УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩЕЙ МЕТКИ Российский патент 2017 года по МПК G06K7/00 

Предпосылки

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к устройству и способу для определения информации местоположения, указывающей на местоположение приемопередающей метки и, более конкретно, но не исключительно, к определению местоположения меток радиочастотной идентификации (RFID-меток) в пределах интересующей области.

Определение местоположения и отслеживание беспроводных приемопередатчиков или приемопередающих меток в пределах интересующей области представляет все больший интерес для различных применений. Для этой цели может быть использована так называемая радиочастотная идентификация (RFID). RFID является беспроводной бесконтактной системой, которая использует радиочастотные электромагнитные поля для передачи данных от активной или пассивной приемопередающей метки, прикрепленной к объекту, для целей автоматической идентификации и отслеживания. В то время как активная метка имеет встроенную батарею, пассивная метка может быть дешевле и меньше, поскольку она не имеет батареи. Пассивные и активные приемопередающие метки выполнены с возможностью беспроводной передачи по меньшей мере идентификационного сигнала, когда возбуждающий электромагнитный сигнал присутствует в месте расположения приемопередающей метки. Например, багаж или личные вещи могут получать активные или пассивные RFID-метки в аэропортах, чтобы отслеживать или идентифицировать конкретный багаж по пути багажной транспортной системы аэропорта, которая транспортирует багаж в нужную плоскость. С этой целью RFID-считыватели расположены вдоль пути багажа, чтобы направлять багаж в правильном направлении в положении гейтов или тому подобного. Когда RFID-метки приводятся в положение RFID-считывателей, расстояние между считывателями и RFID-метками относительно невелико.

Тем не менее, существуют другие применения, где расстояние между приемником RFID-считывателя для приема идентификационного сигнала от приемопередающей метки может быть больше, и даже ограничивают применимость системы RFID, то есть, в частности, географический район, который может быть покрыт такой системой. Может быть желательным использовать приемопередающие метки, как, например, RFID-метки, уже размещенные на товарах или изделиях, для сбора информации о местоположении конкретного элемента, маркированного приемопередающей меткой.

Приемопередающие метки используют энергию возбуждающего электромагнитного сигнала, присутствующего в местоположении приемопередающей метки, для передачи информации или для того, чтобы подавать питание на некоторую внутреннюю логическую схему приемопередающей метки. Такие приемопередатчики или RFID-метки работают с возбуждающими электромагнитными сигналами на различных длинах волн, которые могут охватывать частотный спектр от нескольких кГц до нескольких ГГц. Конкретные технические реализации относительно того, как осуществлять обмен информацией между приемником или RFID-считывателем, принимающим сигнал от приемопередающей метки, и приемопередающей меткой различаются в некоторой степени. Например, некоторые системы используют модуляцию нагрузки в приемопередающей метке для передачи информации путем модуляции нагрузки, которой является приемопередающая метка для отправителя. Определение переменной нагрузки на стороне отправителя позволяет сделать вывод о передаваемой информации. Так называемые системы обратного рассеяния модулируют эффективное поперечное сечение для обратного рассеяния возбуждающего электромагнитного сигнала, который обеспечивается или испускается так называемым возбуждающим узлом. За счет модуляции эффективного поперечного сечения, обратно рассеянный сигнал, принимаемый приемными антеннами, также является модулированным, и, таким образом, информация может быть передана индивидуальными приемопередающими метками.

Системы, использующие такой вид приемопередающих меток для беспроводной передачи по меньшей мере уникального идентификационного сигнала, ассоциированного с приемопередающей меткой, могут быть реализованы в качестве активных или пассивных систем. В то время как все системы могут использовать мощность, обеспечиваемую возбуждающим электромагнитным сигналом, для передачи информации от приемопередающей метки к приемной антенне, активные системы могут дополнительно содержать небольшую батарею или т.п., чтобы дополнительно питать микропроцессор или аналогичное устройство приемопередающей метки таким образом, чтобы иметь возможность выполнять более сложные вычислительные операции. Простые пассивные метки, например, просто передают уникальный идентификационный сигнал, когда возбуждающий электромагнитный сигнал для приемопередающей метки присутствует в месте расположения приемопередающей метки. Немного более сложные приемопередающие метки могут, кроме того, быть адресованы индивидуально путем передачи информации запроса, идентифицирующей конкретную приемопередающую метку, так что только идентифицированная приемопередающая метка отвечает передачей своего идентификационного сигнала. Путем ассоциирования такого рода приемопередающих меток с отдельными элементами или товарами, может быть определено наличие и/или местоположение таких элементов в пределах интересующей области.

Важно отметить, однако, что в соответствии с требованием возбуждать приемопередающие метки посредством возбуждающего электромагнитного сигнала, географическая дальность системы ограничена. Достаточная мощность может передаваться только на средние расстояния, как, например, в диапазоне от 1 м до 10 м, 20 м или 25 метров. Напротив, сигнал, посылаемый из или обратно рассеиваемый приемопередающими метками, могут быть обнаружен на больших расстояниях.

Существует потребность в предоставлении способа и системы для определения информации о местоположении в месте расположения приемопередающей метки более эффективно.

Сущность изобретения

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способа для определения информации о местоположении, указывающей местоположение приемопередающей метки, который предназначен для беспроводной передачи идентификационного сигнала, когда присутствует возбуждающий электромагнитный сигнал, который возбуждает приемопередающую метку, это достигается путем перемещения мобильного возбуждающего узла, который передает возбуждающий электромагнитный сигнал, в окрестность приемопередающей метки. То есть мобильный возбуждающий узел имеет возможность перемещения в пределах интересующей области и может быть перемещен, в частности, в окрестность приемопередающей метки, так что приемопередающая метка находится в пределах дальности возбуждения мобильного возбуждающего узла. При нахождении в пределах дальности возбуждения, приемопередающая метка может использовать радио энергию, передаваемую возбуждающим узлом, по меньшей мере частично, в качестве источника энергии. Другие варианты осуществления изобретения относятся к способу возбуждения приемопередающей метки, содержащему перемещение мобильного возбуждающего узла, передающего возбуждающий электромагнитный сигнал в пределах по меньшей мере дальности возбуждения, в окрестность приемопередающей метки, так что приемопередающая метка находится в пределах дальности возбуждения мобильного возбуждающего узла. То есть способ может быть использован для предоставления энергии для произвольных типов приемопередающих меток. Поэтому приемопередающую метку следует понимать как любое произвольное устройство, получающее свою энергию от возбуждающего электромагнитного сигнала в плане сбора энергии. Другими словами, согласно дополнительным вариантам осуществления, мобильный возбуждающий узел может быть использован для предоставления энергии для собирающих энергию устройств путем излучения радиочастотной (RF) энергии к RF приемопередатчикам в его окрестности.

