增強型電力線通信方法和設備與流程
2023-06-12 18:39:51 3
本披露總體上涉及電力線通信。更具體地但並非排他性地，本披露涉及應用於由導電軌道或電感軌道供電的車輛的電力線通信。
背景技術：
在許多工業、製造、商業、和其它設置中，採用電力線通信介質來向系統中的一個或多個節點分配電力。系統中的一些或所有節點使用傳遞電力的導管來同時傳達數據。
例如，在某些已知車輛系統中，推車(cart)在工廠或倉庫環境中的軌道上行駛。在該系統中，推車使用軌道來進行導向、作為將電力傳輸至推車的導管、並且作為在推車與系統中的其他能夠進行通信的節點之間傳遞數據的通信介質。這些系統常規地用於對倉庫或工廠地板中的部件進行自動分配。
在這些常規系統內，軌道具備其自己的電源。電源對在軌道系統上運行的每輛推車供電。同樣在該系統內，軌道具有相關聯的plc中央協調器，其還可被稱為中央控制器(cco)。cco執行若干種網絡管理功能，如關聯、認證、節點準入控制、服務質量(qos)保證等等。當推車在系統內行駛時，推車與cco進行通信，傳遞並接收與位置、速度、運行特性、功能特性等相關聯的數據。
在示例性常規系統中，軌道線由常軌道或者接合成單個電氣或通信導管的多個軌道段形成。單個電力線通信(plc)中央協調器(cco)在邏輯plc網絡中指示通信。如同在單條連續軌道上一樣，推車貫穿該系統不斷地移動，並且通常，推車在目的地之間以恆定速度移動。
在示例性常規系統中，每輛推車作為單個plc通信節點在邏輯 plc網絡運行。與每個plc節點(即，推車)的通信可以例如根據時分多點接入(tdma)協議進行。pclcco可以作為對每個節點(即，推車)進行輪詢的主控制器運行，並且作為響應，節點被授予在其內可以傳達數據的特定會話窗口。每個會話窗口的持續時間可以基於系統內推車的速度來選擇，推車的速度可以是基本上恆定的。例如，在示例性常規系統中，會話窗口為每節點128毫秒(ms)。相應地，可以認識到，常規電力線通信網絡基於由plccco針對與每輛推車進行通信所設定的固定會話窗口時間而具有運行plc節點(即，推車)的上限。
同樣，在常規系統中，plccco通信地聯接至第二計算系統，該計算系統與plc網絡分開。可經由不同網絡(例如，乙太網)訪問的第二計算系統接受與plc網絡相關聯的信息以及與在軌道系統上運行的推車相關聯的信息。第二計算系統還向plccco和推車提供信息和指示。
在背景部分中所討論的所有主題不一定是現有技術並且不應該僅僅由於其在背景部分中的討論而被假定為是現有技術。據此，除非特別說明是現有技術，對在背景部分中所討論的現有技術中存在的問題或與這種主題相關聯的問題的任何認識不應該被看作現有技術。相反，對在背景部分中的任何主題的討論都應該被看做發明人解決具體問題的方法的一部分，其本身以及本質上也可以是有創造性的。
技術實現要素：
使用常規工具和方法來開發和運行電力線通信系統已經導致發現常規方法的顯著缺點。常規電力線通信(plc)系統迄今為止一直緩慢且效率低下。還觀察到，當一輛或多輛推車圍繞系統移動時，plc軌道信道特性發生變化，並且這種變化使得難以進行通信。此外，由於由常規中央協調器(cco)建立或以其他方式強制執行的定時約束，常規系統受限於可以同時運行的plc節點(即，推車)的 具體數量。
為了解決與單個連續軌道系統和單個plc邏輯網絡相關聯的這些問題，本發明的實施例將軌道系統形成為多個互連的軌道段。每個軌道段可以具有相關聯的電源和相關聯的cco。這些軌道段可以彼此電隔離和通信隔離，並且該多個cco可以被組織在與該多個獨立的plc網絡分開的第二網絡上。在一些情況下，主控制器組織或以其他方式管理這多個cco之間的通信。
進一步認識到，相鄰網絡段可能發生串擾，這增大了協議競爭，並且當通信節點從一個網絡段移動到另一個網絡段時，已觀察到噪聲被引入並且這些段的通信信道特性發生改變，這引起各種通信時延和差錯率的問題。
本公開對採用在軌道上進行電力線通信的已知系統進行了改進。多個邏輯plc網絡段被安排成用於形成電力線通信系統。主控制器指示整個系統的操作。
電力線通信系統中的每個邏輯plc網絡段與其他plc網絡段分開並且與其不同，並且每個段被安排成用於促進在plc網絡域內進行通信的各個節點傳遞數據。這些節點在不同時間進入和退出邏輯plc網絡段，並且在任何給定時間，零個、一個或多個節點可以在該段內運行。
每個邏輯plc網絡段具有專用中央協調器(cco)。中央協調器管理向和從該段進行的通信，並且中央協調器還管理該段內的通信。相應地，電力線通信系統的主控制器可以經由與這些網絡段中每個網絡段的中央協調器進行通信來直接指示每個邏輯plc網絡段的操作。
在一些情況下，電力線通信系統的主控制器指示某些中央協調器何時準許進行通信以及何時保持通信靜默。在一些情況下，主控制器指示某些中央協調器選擇具體的音調值以用於通信中。在一些情況下，以信號發送給每個中央協調器的操作是基於可以在對應的段內存在並運行的節點的每種組合的每個網絡段通信信道特性的信 息。通過根據已知的網絡配置選擇通信參數，可以改進電力線通信。
例如，在一個實施例中，電力線通信系統由已知數量的邏輯plc網絡段形成。在該實施例中，在該系統內運行的節點的數量也是已知的。相應地，由於網絡段的數量是固定的，並且由於可能運行的節點的數量是固定的，因此該系統可以被認為是有限狀態機。在該有限狀態機內，中央控制器可以基於系統的目前狀態來識別每個可能的後續狀態。在這種情況下，每種狀態與另一種狀態分開固定的或可變的時間長度。
例如，限定了有限數量的狀態，其中，第一推車在第一時間在第一軌道段上運行。還可以限定有限數量的可能「接下來」的狀態，其中，考慮了第一推車在第二時間的每一種可能「接下來」的位置。更確切而言，在第二時間，第一推車可以繼續在第一軌道段上運行，或者在第二時間，第一推車可以正在轉移到(或已經轉移到)第二軌道段。以此方式，可以針對有限狀態機的每種可能狀態形成「軌道網絡圖」。
如在該示例中所描述的，可以識別多個網絡圖，其中，每個圖表示整個系統的一種可能的配置(即，狀態)，並且可以為每種可能的配置識別單獨的圖。每個網絡圖可以定義當軌道系統處於具體相關聯狀態時將使用的具體通信參數。因此，基於電力線通信系統在任何給定時間的狀態，主控制器可以指示每個網絡段的通信參數以提高可靠性、效率、吞吐量以及plc網絡通信的其它特性。
例如，在一些情況下，已知的是，來自一個邏輯plc網絡段的通信將會通過添加噪聲、不必要的通信業務、串擾、或某種其他破壞來破壞另一個邏輯通信plc網絡段的通信。在預知系統的各種狀態中的每種狀態的情況下，以及在預知每種可能「接下來」的狀態的情況下，主控制器可以指示通信參數來減少破壞量。
在本實施例或者其他實施例中，還可以用其他方式使用對電力線通信系統的各種狀態的預知。例如，當主系統控制器識別出一種具體系統狀態時，主控制器還可以識別或以其他方式預測某個節點即 將從一個邏輯plc網絡段移動到另一個網絡段。在進行這種識別時，主控制器可以向來臨的變化的受影響的中央協調器提供信息，其是將要離開一個網絡段並進入不同網絡段的某個節點。
