СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОГО МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ УСТРОЙСТВА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА Российский патент 2022 года по МПК G01S5/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области способов определения географического местоположения устройства передачи радиосигнала, в частности устройств передачи сигнала, относящихся к области Интернета вещей. В частности, настоящее изобретение относится к определению географического местоположения устройства передачи сигнала в контексте сети, содержащей множество шлюзов концентрации данных.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Концепция Интернета вещей состоит том, чтобы позволить объектам автоматически обмениваться данными с беспроводной сетью. Например, счетчик воды, оснащенный модулем связи, может автоматически передавать показания расхода воды в компанию, осуществляющую выставление счетов за потребление воды.

Шлюзы концентрации сообщений, также называемые приемными станциями, выполнены с возможностью приема и передачи данных от модулей связи и в модули связи, находящиеся в их зоне покрытия, а также ретрансляции этих данных в оборудование, отвечающее за их обработку, например на серверы, доступные по сети на основе протокола IP (межсетевой протокол).

Существует несколько технологий радиодоступа для реализации сетей модулей связи. Исключительно иллюстративные и неограничивающие примеры технологий, которые можно привести, включают в себя LoRa™, Sigfox™ или WM-Bus (Wireless Meter Bus), которые, в частности, основаны на различных типах модуляции. Эти технологии имеют общий признак: они обеспечивают связь на большие расстояния, что позволяет сократить количество шлюзов за счет увеличения их покрытия.

В некоторых ситуациях может потребоваться определение географического местоположения определенных объектов, передающих радиосигналы. Это может иметь место, например, в случае передатчиков, связанных с подвижными объектами, например поддонами для транспортировки продуктов или т.п. Для этого известна практика использования спутникового наведения (GPS). Однако использование компонентов, позволяющих определять местоположение с помощью GPS, может быть сложным, дорогостоящим и энергоемким для устройства передачи сигнала и, следовательно, подходит не для всех применений или не для всех устройств передачи сигнала.

Также, например, из документа US2010/0138184 A1, известен способ определения географического местоположения на основе триангуляции с использованием данных приема радиосигнала, передаваемого устройством передачи сигнала, на множестве радиоприемников. Данные приема представляют собой, например, дату приема радиосигнала или уровень мощности радиосигнала, принятого разными приемниками. Однако способ, основанный на триангуляции, обеспечивает точность, которая зависит от технологии радиодоступа, используемой сигналом. Таким образом, в случае технологии связи на большие расстояния точность определения географического местоположения ограничена, и не всегда можно определить географическое местоположение устройства передачи сигнала с необходимой точностью.

Следовательно, существует необходимость разработки способа определения географического местоположения устройства передачи радиосигнала, который не является сложным, обеспечивает меньшее энергопотребление и достаточную степень точности.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение позволяет удовлетворить эти потребности. Одна идея, на которой основано изобретение, заключается в обеспечении возможности определения географического местоположения устройства передачи радиосигнала с удовлетворительной степенью точности. Одна идея, на которой основано изобретение, заключается в определении географического местоположения устройства передачи радиосигнала с использованием инфраструктуры простой сети связи с низким энергопотреблением и со степенью точности, соответствующей потребностям. В частности, одна идея, на которой основано изобретение, заключается в адаптации степени точности определения географического местоположения к географическим зонам, в которых находится упомянутое устройство передачи сигнала.

Для этого изобретение предоставляет способ определения географического местоположения устройства передачи сигнала, причем способ определения географического местоположения содержит этапы, на которых:

передают первые данные приема, причем упомянутые первые данные приема получают в результате приема множеством первых приемных станций первого радиосигнала, передаваемого на первой частоте устройством передачи сигнала, при этом упомянутые первые приемные станции определяют первую географическую зону покрытия,

вычисляют первое географическое местоположение устройства передачи сигнала в первой географической зоне покрытия на основе первых данных приема,

обнаруживают, что географическое местоположение устройства передачи сигнала входит в заданную вторую географическую зону, причем вторая географическая зона входит в первую географическую зону покрытия,

передают сигнал с командой передачи устройству передачи сигнала, причем сигнал с командой передачи предназначен для запуска передачи второго радиосигнала на второй частоте, отличной от первой частоты, устройством передачи сигнала,

передают вторые данные приема, причем упомянутые вторые данные приема получают в результате приема второго радиосигнала множеством вторых приемных станций, причем упомянутые вторые приемные станции выполнены с возможностью приема радиосигнала на второй частоте, передаваемого из второй географической зоны, и

вычисляют второе географическое местоположение устройства передачи сигнала во второй географической зоне на основе вторых данных приема.

Благодаря этим отличительным признакам, можно адаптировать степень точности и, следовательно, инфраструктуру, обеспечивающую определение географического местоположения устройства передачи сигнала, в зависимости от географической зоны, в которой находится упомянутое устройство передачи сигнала. Таким образом, когда устройство передачи сигнала находится в зоне, не требующей высокой степени точности, например, движется между двумя зонами хранения, определение географического местоположения первыми приемными станциями обеспечивает инфраструктуру, которая является подходящей как с точки зрения дальности, так и с точки зрения желаемого уровня точности определения географического местоположения, а, когда устройство передачи радиосигнала входит в зону, требующую более высокой степени точности, определение географического местоположения второй приемной станцией обеспечивает для этой зоны повышенную степень точности, требующую инфраструктуры, подходящей только для упомянутой зоны.

Благодаря этим отличительным признакам, также можно ограничить энергопотребление устройства передачи сигнала. Фактически, передача второго сигнала устройством передачи сигнала активируется, только когда устройство передачи сигнала находится во второй географической зоне, то есть в зоне, в которой упомянутый второй сигнал может быть принят вторыми приемными станциями. Таким образом, устройство передачи не потребляет энергию для передачи второго радиосигнала, пока его географическое местоположение не будет определено посредством первого радиосигнала как находящееся во второй географической зоне.