Приемопередающие метки могут пониматься как приемопередатчики, использующие только возбуждающий электромагнитный сигнал (электромагнитное поле) или мощность, содержащуюся в нем, чтобы передавать или посылать информацию от приемопередающей метки к приемной антенне. То есть передача сигнала может быть возможна, только когда возбуждающий электромагнитный сигнал присутствует в местоположении приемопередающей метки, то есть, когда мобильный возбуждающий узел расположен в окрестности приемопередающей метки. Следовательно, мобильный возбуждающий узел можно понимать как передатчик, передающей возбуждающий электромагнитный сигнал с частотой или другим свойством, позволяющим приемопередающей метке предоставлять или передавать информацию с использованием только возбуждающего электромагнитного сигнала или энергии, содержащейся в нем. Это также применимо к активным системам, где дополнительный источник энергии или батарея содержится в метке для питания микропроцессора или дополнительных схем без доставки мощности для передачи сигналов или информации.

Поэтому варианты осуществления настоящего изобретения могут служить экономии значительного объема оборудования и инфраструктуры по сравнению с системами, обеспечивающими возбуждающий электромагнитный сигнал для приемопередающих меток в пределах полной области в любое время. Это обычно достигается путем распределения большого количества возбуждающих узлов, то есть оборудования, способного передавать возбуждающий электромагнитный сигнал во всей области. Это, в свою очередь, требует излишнего объема инфраструктуры и коммуникации между отдельными субъектами инфраструктуры, которая также потребляет большое количество энергии.

Другими словами, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения, меньшее количество мобильных возбуждающих узлов может быть достаточным, причем мобильные возбуждающие узлы перемещаются внутри области, представляющей интерес, которая содержит множество приемопередающих меток, чтобы располагаться таким образом, чтобы иметь возможность обеспечить энергией приемопередающие метки, расположенные в окрестности мобильного возбуждающего узла. То есть энергия может избирательно предоставляться для приемопередающих меток путем использования только одного или нескольких движущихся мобильных возбуждающих узлов вместо распространения многочисленных статических возбуждающих узлов в пределах интересующей области. Это может сэкономить значительное количество статических возбуждающих узлов и, следовательно, значительно уменьшить сложность беспроводной системы определения местоположения.

Таким образом, способ для определения информации о местоположении может содержать возбуждение приемопередающей метки движущимся мобильным возбуждающим узлом, прием идентификационного сигнала от приемопередающей метки в пределах дальности возбуждения движущегося мобильного возбуждающего узла и определение информации о местоположении, указывающей местоположение приемопередающей метки, с использованием местоположения мобильного возбуждающего узла и/или сигнальной характеристики принятого идентификационного сигнала. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ применяется к инфраструктуре RFID, использующей пассивные RFID-метки. Согласно некоторым вариантам осуществления, мобильный возбуждающий узел может содержать передатчик, выполненный с возможностью передавать возбуждающий электромагнитный сигнал для приемопередающей метки, а также адаптер мобильности для монтажа мобильного возбуждающего узла на подвижном устройстве. То есть мобильный возбуждающий узел может содержать средство для установки мобильного возбуждающего узла на каком-либо подвижном транспортном устройстве. Согласно некоторым вариантам осуществления, адаптер мобильности может, кроме того, служить для обеспечения подачи напряжения или энергии и/или кабеля для управляющей информации, чтобы включать или выключать мобильный возбуждающий узел. Согласно некоторым вариантам осуществления, мобильный возбуждающий узел может, таким образом, быть установлен или связан с подвижным устройством, чтобы иметь возможность перемещаться по интересующей области, избирательно возбуждая различные подмножества приемопередающих меток, распределенных в интересующей области.

Согласно некоторым вариантам осуществления, мобильный возбуждающий узел может быть дополнительно использован для передачи информации или для обмена информацией с приемопередающими метками. С этой целью дополнительные варианты осуществления мобильных возбуждающих узлов также содержат беспроводной приемный интерфейс, выполненный с возможностью приема информации запроса от центрального обрабатывающего или запрашивающего узла, причем информация запроса идентифицирует конкретную приемопередающую метку. Мобильный возбуждающий узел может передавать информацию запроса через свой передатчик, чтобы запустить представление идентификационного сигнала приемопередающей метки, идентифицированного только информацией запроса. С этой целью конкретные приемопередающие метки могут стимулироваться для передачи информации таким образом, чтобы иметь возможность идентифицировать свое местоположение или определять информацию о местоположении, указывающую только их местоположение, чтобы избежать перекрестных помех или взаимных помех с сообщениями других приемопередающих меток. Другими словами, мобильный возбуждающий узел также может рассматриваться в качестве мобильного RFID-устройства считывания, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Согласно некоторым вариантам осуществления, информация о местоположении или позиции может быть собрана с использованием конкретной сигнальной характеристики идентификационного сигнала, принимаемого некоторой приемной антенной системой, которая может или не может быть связана с мобильным возбуждающим узлом. В частности, принятый идентификационный сигнал от метки может быть модулированным сигналом обратного рассеяния. Сигнальная характеристика может содержать частоту сигнала, относительную фазу сигнала по отношению к опорному фазовому условию, направление сигнала, уровень сигнала, частоту ошибок в данных, передаваемых или кодированных в сигнале, или тому подобное.

В соответствии с другими вариантами осуществления, информация о местоположении или позиции, указывающая положение приемопередающей метки, может быть получена путем комбинирования данных, указывающих местоположение мобильного возбуждающего узла или мобильного устройства, используемого для перемещения возбуждающего узла, с дополнительной информацией о местоположении, полученной из принятого идентификационного сигнала метки. То есть в таких вариантах осуществления идентификационный сигнал может предоставить местоположение относительно местоположения мобильного возбуждающего узла.