在一種情況下，可以指示中央協調器使用將要離開其段的節點將進入的段的網絡加密密鑰(nek)來對該節點進行編程。在另一種情況下，中央協調器將配備有針對將要進入該段的節點的節點標識符信息。在這些情況或另外其他的情況下，可以使用針對每個軌道段所限定的具體音調圖所指示的不同音調(即，載波頻率)來進行具體網絡段的通信。由於每個軌道段上的推車與中央協調器之間的通信是根據具體音調圖運行的，因此可以減少一個軌道段與相鄰軌道段之間的幹擾。還考慮了傳達基於電力線通信系統的過去狀態、當前狀態和未來狀態的其他信息。
一種電力線通信系統可以被總結為包括：多個軌道段，該多個軌道段中的每個軌道段與該多個軌道段中的其他軌道段電隔離，該多個軌道段中的每個軌道段被配置成用於從軌道段電源接收電力；至少一輛推車，該至少一輛推車被配置成用於在該多個軌道段上運行，該至少一輛推車具有驅動機構，並且該至少一輛推車具有推車控制器，該推車控制器被配置成用於進行電力線通信，其中，該多個軌道段中的每個軌道段具有至少部分地由表示在對應的軌道段上運行的推車的推車信息所限定的當前狀態；多個中央協調器，該多個中央協調器中的每個中央協調器聯接至該多個軌道段中的對應的軌道段上，該多個中央協調器中的每個中央協調器被配置成用於在該多個軌道段中的其對應的軌道段上執行探測協議，並且該多個中央協調器中的每個中央協調器被配置成用於存儲與該多個軌道段中的該對應的軌道段的當前狀態相關聯的當前音調圖；以及主控制器，該主控制器通信地聯接至該多個中央協調器中的每個中央協調器，該主控制器被配置成用於指示在該多個中央協調器中的每個中央協調器上執行該探測協議。
該主控制器可以被配置成用於識別該多個軌道段中的至少一個 軌道段的即將發生的狀態變化。基於對該多個軌道段中的該至少一個軌道段的該即將發生的狀態變化的識別，該主控制器可以被配置成用於將表示與該多個軌道段中的該對應的軌道段的更新後的狀態相關聯的更新後的音調圖的信息傳達到聯接至該多個軌道段中的該對應的軌道段上的中央協調器。在接收到表示該更新後的音調圖的該信息之後，聯接至該多個軌道段中的該對應的軌道段上的該中央協調器可以被配置成用於在該即將發生的狀態變化之後將更新後的音調圖傳遞至將會在該多個軌道段中的該對應的軌道段上運行的每輛推車。基於對該多個軌道段中的該至少一個軌道段的該即將發生的狀態變化的識別，該主控制器可以被配置成用於將表示同與該多個軌道段中的該對應的軌道段相鄰的軌道段的更新後的狀態相關聯的第二更新後的音調圖的信息傳達到聯接至該多個軌道段中的該對應的軌道段上的該中央協調器。在接收到表示該第二更新後的音調圖的該信息之後，聯接至該多個軌道段中的該對應的軌道段上的該中央協調器可以被配置成用於在該即將發生的狀態變化之後將第二更新後的音調圖信息傳遞至將會在與該多個軌道段中的該對應的軌道段相鄰的該軌道段上運行的每輛推車。該多個軌道段中的每個軌道段可以被配置成用於作為具有相關聯網絡標識符和相關聯網絡加密密鑰的邏輯子網來運行。該探測協議被安排成用於針對該多個軌道段中的每個軌道段的每種可能狀態表徵噪聲環境並且記錄信道特性。該探測協議可以在訓練會話期間執行，該訓練會話被安排成用於針對該多個軌道段中的每個軌道段的每種可能狀態捕捉噪聲環境和信道特性。可以隨著時間推移收集探測數據並且對其進行平均，該平均探測數據用於生成音調圖信息。
一種在軌道系統上進行電力線通信的方法可以被總結為包括：提供第一軌道段和第二軌道段，該第一軌道段和該第二軌道段彼此電隔離；在該軌道系統上運行電力線通信使能車輛，該電力線通信使能車輛被安排成從該第一軌道段行駛到該第二軌道段；在該第一軌道段上運行第一電力線通信子網，該第一電力線通信子網至少部分 地由第一網絡標識符所限定；在該第二軌道段上運行第二電力線通信子網，該第二電力線通信子網至少部分地由第二網絡標識符所限定；在該第一電力線通信子網上運行第一探測協議，該第一探測協議被安排成用於收集在該第一軌道段的所選擇的多種狀態下的網絡特性，該第一軌道段的所選擇的每種狀態由在該第一軌道段上運行的電力線通信使能車輛所限定；針對該第一軌道段的每種狀態生成音調圖；識別將要在該第一軌道段上發生的即將發生的狀態變化，狀態變化由進入或退出軌道段的至少一輛電力線通信使能車輛所限行；並且將第一更新後的音調圖信息傳達至與該第一軌道段相關聯的中央協調器，該第一更新後的音調圖信息與將要在該第一軌道段上發生的該即將發生的狀態變化相對應。
運行該第一電力線通信子網可以包括根據第一網絡加密密鑰將數據譯成密碼，並且其中，運行該第二電力線通信子網可以包括根據第二網絡加密密鑰將數據譯成密碼。該方法可以包括：在該第二電力線通信子網上運行第二探測協議，該第二探測協議被安排成用於收集在該第二軌道段的所選擇的多種狀態下的網絡特性，該第二軌道段的所選擇的每種狀態由在該第二軌道段上運行多輛的電力線通信使能車輛所限定；針對該第二軌道段的每種狀態生成音調圖；識別將要在該第二軌道段上發生的即將發生的狀態變化；並且將第二更新後的音調圖信息傳達至與該第二軌道段相關聯的中央協調器，該第二更新後的音調圖信息與將要在該第二軌道段上發生的該即將發生的狀態變化相對應。該方法可以包括：將同與將要在該第二軌道段上發生的該即將發生的狀態變化相對應的該更新後的音調圖信息相關聯的網絡信息從與該第一軌道段相關聯的該中央協調器傳達至在該第一軌道段上運行的第一電力線通信使能車輛，在該第一軌道段上運行的該第一電力線通信使能車輛是在該第二軌道段上發生該即將發生的狀態變化之後將會在該第二軌道段上運行的車輛。同與將要在該第二軌道段上發生的該即將發生的狀態變化相對應的該更新後的音調圖信息相關聯的該網絡信息可以包括該第二網 絡標識符。可以在第一訓練會話期間執行該第一探測協議，該第一訓練會話被安排成用於針對該第一軌道段的每種可能狀態捕捉噪聲環境和信道特性。
一種被配置成用於根據電力線通信協議進行通信的軌道系統可以被總結為包括：該軌道系統的主控制器；第一軌道段；第二軌道段，該第二軌道段機械地聯接至該第一軌道段，該第一軌道段和該第二軌道段彼此電隔離，其中，該第一軌道段和該第二軌道段被配置成用於準許電力線通信使能車輛從一個軌道段行駛到另一個軌道段；第一中央協調器，該第一中央協調器被配置成用於：在該第一軌道段上運行第一電力線通信子網，該第一電力線通信子網至少部分地由第一網絡標識符所限定；在該第一電力線通信子網上運行第一探測協議，該第一探測協議被安排成用於收集在該第一軌道段的所選擇的多種狀態下的網絡特性，所選擇的每種狀態由在該第一軌道段上運行的多輛電力線通信使能車輛所限定；並且將在該第一軌道段的所選擇的這些狀態下的這些收集的網絡特性傳達至該主控制器；以及第二中央協調器，該第二中央協調器被配置成用於：在該第二軌道段上運行第二電力線通信子網，該第二電力線通信子網至少部分地由第二網絡標識符所限定，其中，在該第二電力線通信子網上傳遞的數據根據第二網絡加密密鑰被譯成密碼；在該第二電力線通信子網上運行第二探測協議，該第二探測協議被安排成用於收集在該第二軌道段的所選擇的多種狀態下的網絡特性；並且將在該第二軌道段的所選擇的這些狀態下的這些收集的網絡特性傳達至該主控制器。
