用於綜合無線位置檢測的系統和設備的製作方法

2023-07-03 12:13:31 3

專利名稱：用於綜合無線位置檢測的系統和設備的製作方法
技術領域：
本公開內容一般而言涉及通信系統並且更具體地涉及用於綜合(integrated)無 線位置檢測的系統和設備。
背景技術：
在許多過程控制應用中，運行從諸如傳感器、致動器以及用戶接口的節點到過程\控制系統的電線的成本限制了初始地部署這種節點的數量和位置。布線工程的成本和難 度也會限制在已經運行的工廠中部署額外的節點。無線通信技術的最新發展-諸如藍牙、 IEEE 802. 11、RFID以及其它預示了用於這種布線成本的解決方案，但是沒有避免對過程 控制系統的可靠性和安全性(security)引入新的挑戰。經常使用過程控制系統來管理處理機構。示例的處理機構包括製造工廠、化工廠、 原油精煉廠、礦石處理工廠以及煤或其它類型的礦井。在其它操作之中，過程控制系統典型 地管理閥、泵以及其它工業設備在處理機構中的使用。人員和資產跟蹤系統經常提供跟蹤各種人員和資產在特定環境中的位置的能力。 這些系統例行地被用作安全系統的部分，允許安全系統識別人員何時進入限制區域或者資 產何時被從它們的指定位置移動。在工業機構中，這種系統被用於提高保險性(safety)、安 全性以及操作效率。作為安全系統，當佩戴跟蹤標記而未被授權的個人進入限制區域時、資 產跟蹤系統可以發送通知。作為安全保險系統，資產跟蹤系統可以在意外發生時定位人員 或者可以在危險過程中綜合(integrate)資產的位置。此外，作為操作改進系統，資產跟蹤 系統可以定位資產或者提供涉及資產利用的統計數據。然而，連續的精確的實時的人員和 資產跟蹤系統對於覆蓋諸如大型的工業機構或者其它處理機構等大型的室內或者室外區 域典型地還不可行。超寬帶(UWB)射頻識別(RFID)跟蹤技術以及其它技術的發展已經使 得在非常大的機構中跟蹤人員和資產成為可能。

發明內容
本公開內容提供用於綜合的無線位置檢測的系統和設備。在第一實施例中，系統包括位置檢測(LD)發射機、第一和第二 LD接收機、以及LD 伺服器。LD發射機為可操作的用於發射以第一格式的第一射頻(RF)信號和以第二格式的 第二 RF信號。第一 LD接收機為可操作的用於從LD發射機接收第一 RF信號並且根據第一 RF信號確定與LD發射機的位置有關的第一信息。第二 LD接收機為可操作的用於從LD發 射機接收第二 RF信號並且根據第二 RF信號確定與LD發射機的位置有關的第二信息。LD 伺服器為可操作的用於分別從第一 LD接收機和第二 LD接收機無線地接收第一信息和第二 信息，並且根據第一信息和第二信息中的一個來計算LD發射機的位置。在特定的實施例中，LD伺服器還為可操作的用於接收指示第一信息和第二信息中 優選的一個的信號並且根據第一信息和第二信息中優選的一個來計算LD發射機的位置。在進一步的其它實施例中，LD發射機還為可操作的用於在第一 RF信號和第二 RF信號的至少一個中發射標識符。LD伺服器還為可操作的用於接收指示對於LD發射機第一 信息和第二信息中優選的一個的信號、從第一 LD接收機和第二 LD接收機中的至少一個接 收標識符、並且響應於該標識符而根據第一信息和第二信息中優選的一個來計算LD發射 機的位置。在第二實施例中，設備包括網絡接口和位置計算器。位置計算器為可操作的用於 經網絡接口從第一 LD接收機接收第一信息，該第一信息與LD發射機的位置有關並且根據 從LD發射機接收的以第一 RF格式的第一 RF信號而被確定。位置計算器還為可操作的用 於經網絡接口從第二 LD接收機接收第二信息，該第二信息與LD發射機的位置有關並且根 據從LD發射機接收的以第二 RF格式的第二 RF信號而被確定。位置計算器還為可操作的 用於根據第一信息和第二信息中的一個來計算LD發射機的位置。在第三實施例中，方法包括從LD發射機發射以第一格式的第一 RF信號並且從LD 發射機發射以第二格式的第二 RF信號。該方法還包括在第一 LD接收機中接收第一 RF信 號並且根據第一 RF信號確定與LD發射機的位置有關的第一信息。該方法還包括在第二 LD 接收機中接收第二 RF信號並且根據第二 RF信號確定與LD發射機的位置有關的第二信息。 該方法還包括在LD伺服器中無線地接收第一信息和第二信息並且根據第一信息和第二信 息中的一個來計算LD發射機的位置。根據下列附圖、說明和權利要求，其它技術特徵對於本領域 的技術人員而言是顯 而易見的。