В соответствии с другими вариантами осуществления, точность определения местоположения может быть увеличена путем дополнительного использования информации о местоположении мобильного возбуждающего узла. С этой целью дополнительная приемопередающая метка может быть связана с мобильным возбуждающим узлом таким образом, что положение мобильного возбуждающего узла может определяться через положение ассоциированной дополнительной приемопередающей метки. Данные, указывающие местоположение мобильного возбуждающего узла, могут быть определены на основе одометрических данных, причем одометрия обозначает использование данных, связанных с приводными механизмами, используемыми для перемещения самого отслеживаемого устройства, то есть для перемещения мобильного возбуждающего узла или подвижного устройства. Примерами такого рода данных являются отсчет шагов или вращений колеса, датчики движения и т.п., чтобы оценивать изменение в положении устройства во времени. В качестве альтернативы или дополнительно, инерциальные навигационные системы могут быть использованы для сбора информации о местоположении мобильного возбуждающего узла. Инерциальные навигационные системы могут содержать акселерометры, гироскопы или другие воспринимающие движение устройства. Инерциальная навигационная система может первоначально снабжаться данными о своем положении и скорости из другого источника, а затем вычислять свое собственное обновленное положение и скорость путем интегрирования информации, получаемой от датчиков движения. Инерциальная навигационная система может, следовательно, не требовать никаких внешних опорных данных для того, чтобы определять свое положение, ориентацию или скорость, после того как она была инициализирована.

В соответствии с другими вариантами осуществления, точность определения местоположения может быть дополнительно увеличена за счет использования аналоговых или цифровых методов формирования диаграммы излучения для возбуждающего электромагнитного сигнала. С этой целью мобильный возбуждающий узел может дополнительно содержать формирователь луча, выполненный с возможностью направлять максимум, то есть главный лепесток, диаграммы направленности возбуждающего электромагнитного сигнала в требуемый телесный угол. Информация о местоположении для приемопередающей метки может быть затем собрана из комбинированной информации о направленности возбуждающего электромагнитного сигнала, характеристики принятого сигнала идентификации и/или знания о позиции мобильного возбуждающего узла. В соответствии с другими вариантами осуществления, формирователь луча может быть выполнен с возможностью поворота направления максимума диаграммы направленности с постоянной или с переменной угловой скоростью, например, в горизонтальной плоскости. Это может служить сохранению количества приемопередающих меток, местоположение которых должно быть определено, по сравнению с изотропной передачей возбуждающего сигнала, при одновременном повышении точности посредством, например, уменьшения перекрестных помех или тому подобного.

В соответствии с другими вариантами осуществления, использующими два или более мобильных возбуждающих узлов с ассоциированными, то есть взаимодействующими формирователями луча, максимум диаграммы направленности (т.е. главный лепесток составной диаграммы направленности) возбуждающего электромагнитного сигнала по меньшей мере двух формирователей луча может вращаться с другой угловой скоростью или по другой схеме изменения. Использование большего количества мобильных возбуждающих узлов с формирователями луча может повысить точность, используя тот факт, что отвечающие приемопередающие метки, которые были возбуждены обоими мобильными возбуждающими узлами, должны быть расположены в области перекрытия диаграмм направленности возбуждающих сигналов обоих мобильных возбуждающих узлов. За счет обеспечения диаграмм направленности, вращающихся с разными угловыми скоростями, область перекрытия меняется во времени, и общее количество приемопередающих меток, расположенных в области перекрытия - хотя и в разные моменты времени - может быть увеличено, и, следовательно, увеличивается эффективность системы.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ для определения информации о местоположении приемопередающей метки может быть реализован в системе RFID, также обозначенной как беспроводная система определения местоположения. Поэтому передатчик мобильного возбуждающего узла может передавать возбуждающий электромагнитный сигнал, имеющий частоту, соответствующую частоте передачи системы радиочастотной идентификации (RFID), как, например, 868 МГц, 915 МГц, 2,4 ГГц, 2,5 ГГц или 5,8 ГГц.

Варианты осуществления беспроводных систем определения местоположения для определения информации о местоположении, указывающей местоположение по меньшей мере одной приемопередающей метки, таким образом, содержат по меньшей мере один мобильный возбуждающий узел, по меньшей мере один приемник, выполненный с возможностью принимать идентификационный сигнал от приемопередающих меток, и по меньшей мере один блок оценки местоположения для определения информации о местоположении с использованием местоположения мобильного возбуждающего узла и/или сигнальной характеристики принимаемого идентификационного сигнала по меньшей мере одной приемопередающей метки.

В соответствии с другими вариантами осуществления, беспроводная система определения местоположения может дополнительно содержать планировщик перемещения, выполненный с возможностью определять путь перемещения для подвижного устройства, так, чтобы использовать существующую инфраструктуру наилучшим образом. То есть путь перемещения указывает желательное перемещение подвижного устройства и, следовательно, мобильного возбуждающего узла в пределах области отслеживания, то есть в пределах интересующей области.

Согласно некоторым вариантам осуществления, планировщик перемещения может определить путь перемещения так, что подвижное устройство остается в течение более длительного периода времени в области, содержащей большее количество меток, чем в области, содержащей меньшее количество меток. Это может служить повышению эффективности считывания или отслеживания в областях, имеющих большее количество приемопередающих меток. Эти области получают возбуждение в течение более длительных периодов времени, чтобы обеспечить большее количество повторных передач или большие временные интервалы связи в этих областях, чтобы иметь возможность получить информацию о местоположении для всех или почти всех приемопередающих меток, присутствующих в окрестности мобильного возбуждающего узла, даже когда концентрация приемопередающих меток высока в этой конкретной окрестности. С этой целью, путь перемещения может быть определен таким образом, что мобильное устройство останавливается в областях с большим числом приемопередающих меток, или таким образом, что скорость перемещения уменьшается в этих областях. Кроме того, плотность траекторий, по которым следует подвижное устройство в таких областях, может быть увеличена, если, например, едва ли возможно далее уменьшить скорость подвижного устройства. Это может, например, иметь место, когда подвижное устройство представляет собой летательный аппарат, такой как малый геликоптер или телеуправляемый беспилотник, не способный останавливаться полностью.