該主控制器可以被配置成用於：基於在該第一軌道段的所選擇的這些狀態下的這些收集的網絡特性以及在該第二軌道段的所選擇的這些狀態下的這些收集的網絡特性生成多個音調圖；識別將要在該第一軌道段上發生的第一即將發生的狀態變化以及將要在該第二軌道段上發生的第二即將發生的狀態變化，狀態變化由進入或退出軌道段的至少一輛電力線通信使能車輛所限定；將表示第一更新後的 音調圖的信息傳達給該第一中央協調器，該第一更新後的音調圖與該第一即將發生的狀態變化相對應；並且將表示第二更新後的音調圖的信息傳達給該第二中央協調器，該第二更新後的音調圖與該第二即將發生的狀態變化相對應。該第一中央協調器可以被配置成用於：根據該第一即將發生的狀態變化將與該第一更新後的音調圖相關聯的網絡信息傳達至將會在該第一軌道段上運行的第一電力線通信使能車輛；並且根據該第二即將發生的狀態變化將與該第二更新後的音調圖相關聯的網絡信息傳達至將會在該第二軌道段上運行的第二電力線通信使能車輛。該主控制器可以被配置成用於：執行第一訓練會話，該第一訓練會話被安排成用於針對該第一軌道段的每種可能狀態捕捉噪聲環境和信道特性。該第一軌道段和第二軌道段可以彼此通信地隔離。
在本披露中所討論的電力線通信設備和方法中，網絡通信得到了改善。本披露中所描述的創新是新的並且有用的，並且該創新在電力線通信行業中不是公知的、例行的或常規的。
本文所描述的創新使用以新的並且有用的方式組合的建築塊連同其他結構和限制來創造超出迄今為止常規地已知的事物。這些實施例對計算系統進行了改進，當未被編程或以不同方式編程時，這些計算系統並不能執行或提供本文中所要求的特定電力線通信特徵。
本披露中所描述的實施例改進了已知的電力線通信過程和技術。在本文的實施例中所描述的計算機化動作不純粹是常規的並且不是很好理解。相反，這些動作對於工業而言是新的。此外，當單獨考慮這些動作時，如結合這些實施例所描述的動作的組合提供了還沒有存在的新信息、動力、和商業結果。
針對什麼構成了抽象理念，不存在盛行的已接受的定義。在某種程度上，本披露中所討論的概念可以被認為是抽象的；權利要求書介紹了所述所宣稱的抽象概念的有形、實際和具體應用。
本文中所描述的實施例使用計算機化技術來改進電力線通信的 技術，但是存在依然可用於在電力線通信系統上傳達數據的其他技術和工具。因此，所要求的主題並不排除整個或者甚至實質性的電力線通信技術領域。
這些特徵與將在隨後變得明顯的其他方面和優點一起存在於如在下文中更全面地描述並且要求保護的構造和操作的細節，參照構成本文一部分的附圖。
已提供了此簡要概述來以簡化的形式引入在以下詳細說明書中進一步詳細描述的某些概念。除非另外明確表述，否則本概述並不旨在標識所要求的主題的關鍵或必要特徵，也不旨在限制或限定所要求保護的主題的範圍。
附圖說明
參照以下附圖描述了非限制性且非窮盡的實施例，其中，除非另外指定，貫穿不同視圖，類似的標號指代類似的部分。附圖中元件的尺寸和相對位置不一定是按比例繪製的。例如，對不同元件的形狀進行選擇、放大以及定位，以提高附圖可識別性。為了易於在附圖中進行識別，選擇了如所描繪的這些元件的具體形狀。下文參照附圖對一個或多個實施例進行描述，在附圖中：
圖1展示了倉庫建築物背景下的分段軌道系統的示例；
圖2是軌道系統的一個區段，示出了推車、通信、電力和控制裝置的實施例；
圖3是主控制器、中央協調器和節點控制器的實施例的示意性框圖；
圖4是數據流，展示了收集每種狀態的信道信息的訓練會話；並且
圖5是數據流，展示了plccco如何使用狀態信息來設置plc網絡音調圖。
具體實施方式
通過參照本發明的優選實施例的以下詳細描述，可以更加容易地理解本發明。應當理解的是，本文中所使用的術語僅是為了描述特定實施例的目的而並非旨在是限制性的。應進一步理解的是，除非本文中具體限定，應賦予本文中所使用的術語其相關技術領域中已知的傳統含義。
在以下說明中，闡述了某些特定的細節以便提供對所披露的不同實施例的全面理解。然而，相關領域的技術人員將會認識到，多個實施例可以無需這些具體細節中的一個或多個細節來實踐，或者可以使用其他方法、部件、材料等來實踐。在其他情形下，尚未詳細示出或者描述與聯網計算設備相關聯的公知結構，以避免對這些實施例的不必要的晦澀說明。
關於在某些行業和其他設置中所採用的電力線通信系統概括描述了本發明的實施例。本文中所描述的具體實施例針對電力線通信介質，這些電力線通信介質用來同時向系統中的一個或多個節點分配電力並且允許經由用來分配電力的相同導管進行數據通信。在這些實施例中，電力線通信使能車輛(即，推車)在工廠或倉庫環境中的軌道上行駛，但這些實施例不是限制性的。相反，還設想了其它設備、導管和環境。選擇本文中所描述的實施例來說明本文中所描述的增強型電力線通信方法和設備的創造性方面，並且所選擇的這些實施例並不將本文中所描述的發明理念和概念的應用限制於所描述的實施例。
圖1展示了倉庫建築物12的背景下的分段軌道系統10的示例。軌道系統10可以用來引導自動推車，這些自動推車將零件遞送或取回到各個擱架單元14和組裝站16。圖1的軌道系統10由用參考數字18a至18m標識的十三個軌道段組成。當然，也可以使用更多或更少的軌道段，並且這十三個軌道段中的每個軌道段均由一個、兩個或更多物理軌道部分所組成。例如，圖1中的軌道段18e包括多個彎曲部分。軌道段18e可以由單個彎曲的物理軌道或形成彎曲部的多個軌道部分形成。據此，圖1中的軌道段18f基本上是筆直的。 軌道段18f可以由單個筆直的物理軌道或多個軌道部分形成。在一些情況下，軌道段18f可以足夠短，使得得以使用單個物理軌道。在其他情況下，如當軌道段18f數十或數百英尺長時，軌道段18f由若干物理軌道部分形成。
在許多實施例中，軌道系統10的這些軌道被形成為一對平行的軋鋼條，與使用火車拉動乘客和貨物的常規運輸系統中的軌道類似，推車或其他車輛可以沿著軋鋼條滾動。軌道系統10的這些軌道的大小可以比常規火車系統的更大、更小或相同。相對應地，所描述的實施例中的在軌道系統10上行駛的推車包括至少四個輪子，這些輪子被配置為彼此分開第一距離的一對前輪以及彼此分開相同的第一距離的一對後輪。這樣的推車的輪子由一對鋼軌機械支撐並且沿著這對鋼軌行駛。在圖1的背景下，推車可以像在連續軌道上一樣從軌道段行駛到軌道段，然而，在圖1中，每個軌道段可以表示具有專用電源的不同通信網絡。每個軌道段18a-18m的軌道可以被形成為平行軌道，三寬軌道、或某一其他數量的軌道。在一些情況下，形成非通信、不帶電的軌道從而以物理方式支撐推車，同時形成一個、兩個或更多軌道或其他導管以在每個軌道段內攜帶電力和通信業務。相應地，軌道系統10的單獨軌道段可以基於大小、重量、材料、距離和任何其他這類因素而形成以適合具體的環境規格。在軌道系統10的軌道段上運行的推車可以類似地由任意數量的車軸、任意數量的輪子、乃至非輪式支撐和行使系統形成以適合具體環境。
在一些情況下，軌道系統10是直接供電軌道系統。也設想到各式各樣的其他電源系統，包括但不限於：採用掩埋電線進行通信、導向和/或供電的感應供電軌道或無軌系統；架空電纜懸掛系統、雷射供電系統、以及其他類型的電力分配方案。在一些情況下，經由大小合適的金屬導線來執行電力傳輸。在其他情況下，採用使用非接觸式電感或電容連接的電力傳輸。