為了更全面地理解本公開內容，現在參考與附圖相結合的下列說明，其中圖1示出用於提供位置信息的無線報告的系統；圖2示出根據本公開內容用於提供位置信息的綜合的無線報告的系統；以及圖3示出根據本公開內容的綜合的位置伺服器。
具體實施例方式圖1示出用於提供位置信息的無線報告的系統100。通信網絡126將控制系統102 耦合到無線網關108，該無線網關108提供到過程控制系統元件的無線通信。通過通信網絡126耦合到WiFi接入點112的WiFi位置伺服器104在系統100中 提供位置檢測功能。WiFi位置伺服器104還通過通信網絡126和網關108無線地耦合到 WiFi接入點120。在WiFi標籤114處於WiFi接入點112的通信範圍中的地方，WiFi接入 點112可以從WiFi標籤114接收以WiFi格式的RF信號並且根據與WiFi標籤114的位置 有關的信號確定信息。WiFi接入點112接著可以經通信網絡126將該信息發送到WiFi位 置伺服器104。在WiFi標籤114也處於WiFi接入點120的通信範圍中的地方，WiFi接入點120 可以從WiFi標籤114接收以WiFi格式的RF信號並且根據與WiFi標籤114的位置有關的 信號確定信息。WiFi接入點120接著可以將該信息無線地發送到網關108，網關108經通 信網絡126將該信息轉發到WiFi位置伺服器104。WiFi位置伺服器104接著可以使用從 WiFi接入點112和120中的一個或者兩個接收到的位置信息來計算WiFi標籤114的位置。
通過通信網絡126耦合到超寬帶(UWB)接收機110的UWB位置伺服器106也在系 統100中提供位置檢測功能。UWB位置伺服器106也通過通信網絡126、網關108以及WiFi 接入點120無線地耦合到UWB接收機122。UffB接收機122通過有線通信鏈路124耦合到 WiFi接入點120。在UWB標籤116處於UWB接收機110的通信範圍中的地方，UffB接收機 110可以從UWB標籤116接收以UWB格式的RF信號並且根據與UWB標籤116的位置有關的 信號確定信息。UWB接收機110接著可以經通信網絡126將該信息發送到UWB位置伺服器 106。在UWB標籤116也處於UWB接收機122的通信範圍中的地方，UWB接收機122可以 從UWB標籤116接收以UWB格式的RF信號並且根據與UWB標籤116的位置有關的信號確 定信息。UWB接收機122接著會將該信息發送到WiFi接入點120，WiFi接入點120將該信 息無線地發送到網關108，網關108經通信網絡126將該信息轉發到UWB位置伺服器106。 UffB位置伺服器106接著可以使用從UWB接收機110和122中的一個或者兩個接收到的位 置信息來計算UWB標籤116的位置。UffB標籤118可以位於UWB接收機110和122的通信範圍之外，但在WiFi接入點112和114的通信範圍中。在這種情況中，UWB位置伺服器106將不能計算標籤118的位 置，儘管其在系統100的通信範圍中。這是因為系統100的UWB和WiFi位置檢測功能使用 單獨的(separate)基礎設施來操作。出於過程控制和其它通信的目的，WiFi接入點可以位於遍布處理機構。在被這種 WiFi基礎設施覆蓋的區域中，可以實現WiFi位置檢測而不用安裝額外的硬體。UWB位置檢 測系統具有更高等級的精確度以及對RF雜波(clutter)較小的敏感度。然而，在需要這種 更高精確度的位置，必須安裝額外的基礎設施以提供UWB位置檢測。UffB接收機必須被安裝 並且有線連接被提供一到過程控制網絡或者到附近的WiFi接入點。在WiFi接入點還沒有 位於所希望的UWB覆蓋區域中，必須安裝一個WiFi接入點以提供返回(back)到UWB位置 伺服器的通信。圖2示出根據本公開內容用於提供位置信息的綜合無線報告的系統200。圖2中 示出的系統200的實施例僅是為了圖示說明。可以使用系統200的其它實施例而不背離本 公開內容的範圍。控制系統202經通信網絡226以及RF網關208和209與系統200的過程控制元 件(未示出)通信。