Согласно некоторым вариантам осуществления, подвижное устройство полностью контролируется или управляется планировщиком перемещения. Планировщик перемещения может, следовательно, быть выполнен с возможностью осуществлять связь и управлять подвижным устройством, так что подвижное устройство автономно движется вдоль пути перемещения, определенного планировщиком перемещения.

В соответствии с другими вариантами осуществления настоящего изобретения, беспроводная система определения местоположения может дополнительно содержать одну или более инфраструктурных меток, выполненных с возможностью беспроводной передачи своего идентификационного сигнала, когда возбуждающий электромагнитный сигнал присутствует в их местоположении, в то время как местоположение инфраструктурных меток предопределено и известно в системе. Таким образом, сигнальные характеристики инфраструктурных меток, распределенных в области отслеживания, могут быть использованы для дополнительного повышения точности информации о местоположении для локализуемых приемопередающих меток при сравнении сигнальных характеристик приемопередающих меток с таковыми для инфраструктурных меток, размещенных в известных местоположениях.

Краткое описание чертежей

Некоторые варианты осуществления устройств и/или способов будут описаны ниже только в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:

Фиг. 1 - схематичное представление беспроводной системы определения местоположения для определения информации о местоположении, указывающей местоположение по меньшей мере одной приемопередающей метки;

Фиг. 2 - схематичное представление дополнительного варианта осуществления беспроводной системы определения местоположения для определения информации о местоположении, указывающей местоположение по меньшей мере одной приемопередающей метки;

Фиг. 3 - блок-схема варианта осуществления способа для определения информации о местоположении, указывающей местоположение приемопередающей метки; и

Фиг. 4 - схематичное представление варианта осуществления мобильного возбуждающего узла.

Фиг. 1 показывает схематичное представление беспроводной системы для возбуждения по меньшей мере одной приемопередающей метки 2. Дополнительно, система может быть использована для определения информации о местоположении, указывающей местоположение по меньшей мере одной приемопередающей метки 2. В конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, RFID-метка, помещенная на товаре, хранящемся на поддоне в товарном складе, иллюстрируется как (динамически подвижная) приемопередающая метка 2 (d). Помимо приемопередающей метки 2, фиг. 1 иллюстрирует мобильный возбуждающий узел 4 (е), установленный на автопогрузчике с вильчатым захватом или вильчатом подъемнике, являющемся примером для любого вида подвижного устройства 6, которое может быть установлено, например, на или внутри подвижных устройств управления товарными запасами или управления оборудованием. Как видно из фиг. 1, мобильный возбуждающий узел 4 передает возбуждающий электромагнитный сигнал в пределах по меньшей мере дальности 8 возбуждения. В пределах дальности 8 возбуждения напряженность поля или энергия, передаваемая возбуждающим электромагнитным сигналом, достаточно велика, чтобы привести в рабочее состояние любую приемопередающую метку в пределах дальности 8 возбуждения (иллюстрируется окружностями, окружающими возбужденные метки). Система, показанная на фиг. 1, дополнительно содержит по меньшей мере один приемник 10, выполненный с возможностью принимать идентификационный сигнал приемопередающей метки 2. Идентификационный сигнал передается приемопередающей меткой 2, так как приемопередающая метка 2 находится в пределах дальности 8 возбуждения мобильного возбуждающего узла 4 и, таким образом, может передавать свой идентификационный сигнал.

Только для иллюстративных целей, на фиг. 1 показаны четыре опциональные инфраструктурные приемопередающие метки 12а-12d (также обозначены как "i"), которые размещены в известных (опорных) позициях в области слежения. Как показано на фиг. 1, перемещающийся мобильный возбуждающий узел 4, передающий возбуждающий электромагнитный сигнал в пределах дальности 8 возбуждения, перемещается в окрестность приемопередающей метки 2. Как только приемопередающая метка 2 оказывается в пределах дальности 8 возбуждения мобильного возбуждающего узла 4, она передает свой идентификационный сигнал, который, в свою очередь, принимается приемником 10. Приемник 10 имеет связанный с ним или реализованный в нем блок 14 оценки местоположения для определения информации о местоположении приемопередающей метки 2 с использованием местоположения мобильного возбуждающего узла 4 и/или сигнальной характеристики принимаемого идентификационного сигнала по меньшей мере одной приемопередающей метки 2. С этой целью может быть использована любая сигнальная характеристика принятой информации о местоположении приемопередающей метки 2, такая как, например, частота, направление происхождения, интенсивность сигнала или энергия, отношение сигнал-шум, частота ошибок по блокам информации, передаваемой или закодированной в информации о местоположении, или тому подобное. С этой целью приемник 10 может также использовать приемную антенную решетку, чтобы реализовать управление приемным лучом, или тому подобное. Как уже указывалось выше, использование возбуждающего электромагнитного сигнала приемопередающей меткой 2 может быть основано на любом виде связи, такой как, например, магнитная, емкостная или индуктивная связь между мобильным возбуждающим узлом 4 и приемопередающей меткой 2.

Согласно некоторым вариантам осуществления, приемник 10 и/или ассоциированный блок 14 оценки местоположения также может использовать информацию о местоположении мобильного возбуждающего узла 4 для дальнейшего повышения точности локализации. С этой целью мобильный возбуждающий узел 4 может также быть связан с другой приемопередающей меткой, чтобы локализовать также другую приемопередающую метку, которая, ввиду мобильного возбуждающего узла 4, постоянно возбуждается и поэтому постоянно отслеживается. Имея, таким образом, информацию о местоположении мобильного возбуждающего узла 4, точность позиционирования приемопередающей метки 2 можно дополнительно повысить путем объединения двух частей информации о местоположении. Например, знание о местоположении приемопередающей метки 2 может итерационно определяться, начиная с дальности 8 возбуждения примерно с центром в позиции мобильного возбуждающего узла 4. Дополнительная информация может быть получена из сигнальной характеристики идентификационного сигнала, принимаемого приемником 10, такой как, например, напряженность поля, ассоциированная с электромагнитной волной. Оценивание также этой информации дает дополнительную возможную область, где может быть размещена передающая приемопередающая метка 2. Объединение этой информации может тогда служить тому, чтобы уменьшить область, в которой может быть размещена излучающая приемопередающая метка 2, и, таким образом, повысить точность информации о местоположении, определяемой блоком 14 оценки местоположения 14.

