[发明专利]用于确定无线系统中的节点的范围信息的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及定位通信系统中的节点，并且具体地涉及用于确定无线通信系统内的节点的范围信息和定位的方法和装置。

背景技术

已经提出了要求使无线传感器网络(WSN)确定无线通信系统内的节点的定位的能力的各种系统。例如，在资产控制(asset control)中，期望知道例如办公楼、制造现场或其他普通或专用空间的边界内的对象(例如，膝上型计算机、蜂窝电话、具有内置传感器节点的集装箱、具有附属或内置传感器节点的共享医院设备等)的定位。不幸的是，用于无线传感器网络的很多定位应用的特征在于其严格的资源约束(例如，能量、带宽、处理功率以及存储器)，这对定位性能具有相当大的影响。例如，很多WSN应用都要求非常长的寿命，以避免频繁的重新充电或电池更换。在设计有效定位技术的困难在于，管理在资源使用和定位性能之间的折衷。最小化资源消耗导致定位准确度的降低，而增加资源消耗导致更准确的定位估计。因此，需要用于确定无线通信系统内的节点的范围和定位的方法和装置，该方法和装置平衡了资源约束与定位准确度。

附图说明

图1图示了在确定多个无线设备的相互定位时所涉及的多个无线设备所位于的办公楼的典型的楼层平面图。

图2示出了用于资产标签读取器的用户界面。

图3是资产标签读取器的框图。

图4是示出图3的读取器的操作的流程图。

图5是具有偶极天线的读取器和标签的示图。

图6是最小检测功率相对于方位角的绘图。

图7是示出在功率的改变和方位角的改变之间的关系的图表。

图8是包括方向反馈的最小检测功率相对方位角的绘图。

图9是示出真极小值和假极小值的最小检测功率相对于时间的绘图。

图10是示出针对不同旋转速率的在功率的改变和方位角的改变之间的关系的一对图表。

图11是具有交叉偶极天线的读取器和标签的示图。

图12是示出相位超前特性的对于交叉偶极天线的最小检测功率相对于时间的曲线的绘图。

图13是示出相位滞后特性的对于交叉偶极天线的最小检测功率曲线相对于时间的绘图。

图14是用于确定旋转方向的正交编码方法的状态改变示图。

图15是示出旋转方向的改变的效果的对于交叉偶极天线的最小检测功率曲线的相对于时间的绘图。

图16是对于固定频率和固定距离的检测率相对于传输功率的绘图。

本领域技术人员应当认识到，附图中的元素出于简单和清楚的目的进行图示，并且不必按比例绘制。例如，附图中的一些元素的尺寸和/或相对定位可以相对于其他元素被放大，以有助于促进对本发明的各种实施例的理解。而且，为了促进本发明的这些各种实施例的不太模糊的查看，在商业上可行的实施例中有用或者必须的常见而公知的元素通常不进行描绘。应当进一步理解，特定动作和/或步骤可以以具体的发生顺序来进行描述和描绘，而本领域技术人员应当理解，实际上不需要这样的对于顺序的规定。本领域技术人员应当进一步认识到，对诸如“电路”的特定实现实施例的参考可以等同地经由用通用计算装置(例如，CPU)或专用处理装置(例如，DSP)上的软件指令执行代替来实现。还应当理解，除了在此以其他方式阐述的不同的特定意义之外，在此使用的术语和表达具有由如上阐述的本技术领域的普通技术人员给予这样的术语和表达的普通的技术意义和表达。

具体实施方式

为了解决上述需要，在此提供了一种用于能量有效地确定无线通信系统内的范围的方法和装置。然后，该范围信息可以用于定位节点。在操作期间，使得能够检测标签的源收发器(例如，RFDI读取器)的最小传输功率将用于指示距离。由于可变标签定向、不同环境配置(障碍物、反射体等)、多径效应以及标签所附连到的材料的不同吸收特性而导致最小检测功率与绝对距离的准确相关是不可能的。由此，发射功率的改变将用于指示到特定节点的距离的相对改变。读取器将被配置为一直以将导致目标收发器(例如，RFID资产标签)的特定百分比(例如，50％)的检测率的传输功率进行操作。产生该期望检测率的传输功率被定义为最小检测功率。当读取器移动得更接近标签时，最小检测功率将减小；当读取器移动得更远离标签时，最小检测功率将增加。显示该信息以给出在RFID读取器和资产标签之间的范围信息的一般改变(例如，增加的范围或减小的范围)。个人能够通过使用所显示的信息容易地定位资产标签。