控制系統202也經通信網絡226與綜合位置伺服器204通信。基於經 通信網絡226接收到的信息，綜合位置伺服器204為可操作的用於計算綜合位置標籤214、 216和218的位置。標籤214、216和218既包括UWB發射機也包括WiFi發射機。然而，在 本公開內容的其它實施例中，綜合位置標籤可以採用位置檢測技術的其它組合。綜合位置標籤216可以處於僅由UWB接收機210和UWB接收222服務的位置。UffB 接收機210可以接收由標籤216發送的以UWB格式的RF信號。UWB接收機210接著可以檢 測與標籤216的位置有關的信息並且經通信網絡226將該信息發送到綜合位置伺服器204。 UffB接收機222也可以接收由標籤216發送的以UWB格式的RF信號。UWB接收機222接著 檢測與標籤216的位置有關的信息並且經到WiFi接入點220的通信鏈路224將該信息發 送到綜合位置伺服器204，WiFi接入點220經RF網關208和209以及通信網絡226將該信 息無線地發送到綜合位置伺服器204。
綜合位置標籤218可以處於僅由WiFi接入點212和WiFi接入點220服務的位 置。WiFi接入點212可以接收由標籤218發送的以WiFi格式的RF信號.WiFi接入點212 接著可以檢測與標籤218的位置有關的信息並且經通信網絡226將該信息發送到綜合位置 伺服器204。WiFi接入點220也可以接收由標籤218發送的以WiFi格式的RF信號。WiFi 接入點220接著可以檢測與標籤218的位置有關的信息並且經RF網關208和209以及通 信網絡226將該信息無線地發送到綜合位置伺服器204。綜合位置標籤214可以處於由WiFi接入點220和UWB接收機222服務的位置。 UffB接收機222可以接收由標籤214發送的以UWB格式的RF信號。UWB接收機222接著可 以檢測與標籤214的位置有關的信息並且經到WiFi接入點220的通信鏈路224將該信息發送到綜合位置伺服器204，WiFi接入點220經RF網關208和209以及通信網絡226將該 信息發送到綜合位置伺服器204。WiFi接入點220也可以接收由標籤214發送的以WiFi 格式的RF信號。WiFi接入點220接著可以檢測與標籤214的位置有關的信息並且經RF網 關208和209以及通信網絡226將該信息無線地發送到綜合位置伺服器204。因而，綜合位置伺服器204從UWB接收機210和222以及WiFi接入點212和220 接收與綜合位置標籤214、216和218的位置有關的信息。伺服器204接著可以根據所接收 到的與標籤位置有關的信息的任意個或者全部來計算標籤214、216和218的位置。由於WiFi接入點220能夠與RF網關208和209兩者通信，兩個無線通信路徑在 WiFi接入點220和綜合位置伺服器204之間建立。作為結果，兩個通信路徑之一的中斷可 能發生而不妨礙綜合位置伺服器204繼續從WiFi接入點220和UWB接收機222接收位置 fn息ο儘管圖2示出用於提供位置信息的綜合無線報告的系統的一個示例，可以對圖2 進行各種改變。舉例來說，系統的規劃和布置可以變化，並且可以使用或者支持任何數量的 標籤、接入點、位置接收機、網關、網絡、伺服器和控制系統。雖然僅在系統200中示出了綜 合位置標籤，將會理解的是單一格式標籤(諸如在系統100中示出的那些)也可以被用在 系統200中。在本公開內容的其它實施例中，除WiFi以外的其它技術可以被用於過程控制系 統和位置檢測接收機、致動器、傳感器和其它過程控制元件之間的雙向無線通信。類似地， 除WiFi和UWB以外的其它技術，諸如ZigBee，可以被用於位置檢測。同樣地，根據特定需要部件可以被組合或者省略並且額外的部件可以被添加到系 統200中。此外，雖然系統200的無線通信被描述為射頻通信，將理解的是可以使用諸如紅 外線的其它類型無線通信。另外，雖然系統200被描述為被用於在工業機構中提供位置信 息的無線報告，系統200可以被用於在任何其它類型的環境中提供位置信息的無線報告。圖3示出根據本公開內容的綜合位置伺服器300。圖3中示出的裝置300的實施 例僅是為了圖示說明。可以使用伺服器300的其它實施例而不背離本公開內容的範圍。同 樣地，為了易於解釋，相對於圖2的系統200來說明伺服器300。節點300可以被用在任何 合適的系統中。