Хотя иллюстрируется как прикрепленный к автопогрузчику 6 с вильчатым захватом на фиг.1, мобильный возбуждающий узел 4 может быть установлен на или прикреплен к произвольному подвижному устройству согласно другим вариантам осуществления. В соответствии с другими вариантами осуществления, мобильный возбуждающий узел также может быть установлен на любом другом подвижном устройстве, таком как, например, кран, грузовик, каретка, робот, используемый для перевозки грузов внутри области отслеживания, летательный аппарат, например, беспилотник или дистанционно управляемый геликоптер, обслуживающий или вспомогательный робот или любой другой вид вспомогательной машины. В этом отношении, вспомогательную машину следует понимать как любой вид машины, выполняющей коммунальные услуги, такие как чистка пылесосом, уборка, вытирание пыли и т.п. Прикрепление мобильных возбуждающих узлов к подвижным устройствам, которые также используются для перемещения среди товаров, однако, автоматически обеспечивает возбуждение приемопередающих меток, представляющих особый интерес. Так как приемопередающие метки автоматически активируются, когда они перемещаются, активация и, следовательно, сбор информации о местоположении выполняется автоматически в случае, представляющем интерес, то есть, когда товары перемещаются и когда их местоположение изменяется, что может потребовать обновления базы данных местоположений или тому подобное.

Путем дальнейшего использования идентификационного сигнала инфраструктурных меток 12а и 12b, которые также возбуждаются и, следовательно, представляют свой ассоциированный идентификационный сигнал, точность позиционирования отслеживания приемопередающей метки 2 может быть дополнительно увеличена. Сигнальная характеристика идентификационного сигнала приемопередающей метки 2 может быть оценена более точно при знании соответствующего сигнального свойства инфраструктурных меток 12а и 12b, находящихся в известном пространственном отношении относительно приемника 10. Хотя только один единственный приемник 10 показан на фиг. 1, другие варианты осуществления могут использовать несколько приемников 10, чтобы иметь возможность принимать сигналы из больших областей или для повышения точности позиционирования, например, применяя управление приемным лучом.

Кроме того, информация о положении самого мобильного возбуждающего узла 4 может быть использована для повышения точности системы. Это может быть достигнуто путем дополнительного прикрепления к нему дополнительной приемопередающей метки. Другие варианты осуществления могут собирать информацию о местоположении мобильной приемопередающей метки 4 путем отслеживания мобильного устройства, имеющего присоединенную к нему мобильную приемопередающую метку 4, например, с использованием GPS или других систем отслеживания, которые могут уже присутствовать для отслеживания мобильных устройств. Такое отслеживание может, например, также быть основано на управляющих данных существующей системы, используемой для автоматического перемещения роботов или погрузчиков в пределах склада.

Иными словами, фиг. 1 показывает систему, использующую способ определения информации о местоположении, указывающей на местоположение приемопередающей метки 2, что, например, позволяет эффективно определять местоположение пассивных RFID-меток. Инфраструктура и, следовательно, затраты могут быть сэкономлены путем использования мобильных возбуждающих узлов 4, которые можно перемещать в пределах зоны слежения. С этой целью мобильный возбуждающий узел 4 может быть установлен или прикреплен к наземным транспортным устройствам, подвижным машинам, кранам и тому подобному. Монтаж мобильных возбуждающих узлов 4 на устройствах, используемых для перемещения товаров, имеющих присоединенные к ним приемопередающие метки, обеспечивает автоматическое возбуждение и отслеживание приемопередающих меток, представляющих интерес, то есть приемопередающих меток, перемещаемых в текущий момент. Этот способ или такая система требует только небольшого объема инфраструктуры в форме считывателей или приемников 10 и возбудителей, так называемых возбуждающих узлов. Стоимость установки, необходимое оборудование и эксплуатационные расходы могут быть уменьшены существенно и, более того, не масштабируются согласно размеру области слежения. То есть большие области отслеживания могут возбуждаться или покрываться несколькими мобильными возбуждающими узлами, установленными, например, на мобильных транспортных устройствах или на любом другом виде мобильных устройств.

Как дополнительно показано на фиг. 1, использование инфраструктурных меток 12а-12d, имеющих заданные и известные позиции, может дополнительно повысить точность определения приемопередающей метки 2. Это может обеспечить дальнейшее увеличение точности позиционирования без значительных дополнительных затрат, особенно в условиях, имеющих худшие характеристики в отношении распространения электромагнитных волн.

Посредством прикрепления, кроме того, дополнительной приемопередающей метки к мобильному возбуждающему узлу 4, мобильный возбуждающий узел 4 может быть дополнительно локализован, используя ту же инфраструктуру. Когда положение самого мобильного возбуждающего узла 4 известно, уже можно сделать вывод о примерном положении излучающих приемопередающих меток 2, поскольку они должны возбуждаться мобильным возбуждающим узлом и, следовательно, присутствовать в пределах его дальности 8 возбуждения.

Система беспроводной локализации, показанная на фиг. 1, дополнительно иллюстрирует опциональный планировщик 16 перемещения, выполненный с возможностью определять путь перемещения для мобильного устройства 6, то есть путь перемещения, указывающий желаемое перемещение мобильного устройства 6 в пределах области слежения. С этой целью, планировщик 16 перемещения может быть использован для создания пути перемещения для мобильного устройства 6 таким образом, что эффективность системы может быть дополнительно увеличена.