在運行時，軌道段18a-18m可以針對每個單獨的推車的牽引系統以及該推車的控制系統來向該推車提供電力。可替代地或此外， 每輛推車還可以具有車載電力系統或某個其他不同的局部或群電源。在一些情況下，電動機、發動機、機械傳動機構、懸浮系統、或某種其他機構中的一者或多者可以構成每輛推車的牽引系統。
在圖1中，軌道段18a-18m與彼此電隔離。如隔離器20指示的，每個軌道段與其他軌道段分開並且關於電源功能和電力線通信方面不同。隔離器20可以由電子電路、絕緣材料、電路和絕緣材料的組合、或者通過某種其他手段形成。例如，基於電子電路的隔離器20可以是基於變壓器的電路、基於開關的電路、或某種其他電路。作為另一個示例，各種散體材料(如玻璃、橡膠、陶瓷、空氣以及其它材料)可以用來形成隔離器20。
在一些實施例中，軌道段18a-18m上運行的推車具有電隔離的輪子或其他觸點，這些輪子或觸點被安排成用於當推車跨過隔離器20邊界時避免將一個軌道段以電氣方式、通信方式、或電氣和通信方式短路到相鄰軌道段上。例如，在四輪推車中，一對前輪可能跨入第二軌道段而一對後輪仍然在第一軌道段中。在這些情況下，如果前輪不與後輪電隔離，並且如果推車框架或本體導電，那麼在推車行駛跨過軌道段邊界(例如，隔離器20)時，第一軌道段和第二軌道段可能短路在一起。在其他實施例中，識別推車跨過段邊界的即將發生的跨越的中央控制器可以控制電力和通信以防止這類短路。
由於軌道段18a-18m被隔離，每個段被安排成按照其自身獨立的通信網絡運行。通過將軌道系統10形成為一組更短的軌道段18a-18m，減小了對每個段的通信負荷和電力負荷。例如，在較大的軌道系統中，上百輛推車可以在任何給定時間運行。然而，由於分段，每個軌道段可能使更少推車在任何給定時間運行。因此，通信時延可以更小，段控制器可以需要更少的計算能力，並且還可以實現其他益處。
圖2是軌道系統10的一個區段，示出了推車、通信、電力和控制裝置的實施例。圖2中展示的軌道系統10的區段與圖1的軌道段 18d-18f相對應。在圖2中，沿著軌道系統10的各區段展示了朝著由38a-38b所展示的方向移動的多輛推車22a-22i。具體而言，三輛推車22a-22c正在在軌道區段18d上運行；兩輛推車22d-22e正在軌道區段18e上運行；一輛推車22f正在軌道區段18e和軌道區段18f之間轉移，並且三輛推車22g-22i正在在軌道區段18f上運行。
這些軌道區段中的每個軌道區段具有專用中央協調器(cco)，該中央協調器還作為該區段的電力線通信數據機運行，並且每個軌道區段還具有專用電源。確切而言，在圖2中，中央協調器26d經由第一通信介質30d聯接至軌道區段18d，並且電源28d經由電力導管34d聯接至軌道區段18d。相應地，中央協調器26e經由第一通信介質30e聯接至軌道區段18e，並且電源28e經由電力導管34e聯接至軌道區段18e；並且中央協調器26f經由第一通信介質30f聯接至軌道區段18f，並且電源28f經由電力導管34f聯接至軌道區段18f。
每個軌道段的專用電源可以通過許多方式來實現。例如，每個軌道段可以被安排成使得軌道系統中存在與軌道段數量相同的電源。在其他實施例中，一個電源可以為軌道系統中的若干軌道段或甚至所有軌道段供應電力。在這些情況下，供應給每個軌道段的電力可以從供應給其他軌道段的電力中被過濾掉。通過提供這類過濾，一個軌道段的電力線通信可以與其他軌道段的電力線通信隔離開來。
在每個軌道段18a-18m上運行的電力線通信網絡是由對應的中央協調器26a-26m(cco的26a-26c和26g-26m未示出)管理的閉合系統。參與每個電力線通信網絡的設備共享公共網絡標識符(nid)和公共網絡成員密鑰(nmk)。相應地，由nid和nmk所限定的邏輯網絡可以在每個軌道段18a-18m上運行。
nid和nmk用來管理網絡加密密鑰(nek)。使用nek對在網絡上傳遞的數據進行編碼。相應地，可以對合法屬於網絡上的消息進行解碼，並且其他消息(如由串擾引起的那些消息)不能被解碼。不能被解碼的消息被網絡設備忽略，但這類消息導致通信低效，如增大的時延、增大的電力使用、以及其他不期望的效應。
軌道系統10的主控制器24可以被配置成為每個軌道段18a-18m分配唯一nek。每個nek將與其他nek不同，以便克服串擾。每個nek還可以共享特定屬性，從而使得每個軌道段網絡是主網絡的邏輯子網。
架構化的nek選擇和分配方案可以提供多項益處。一項這類益處是群發消息，其中，網絡設備都可以接收到主控制器24發送的消息。另一項益處是一個軌道段18a-18m的中央協調器26a-26m可以將後續軌道段的nek編程到即將跨越軌道段邊界的推車中。以此方式，推車可以在離開前一個軌道段之後立即與新軌道段的中央協調器進行通信。如果由於某種原因該過程失敗，則進入沒有適當nek的新軌道段的推車將必須使用已知關聯(例如，檢測/認證)技術來加入新網絡(即，邏輯子網)。
軌道系統10中的每個中央協調器經由第二通信介質32a-32m分別聯接至主控制器24。在圖2中，出於簡潔起見，僅展示了三個第二通信介質鏈路。這些是分別聯接至中央協調器26d-26f的第二通信介質鏈路32d-32f。每個中央協調器26a-26f還包括電力線通信數據機電路和軟體，該數據機電路和軟體進行協作以向和從在對應的軌道段18a-18m上運行的任何推車22a-22i傳遞數據。
在一些實施例中，主控制器24、中央控制器、或者主控制器24與中央控制器的組合與每個對應的電源進行通信。例如，展示了從第二通信介質32d到電源28d、從中央控制器26d至電源28d、以及經由第三通信介質33d直接從主控制器24到電源28d的可選通信線路。儘管未示出，但應理解的是，可以用類似方式合適地聯接和控制零個、一個或多個電源。
主控制器24包括可以聯接至如廣域網(例如，網際網路)、不同類型的網絡或另一種通信架構等附加網絡資源的通信接口36。在一些情況下，接口36聯接至區域網(lan)，並且主控制器接收來自監管工廠自動化系統(未示出)的指示並且向其報告狀態。
主控制器24可以配置有對軌道系統10的一級或多級監管控制。
在一些情況下，主控制器24僅執行觀察功能。在這些情況下，主控制器24被安排成用於從每個軌道段中央協調器26a-26m收集狀態，如在每個軌道段上運行的推車數量、每輛推車的代表性標識符、與每輛推車相關聯的服務信息或數據、錯誤報告或故障報告等等。在這些情況下，主控制器24可以向單獨中央協調器26a-26m提供指示，如通電、重置、報告狀態等等。可替代地，主控制器24可以簡單地從中央協調器26a-26m接收狀態。在這種配置中，主控制器24不指示中央協調器26a-26m的操作或單獨推車22a-22i的操作。
在其他情況下，主控制器24主動控制一個或多個中央協調器26a-26m、一輛或多輛推車22a-22i、或中央協調器器26a-26m和推車22a-22i兩者的操作。也就是，在一些情況下，主控制器24通過動態地指示軌道系統10中的每輛推車22a-22i的運動和位置來控制每輛推車22a-22i的位置。在這些情況下，例如，對每輛推車22a-22i的指令從主控制器24傳達到對應的中央協調器26a-26m，並且經由電力線通信進一步傳達經過對應的軌道段18a-18m到達所標識的推車22a-22i。中央協調器26a-26m可以直接聯接至電力軌道、電感電力電路、或其他電力導管；或者所述聯接可以通過對應的軌道段電源28a-28m。每輛推車22a-22i上的電力線通信節點接收並傳輸數據和指令至控制推車的操作的模塊。
