錄這些結(jié)果用于計算。
在判定塊1505(組完成？)，中央處理單元確定是否完成了所選擇組的所有處理。 在一些實例中，可能期望收集在傳送定位器被改變成不同定位器的情況下的另外數(shù)據(jù)。在這樣的實例中，處理從判定塊1505繼續(xù)到塊1503，以便可以選擇當前所選組的下一個組輪詢序列。否則，在當前所選擇的組不需要另外的組輪詢時，處理繼續(xù)到塊1506。
在塊1506(根據(jù)響應(yīng)標簽識別現(xiàn)用庫存)，評估當前記錄的數(shù)據(jù)以識別哪些標簽對詢問信號進行響應(yīng)。響應(yīng)標簽被稱為現(xiàn)用庫存。繼續(xù)到塊1507(根據(jù)記錄的結(jié)果確定精確的位置)，諸如以上參照圖13A和1 所述的那樣，確定現(xiàn)用庫存中每個標簽的位置。前進到塊1508(對從庫存缺失的項和新識別的項進行標記)，將現(xiàn)用庫存與之前的庫存(例如，存儲在數(shù)據(jù)庫中)進行比較，以確定任何項的狀態(tài)是否改變。當識別新的標簽作為組的一部分時，其被標記為新找到的庫存項。當之前的庫存中的標簽從現(xiàn)用庫存缺失時，其被標記為缺失。塊1509(對從標簽接收的另外的信息進行處理)是可選塊，其中，標簽可傳遞諸如關(guān)于圖IOD的可選序列“B”和“C”回復而描述的另外的信息。當取回這樣的信息時(例如，溫度、濕度、破裂或密封狀態(tài)等)，中央處理可以利用相關(guān)聯(lián)的標簽來記錄該信息。
繼續(xù)到判定塊1510(要處理更多組？)，中央處理單元確定是否完成了所有組的所有處理。在一些實例中，可能期望以需求模型來收集收據(jù)，其中，一次僅選擇一個組。在其它實例中，可能期望收集掃描過程中所有可能組的數(shù)據(jù)。當要處理另外的組時，處理從判定塊1510流回到塊1501，其中，可以選擇下一個組ID。否則，一旦處理了所有組，則處理終止。
可以向圖15的過程流程添加另外的步驟，以允許用戶交互，諸如向用戶通知缺失庫存的警報、顯示所收集的結(jié)果的用戶提示、表示當前掃描的庫存的位置的視覺倉庫圖等。
當前所描述的系統(tǒng)、設(shè)備以及方法利用了所獲取的頻率知識，以允許合成時間和相位相干響應(yīng)，從而利用低功率MT準確地確定位置。盡管之前的說明描述了系統(tǒng)的各種實施例，但是本發(fā)明不限于這樣的實施例，而是覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、替換以及等同方案。例如，如本領(lǐng)域所理解的，可改變各個部件的定位，可以組合多個部件的功能，可將單獨的部件分成不同的部件，或者可以替換部件。由于可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下得到本發(fā)明的多個實施例，因此本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種被布置用于跟蹤預(yù)定區(qū)域中的庫存的庫存管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括中央處理單元，其被布置成響應(yīng)于通過通信網(wǎng)絡(luò)從定位器接收的通信信息而處理并跟蹤庫存；多個定位器，所述多個定位器中的每個均被布置在接近所述預(yù)定區(qū)域的不同位置，其中，所述多個定位器中的每個被布置用于通過所述通信網(wǎng)絡(luò)與所述中央處理單元通信，并且還用于與位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的應(yīng)答器通信， 其中，所述多個定位器中的選定一個被配置成 利用與預(yù)定應(yīng)答器組相關(guān)聯(lián)的標識符對傳輸序列進行編碼，以及以第一無線廣播傳送編碼后的傳輸序列；并且其中，所述多個定位器中的每個被配置成 在發(fā)起無線廣播的傳輸之后，接收一個或多個回復傳輸序列，使每個所接收的回復傳輸序列與組標識序列相關(guān)，以生成每個接收的傳輸序列的相關(guān)向量，其中，所述組標識序列與所述預(yù)定應(yīng)答器組相關(guān)聯(lián)， 確定每個相應(yīng)的相關(guān)向量的到達時間，以及將每個到達時間和相應(yīng)的相關(guān)向量轉(zhuǎn)發(fā)到所述中央處理單元，以用于庫存和位置跟蹤；以及應(yīng)答器，其被布置成接收所述無線傳輸序列，其中，所述應(yīng)答器處于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)、 以所述應(yīng)答器組來標識并且被布置成從所述無線廣播的至少一部分接收并捕獲信息；使所捕獲的信息與內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)，其中，所述內(nèi)部存儲的參考序列與指定的組相關(guān)聯(lián)；識別當所接收和捕獲的信息與所述內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)時的相關(guān)性； 在識別出相關(guān)性之后，利用與所述應(yīng)答器相關(guān)聯(lián)的標識符對回復序列進行編碼； 在識別出所述相關(guān)性之后，基于之前接收的定位器信號定時參數(shù)來確定用于傳送編碼后的回復序列的精確時間間隔；以及以第二無線廣播傳送所述編碼后的回復序列，其中，在精確確定的時間間隔傳送所述編碼后的回復序列的傳輸信息，以避免傳輸碰撞。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元包括便攜式計算設(shè)備或非便攜式計算設(shè)備。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元包括處理單元和系統(tǒng)存儲器，其中，所述系統(tǒng)存儲器被布置成存儲用于由所述處理單元執(zhí)行的中央處理塊應(yīng)用程序，以使得所述中央處理單元執(zhí)行用于庫存管理和控制的處理操作。