В соответствии с другими предпочтительными вариантами осуществления способ определения географического местоположения может иметь один или более следующих отличительных признаков.

В соответствии с одним вариантом осуществления до передачи сигнала с командой передачи вторые приемные станции находятся в неактивном состоянии, в котором упомянутые вторые приемные станции не могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй зоны, причем способ дополнительно содержит этап, на котором до передачи сигнала с командой передачи:

передают сигнал активации для вторых приемных станций для активации вторых приемных станций, так что упомянутые вторые приемные станции могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй географической зоны.

Благодаря этим отличительным признакам, можно ограничить энергопотребление вторых приемных станций. Фактически, упомянутые вторые приемные станции активируются и потребляют энергию, только когда географическое местоположение устройства передачи сигнала определено посредством первого радиосигнала как находящееся во второй географической зоне, то есть в зоне, в которой вторые приемные станции могут принимать второй радиосигнал.

В соответствии с одним вариантом осуществления

заданная вторая географическая зона содержит множество географических подзон,

множество вторых приемных станций содержит множество групп вторых приемных станций, причем каждая группа вторых приемных станций выполнена с возможностью приема радиосигнала на второй частоте, передаваемого из одной упомянутой соответствующей географической подзоны,

и

этап обнаружения, что географическое местоположение устройства передачи сигнала входит в заданную вторую географическую зону, содержит этап, на котором обнаруживают, что географическое местоположение устройства передачи сигнала входит в данную географическую подзону из множества географических подзон,

причем вторые данные приема получают в результате приема второго радиосигнала данной группой вторых приемных станций, выполненных с возможностью приема радиосигнала, передаваемого на второй частоте в упомянутой данной географической подзоне.

Благодаря этим отличительным признакам, можно определить географическое местоположение устройства передачи сигнала в нескольких объединенных географических зонах, в которых установлены разные группы вторых приемных станций. Таким образом, можно определить географическое местоположение устройства передачи сигнала посредством нескольких отдельных групп вторых станций, когда устройство передачи сигнала движется в разных подзонах второй географической зоны.

В соответствии с одним вариантом осуществления до передачи сигнала с командой передачи вторые приемные станции находятся в неактивном состоянии, в котором упомянутые вторые приемные станции не могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй географической зоны, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором до передачи сигнала с командой передачи и после обнаружения, что географическое местоположение устройства передачи сигнала входит в данную географическую подзону:

передают сигнал активации для вторых приемных станций данной группы вторых приемных станций, так что упомянутые вторые приемные станции могут принимать второй радиосигнал на второй частоте.

Благодаря этим отличительным признакам, активируются только вторые приемные станции из группы вторых приемных станций, которые могут принимать второй сигнал в данной географической подзоне, что ограничивает энергопотребление инфраструктуры.

В соответствии с одним вариантом осуществления способ дополнительно содержит этапы, на которых после вычисления второго географического местоположения устройства передачи сигнала:

обнаруживают, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится за пределами упомянутой данной географической подзоны,

передают сигнал деактивации для вторых приемных станций данной группы вторых приемных станций, так что упомянутые вторые приемные станции становятся неактивными.

Благодаря этим отличительным признакам, вторые приемные станции деактивируются и, следовательно, больше не потребляют энергию для приема второго радиосигнала, когда упомянутый второй радиосигнал передается из подзоны, отличной от подзоны, в которой упомянутые вторые приемные станции не могут принимать второй радиосигнал.

В соответствии с одним вариантом осуществления способ дополнительно включает в себя этапы, на которых после вычисления второго географического местоположения устройства передачи сигнала

обнаруживают, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится за пределами второй географической зоны,

передают сигнал с командой завершения передачи устройству передачи сигнала для прекращения передачи второго радиосигнала на второй частоте устройством передачи сигнала.

Благодаря этим отличительным признакам, энергопотребление устройства передачи сигнала уменьшается. Фактически, когда устройство передачи сигнала больше не находится в зоне, позволяющей определять его географическое местоположение посредством вторых приемных станций, устройство передачи сигнала прекращает потреблять энергию для передачи второго сигнала.

В соответствии с одним вариантом осуществления способ дополнительно включает в себя этапы, на которых:

обнаруживают, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится за пределами второй географической зоны,

передают сигнал деактивации для вторых приемных станций, так что упомянутые вторые приемные станции становятся неактивными.

Благодаря этим отличительным признакам, вторые приемные станции деактивируются и, следовательно, больше не потребляют энергию для приема второго радиосигнала, когда устройство передачи сигнала находится за пределами упомянутой второй географической зоны.

В соответствии с одним вариантом осуществления данные приема первого сигнала содержат для каждой первой приемной станции, принявшей первый радиосигнал, данные идентификации упомянутого первого радиосигнала, данные о дате приема упомянутого первого радиосигнала и данные о местоположении упомянутой первой приемной станции.

В соответствии с одним вариантом осуществления данные приема первого радиосигнала дополнительно содержат данные об интенсивности приема упомянутого первого радиосигнала.

В соответствии с одним вариантом осуществления данные приема второго сигнала содержат для каждой второй приемной станции из множества вторых приемных станций, принявших второй радиосигнал, данные идентификации упомянутого второго радиосигнала, данные о дате приема упомянутого второго радиосигнала и данные о местоположении второй приемной станции.

В соответствии с одним вариантом осуществления данные приема второго радиосигнала дополнительно содержат для каждой второй приемной станции угол приема и интенсивность приема упомянутого второго радиосигнала.

В соответствии с одним вариантом осуществления первая частота ниже, чем вторая частота.

В соответствии с одним вариантом осуществления первый радиосигнал представляет собой кадр протокола связи LoRa.

В соответствии с одним вариантом осуществления первая частота входит в группу частот 433 МГц, 868 МГц и 915 МГц.

В соответствии с одним вариантом осуществления второй радиосигнал представляет собой кадр протокола связи UWB.