С этой целью, планировщик 16 перемещения может, например, определить путь перемещения таким образом, что мобильный возбуждающий узел 4 направляется к позициям, где его присутствие желательно или необходимо. В частности, путь перемещения может быть определен таким образом, что мобильный возбуждающий узел 4 присутствует более длительные времена в областях, имеющих большое количество приемопередающих меток, в то время как другие области, имеющие меньшее количество меток, могут быть исключены из пути перемещения, или скорость подвижного устройства может быть увеличена при прохождении областей со сравнительно малым количеством приемопередающих меток. Согласно некоторым вариантам осуществления, планировщик 16 перемещения может быть выполнен с возможностью управлять автономно движущимся мобильным устройством 6, чтобы автоматически следовать по определенному пути перемещения. С этой целью, планировщик 16 перемещения может, например, включать в себя беспроводной передатчик, чтобы передавать управляющую информацию на движущееся мобильное устройство 6. Конечно, любой другой способ сообщения пути перемещения также является возможным. Например, определенный путь перемещения может быть предоставлен с помощью дисплея оператору на погрузчике с вильчатым захватом, чтобы оператор следовал по этому пути перемещения.

Фиг. 2 иллюстрирует другой вариант осуществления беспроводной системы определения местоположения, совместно использующей большую часть инфраструктуры с системой, показанной на фиг. 1. Таким образом, только разница по отношению к фиг. 1 будет кратко обсуждаться в следующем абзаце.

Мобильный возбуждающий узел 4 по фиг. 2, кроме того, реализует управление лучом для передачи возбуждающего электромагнитного сигнала. С этой целью, мобильный возбуждающий узел 4 может содержать формирователь луча, выполненный с возможностью направлять максимум диаграммы направленности возбуждающего электромагнитного сигнала в заранее определенный телесный угол. Для конкретной реализации может быть использован любой вид метода управления лучом. Например, антенна, имеющая присущую ей направленность, может быть использована для передачи возбуждающего электромагнитного сигнала. Кроме того, также может быть использована антенная решетка, имеющая изменяемую диаграмму направленности. Используя такую антенную решетку, диаграмма направленности может, например, поворачиваться по отношению к мобильному возбуждающему узлу 4, чтобы покрывать такой же возбуждающий диапазон, как показано на фиг. 8, хотя и распределяться по различным моментам времени или временным интервалам. Как показано на фиг. 2, использование управления лучом может дополнительно увеличить точность локализации приемопередающей метки 2, поскольку область, где приемопередающая метка 2 может располагаться, намного меньше по сравнению с вариантом по фиг. 1. Это связано с априорным знанием направленности возбуждающего электромагнитного сигнала, передаваемого движущимся мобильным возбуждающим узлом 4. Как уже указывалось выше, любой возможный тип управления лучом может использоваться для достижения этого эффекта, например, механические методы управления лучом, реализуемые с помощью панели, вращающейся вокруг всенаправленной антенны.

Другими словами, использование планировщика 16 перемещения может служить тому, чтобы позволить мобильным возбудителям следовать некоторым критериям при перемещении вокруг места. Одной возможностью было бы реализовать статические маршруты, пересекающие всю область слежения. Более сложный подход, однако, может принимать во внимание фактическое распределение приемопередающих меток вокруг места, чтобы динамически изменять маршруты и в целях обеспечения энергии, где это действительно необходимо. Таким образом, планировщик 16 перемещения может предсказывать, где наиболее вероятно найти метки. Кроме того, мобильному возбудителю 14 может потребоваться задержаться дольше в местах, где количество меток большое, чем в местах, где количество меток меньше. Такая стратегия может улучшить общую производительность системы по сравнению со статическим подходом. Кроме того, формирование луча может быть использовано, чтобы увеличить дальность мобильного возбуждающего узла 4 или повысить точность позиционирования приемопередающей метки 2, так как меньше приемопередающих меток возбуждаются одновременно.

Когда угол или ориентация луча, то есть распределение направленности возбуждающего электромагнитного сигнала известно, может быть достигнуто дальнейшее увеличение точности позиционирования. При наличии системы, включающей в себя несколько мобильных возбуждающих узлов, каждый из которых применяет формирование луча с вращающейся диаграммой направленности, общая точность позиционирования может быть дополнительно увеличена, если положение каждого из мобильных возбуждающих узлов и его соответствующая диаграмма направленности известна во времени. Это может быть использовано для расчета перекрывающийся области диаграмм направленности каждого из узлов, чтобы определять на априорной основе, что ответившие приемопередающие метки, передающие свой идентификационный сигнал при возбуждении каждым из мобильных возбуждающих узлов, должны быть размещены в перекрывающейся области.

На фиг. 3 показана блок-схема варианта осуществления способа для определения информации о местоположении, указывающей местоположение приемопередающей метки. На этапе 18 перемещения мобильный возбуждающий узел, передающий возбуждающий электромагнитный сигнал, перемещается в окрестность приемопередающей метки, так что приемопередающая метка находится в пределах дальности возбуждения мобильного возбуждающего узла. На этапе 20 приема принимается идентификационный сигнал от приемопередающей метки, возбужденной мобильным возбуждающим узлом.

На этапе 22 определения информация местоположения, указывающая местоположение приемопередающей метки, определяется с использованием местоположения мобильного возбуждающего узла и/или сигнальной характеристики принятого идентификационного сигнала.

Фиг. 4 схематично иллюстрирует мобильный возбуждающий узел 4, включающий в себя передатчик 24, выполненный с возможностью передавать возбуждающий электромагнитный сигнал для метки приемника. Мобильный возбуждающий узел 4 дополнительно содержит адаптер 26 мобильности, сконфигурированный для установки мобильного возбуждающего узла 4 на подвижном устройстве, например, на погрузчике 6 с вильчатым захватом, показанном на фиг. 1. Как показано на фиг. 4, адаптер 26 мобильности может, например, быть каналом, отверстием или специально приспособленной резьбой для установки мобильного возбуждающего узла 4 на подвижном устройстве. В соответствии с другими вариантами осуществления, адаптер мобильности может дополнительно содержать схемы или соединения для питания мобильного возбуждающего узла 4 или для предоставления управляющих сигналов на мобильный возбуждающий узел 4 таким образом, чтобы изменять рабочие условия мобильного возбуждающего узла 4.