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述多個定位器中的所述選定一個是所述中央處理單元根據(jù)組輪詢序列選擇的，其中，所述組輪詢序列對應(yīng)于循環(huán)選擇序列、有序的選擇序列、隨機選擇序列或者偽隨機選擇序列之一。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成根據(jù)掃描庫存過程來掃描與所述預(yù)定區(qū)域相關(guān)聯(lián)的庫存，其中，所述掃描庫存過程包括選擇下一預(yù)定應(yīng)答器組，識別所述下一預(yù)定應(yīng)答器組的組輪詢序列，根據(jù)所述組輪詢序列選擇下一項并且識別傳送定位器，以及針對所述組輪詢序列接收并記錄來自定位器的結(jié)果。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成根據(jù)每個響應(yīng)應(yīng)答器識別現(xiàn)用庫存，并且根據(jù)所記錄的結(jié)果確定每個響應(yīng)應(yīng)答器在所述現(xiàn)用庫存中的精確位置。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成對與從所述多個定位器接收的所述相關(guān)向量相關(guān)聯(lián)的觀察進行時間同步。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成基于來自與相應(yīng)的響應(yīng)應(yīng)答器相關(guān)聯(lián)的所述多個定位器中的每個的所述相關(guān)向量和到達時間，對每個響應(yīng)應(yīng)答器執(zhí)行最適合的位置估計。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成識別包括被確定為響應(yīng)于所述第一無線廣播的每個應(yīng)答器的現(xiàn)用庫存。
10.如權(quán)利要求9所述系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成將以所述現(xiàn)用庫存標識的每個應(yīng)答器的標識符存儲在數(shù)據(jù)庫中。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成將以所述現(xiàn)用庫存標識的每個應(yīng)答器的位置存儲在另一數(shù)據(jù)庫中。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成識別之前識別的庫存和所述現(xiàn)用庫存之間的改變。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成當所述改變被識別為從所述之前識別的庫存缺失的項時，發(fā)出用戶通知。
14.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成當所述改變被識別為在所述之前識別的庫存中找不到的新項時，發(fā)出用戶通知。
15.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述通信網(wǎng)絡(luò)包括光纖通信網(wǎng)絡(luò)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖通信網(wǎng)絡(luò)包括一根或多根光纖。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述光纖通信網(wǎng)絡(luò)包括一根用于傳遞時鐘信號的光纖、以及另一根用于傳遞數(shù)據(jù)信號的光纖。
18.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)答器還被布置成收集被編碼在所述回復序列中的另外的標記，所述回復序列是以所述第二無線廣播傳送的。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述另外的標記包括溫度和濕度之一。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成與每個應(yīng)答器的位置相關(guān)聯(lián)地存儲所述另外的標記。
21.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成通過所述通信網(wǎng)絡(luò)向每個定位器傳送同步脈沖，響應(yīng)于所傳送的同步脈沖、通過所述通信從每個定位器接收回復傳輸信息，并且計算所述中央處理單元和每個定位器之間的精確的往返行程延遲時間。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成利用之前算出的往返行程延遲時間來對從每個相應(yīng)的定位器接收的每個相應(yīng)的相關(guān)向量的到達時間進行時間同步。
23.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成將每個定位器的每個算出的精確往返行程延遲時間存儲在數(shù)據(jù)庫中。
24.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置用于與外部計算機系統(tǒng)接口，所述外部計算機系統(tǒng)用于處理用戶發(fā)起的請求。
25.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述用戶發(fā)起的請求包括以下之一用于掃描庫存的請求、用于從所述庫存刪除項的請求、用于向所述庫存添加項的請求、用于向所述庫存中的應(yīng)答器分配組標識符的請求、用于從所述庫存中的應(yīng)答器移除組標識符分配的請求、 用于查看當前庫存的請求、用于識別從按目錄分類的庫存缺失的項的請求、或者用于識別所述按目錄分類的庫存中新找到的項的請求。