В соответствии с одним вариантом осуществления вторая частота входит в диапазон от 3 ГГц до 10 ГГц, предпочтительно от 6 ГГц до 8 ГГц.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение также обеспечивает систему определения географического местоположения устройства передачи сигнала, причем система определения географического местоположения содержит:

множество первых приемных станций, причем упомянутые первые приемные станции образуют первую географическую зону покрытия, при этом упомянутые первые приемные станции выполнены с возможностью приема первого радиосигнала, передаваемого устройством передачи сигнала на первой частоте и из первой географической зоны покрытия, причем первые приемные станции выполнены с возможностью генерации первых данных приема, полученных в результате приема упомянутого первого радиосигнала,

множество вторых приемных станций, причем упомянутые вторые приемные станции выполнены с возможностью приема второго радиосигнала, передаваемого устройством передачи сигнала на второй частоте, отличной от первой частоты, и из заданной второй географической зоны, при этом вторая географическая зона входит в первую географическую зону покрытия, при этом вторые приемные станции выполнены с возможностью генерации вторых данных приема, полученных в результате приема второго радиосигнала,

сеть связи, причем первые приемные станции подключены к упомянутой сети связи и выполнены с возможностью передачи первых данных приема на удаленный сервер по сети связи, и вторые приемные станции подключены к упомянутой сети связи и выполнены с возможностью передачи вторых данных приема на упомянутый удаленный сервер по сети связи,

в которой удаленный сервер выполнен с возможностью:

вычисления первого географического местоположения устройства передачи сигнала в первой географической зоне покрытия на основе первых данных приема,

обнаружения, что географическое местоположение устройства передачи сигнала входит в заданную вторую географическую зону,

передачи сигнала с командой передачи устройству передачи сигнала, причем сигнал с командой передачи предназначен для запуска передачи второго радиосигнала устройством передачи сигнала,

вычисления второго географического местоположения устройства передачи сигнала во второй географической зоне на основе вторых данных приема.

В соответствии с одним вариантом осуществления вторые приемные станции выполнены с возможностью принимать неактивное состояние, в котором упомянутые вторые приемные станции не могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй зоны, или активное состояние, в котором упомянутые вторые приемные станции могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй географической зоны.

В соответствии с одним вариантом осуществления удаленный сервер выполнен с возможностью до передачи сигнала с командой передачи сигнала активации для вторых приемных станций.

В соответствии с одним вариантом осуществления заданная вторая географическая зона содержит множество географических подзон, причем множество вторых приемных станций содержит множество групп вторых приемных станций, при этом каждая группа вторых приемных станций может принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из упомянутой соответствующей географической подзоны.

В соответствии с одним вариантом осуществления удаленный сервер выполнен с возможностью обнаружения, что географическое местоположение устройства передачи сигнала входит в данную географическую подзону из множества географических подзон, и передачи сигнала активации для вторых приемных станций из группы вторых приемных станций, связанной с упомянутой данной географической подзоной.

В соответствии с одним вариантом осуществления удаленный сервер выполнен с возможностью обнаружения, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится за пределами упомянутой данной географической подзоны, и передачи сигнала деактивации для вторых приемных станций из упомянутой данной группы вторых приемных станций.

В соответствии с одним вариантом осуществления удаленный сервер выполнен с возможностью обнаружения, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится за пределами второй географической зоны, и передачи сигнала с командой завершения передачи устройству передачи сигнала для прекращения передачи второго радиосигнала на второй частоте устройством передачи сигнала.

В соответствии с одним вариантом осуществления удаленный сервер выполнен с возможностью обнаружения, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится за пределами второй географической зоны, и передачи сигнала деактивации для вторых приемных станций.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение также обеспечивает устройство передачи сигнала, содержащее:

первый модуль связи, выполненный с возможностью передачи первого радиосигнала на первой частоте,

второй модуль связи, выполненный с возможностью передачи второго радиосигнала на второй частоте, отличной от первой частоты, причем упомянутый второй модуль связи выполнен с возможностью принимать неактивное состояние, в котором устройство передачи сигнала может передавать только первый радиосигнал, или активное состояние, в котором устройство передачи сигнала может передавать первый радиосигнал и второй радиосигнал,

модуль приема, выполненный с возможностью приема сигнала с командой передачи второго радиосигнала и выполненный с возможностью при приеме упомянутого сигнала с командой передачи переключения второго модуля связи из неактивного состояния в активное состояние.

В соответствии с одним вариантом осуществления модуль приема выполнен с возможностью приема сигнала с командой завершения передачи и выполнен с возможностью при приеме упомянутого сигнала с командой завершения передачи переключения второго модуля связи из активного состояния в неактивное состояние.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение станет более понятно, и другие задачи, детали, признаки и преимущества станут более очевидными из следующего далее описания нескольких конкретных вариантов осуществления изобретения, приведенных исключительно в качестве примера, а не ограничения, со ссылкой на приложенные чертежи.

Фиг. 1 - схематичное представление объекта, передающего радиосигнал, в глобальной сети связи, содержащей множество первых приемных станций, причем зона покрытия упомянутой глобальной сети связи содержит вторую географическую зону, в которой находится множество вторых приемных станций.

Фиг. 2 представляет схему, иллюстрирующую последовательные этапы способа определения географического местоположения устройства передачи сигнала, показанного на фиг. 1.

Фиг. 3 - схематическое представление устройства передачи сигнала, показанного на фиг. 1, перемещающегося во второй географической зоне, подразделенной на множество географических подзон, причем в каждой из упомянутых географических подзон находится группа вторых станций.