綜合位置伺服器300包括位置計算器302和網絡接口 304。網絡接口 304將位置 計算器302耦合到通信網絡306，通信網絡306可以是圖2的通信網絡226。如就圖2所說明的那樣，綜合位置伺服器300可以經通信網絡306從使用多個RF格式的位置檢測接收機接收與位置檢測標籤的位置有關的信息。位置計算器302經網絡接 口 304接收信息並且可以接著計算標籤的位置。在本公開內容的一些實施例中，位置計算器從控制系統202接收指示根據以第一 格式的RF信號確定的信息(「第一格式信息」)優於根據以第二格式被接收的RF信號確 定的信息(「第二格式信息」)的消息。響應於這種消息，當位置計算器302接收根據兩種 格式所確定的信息時，其根據所確定的第一格式信息計算標籤的位置。然而，在位置計算器 302僅接收第二格式信息的地方，位置計算器302可以根據第二格式信息計算標籤的位置。 一旦位置計算器302再次接收第一格式信息，其可以根據優選的第一格式信息來繼續計算 標籤的位置。在本公開內容的其它實施例中，位置檢測標籤發射標識標籤的唯一標識符。位置 計算器302可以從控制系統202接收指示優選地要根據第一格式信息來計算指定標籤的位 置的消息，通過標籤的唯一標識符來標識該標籤。響應於這種消息，當位置計算器302既接 收第一格式信息也接收第二格式信息時，其根據第一格式信息來計算指定標籤的位置。然 而，在位置計算器302僅接收第二格式信息的地方，位置計算器302可以根據接收到的第二 格式信息來計算指定標籤的位置。一旦位置計算器302再次接收第一格式信息，其可以根 據優選的第一格式信息來繼續計算指定標籤的位置。儘管圖3示出綜合跟蹤接收機和無線中繼節點的一個示例， 可以對圖3進行各種 改變。舉例來說，節點300的規劃和布置可以變化，並且可以使用或者支持任何數量的跟蹤 接收機、無線節點、若干數量和類型的天線。同樣地，根據特定需要部件可以被組合或者省 略並且額外的部件可以被添加到節點300中。在一些實施例中，通過電腦程式來實現或者支持上文所說明的各種功能，該計 算機程序由計算機可讀程序代碼構成並且被包含在計算機可讀介質中。短語「計算機可讀 程序代碼」包括任何類型的計算機代碼，包括原始碼、目標代碼以及可執行代碼。短語「計 算機可讀介質」包括能夠被計算機訪問的任何類型的介質，諸如只讀存儲器(ROM)、隨機訪 問存儲器(RAM)、硬碟驅動器、壓縮盤(CD)、數字視頻盤(DVD)或者任何其它類型存儲器。闡述貫穿本專利文檔所使用的某些詞和短語的定義是有益的。術語「耦合」及其 派生詞指兩個或更多個元件之間的任何直接或間接的通信，無論這些元件是否物理上彼此 接觸。術語「應用」和「程序」指適應用於以合適的計算機代碼(包括原始碼、目標代碼或 者可執行代碼)實現的一個或多個電腦程式、軟體構件、指令集、過程(procedure)、功 能、對象(object)、類、實例(instance)、有關數據、或者其中的部分。術語「發射」、「接收」 和「通信」以及其派生詞既包含直接通信也包含間接通信。術語「包括」和「包含」以及其 派生詞意思是包括而不限制。術語「或者」是包含性的(inclusive)，意思是和/或。短語 「與...相關聯」和「與之相關聯」以及其派生詞意思可以是包括、被包括在...內、與...互 連、含有、被包含在...內、連接到或者與...連接、耦合到或者與...耦合、可與...通信、 與…合作、交錯(interleave)、並列(juxtapose)、近似於(be proximate to)、結合到或 者與...結合在一起(be bound to or with)、具有、具有...的特性等等。術語「控制器」 意思是控制至少一個操作的任何裝置、系統、或者其中的部分。可以用硬體、固件、軟體或者 相同物中的至少兩個(at least two of thesame)的一些組合來實現控制器。與任何特定 的控制器相關聯的功能可以是集中式的或者分布式的，無論本地地或者遠程地。
雖然本公開內容已經說明了某些實施例和大體上相關聯的方法，這些實施例和方 法的改動和置換對於本領域的技術人員將是顯而易見的。因此，對示例實施例的上述說明 不限定或者約束本公開內容。其它變化、替換和改動也有可能而不背離如在隨附的權利要 求中所定義的本公開內容的實質和範圍.