26.如權(quán)利要求M所述的系統(tǒng)，其中，所述外部計算機系統(tǒng)被布置用于對所述中央處理單元的安全訪問。
27.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，所述外部計算機系統(tǒng)是與所述中央處理單元接口的終端。
28.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成通過評估來自至少兩個所述定位器的所述相關(guān)向量和到達時間來確定所述應(yīng)答器的位置。
29.如權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成評估第一定位器和所述應(yīng)答器之間的往返行程，以計算從所述第一定位器到所述應(yīng)答器的第一距離；與所述第一定位器相關(guān)聯(lián)的第一已知位置，以根據(jù)所述第一距離確定所述應(yīng)答器相對于所述第一已知位置的第一組可能位置；第二定位器的到達時間，以計算從所述第二定位器到所述應(yīng)答器的第二距離；與所述第二定位器相關(guān)聯(lián)的第二已知位置，以根據(jù)所述第二距離確定所述應(yīng)答器相對于所述第二已知位置的第二組可能位置；以及與所述第一組可能位置和所述第二組可能位置之間的相交對應(yīng)的第三組可能位置。
30.如權(quán)利要求四所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成評估第三定位器的到達時間，以計算從所述第三定位器到所述應(yīng)答器的第三距離；與所述第三定位器相關(guān)聯(lián)的第三已知位置，以根據(jù)所述第三距離確定所述應(yīng)答器相對于所述第三已知位置的第三組可能位置，并且其中，所述第三組可能位置對應(yīng)于所述第一組可能位置、所述第二組可能位置以及所述第三組可能位置之間的相交。
31.如權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成評估來自所述第一應(yīng)答器的第一相關(guān)向量以及來自所述第二應(yīng)答器的第二相關(guān)向量。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成比較所述第一相關(guān)向量與所述第二相關(guān)向量的幅值。
33.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成向所述第一相關(guān)向量和所述第二相關(guān)向量應(yīng)用統(tǒng)計分析函數(shù)，以確定所述應(yīng)答器的最佳位置估計。
34.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，所述統(tǒng)計分析函數(shù)對應(yīng)于最小平方擬合函數(shù)、最佳擬合函數(shù)或者加權(quán)函數(shù)之一。
35.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成識別所述應(yīng)答器和特定定位器之間的通信中的干擾，由此找到對于所述應(yīng)答器和所述特定定位器之間的通信的阻擋。
36.如權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成將所識別的干擾存儲在地點調(diào)查中。
37.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成訪問用于存儲關(guān)于定位器的信息的一個或多個數(shù)據(jù)庫。
38.如權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個數(shù)據(jù)庫被布置成根據(jù)數(shù)據(jù)字段標志符來存儲關(guān)于定位器的信息，其中，所述數(shù)據(jù)字段標志符包括以下之一所述定位器的標識符、所述定位器的操作狀態(tài)、所述定位器的物理位置、能夠訪問的用于與所述定位器通信的一組應(yīng)答器、或者所述定位器的一組組分配。
39.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元被布置成訪問用于存儲關(guān)于應(yīng)答器的信息的一個或多個數(shù)據(jù)庫。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個數(shù)據(jù)庫被布置成根據(jù)數(shù)據(jù)字段標志符來存儲關(guān)于應(yīng)答器的信息，其中，所述數(shù)據(jù)字段標志符包括以下之一所述應(yīng)答器的標識符、所述應(yīng)答器的操作狀態(tài)、所述應(yīng)答器的物理位置、或者所述應(yīng)答器的一組組分配。
41.一種被布置用于跟蹤預(yù)定區(qū)域中的庫存的庫存管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括中央處理單元，其被布置成響應(yīng)于通過通信網(wǎng)絡(luò)從一個或多個定位器接收的通信信息而處理并跟蹤庫存；定位器，其處于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)，其中，所述定位器被布置用于與處于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的應(yīng)答器組進行通信，其中，所述定位器被配置成利用與預(yù)定應(yīng)答器組相關(guān)聯(lián)的標識符對傳輸序列進行編碼， 以第一無線廣播傳送編碼后的傳輸序列， 在發(fā)起無線廣播的傳輸之后，接收兩個或更多個回復傳輸序列， 