Фиг. 4 представляет схему, иллюстрирующую последовательные этапы, выполняемые устройством передачи сигнала во время определения его географического местоположения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1 иллюстрирует устройство 1 передачи радиосигнала, географическое местоположение которого должно быть определено. Устройство 1 может представлять собой устройство любого типа, выполненное с возможностью обмена данными посредством радиосигнала, например устройство 1, относящееся к Интернету вещей. Устройство 1 оснащено модулем беспроводной связи и, следовательно, может передавать измеренные или вычисленные данные в зависимости от его характеристик. Устройство 1, относящееся к Интернету вещей, имеет характерную особенность, заключающуюся в том, что оно потребляет мало энергии, его обычно определяют как «устройство с низким энергопотреблением», и использует средство связи с очень низкой скорость передачи данных, например, менее 2 кбит/с.

Устройство 1, проиллюстрированное на фиг. 1, выполнено с возможностью географического перемещения. Устройство 1 представляет собой, например, устройство идентификации контейнера для транспортировки товаров. Таким образом, фиг. 1 иллюстрирует устройство 1, движущееся из первого местоположения 2 во второе местоположение 3. Для отслеживания перемещений подвижного устройства 1 осуществляется определение географического местоположения последнего.

Для ограничения сложности и энергопотребления устройства 1 передачи сигнала, например, за счет исключения использования системы спутникового наведения, предпочтительно определять географическое местоположение устройства 1 с использованием радиосигналов, передаваемых упомянутым устройством 1.

Регулярно и/или время от времени устройство 1 передает первый радиосигнал 4 для обеспечения возможности определения его географического местоположения. Первый радиосигнал 4 принимается множеством первых станций 5, расположенных вблизи устройства 1, как проиллюстрировано стрелками 6 на фиг. 1. Первые станции 5 подключены к сети 7, например, глобальной сети связи Интернет или сети аналогичного типа, для передачи данных, относящихся к первому радиосигналу 4, принятому на удаленном устройстве, которое является получателем упомянутого первого радиосигнала 4. В контексте системы определения географического местоположения первые станции 5 подключены по сети 7 к удаленному серверу 8, что позволяет ему вычислять географическое местоположение устройства 1.

Для этого удаленный сервер 8 содержит приложение для определения географического местоположения (например, типа LBS, где LBS является аббревиатурой для «Location-Based Service» (сервис на основе определения местоположения)). При приеме первого радиосигнала 4 множеством первых станций 5 приложение для определения географического местоположения позволяет определить географическое местоположение устройства 1 передачи сигнала, передавшего первый радиосигнал 4. Определение географического местоположения может быть выполнено множеством способов, например способом определения географического местоположения путем триангуляции на основе времени прихода сигнала на разные станции типа TDoA (TDoA является аббревиатурой для «Time Differential of Arrival» (разница во времени между приходом сигнала), на основе качества сигнала RSSI (аббревиатура для «Received Signal Strength Indication» (показатель уровня принимаемого сигнала»)) и/или SNR (аббревиатура для «Signal to Noise Ratio» (отношение сигнал-шум)), на основе угла прихода сигнала на разные станции типа AoA («Angle of Arrival» (угол прихода)) или т.п.

Таким образом, при приеме первого радиосигнала 4 каждая первая станция 5 передает на удаленный сервер 8 первые данные приема упомянутого первого радиосигнала 4. Первые данные приема первого сигнала 4 представляют собой, например, идентификатор первого радиосигнала 4, дату приема первого радиосигнала 4, информацию о качестве приема первого радиосигнала 4, угол приема первого радиосигнала 4, идентификатор и/или географическое местоположение первой станции 5 и т.д. Таким образом, данные приема первого радиосигнала 4 позволяют удаленному серверу 8 вычислить географическое местоположение устройства 1.

Существует несколько технологий радиодоступа для реализации сетей модулей связи. Исключительно иллюстративные и неограничивающие примеры технологий, которые могут быть приведены, включают в себя LoRa™, Sigfox™ или WM-Bus («Wireless Meter Bus»), которые, в частности, основаны на различных типах модуляции. Эти технологии имеют общий признак: они обеспечивают связь на большие расстояния, что позволяет сократить количество станций за счет увеличения их покрытия.

Фиг. 1 иллюстрирует три первые станции 5, использующие технологию приема на большие расстояния, здесь и далее в описании в качестве примера технологию LoraWan. Подобным образом устройство 1 передачи сигнала содержит первый модуль связи, который выполнен с возможностью передачи первого радиосигнала 4 в соответствии с характеристиками, подходящими для технологии LoraWan, так что первые станции 5 могут принимать упомянутый первый радиосигнал 4. Подобным образом устройство 1 выполнено с возможностью приема сигнала в соответствии с характеристиками, подходящими для технологии LoraWan, посредством первого модуля связи или отдельного модуля приема. Таким образом, первые станции 5, проиллюстрированные на фиг. 1, использующие эти технологии, совместно образуют первую географическую зону покрытия, в которой первые станции 5 могут принимать первый радиосигнал 4.

Однако определение географического местоположения устройства 1 может требовать разной степени точности в зависимости от местоположения устройства передачи сигнала. Таким образом, необходимая точность определения географического местоположения устройства 1 отличается в случае, когда упомянутое устройство 1 находится за пределами зоны, например при переходе между двумя странами или удаленными областями, и в случае, когда упомянутое устройство 1 находится в здании или в конкретной зоне, например на складе хранения, в пункте погрузки товаров или в торговом порту.

Степень точности определения географического местоположения устройства 1 среди прочего зависит от используемой технологии связи между устройством 1 и первыми станциями 5. Фактически, технологии связи на большие расстояния обеспечивают ограниченный уровень точности приложений для определения географического местоположения. Таким образом, например, технология LoraWan обеспечивает покрытие на расстоянии пятнадцати километров или около того вокруг каждой станции и обеспечивает точность определения географического местоположения порядка пятидесяти метров или около того.

С другой стороны, некоторые технологии обеспечивают значительно более высокую степень точности, но при этом гораздо меньший диапазон покрытия вокруг станций. Таким образом, например, технология UWB (Ultra WideBand) обеспечивает точность определения географического местоположения порядка 50 сантиметров, но дальность связи между устройством передачи сигнала и приемной станцией, использующей эту технологию, сокращается до 10-20 метров.