Хотя приведенные выше варианты в основном были обсуждены в отношении передачи возбуждающих электромагнитных сигналов мобильными возбуждающими узлами, другие варианты осуществления могут, конечно, также реализовать мобильные возбуждающие узлы, выполненные с возможностью обмена информацией с приемопередающими метками. То есть мобильные возбуждающие узлы могут дополнительно передавать информацию и принимать информацию от приемопередающей метки для обработки информации либо направления этой информации к другому узлу инфраструктуры. Кроме того, термин «идентификационный сигнал» не следует понимать как описывающий сигнал, содержащий не более чем уникальный серийный номер или шаблон сигнала. Конечно, любой другой тип информации, как, например, результат запроса, переданного к метке, и ответ на него индивидуальной метки, может быть предусмотрен или использован в качестве идентификационного сигнала для принятия решения о местоположении приемопередающей метки, посылающей сигнал.

Описание и чертежи лишь иллюстрируют принципы изобретения. Таким образом, будет понятно, что специалисты в данной области техники смогут разработать различные механизмы, которые, хотя и не описаны или показаны в данном описании, воплощают принципы изобретения и включены в его сущность и объем. Кроме того, все примеры, указанные здесь, главным образом предназначены специально только для обучающих целей, чтобы помочь читателю в понимании принципов изобретения и концепций, внесенных изобретателями в уровень техники, и должны толковаться без ограничения такими конкретно перечисленными примерами и условиями. Кроме того, все положения, излагающие здесь принципы, аспекты и варианты осуществления изобретения, а также их конкретные примеры, предназначены, чтобы охватывать все их эквиваленты.

Функциональные блоки, обозначаемые как "средство для …" (выполнения определенной функции), следует понимать как функциональные блоки, содержащие схемы, которые приспособлены для выполнения определенной функции, соответственно. Таким образом, “средство для чего-либо" также следует понимать как "средство, адаптированное или приводимое в действие для чего-либо". Средство, приспособленное для выполнения определенной функции, следовательно, не означает, что такие средства обязательно выполняют указанную функцию (в данный момент времени).

Функции различных элементов, показанных на чертежах, включая любые функциональные блоки, могут быть обеспечены посредством использования специализированных аппаратных средств, как, например, процессора, а также аппаратных средств, способных выполнять программное обеспечение в сочетании с соответствующим программным обеспечением. При обеспечении процессором, функции могут быть обеспечены одним специализированным процессором, одним общим процессором или множеством отдельных процессоров, ряд из которых могут быть общими. Кроме того, явное использование термина "процессор" или "контроллер" не следует истолковывать как относящееся исключительно к аппаратным средствам, способным выполнять программное обеспечение, и может неявно включать, без ограничения, цифровой сигнальный процессор (DSP), аппаратные средства, сетевой процессор, специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA), постоянное запоминающее устройство (ROM) для хранения программного обеспечения, оперативное запоминающее устройство (RAM) и энергонезависимое запоминающее устройство. Другие аппаратные средства, обычные и/или специализированные, также могут быть включены.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что любые блок-схемы здесь представляют концептуальные виды иллюстративных схем, воплощающих принципы изобретения. Аналогичным образом, следует понимать, что любые блок-схемы последовательностей операций, диаграммы потоков, диаграммы перехода между состояниями, псевдокод и тому подобное представляют различные процессы, которые могут быть по существу представлены в машиночитаемом носителе и исполняться компьютером или процессором, независимо от того, показан ли явно или нет такой компьютер или процессор.

Кроме того, следующие пункты формулы изобретения настоящим включены в подробное описание, причем каждый пункт может соответствовать отдельному варианту осуществления. Хотя каждый пункт может соответствовать отдельному варианту осуществления, следует отметить, что - хотя зависимый пункт может ссылаться в формуле изобретения на конкретную комбинацию с одним или более другими пунктами - другие варианты осуществления могут также включать в себя комбинацию зависимого пункта с предметом каждого другого зависимого пункта. Такие комбинации предлагаются здесь, если только не будет указано, что определенная комбинация не предусматривается. Кроме того, предполагается также включение признака пункта в любой другой независимый пункт, если даже этот пункт не является непосредственно зависимым от данного независимого пункта. В частности, когда зависимый пункт ссылается на кодер или передатчик, соответствующий признак соответствующего декодера или приемника должен при этом также быть включен и быть частью раскрытия описания. Также необходимо отметить, что способы, раскрытые в данном описании или в формуле изобретения, могут быть реализованы с помощью устройства, имеющего средство для выполнения каждого из соответствующих этапов этих способов.

Кроме того, следует понимать, что раскрытие множества этапов или функций, раскрытых в описании или формуле изобретения, может толковаться не как соответствующие определенному порядку. Таким образом, раскрытие множества этапов или функций не будет ограничивать их определенным порядком, если только такие этапы или функции не являются взаимозаменяемыми по техническим причинам.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления один этап может включать в себя или может быть разбит на несколько подэтапов. Такие подэтапы могут быть включены и быть частью раскрытия этого одного этапа, если только это явно не исключается.

Беспроводная система определения местоположения для возбуждения и/или определения информации о местоположении, указывающей местоположение по меньшей мере одной приемопередающей метки (2) из множества приемопередающих меток, распределенных в зоне слежения, причем приемопередающие метки выполнены с возможностью беспроводной передачи идентификационного сигнала, когда возбуждающий электромагнитный сигнал присутствует в месте расположения приемопередающей метки, содержит по меньшей мере один мобильный возбуждающий узел (4), содержащий передатчик (24), выполненный с возможностью передачи возбуждающего электромагнитного сигнала для по меньшей мере одной приемопередающей метки (2). Мобильный возбуждающий узел (4) установлен на подвижном устройстве (6). По меньшей мере один приемник (10) выполнен с возможностью принимать идентификационный сигнал от приемопередающей метки, и по меньшей мере один блок оценки (14) местоположения выполнен с возможностью определять информацию о местоположении с использованием местоположения мобильного возбуждающего узла (4) и/или сигнальной характеристики принимаемого идентификационного сигнала по меньшей мере одной приемопередающей метки (2). Технический результат заключается в повышении точности определения местоположения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Мобильный возбуждающий узел (4), содержащий передатчик (24), выполненный с возможностью передавать возбуждающий электромагнитный сигнал для приемопередающей метки (2), причем мобильный возбуждающий узел (4) содержит:

адаптер (26) мобильности для установки мобильного возбуждающего узла (4) на подвижном устройстве (6); и

формирователь луча, выполненный с возможностью направлять максимум диаграммы направленности возбуждающего электромагнитного сигнала в требуемый телесный угол, причем формирователь луча выполнен с возможностью поворота направления максимума диаграммы направленности с постоянной или с переменной угловой скоростью.