每個軌道段18a-18m具有不同時不變特性電氣噪聲籤名，電力線通信數據機必須在該電氣噪聲籤名上通信。該籤名由軌道段的具體參數所限定，如軌道段的軌型、其物理配置(例如，到電氣接地平面的接近度)、軌道段的電源噪聲、到其他噪聲源的接近度、來自其他軌道段的通信串擾、以及對於每個軌段而言唯一的其他因素。每個軌道段的電氣噪聲環境還受到由每輛推車在軌道段上的位置和運行所引起的時變噪聲和位置變化噪聲的影響。例如，電氣瞬態、噪聲和電源加載都可能會由推車引起。當推車進入和離開具體軌道段時，這些特性可能會特別明顯，或者它們的影響可能會特別誇張。
已觀察到，無論何時推車(其是電力線通信節點)離開一個軌道段並進入另一個軌道段，兩個軌道段的電氣噪聲籤名發生變化。在一些情況下，這些變化導致一個或兩個網絡發生網絡關閉，從而強制執行恢復協議。除了噪聲籤名的變化以外，串擾經常會導致每個軌道段在在協議競爭、發現和重新建立上花費額外時間。
減輕當推車頻繁地從一個軌道段行駛到另一個軌道段時所導致的問題的一種方式是：允許以可預測速率(如每128毫秒(ms)一次)以較低的可變性來輪詢每輛推車並且使用所收集的信息來更新軌道段網絡內的通信參數。可以通過將與通信相關聯的信息從一個軌道段傳遞到另一個軌道段(例如，將推車標識符傳遞至推車不久將會進入的軌道段)來減輕進一步問題。當推車在系統內移動時，通過生成指示軌道段網絡中的通信參數的音調圖並且將這些音調圖傳達至各中央協調器來解決更進一步的問題。在本披露中描述了這些和其他解決方案的各個方面。
電力線通信(plc)技術(如在家庭插電聯盟av規範和ieee標準1901-2010標準中所指定的那些技術，這些技術通過引用結合在此)使用正交頻分多路復用(ofdm)方法來傳輸數據。許多正交載波(音調)用來在比任何單個載波自己使用的寬得多的合成帶寬上傳輸消息的各個部分。在這些協議中，探測過程用來表徵每個軌道段的噪聲環境和信道特性並且針對每種軌道狀態記錄該軌道段的信道特性。探測過程信息用於確定由plc網絡所使用的頻帶內的每個載波或載波組的通信能力。可以支持更高階調製的載波用於發送比使用更低階調製的更有可能受到的幹擾的載波更多的數據。探測過程用於創建每個活躍載波的信息攜帶能力的列表、或「音調圖」。當推車節點使用音調圖時，推車節點與中央協調器之間的通信可以得到改進。而且，當為推車節點提供與接下來將會進入的軌道段相關聯的音調圖時，不久將會進入的軌道段內的通信也可以得到改進。
通過某些實施例的更加詳細的說明，ofdm通信系統中的傳輸頻帶被分解成多個已調載波(即，音調)，這些已調載波單獨使用 比在用一個載波對整個帶寬進行調製的情況下更小的帶寬。可用帶寬的這種劃分使所產生的通信系統對某些類型的噪聲和信道衰落更具魯棒性。在這些情況下，可以創建具有表示每個音調的狀態(即，可供使用性)連同用於每個音調的調製方法的條目的一個或多個音調圖。
如本文中所討論的音調圖可以採取任何形式。具體表格中的數據通常指示音調是否正在使用中或是否可供使用，並且具體參數指示用於每個音調的調製類型，如傳輸增益、調製類型、鏈路質量指示符、針對一個或多個子帶的電力控制、各模式支持參數、各服務質量參數、某些用戶定義的參數等等。收發器或收發器的控制機構可以使用音調圖中的信息來維護和改善信號(例如，改變發送器增益，選擇具體音調來傳輸更多數據等等)。
在一些情況下，形成並維護每個中央控制器的一個音調圖表格。在其他情況下，形成並維護每輛推車的一個音調圖表格。在這些情況下，當遇到軌道系統的各種狀態時，更新、替換或以其他方式修改具體表格。這些情況可能具體涉及：一個或多個控制器(即，主控制器或一個或多個中央控制器)將音調圖數據明確傳達至一輛或多輛推車。
在其他情況下，創建多個表格並且將其存儲在與系統相關聯的各存儲器中，而非對一個或多個音調圖表格進行修改。在這些情況下，可以採用索引方法或某種其他方法來允許控制器選擇不同的預先建立的音調圖。這種索引方法或類似方法可能比涉及到修改具體音調圖表格、傳達所述修改和使改變後的音調圖可供使用的其他方法更快。例如，在本披露的採用索引方法或其他方法的一些實施例中，一個或多個音調圖可以是每種段狀態和針對段中的每個節點預先創建的(例如，在訓練會話期間)或以動態方式創建的(例如，在正常運行期間)。這些預先創建的或以動態方式創建的音調圖可以存儲在相關聯的控制器和plc節點(即，推車)可訪問的可用存儲器中。
一般而言，基於ofdm的探測協議對於未發生物理變化或緩慢變化的網絡很有效。然而，需要相對大量的時間來收集數據和計算將會大幅度改進通信的音調圖。在有電氣噪聲並且快速變化的信道(如軌道段18a-18m)中，產生令人滿意的音調圖所需的時間增加，這會影響網絡的時延和吞吐量數據速率。另一方面，不能使用探測協議使軌道段上的通信面臨不可接受的過多出錯率，這也影響了時延和吞吐量數據速率。
在軌道系統(如在圖1和圖2的軌道系統10)中，推車的和軌道段的數量受到限制。相應地，可以將整個系統作為考慮了在任意給定時間推車和軌道段配置的每種可能組合的大型狀態機來進行分析。可以進一步分析該系統以標識在軌道段上引起可測量地不同通信信道特性的推車和軌道段配置的組合。在一種訓練方法中，主控制器24可以用來將推車置於每種可能的配置或「狀態」下，並且可以收集音調圖數據以標識具有改進的通信特性的狀態。然後，主控制器24可以使用具有改進的特性的狀態來指示軌道系統10的操作。可替代地，在一種不同的訓練方法中，在軌道系統10正在使用中時，主控制器24可以執行探測操作，並且主控制器24可以累加、隨時間變化取平均以及以其他方式分析數據從而了解哪些狀態提供了改進的通信。隨著時間推移，主控制器24可以通過重複收集、分析和生成音調圖數據、提供更新後的音調圖並且在處於期望配置下的軌道段當中指示推車操作來持續提高其通信能力(例如，數據位率減小、精度更大等等)。這些不同的音調圖可以按數字進行檢索，所以它們可以被快速地傳達和激活。
軌道系統10的正常運行時，主控制器24了解每個段18a-18m內的每輛推車22a-22i的當前狀態。主控制器24還被配置成用於基於來自每輛推車22a-22i的信息來識別「接下來」的哪個狀態即將發生。在一些情況下，主控制器24還被被配置成用於預測狀態何時將會發生變化。在具備這種先驗信息的情況下，主控制器24被配置成用於向在後續間隔中將會受到影響的中央協調器26a-26m發送信號 並且將相關狀態信息傳遞至那些中央協調器26a-26m。這種發送信號可以實時地發生。使用來自主控制器24的信息，受影響的中心中央協調器26a-26m能夠調整對應的軌道段音調圖以改進通信。在一些情況下，中央協調器26a-26m在狀態變化之前採取動作，如在50毫秒內；可替代地，這些中央協調器可以僅在狀態變化之後採取動作來調整音調圖。