Фиг. 1 иллюстрирует вторую географическую зону 9, входящую в первую географическую зону. Вторая географическая зона 9 имеет меньший размер по сравнению с первой географической зоной и соответствует зоне, в которой требования в отношении точности определения географического местоположения устройства 1 выше, чем в остальной части первой географической зоны. В качестве примера вторая географическая зона может соответствовать зоне, расположенной в здании 10, например на складе, или заданной наружной зоне, например зоне хранения в порту.

Множество вторых приемных станций 11 выполнены с возможностью приема радиосигнала, передаваемого из второй географической зоны 9 в соответствии с технологией, обеспечивающей желаемую степень точности определения географического местоположения. Другими словами, вторая географическая зона 9 соответствует зоне покрытия множества вторых станций 11, имеющих меньший диапазон покрытия, но обеспечивающих более высокую точность определения географического местоположения по сравнению с первыми станциями 5. Например, вторые станции 11 представляют собой станции UWB, выполненные с возможностью приема радиосигнала, передаваемого из второй географической зоны 9, с использованием технологии UWB. Следует понимать, что вторые приемные станции могут использовать другую аналогичную технологию, обеспечивающую подходящую степень точности, то есть превышающую степень точности, обеспечиваемую первыми станциями 5. Другие технологии беспроводного определения географического местоположения с высокой и низкой точностью, которые могут быть использованы, описаны, например, в документе «A Survey of Indoor Localization Systems and Technologies» на имя Faheem Zafari, Athanasios Gkelias и Kin K. Leung, опубликованном 4 сентября 2017 года под номером arXiv:1909.01015v1.

Устройство 1 предпочтительно содержит второй модуль связи, который выполнен с возможностью передачи второго радиосигнала 21 в соответствии с характеристиками, подходящими для технологии UWB, так что вторые станции 11 могут принимать упомянутый второй радиосигнал 21. Однако второй модуль связи может принимать неактивное состояние, в котором устройство 1 не передает второй радиосигнал 21, или активное состояние, в котором устройство 1 передает второй радиосигнал 21. В активном состоянии второй радиосигнал 21 может передаваться время от времени или регулярно в зависимости от требований и желаемой конфигурации устройства 1. Предпочтительно для ограничения энергопотребления устройства 1 второй модуль по умолчанию находится в неактивном состоянии, в котором он не потребляет или почти не потребляет энергию.

Фиг. 2 представляет схему, иллюстрирующую последовательные этапы способа определения географического местоположения, позволяющие просто и экономически эффективно определять географическое местоположение устройства 1 передачи сигнала со степенью точностью, соответствующей требованиям. Когда устройство находится в первом местоположении 2, как проиллюстрировано на фиг. 1, в котором оно расположено в первой географической зоне и за пределами второй географической зоны 9, устройство 1 передает первый радиосигнал 4. Как объяснено выше, первый радиосигнал 4, передаваемый из первого местоположения 2, принимается тремя первыми станциями 5 (этап 13). Данные приема, относящиеся к приему первого радиосигнала 4 первыми станциями 5, передаются на удаленный сервер (этап 14). Затем удаленный сервер 8 вычисляет местоположение устройства 1 на основе упомянутого первого радиосигнала 4 (этап 15).

Затем удаленный сервер 8 сравнивает вычисленное местоположение устройства 1 с координатами второй географической зоны 9 (этап 16). Другими словами, удаленный сервер 8 анализирует вычисленное местоположение устройства 1 для определения, находится ли устройство 1 во второй географической зоне 9 или за пределами второй географической зоны 9. Для этого удаленный сервер 8 может включать в себя или может обращаться к базе данных, хранящей информацию, относящуюся к координатам, определяющим вторую географическую зону 9.

Если удаленный сервер обнаруживает, что устройство 1 находится за пределами зоны, требующей высокой степени точности (этап 17), например, в случае первого местоположения 2, удаленный сервер 8 продолжает ожидать первых данных приема, соответствующих приему другого первого радиосигнала 4, для анализа, переместилось ли устройство 1 во вторую географическую зону 9. Удаленный сервер 8 может передавать вычисленное местоположение устройства 1 стороннему устройству, которому может быть необходима информация о местоположении устройства 1.

С другой стороны, если устройство 1 переместилось и вошло во вторую географическую зону 9, как проиллюстрировано стрелкой 18 на фиг. 1, первый радиосигнал 4 передается из второй географической зоны 9, проиллюстрированной вторым местоположением 3 на фиг. 1. Таким образом, когда удаленный сервер сравнивает вычисленное местоположение устройства 1 с координатами второй географической зоны 9 (этап 16), удаленный сервер 8 обнаруживает, что устройство 1 во втором местоположении 3 находится во второй географической зоне 9 (этап 19). Затем удаленный сервер 8 передает сигнал с командой устройству 1, подающий команду передачи сигнала UWB устройством 1 (этап 20).

Сигнал с командой предпочтительно ретранслируется первыми станциями 5 устройству 1. Таким образом, сигнал с командой ретранслируется первыми станциями 5 устройству 1, то есть от первого модуля связи или от отдельного модуля приема в зависимости от характеристик радиосвязи, соответствующих технологии первых станций 5, например, технологии LoraWan. Следовательно, прием устройством 1 сигнала с командой, ретранслируемого посредством первых станций 5, не требует предварительной активации второго модуля связи упомянутого устройства 1. Таким образом, второй модуль связи устройства 1 может оставаться неактивным до тех пор, пока не будет принят сигнал с командой, что ограничивает энергопотребление устройства 1.

Когда устройство 1 принимает сигнал с командой, оно активирует свой радиопередатчик UWB, то есть второй модуль связи, для передачи второго радиосигнала 21, соответствующего характеристикам технологии UWB. Активация второго модуля связи для передачи второго радиосигнала 21 в соответствии с технологией UWB после приема соответствующего сигнала с командой обеспечивает экономию энергии в устройстве 1, причем второй модуль связи не потребляет энергию для передачи второго радиосигнала 21, пока он не примет упомянутый сигнал с командой.