權利要求
一種系統，其包含位置檢測(LD)發射機，其為可操作的用於發射以第一格式的第一射頻(RF)信號和以第二格式的第二RF信號；第一LD接收機，其為可操作的用於從所述LD發射機接收所述第一RF信號；並且根據所述第一RF信號確定與所述LD發射機的位置有關的第一信息；第二LD接收機，其為可操作的用於從所述LD發射機接收第二RF信號；並且根據所述第二RF信號確定與所述LD發射機的位置有關的第二信息；以及LD伺服器，其為可操作的用於分別從所述第一LD接收機和第二LD接收機無線地接收所述第一信息和第二信息；並且根據所述第一信息和第二信息中的一個來計算所述LD發射機的位置。
2.如權利要求1所述的系統，其中所述LD發射機還為可操作的用於在所述第一 RF信號和所述第二 RF信號的至少一個 中發射標識符；以及所述LD伺服器還為可操作的用於接收指示對於所述LD發射機所述第一信息和第二信息中優選的一個的信號； 從所述第一 LD接收機和第二 LD接收機中的至少一個接收所述標識符；並且 響應於所述標識符，根據所述第一信息和第二信息中優選的一個採計算所述LD發射 機的位置。
3.如權利要求2所述的系統，其中所述LD伺服器還為可操作的用於響應於接收所述第 一信息和第二信息中優選的一個的失敗而根據所述第一信息和第二信息中的另一個來計 算所述LD發射機的位置。
4.如權利要求1所述的系統，其中所述LD伺服器還為可操作的用於經多個中間節點無 線地接收所述第一信息和第二信息。
5.一種設備，其包含 網絡接口 ；以及位置計算器，其為可操作的用於經所述網絡接口從第一位置檢測(LD)接收機接收第一信息，所述第一信息與LD發射 機的位置有關並且根據從所述LD發射機接收的以第一射頻(RF)格式的第一 RF信號而被 確定；經所述網絡接口從第二 LD接收機接收第二信息，所述第二信息與所述LD發射機的位 置有關並且根據從所述LD發射機接收的以第二 RF格式的第二 RF信號而被確定；並且 根據所述第一信息和第二信息中的一個計算所述LD發射機的位置。
6.如權利要求5所述的設備，其中所述位置計算器還為可操作的用於經所述網絡接口接收信號，所述信號指示所述第一信息和第二信息中優選的一個；並且根據所述第一信息和第二信息中優選的一個來計算所述LD發射機的位置。
7.如權利要求6所述的設備，其中所述位置計算器還為可操作的用於響應於接收所述 第一信息和第二信息中優選的一個的失敗而根據所述第一信息和第二信息中的另一個來 計算所述LD發射機的位置。
8.一種方法，其包含從位置檢測(LD)發射機發射以第一格式的第一射頻(RF)信號；從所述LD發射機發射以第二格式的第二 RF信號；在第一 LD接收機中接收所述第一 RF信號並且根據所述第一 RF信號確定與所述LD發 射機的位置有關的第一信息；在第二 LD接收機中接收所述第二 RF信號並且根據所述第二 RF信號確定與所述LD發 射機的位置有關的第二信息；在LD伺服器中無線地接收所述第一信息和第二信息並且根據所述第一信息和第二信 息中的一個來計算所述LD發射機的位置。
9.如權利要求8所述的方法，其還包含在所述第一 RF信號和所述第二 RF信號的至少一個中發射標識符；在所述LD伺服器中接收指示對於所述LD發射機所述第一信息和第二信息中優選的一 個的信號；在所述LD伺服器中從所述第一 LD接收機和第二 LD接收機中的至少一個接收所述標 識符；響應於所述標識符，根據所述第一信息和第二信息中優選的一個來計算所述LD發射 機的位置。
10.如權利要求9所述的方法，其還包含響應於接收所述第一信息和第二信息中優選的一個的失敗而根據所述第一信息和第 二信息中的另一個來計算所述LD發射機的位置。
全文摘要
提供了用於綜合無線位置檢測的設備、系統和方法。系統(200)包括位置檢測(LD)發射機(214、216、218)，其分別發射以第一和第二格式的第一和第二射頻信號。第一和第二LD接收機(220、222)分別接收第一和第二信號並且確定與LD發射機的位置有關的第一和第二信息。LD伺服器(204)無線地接收第一和第二信息並且根據第一和第二信息中的一個計算LD發射機的位置。LD伺服器可以接收指示第一和第二信息中優選的一個的信號並且根據第一和第二信息中優選的一個來計算位置。
文檔編號H04B7/26GK101803240SQ200880107443
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月10日 優先權日2007年7月17日
發明者S·艾米迪 申請人:霍尼韋爾國際公司