可替代地或此外，在軌道系統10上運行的單獨汽車可以參與到更新每個軌道段18a-18m上的網絡通信的操作中。例如，使用電子位置傳感器、基於led的光傳感器(例如，紅外光束)、或某些其它信號發送機構、一輛或多輛推車22a-22i可以智能地識別何時即將發生狀態改變。在一些情況下，每輛這類推車22a-22i都可以向它們當前的中央協調器26a-26m提供這類信息。在一些情況下，每輛這類推車22a-22i都可以將音調圖到自更新到已知條件、預測條件、默認條件或某個其他條件。對應的推車22a-22i中的更新可以在軌道段狀態變化之前、在軌道段狀態變化期間、或在軌道段狀態變化之後不久發生。
考慮圖2中所展示的一種情況，推車22f從軌道段18e轉到軌道段18f。主控制器24可以識別出軌道段18e的狀態變化以及軌道段18f的狀態變化即將發生。主控制器24可以基於推車22f的位置、推車22f的運動、來自在軌道段18e與軌道段18f之間的隔離設備20的信息或者以某種其他方式來識別即將來臨的狀態變化。與隔離設備20、軌道段18e、軌道段18f和推車22f相關聯的一個或多個傳感器可以捕捉與狀態變化相關聯的信息，並且該信息可以被從推車22f經過中央協調器26e、26f傳遞至主控制器24。
在主控制器24識別出由推車22f跨越軌道段邊界而引起的即將發生的狀態變化之後，該主控制器可以將定時信息傳達給中央協調器26e和中央協調器26f兩者。該定時信息可以是狀態變化將要發生的標識時間、與參考點在時間上的時間差、或某種其他時間信息。此外，主控制器可以將音調圖信息、汽車標識符信息、網絡加密密 鑰信息以及其他網絡相關信息傳遞至中央協調器26e和中央協調器26f中的一者或兩者。對應的中央協調器將會將所接收到的網絡相關信息或其他信息傳遞至軌道段上的每輛推車。
例如，在一種情況下，主控制器24將會對軌道段18e的更新後的數據以及軌道段18f的更新後的數據進行標識。每個軌道段的更新後的數據將包括更新後的音調圖和更新後的網絡密鑰，並且更新後的數據可以可選地包括與狀態將發生變化的時間相關聯的定時信息。軌道段18e的更新後的數據將會被發送至中央協調器26e或以其他方式被其取回，並且中央協調器26e將會將軌道段18e的更新後的數據傳遞至推車22d和推車22e。此外，軌道段18f的更新後的數據將會被發送至中央協調器26e或以其他方式被其取回，並且中央協調器26e將會將軌道段18f的更新後的數據傳遞至推車22f。最後，軌道段18f的更新後的數據將會被發送至中央協調器26f或以其他方式被其取回，並且中央協調器26f將會將軌道段18f的更新後的數據傳遞至推車22g、推車22h和推車22i。以此方式，中央協調器26e、中央協調器26f以及推車22d-22i中的每一者將具有當前網絡信息(例如，音調圖、網絡密鑰等等)和未來網絡信息(例如，未來音調圖、未來網絡密鑰等等)兩者。每個中央協調器和每輛推車都還將具有指示設備關於何時應用更新後(即，未來)的網絡信息的定時信息。
在一些實施例中，該定時信息並不重要。也就是，在一些實施例中，推車足夠緩慢地移動，並且通信足夠分散，以使得並不使用軌道系統10中的各控制器之間的共同時鐘源。在其他實施例(如有許多推車並且推車高速移動的實施例)中，各個控制器還可以使用同步時鐘源、傳輸的時間信標、在網絡時基上觸發的同步方案、或在中央協調器26a-26m、推車22a-22i、與主控制器24之間協調定時信息的某個其他機構。
使用本文中所描述的更新過程，預先建立探測協議信息，並且在正常運行期間不需要捕捉新的探測信息。通過識別即將發生的狀態 變化，主控制器24可以指示對網絡設備的更新並且由此改善每個邏輯子網的網絡性能。
在軌道系統10內，應認識到的是，一些軌道段18a-18m的狀態可能從一個間隔到下一個間隔發生變化，並且其它軌道段18a-18m的狀態貫穿一個或多個間隔可以保持不變。以下內容在本披露的範圍內：當狀態變化產生相同的音調圖時，或者當具體軌道段狀態不會變化時，主控制器24可以或者可以不向受影響的中央協調器發送指示。
在一些情況下，主控制器24被配置成用於實時動態地更新狀態信息、音調圖信息、以及其他全系統信息。已知的是，在一些情況下，推車22a-22i被維護或者以改變推車對通信信道的影響的方式運行。還已知的是，添加新推車或從軌道系統10移除現有推車也可能改變狀態圖、音調圖、通信特性等等。在這些情況下，主控制器24可以經由訓練會話或在正常運行期間繼續捕捉探測信息。在這些和其他情況下，主控制器24還可以捕捉關於在任何具體狀態期間的通信的經驗狀態數據。如果主控制器24確定通信不令人滿意，例如，如果數據沒有在所分配的時間量(例如，128ms)內被可靠地接收，或者如果設備不止一次請求信道表徵信息，可以捕捉附加探測數據，並且可以生成附加音調圖數據。
圖3是主控制器24、中央協調器26以及包括節點控制器23的推車22的實施例的示意性框圖。推車22正在在軌道段18上運行。在圖3中，推車22可以是圖1中的任何推車22a-22i；中央協調器26可以是圖1的任何中央協調器26a-26m；並且軌道段18可以是圖1的任何軌道段18a-18m。
在圖3中，主控制器24包括處理單元40、存儲器42以及用戶接口輸入/輸出(i/o)模塊50。存儲器42包括控制模塊44、狀態模塊46以及「其他」信息模塊48。
中央協調器26包括處理器60、存儲器62、用戶接口i/o模塊70、可選傳感器模塊72以及第一電力線通信接口74。中央協調器 26的存儲器62包括密鑰信息模塊64、音調圖模塊66以及「其他」信息模塊68。可以經由第二通信介質來促進主控制器24與中央協調器26之間的通信。可選資料庫76對於主控制器24與中央協調器26中的一者或兩者而言是可通信訪問的。
圖3中的推車22被展示為在軌道段18上運行。經由聯接至軌道段18的第二電力線通信接口78(即，plc至軌道接口)促進向和從推車22的節點控制器23的通信。在一些情況下，第一電力線通信接口74和第二電力線通信接口78經由第一通信介質30聯接。在其他情況下，第一和第二plc接口74、78是公共接口。也就是，在這些情況下，與中央協調器相關聯的單個電力線通信接口被配置成用於作為單個plc至軌道接口向和從軌道段18直接傳遞數據。處理單元80、包括密鑰信息模塊84和音調圖模塊86的存儲器82、電力線通信接口88(例如，軌道至plc接口)、用戶接口i/o模塊90以及可選傳感器模塊92也包括在節點控制器中。
如本文中所討論的，主控制器24控制著軌道系統10的操作(圖1、圖2)。中央協調器26控制軌道段的操作，並且節點控制器23控制推車22的操作。控制器24、26、23各自分別具有處理單元40、60、80；控制器24、26、23各自分別具有存儲器42、62、82；並且控制器24、26、23各自分別具有用戶接口i/o模塊50、70、90。控制器24、26、23的存儲器包括被組織到程序、庫、子例程等中的軟體指令，這些軟體指令可由處理單元執行從而實施對應的控制器24、26、23的功能。