Второй радиосигнал 21 принимается разными вторыми станциями 11 (этап 22), как проиллюстрировано стрелками 23 на фиг. 1. По аналогии с первыми станциями 5, вторые станции 11 передают по сети 7 связи вторые данные приема на удаленный сервер 8 (этап 24). Вторые данные приема содержат, например, дату приема второго радиосигнала 21, угол приема упомянутого второго радиосигнала 21, качество приема второго радиосигнала 21, географические координаты второй станции 11 и т.д. Вторые данные приема используются удаленным сервером 8 для вычисления точного местоположения устройства 1 передачи сигнала (этап 25), то есть со степенью точностью, превышающей точность местоположения, вычисленного не основе первого радиосигнала 4. Точное местоположение может передаваться или использоваться удаленным сервером в зависимости от требований. Например, точное местоположение устройства 1 передается в приложение управления запасами для извлечения в пункте сортировочного центра, устройства передачи сигнала из множества других объектов.

Когда устройство 1 переедает второй радиосигнал 21, оно также продолжает регулярно или время от времени передавать первый радиосигнал 4. Удаленный сервер 8 продолжает вычислять местоположение устройства 1 на основе первых данных приема и сравнивать местоположение, вычисленное на основе первых данных приема, с координатами второй географической зоны 9 (этап 26). Проверка местоположения устройства 1 посредством первых данных приема (этап 26) позволяет удаленному серверу 8 проверять перемещение устройства 1 и, в частности, обнаруживать выход устройства 1 из второй географической зоны 9. Пока удаленный сервер не обнаружит, что устройство 1 покинуло вторую географическую зону 9, он продолжает проверять местоположение устройства 1 посредством первых данных приема параллельно с вычислением точного местоположения устройства 1 посредством вторых данных приема (этап 27).

Когда удаленный сервер 8 обнаруживает, что устройство 1 переместилось в местоположение, находящееся за пределами второй географической зоны 9 (этап 28), удаленный сервер 8 передает сигнал с командой UWB для завершения передачи устройству 1 (этап 29), причем сигнал с командой завершения передачи, например, ретранслируется первыми станциями 5. Фактически, поскольку устройство 1 покинуло вторую географическую зону 9, оно больше не находится в зоне покрытия вторых станций 11, так что упомянутые вторые станции 11 больше не могут принимать второй радиосигнал 21 и передавать на удаленный сервер 8 вторые данные приема, обеспечивающие вычисление точного местоположения устройства 1. При приеме сигнала с командой UWB для завершения передачи устройство 1 деактивирует второй модуль связи, осуществляющий передачу в режиме UWB, и завершает передачу второго радиосигнала 21 для экономии энергии на указанном устройстве 1.

В предпочтительном варианте осуществления по аналогии со вторым модулем связи устройства 1, осуществляющим передачу в режиме UWB, вторые станции 11 могут принимать активное состояние, в котором они могут принимать радиосигнал UWB, или неактивное состояние, в котором они не могут принимать радиосигнал в режиме UWB и, следовательно, потребляют меньше энергии. Таким образом, вторые станции 11 по умолчанию находятся в неактивном состоянии для уменьшения энергопотребления. Однако вторые станции 11, находясь в неактивном состоянии, прослушивают радиосигналы с использованием технологии связи первых станций 5 с устройством 1, как правило, технологии Lora.

Когда удаленный сервер обнаруживает, что устройство 1 находится во второй географической зоне (этап 19), он переедает сигнал активации вторым станциям 11 (этап 31). Сигнал активации может быть передан до сигнала с командой передачи UWB устройству 1 или одновременно с ним. Этот сигнал может быть общим с сигналом с командой передачи в режиме UWB устройству 1, передаваемым через первые станции 5.

При приеме сигнала активации вторые станции 11 переключаются в состояние активного прослушивания UWB, что позволяет им принимать второй сигнал 21, передаваемый во второй географической зоне 9.

С другой стороны, когда удаленный сервер 8 обнаруживает, что устройство 1 покинуло вторую географическую зону 9 (этап 28), он переедает сигнал деактивации вторым станциям 11 (этап 33). При приеме сигнала деактивации вторые станции 11 переключаются из активного состояния в неактивное состояние для уменьшения энергопотребления.

Фиг. 3 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления, в котором вторая географическая зона разделена на множество подзон 32. Подзоны 32 соединены попарно, возможно, с общим участком покрытия. Каждая подзона 32 связана с заданной группой вторых станций 11 из множества вторых станций 11, покрывающих вторую географическую зону 9. Вторые станции 11 из разных групп вторых станций 11 по умолчанию находятся в неактивном состоянии. Когда удаленный сервер 8 обнаруживает, что устройство 1 находится во второй географической зоне 9 (этап 19), он сравнивает местоположение устройства 1, вычисленное на основе первых данных приема, с географическими координатами разных подзон 32. По аналогии с координатами второй географической зоны 9, координаты разных подзон 32, которые образуют вторую географическую зону 9, хранятся в базе данных. Затем удаленный сервер 8 определяет данную подзону 32, в которой находится устройство 1. Сигнал активации вторых станций 11 (этап 31) передается только вторым станциям 11, связанным с определенной подзоной 32.

Когда удаленный сервер 8 проверяет местоположение устройства 1 (этап 26), удаленный сервер проверяет, переместилось ли устройство 1 в новую подзону 32. Если удаленный сервер 8 обнаруживает, что устройство вошло в новую подзону 32, он переедает сигнал активации вторым станциям 11, связанным с новой подзоной 32. Подобным образом, когда удаленный сервер 8 обнаруживает, что устройство 1 переместилось из подзоны 32, в которой ранее была активирована связанная группа вторых станций 11, удаленный сервер 8 переедает сигнал деактивации упомянутой группе вторых станций 11.