使每個所接收的回復傳輸序列與組標識序列相關(guān)，以生成每個所接收的回復傳輸序列的相關(guān)向量，其中，所述組標識序列與所述應(yīng)答器組相關(guān)聯(lián)， 確定每個相應(yīng)的相關(guān)向量的到達時間，以及將每個到達時間和相應(yīng)的相關(guān)向量轉(zhuǎn)發(fā)到所述中央處理單元，以用于庫存和位置跟蹤；以及第一應(yīng)答器和第二應(yīng)答器，其均被布置成接收所述無線傳輸序列，其中，所述第一應(yīng)答器和所述第二應(yīng)答器處于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)、以所述應(yīng)答器組來標識并且均被布置成 從所述無線廣播的至少一部分接收并捕獲信息；使所捕獲的信息與內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)，其中，所述內(nèi)部存儲的參考序列與指定的組相關(guān)聯(lián)；識別當所接收和捕獲的信息與所述內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)時的相關(guān)性； 在識別出相關(guān)性之后，利用與所述應(yīng)答器相關(guān)聯(lián)的標識符對回復序列進行編碼； 在識別出所述相關(guān)性之后，確定用于傳送編碼后的回復序列的精確時間間隔，其中，所述第一應(yīng)答器的所述精確時間間隔不同于所述第二應(yīng)答器的所述精確時間間隔；以及以第二無線廣播傳送所述編碼后的回復序列，其中，所述編碼后的回復序列的傳輸是以精確確定的時間間隔來傳送的，以避免所述第一應(yīng)答器和所述第二應(yīng)答器的傳輸之間的傳輸碰撞。
42.如權(quán)利要求41所述的系統(tǒng)，其中，所述中央處理單元還被布置成通過以下方式來輔助每個所接收的回復傳輸序列與所述定位器的相關(guān)取得與所述定位器組相關(guān)聯(lián)的組標識符碼，根據(jù)所述組標識符碼創(chuàng)建快速傅里葉變換FFT參考序列，以及將所創(chuàng)建的FFT參考序列轉(zhuǎn)發(fā)到所述定位器用于進行相關(guān)。
43.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)答器還被布置成通過以下方式來對每個所接收的回復傳輸序列進行相關(guān)計算每個所接收的回復傳輸信息的FFT，將所述FFT參考序列的復共軛與每個所接收的回復傳輸信息的所述FFT相乘，計算乘積的逆FFT，以及從所述乘積的所述逆FFT識別一個或多個相關(guān)峰值。
44.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)答器中每個相應(yīng)的相關(guān)向量的到達時間對應(yīng)于來自所述乘積的所述逆FFT的最高的所識別相關(guān)峰值的時間。
45.如權(quán)利要求43所述的系統(tǒng)，其中，所述應(yīng)答器還被布置成將來自所述乘積的所述逆FFT的復相關(guān)值存儲在存儲器中。
46.一種用于跟蹤處于預(yù)定區(qū)域內(nèi)的庫存的方法，所述方法包括選擇組標識符，其中，所選擇的組標識符對應(yīng)于以所述庫存的至少一部分標識的一個或多個應(yīng)答器；利用組標識符對傳輸序列進行編碼，其中，所述組標識符與預(yù)定應(yīng)答器組相關(guān)聯(lián)；廣播來自多個定位器中的選定一個的所述傳輸序列，其中，所述多個定位器中的每個均處于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)，由此；利用所述多個定位器中的兩個或更多個從位于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的應(yīng)答器接收回復傳輸序列，其中，所述應(yīng)答器是以處于所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)的所述庫存的至少一部分標識的，所述應(yīng)答器是以所述預(yù)定應(yīng)答器組標識的，并且其中，所述應(yīng)答器被布置成使得；使每個所接收的傳輸序列與快速傅里葉變換FFT參考序列相關(guān)，其中，所述FFT參考序列是利用所述組標識符來編碼的；識別當所接收和捕獲的信息與所述FFT參考序列相關(guān)時的相關(guān)向量；確定每個所生成的相關(guān)向量的到達時間，以及將來自每個應(yīng)答器的每個到達時間和相應(yīng)的相關(guān)向量轉(zhuǎn)發(fā)到中央處理單元，以用于庫存和位置跟蹤；對從所述應(yīng)答器接收的每個到達時間和相應(yīng)的相關(guān)向量進行處理，以確定所述預(yù)定區(qū)域內(nèi)與所述應(yīng)答器相關(guān)聯(lián)的位置。
全文摘要
傳輸序列被從定位器廣播到一組應(yīng)答器裝置。以該組標識的每個應(yīng)答器被布置成接收并捕獲傳輸信息的至少一部分，使所捕獲的信息與所標識組的內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)，以及識別當所捕獲的信息與內(nèi)部存儲的參考序列相關(guān)時的相關(guān)性。找到相關(guān)性的每個應(yīng)答器被布置成在精確確定的時間間隔處廣播傳輸回復序列，以使得一組中的應(yīng)答器在不同的時刻進行傳送。一系列定位器中的每個均在精確記錄的到達時間接收傳輸回復序列，并且定位器將所接收的結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)到中央處理單元，以用于時間同步、位置跟蹤以及庫存記錄。
文檔編號H04W4/02GK102204283SQ200980142691
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者勞倫斯·J·卡爾 申請人:往返有限責任公司