用戶接口i/o模塊與其對應的控制器24、26、23的處理單元和存儲器協同工作來將數據傳遞進入和傳遞出控制器。在一些情況下，用戶接口i/o模塊50、70、90的i/o部分包括向和從對應的控制器24、26、23傳遞信息的網絡接口。該網絡接口可以將傳遞自控制器24、26、23的信息分包，並且網絡接口可以將傳遞進入控制器24、26、23的信息拆包。在一些情況下，用戶接口i/o模塊50、70、90的i/o部分的網絡接口促進到區域網(lan)(如內聯網)、廣域網 (wan)(如網際網路)或某個其他網絡或通信方法的通信。在一些情況下，第一通信介質30和第二通信介質32中的一者或兩者聯接至用戶接口i/o模塊50、70、90的i/o部分。
在一些情況下，用戶接口i/o模塊50、70、90的i/o部分可以為設備提供接口(如按鈕、小鍵盤、計算機滑鼠、存儲卡、串行埠、生物傳感器閱讀器、觸控螢幕等等)，這些接口可以單獨或協作有用於具體控制器24、26、23的操作員。這些設備可以例如將控制信息輸入到控制器24、26、23中。顯示器、印表機、存儲卡、led指示燈、音頻設備(例如，揚聲器、壓電器件等)、振動器等對於向控制器24、26、23的操作員呈現輸出信息都是有用的。在一些情況下，輸入和輸出設備直接聯接至控制器24、26、23並且電聯接至處理單元或其他操作電路。在其他情況下，輸入和輸出設備經由一個或多個通信埠(例如，rs-232、rs-485、紅外線、usb等)傳遞信息。
一個或多個收發器可以與控制器24、26、23進行協作。收發器例如經由第一通信介質30和第二通信介質32在一個控制器與另一個控制器之間提供單向或雙向通信。收發器可以被安排成用於在短距離(例如，個人區域網、直接設備到設備通信)上或在長距離(商業蜂窩服務，如gsm、cdma、lte等)上進行通信。在一些情況下，提供了藍牙收發器。在一些情況下，提供了ieee802.11wi-fi收發器。在一些情況下，提供了蜂窩式收發器晶片組。還可以提供其它無線和有線通信收發器和通信介質。控制器24、26、23的一個或多個收發器可以被配置成用於傳達控制信息、多媒體(即，音頻/視頻)信息、探測信息、音調信息、標識符、網絡密鑰、狀態數據、或其他信息。在一些情況下，加密模塊(未示出)可以在進行通信之前對數據進行加密、混淆或以其他方式譯成密碼，並且在通信之後對數據進行解密、反混淆、或以其他方式破譯。
圖4是數據流，展示了收集每種狀態400的信道信息的訓練會話。可以在圖1至圖3的背景下描述圖4的數據流。訓練會話開始 於400，並且在404，該系統將確定軌道段狀態。在一個示例性實施例中，主控制器24管理訓練會話。主控制器24輪詢或以其他方式從每個中央協調器26a-26m接收關於在對應的段上運行的推車22a-22i的狀態信息。在某些情況下，訓練會話是無源的，並且在正常運行期間周期性地或以異步方式收集數據。在其他情況下，主控制器24將指示被定位在所選擇的軌道段18a-18m上並且在其上運行的某些推車22a-22i用於訓練。例如，在具體軌道段18a-18m上運行的每輛推車22a-22i的一個或多個標識符(如推車標識符(cid))被傳遞迴到主控制器24。
推車22的節點控制器23將所請求的信息存儲在存儲器82中。cid連同關於網絡通信的其他信息(例如，nik、nmk、nek等等)一起可以存儲在密鑰信息模塊84中。可替代地或此外，cid和網絡通信信息可以存儲在音調圖模塊82中。當推車22進入軌道段18時，中央協調器26與推車22的節點控制器23建立通信。相應地，在一些情況下，中央協調器已經意識到在軌道段上運行的每輛推車。因此，每輛推車的cid可能已經存儲在中央協調器26中的存儲器62的密鑰信息模塊64或其他信息模塊68中。
在406，還收集外部傳感器數據和主系統數據。該數據可以由推車22的可選傳感器模塊92收集。在這種情況下，傳感器數據經由電力線通信通過plc接口88、78、74被分別傳遞到中央協調器26。該數據還可以由中央協調器26的可選傳感器模塊72收集。該數據經由第二通信介質32被傳遞至主控制器24在其他實施例中，例如當可選傳感器模塊72、92不存在時，plc協議可以通過在設備之間發送消息來確定信道特性(即，音調或音調組)。這些探測和信道估計數據功能操作用於確定具體通信優劣程度。
示例性傳感器數據可以包括軌道段電壓、電流、測量信號強度、相對噪聲、故障狀態、運行模式、軌道段類型、軌道段長度、軌道段材料、溫度計信息、溼度計信息、推車或其他計數器信息、運動傳感器數據、振動數據和其他類似數據。示例性系統數據可以包括 系統中的軌道段的計數和朝向、可運行或正在運行的推車的數量、運行模式、已知的噪聲特性等等。一些或所有傳感器和系統數據可以直接傳遞至主控制器24。可替代地或此外，可以通過一個或多個中央協調器26a-26m來傳遞一些或所有傳感器數據和系統數據。
在408的處理在每個軌道段18a-18m上實施一個或多個探測動作。在一些情況下，探測動作在兩個或更多軌道段上同時進行，在其他情況下，探測動作在不同軌道段上連續地進行。這些動作可以包括以已知頻率、幅值和其他特性發送已知信號。相應地，對響應、回聲、或其他返回信號進行測量。所傳輸的信號特性可以由主控制器24指示或者由對應的中央協調器26a-26m選擇和應用。所傳輸的信號特性由主控制器24收集，並且測量數據還可以被傳遞至主控制器24。
存儲在音調圖模塊86和66中的一者或兩者中的音調圖數據可以分別用來指示初始探測動作的通信。典型地，默認的音調圖數據集存儲在存儲器中以促進初始通信。隨後，實施探測動作從而生成適合於更新一個或多個音調圖的信息。在一些情況下，用於實施探測動作從而生成和傳達探測信號的指令存儲在音調圖模塊86和音調圖模塊66中的一者或兩者中。音調圖數據用來促進推車22的plc接口88以及聯接至軌道段18的plc接口78對通信信號進行物理傳遞。
處理前進到410，其中創建音調圖。在一些情況下，主控制器24創建音調圖。在一些情況下，音調圖是由中央協調器26創建的並且存儲在存儲器62的音調圖模塊66中。在這個存儲器空間中，中央協調器可以存儲針對在軌道段18上運行的每輛推車22的音調圖。在至少一些情況(音調圖中的一個或多個是由中央協調器26創建的)下，這些音調圖被傳遞至主控制器24。
主控制器24將存儲一個或多個音調圖連同狀態信息，在該狀態信息下，在412創建音調圖。音調圖可以存儲在存儲器42中，或者音調圖可以存儲在可選資料庫76中。這些可選資料庫76可以被安 排在主控制器24內或者主控制器24外部。音調圖還可以存儲在某種其他存儲結構中。通常，存儲音調圖以便基於所標識的狀態索引促進快速檢索。如在圖3中所展示的，資料庫76可以可選地僅由主控制器24、僅由一個或多個中央協調器26、或由主控制器24和中央協調器26兩者訪問。
在414，如果訓練會話完成，則處理結束於416。可替代地，處理返回到404，其中確定新的軌道段狀態。圖4的訓練過程的結束可以包括將一個或多個所生成的音調圖傳遞至中央協調器26、推車22、或中央協調器26和推車22兩者。
圖5是數據流，展示了電力線通信中央協調器如何使用狀態信息來設置電力線通信網絡音調圖500。可以在圖1至圖3的背景下描述圖5的數據流。處理開始於502並且正在進行中。