Система определения географического местоположения, описанная выше, обеспечивает определение географического местоположения в большом масштабе, то есть на большом расстоянии, но с меньшей точностью, посредством первых станций 5, и в меньшем масштабе, то есть на коротком расстоянии, но с большей точностью, посредством вторых станций 11, в зависимости от требуемой степени точности определения географического местоположения. Такая система позволяет достичь желаемой степени точности определения географического местоположения с использованием недорогой инфраструктуры, которая проста в установке и имеет низкое энергопотребление. В частности, система обеспечивает высокую точность определения географического местоположения в заданных зонах без необходимости использования спутниковой системы наведения (GPS), встроенной в устройство 1 передачи сигнала.

Фиг. 4 представляет собой схему, иллюстрирующую последовательные этапы, выполняемые устройством передачи сигнала во время определения его географического местоположения.

Как указано выше, устройство 1 передачи сигнала содержит первый модуль связи, выполненный с возможностью передачи первого радиосигнала 4 на первой частоте, и второй модуль связи, выполненный с возможностью передачи второго радиосигнала 21 на второй частоте, отличной от первой частоты. Для экономии энергии второй модуль связи по умолчанию является неактивным.

Устройство 1 регулярно или по запросу переедает первый радиосигнал 4 (этап 34). Как объяснено выше, первый радиосигнал позволяет определять географическое местоположение устройства 1.

Первый модуль связи или модуль приема, независимый от первого модуля связи, также выполнен с возможностью непрерывного прослушивания радиосигналов с командами, предназначенных для устройства 1 (этап 35).

Когда устройство 1 принимает сигнал с командой передачи (этап 36), устройство 1 активирует второй модуль связи (этап 37). Затем устройство 1 время от времени или регулярно переедает второй радиосигнал 21 (этап 38) и при этом продолжает передавать первый радиосигнал 4 (этап 34).

Подобным образом, когда устройство 1 принимает сигнал с командой завершения передачи (этап 39), устройство 1 деактивирует второй модуль связи (этап 40), прекращает передачу второго радиосигнала 21 (этап 41) и продолжает передавать только первый радиосигнал (4).

Хотя изобретение описано со ссылкой на несколько конкретных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничивается ими, и что оно охватывает все технические эквиваленты описанных средств и их сочетания при условии, что последние находятся в пределах объема изобретения.

Некоторые из представленных элементов, в частности, компоненты шлюза или модулей связи и/или приема устройства передачи сигнала, могут быть изготовлены в различных формах по отдельности или децентрализовано посредством аппаратных и/или программных компонентов. Аппаратные компоненты, которые могут быть использованы, представляют собой интегральные схемы специального назначения ASIC, программируемые логические массивы FPGA или микропроцессоры. Программные компоненты могут быть написаны на разных языках программирования, например C, C++, Java или VHDL. Этот список не является исчерпывающим.

Использование глагола «содержать» или «включать в себя» и производных форм не исключает наличия элементов или этапов, отличных от упомянутых в пункте формулы изобретения.

В формуле изобретения любая ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.

Использование: настоящее изобретение относится к способу определения географического местоположения устройства (1) передачи сигнала. Сущность: способ определения географического местоположения включает в себя этапы, на которых передают первые данные приема первого радиосигнала (4), передаваемого на первой частоте, множеством первых приемных станций (5), вычисляют первое географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала, обнаруживают, что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала входит в заданную вторую географическую зону (9), передают сигнал с командой передачи второго радиосигнала (21), передают вторые данные приема второго радиосигнала множеством вторых приемных станций (11) на второй частоте, и вычисляют второе географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала. Технический результат: упрощение методики определения, уменьшение энергопотребления и повышение точности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ определения географического местоположения устройства (1) передачи сигнала, включающий в этапы, на которых:

передают (14) первые данные приема, причем упомянутые первые данные приема получают в результате приема (13) множеством первых приемных станций (5) первого радиосигнала (4), передаваемого на первой частоте устройством (1) передачи сигнала, при этом упомянутые первые приемные станции (5) образуют первую географическую зону покрытия,

вычисляют (15) первое географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала в первой географической зоне покрытия на основе первых данных приема,

обнаруживают (19), что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала входит в заданную вторую географическую зону (9) путем сравнения (16) вычисленного первого географического местоположения устройства передачи сигнала с координатами второй географической зоны (9), причем вторая географическая зона (9) входит в первую географическую зону покрытия,

передают (20) сигнал с командой передачи устройству (1) передачи сигнала в ответ на обнаружение, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится во второй географической зоне, причем сигнал с командой передачи предназначен для запуска передачи второго радиосигнала (21) на второй частоте, отличной от первой частоты, устройством (1) передачи сигнала, при этом упомянутая первая частота ниже, чем вторая частота,

передают (24) вторые данные приема, причем упомянутые вторые данные приема получают в результате приема (22) второго радиосигнала (21) множеством вторых приемных станций (11), при этом упомянутые вторые приемные станции (11) выполнены с возможностью приема радиосигнала на второй частоте, передаваемого из второй географической зоны (9), и

вычисляют (25) второе географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала во второй географической зоне (9) на основе вторых данных приема.

2. Способ определения географического местоположения по п. 1, в котором до передачи (20) сигнала с командой передачи вторые приемные станции (11) находятся в неактивном состоянии, в котором упомянутые вторые приемные станции (11) не могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй зоны (9), причем способ дополнительно содержит этап, на котором до передачи (20) сигнала с командой передачи

передают (31) сигнал активации для вторых приемных станций (11) для активации вторых приемных станций (11), так что упомянутые вторые приемные станции (11) могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй географической зоны (9).