2. Мобильный возбуждающий узел по п. 1, дополнительно содержащий подвижное устройство (6), связанное с мобильным возбуждающим узлом (4) через адаптер (26) мобильности, причем подвижное устройство (6) выполнено с возможностью перемещения мобильного возбуждающего узла (4) в пространстве.

3. Мобильный возбуждающий узел (4) по п. 1 или 2, дополнительно содержащий беспроводной приемный интерфейс, выполненный с возможностью принимать информацию запроса, причем информация запроса идентифицирует конкретную приемопередающую метку, при этом передатчик (24) дополнительно выполнен с возможностью передавать информацию запроса, чтобы инициировать передачу идентификационного сигнала конкретной приемопередающей метки, идентифицированной информацией запроса.

4. Мобильный возбуждающий узел по п. 1 или 2, дополнительно

содержащий дополнительную приемопередающую метку, причем дополнительная приемопередающая метка выполнена с возможностью беспроводной передачи идентификационного сигнала в присутствии возбуждающего электромагнитного сигнала, при этом дополнительная приемопередающая метка связана с мобильным возбуждающим узлом.

5. Мобильный возбуждающий узел по п. 1 или 2, причем передатчик мобильного возбуждающего узла (4) выполнен с возможностью передавать возбуждающий электромагнитный сигнал, имеющий частоту, соответствующую частоте передачи системы радиочастотной идентификации (RFID).

6. Мобильный возбуждающий узел по п. 1 или 2, имеющий связанное с ним устройство позиционирования, выполненное с возможностью определения данных, указывающих местоположение мобильного возбуждающего узла.

7. Мобильный возбуждающий узел по п. 6, в котором данные, указывающие местоположение мобильного возбуждающего узла, основаны на одометрических данных и/или на информации, определенной инерциальной навигационной системой.

8. Беспроводная система определения местоположения, содержащая по меньшей мере один мобильный возбуждающий узел (4) по любому из пп. 1-7, установленный на подвижном устройстве (6), для определения информации местоположения, указывающей местоположение по меньшей мере одной приемопередающей метки (2) из множества приемопередающих меток, распределенных в зоне слежения, причем приемопередающие метки выполнены с возможностью беспроводной передачи идентификационного сигнала, когда возбуждающий электромагнитный сигнал присутствует в месте

расположения приемопередающей метки, причем система определения местоположения дополнительно содержит:

по меньшей мере один приемник (10), выполненный с возможностью принимать идентификационный сигнал из приемопередающих меток; и

по меньшей мере один блок оценки (14) местоположения, выполненный с возможностью определять информацию о местоположении с использованием местоположения мобильного возбуждающего узла (4) и/или сигнальной характеристики принимаемого идентификационного сигнала по меньшей мере одной приемопередающей метки (2).

9. Беспроводная система определения местоположения по п. 8, дополнительно содержащая планировщик (16) перемещения, выполненный с возможностью определять путь перемещения для подвижного устройства (6), причем путь перемещения указывает желательное перемещение подвижного устройства (6) в пределах зоны слежения.

10. Беспроводная система определения местоположения по п. 9, в которой планировщик (16) перемещения выполнен с возможностью определения пути перемещения так, что желательное перемещение повторно следует предопределенному пути.

11. Беспроводная система определения местоположения по п. 9, в которой планировщик (16) перемещения выполнен с возможностью определения пути перемещения так, что подвижное устройство (6) остается в течение более длительного периода времени в области, содержащей большее количество меток, чем в области, содержащей меньшее количество меток.

12. Беспроводная система определения местоположения по любому из пп. 9-11, в которой планировщик (16) перемещения дополнительно выполнен с возможностью осуществлять связь и управлять подвижным устройством (6), так что подвижное устройство (6) автономно движется вдоль пути перемещения, как определено планировщиком (16) перемещения.

13. Беспроводная система определения местоположения по любому из пп. 8-11, дополнительно содержащая одну или более приемопередающих инфраструктурных меток (12а, 12d), причем инфраструктурная приемопередающая метка размещена в известном положении в области отслеживания и выполнена с возможностью беспроводной передачи идентификационного сигнала, когда возбуждающий электромагнитный сигнал присутствует в месте расположения инфраструктурной приемопередающей метки (2).

14. Беспроводная система определения местоположения по любому из пп. 8-11, дополнительно содержащая:

дополнительный мобильный возбуждающий узел, содержащий передатчик, выполненный с возможностью передачи возбуждающего электромагнитного сигнала для по меньшей мере одной приемопередающей метки (2), причем дополнительный мобильный возбуждающий узел установлен на дополнительном подвижном устройстве и содержит дополнительный формирователь луча, выполненный с возможностью направлять максимум диаграммы направленности возбуждающего электромагнитного сигнала дополнительного мобильного возбуждающего узла в другой желательный телесный угол, причем

формирователь луча и дополнительный формирователь луча

выполнены с возможностью поворачивать направление максимума их соответствующих диаграмм направленности с различной угловой скоростью или в соответствии с различными схемами изменения.

15. Машиночитаемый носитель хранения данных, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу для выполнения, при исполнении на компьютере, способа возбуждения и/или определения информации о местоположении, указывающей местоположение приемопередающей метки (2), причем приемопередающая метка (2) выполнена с возможностью беспроводной передачи идентификационного сигнала, когда возбуждающий электромагнитный сигнал присутствует в месте расположения приемопередающей метки (2), причем способ содержит этапы, на которых:

управляют перемещением мобильного возбуждающего узла (4) по любому из пп. 1-7, причем мобильный возбуждающий узел (4) передает возбуждающий электромагнитный сигнал в пределах по меньшей мере дальности (8) возбуждения, в окрестность приемопередающей метки (2), так что приемопередающая метка (2) находится в пределах дальности (8) возбуждения мобильного возбуждающего узла (4);

принимают идентификационный сигнал от приемопередающей метки (2); и

определяют информацию местоположения, указывающую местоположение приемопередающей метки (2), с использованием местоположения мобильного возбуждающего узла (4) и/или сигнальной характеристики принятого идентификационного сигнала.