3. Способ определения географического местоположения по п. 1, в котором:

заданная вторая географическая зона (9) содержит множество географических подзон (32),

множество вторых приемных станций (11) содержит множество групп вторых приемных станций (11), причем каждая группа вторых приемных станций (11) выполнена с возможностью приема радиосигнала на второй частоте, передаваемого из одной упомянутой соответствующей географической подзоны (32),

и в котором

этап обнаружения (19), что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала входит в заданную вторую географическую зону (9), содержит этап, на котором обнаруживают, что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала входит в данную географическую подзону (32) из множества географических подзон (32),

причем вторые данные получают в результате приема второго радиосигнала (21) данной группой вторых приемных станций (11), выполненных с возможностью приема радиосигнала, передаваемого на второй частоте, в упомянутой данной географической подзоне (32).

4. Способ определения географического местоположения по п. 3, в котором до передачи (20) сигнала с командой передачи вторые приемные станции (11) находятся в неактивном состоянии, в котором упомянутые вторые приемные станции (11) не могут принимать радиосигнал на второй частоте, передаваемый из второй географической зоны (9), причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором до передачи (20) сигнала с командой передачи и после обнаружения, что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала входит в данную географическую подзону (32):

передают сигнал активации для вторых приемных станций (11) данной группы вторых приемных станций (11), так что упомянутые вторые приемные станции (11) могут принимать второй радиосигнал (21) на второй частоте.

5. Способ определения географического местоположения по п. 4, дополнительно включающий в себя этапы, на которых после вычисления второго географического местоположения устройства (1) передачи сигнала

обнаруживают, что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала находится за пределами упомянутой данной географической подзоны (32),

передают сигнал деактивации для вторых приемных станций (11) данной группы вторых приемных станций (11), так что упомянутые вторые приемные станции (11) становятся неактивными.

6. Способ определения географического местоположения по любому из пп. 1-5, дополнительно включающий в себя этапы, на которых после вычисления (25) второго географического местоположения устройства (1) передачи сигнала:

обнаруживают (28), что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала находится за пределами второй географической зоны (9),

передают (29) сигнал с командой завершения передачи устройству (1) передачи сигнала для прекращения передачи второго радиосигнала (21) на второй частоте устройством (1) передачи сигнала.

7. Способ определения географического местоположения по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащий этапы, на которых

обнаруживают (28), что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала находится за пределами второй географической зоны (9),

передают (33) сигнал деактивации для вторых приемных станций (11), так что упомянутые вторые приемные станции (11) становятся неактивными.

8. Способ определения географического местоположения по любому из пп. 1-7, в котором данные приема первого сигнала содержат для каждой первой приемной станции (5), принявшей первый радиосигнал, данные идентификации упомянутого первого радиосигнала (4), данные о дате приема упомянутого первого радиосигнала (4) и данные о местоположении упомянутой первой приемной станции (5).

9. Способ определения географического местоположения по п. 8, в котором данные приема первого радиосигнала (4) дополнительно содержат данные об интенсивности приема упомянутого первого радиосигнала (4).

10. Способ определения географического местоположения по любому из пп. 1-9, в котором данные приема второго сигнала содержат для каждой второй приемной станции (11) из множества вторых приемных станций (11), принявших второй радиосигнал (21), данные идентификации упомянутого второго радиосигнала (21), данные о дате приема упомянутого второго радиосигнала (21) и данные о местоположении второй приемной станции (11).

11. Способ определения географического местоположения по п. 10, в котором данные приема второго радиосигнала (21) дополнительно содержат для каждой второй приемной станции (11) угол приема и интенсивность приема упомянутого второго радиосигнала (21).

12. Способ определения географического местоположения по любому из пп. 1-11, в котором первый радиосигнал (4) представляет собой кадр протокола связи LoRaWan.

13. Способ определения географического местоположения по любому из пп. 1-12, в котором второй радиосигнал (21) представляет собой кадр протокола связи UWB.

14. Система определения географического местоположения устройства (1) передачи сигнала, причем система определения географического местоположения содержит

множество первых приемных станций (5), причем упомянутые первые приемные станции (5) образуют первую географическую зону покрытия, при этом упомянутые первые приемные станции (5) выполнены с возможностью приема первого радиосигнала (4), передаваемого устройством (1) передачи сигнала на первой частоте и из первой географической зоны покрытия, причем первые приемные станции (5) выполнены с возможностью генерации первых данных приема, полученных в результате приема упомянутого первого радиосигнала (4),

множество вторых приемных станций (11), причем упомянутые вторые приемные станции (11) выполнены с возможностью приема второго радиосигнала (21), передаваемого устройством (1) передачи сигнала на второй частоте, отличной от первой частоты, и из заданной второй географической зоны (9), при этом вторая географическая зона (9) входит в первую географическую зону покрытия, причем вторые приемные станции (11) выполнены с возможностью генерации вторых данных приема, полученных в результате приема второго радиосигнала (21),

сеть (7) связи, причем первые приемные станции (5) подключены к упомянутой сети (7) связи и выполнены с возможностью передачи первых данных приема на удаленный сервер (8) по сети (7) связи, и вторые приемные станции (11) подключены к упомянутой сети (7) связи и выполнены с возможностью передачи вторых данных приема на упомянутый удаленный сервер (8) по сети (7) связи,

в которой удаленный сервер (8) выполнен с возможностью

вычисления первого географического местоположения устройства (1) передачи сигнала в первой географической зоне покрытия на основе первых данных приема,

обнаружения, что географическое местоположение устройства (1) передачи сигнала входит в заданную вторую географическую зону (9), путем сравнения (16) вычисленного первого географического местоположения устройства передачи сигнала с координатами второй географической зоны (9),

передачи сигнала с командой передачи устройству (1) передачи сигнала в ответ на обнаружение, что географическое местоположение устройства передачи сигнала находится во второй географической зоне, причем сигнал с командой передачи предназначен для запуска передачи второго радиосигнала (21) устройством (1) передачи сигнала,

вычисления второго географического местоположения устройства (1) передачи сигнала во второй географической зоне (9) на основе вторых данных приема.