在504，確定軌道段狀態，並且在506，收集可選外部傳感器數據和主系統數據。在一些實施例中，在504和506的處理分別對應於在圖4的404和406的處理。
在508，主控制器24將會將軌道狀態信息傳遞至具體中央協調器(cco)，如中央協調器26a-26m之一或圖3的中央協調器26。所選擇的中央協調器對應於在504確定的軌道段狀態。在一些情況下，主控制器24維護當前狀態信息、過去狀態信息或預測的狀態信息。例如，該狀態信息可以存儲在存儲器42的狀態模塊46或「其他」信息模塊48中。以此方式，主控制器24可以將軌道狀態信息僅傳達至將會受到實際或預測的狀態變化影響的中央協調器。在一些情況下，主控制器24將運行用於恰好在狀態變化之前實時改變軌道段18a-18m上的每輛推車22a-22i的音調圖。在一些情況下，對具體音調圖進行更新，在其他情況下，對索引進行改變從而使得不同音調圖被選擇，並且在另外其他情況下，使用不同的機構。在這些情況下以及在其他情況下，網絡id、網絡加密密鑰、以及其他信息也可以恰好在狀態變化之前被傳達。在許多情況下，音調圖、網絡密鑰信息和其他網絡信息在推車進入新的軌道段之前被存儲在存儲 器82中。通過這些技術，只要軌道段狀態發生變化並且通信將以其他方式受到破壞，每輛推車22a-22i就將會根據更新後的音調圖運行。
在510的處理在當中央協調器26a-26m從主控制器24接收信息或者以其他方式對應的軌道段18a-18m的狀態已經變化或者狀態變化即將到來時開始。然後，在512，這些具體中央協調器26a-26m將接收或以其他方式檢索更新後的音調圖。在一些情況下，更新後的音調圖存儲在存儲器62的音調圖模塊66中。中央協調器26a-26m將會集成和作用於由更新後的音調圖所指示的更新後的電力線通信網絡特性。由中央協調器26a-26m所執行的一個動作可以是將更新後的音調圖信息傳遞到在對應軌道段18a-18m上運行的每輛推車22a-22i。
在514，根據更新後的軌道段狀態信息對更新後的通信進行驗證。該驗證可以包括附加網絡信道通信特性測量。可替代地或此外，該驗證可以包括確定對應的軌道段18a-18m上的當前狀態或未來狀態。基於在514進行的一項或多項驗證，處理將會返回到508或者處理將會前進到516。在516，每個信道的數據吞吐量測量用於確定在對應的軌道段18a-18m的電力線通信網絡上是否已經實現了可接受的比特率。
如果在516由系統確定的誤比特率是可接受的，則處理退回到508。在這些情況下以及在其他情況下，可接受的誤比特率可能與具體閾值相關聯、與在具體時間段內成功傳達的位數相關聯、或通過任何其他手段相關聯。在許多情況下，可接受的誤比特率或可接受的通信的某種其他確定是基於具體實現方式選擇的。可接受的通信的一種可接受的度量可能適用於或可能不適用於另一種實現方式。可替代地，如果在516的誤比特率被確定是不可接受的，則處理進行518，其中，具體狀態可以得到重新訓練。可以按照圖4中所展示的動作和本披露中所描述的那樣進行重新訓練。在重新訓練之後，處理返回到508。
說明書中所使用的某些詞語和短語的闡述如下。術語「包括 (include)」和「包括(comprise)」及其派生詞意指包括但不限於。術語「或」是包括性的，意指和/或。短語「與...相關聯」和「與其相關聯」以及其派生詞可以意指包括、被包括在...內、與....互連、包含，被包含在...內、連接到...或與...連接、聯接到...或與...聯接、可與……通信、與...協作、交錯、並置、在...附近、綁定到或與…綁定、具有...的屬性等等。術語「控制器」意指控制至少一項操作的任何設備、系統、或其一部分，這類設備可以用硬體、固件、或軟體、或其至少兩者的某種組合實現。與任何具體控制器相關聯的功能可以集中式的或者分布式，無論是本地的還是遠程的。可以在本專利文件內提供某些詞語和短語的其他定義。本領域的普通技術人員將理解到，在許多情形下(如果不是大多數情形下)，這類定義適用於這類定義的詞語和短語的之前和未來的用法。
如在本披露中所使用的，術語「模塊」是指操作用於執行一個或多個軟體或固件程序、組合邏輯電路、或提供關於該模塊所描述的功能的其他合適的部件(硬體、軟體、或固件和軟體)的專用集成電路(asic)、電子電路、處理器和存儲器。
如在本披露中所使用的，處理器(即，處理單元)是指單獨地、共享的或在一個組內的具有一個或多個處理核(例如，執行單元)的一個或多個處理單元，包括執行指令的中央處理單元(cpu)、數位訊號處理器(dsp)、微處理器、微控制器、狀態機等。
在本披露中，存儲器可以用於一種配置或另一種配置中。存儲器可以被配置成用於存儲數據。替代性地或此外，存儲器可以是非瞬態計算機可讀介質(crm)，其中，該crm被配置為用於存儲可由處理器執行的多條指令。這些存儲器可以單獨地存儲或者作為文件中的指令組存儲。這些文件可以包括函數、服務、庫等。這些文件可以包括一個或多個電腦程式或者可以是較大電腦程式的一部分。替代性地或另外，每一個文件可以包括可用於執行在本披露中所描述的系統、方法和設備的計算功能的數據或其他計算支持材料。
如本領域技術人員已知的，計算設備(如主控制器24、中央協 調器26、或節點控制器23)具有一個或多個存儲器，並且每個存儲器包括用於讀寫的瞬態和非瞬態、易失性和非易失性計算機可讀介質的任意組合。易失性計算機可讀介質包括例如隨機存取存儲器(ram)。非易失性計算機可讀介質包括例如只讀存儲器(rom)、磁性介質，如硬碟、光碟驅動器、閃速存儲器設備等等。在一些情況下，具體存儲器被虛擬地或物理地分成多個分開的區域，如第一存儲器、第二存儲器、第三存儲器等。在這些情況下，應理解的是，存儲器的不同劃分可以在不同設備中或體現在單個存儲器中。存儲器的一些或所有存儲內容可以包括處理設備可執行用於實施一個或多個更具體動作的軟體指令，如圖4和圖5的數據流圖中所展示的以及在本披露以及在一些情況下在所附權利要求書中的一項或多項權利要求所述的那樣。
本文中和以下權利要求書中使用的術語「實時的(real-time)」和「實時地(realtime)」並不旨在暗示瞬時處理、傳輸、接收或根據具體情況的另外內容。相反，術語「實時的(real-time)」和「實時地(realtime)」暗示活動在可接受的短時間段內發生(例如，本領域內的技術人員已知的在幾微秒或毫秒、或幾秒或甚至幾分鐘的時間段內)，並且暗示活動可以在進行時基礎上執行(例如，向和從主控制器24傳遞軌道段狀態信息、推車信息或其他信息)。不是實時的活動的示例是在延長的時間段(例如，許多天或周)上發生的活動或基於人員的幹預或指示發生的活動或某種其他人類指示的活動。
圖3展示了具體計算設備的非限制性實施例的各個部分。所展示的主控制器24、中央協調器26、和節點控制器23包括在許多常規計算設備中找到的操作硬體，如一個或多個處理單元(cpu)、存儲器、存儲器、符合不同標準和協議的串行和並行輸入/輸出(i/o)電路、有線和/或無線聯網電路(例如，通信收發器)以及為了簡潔起見而未示出的其他硬體。計算設備還可以包括在常規計算設備中發現的操作軟體，如用於通過i/o電路、聯網電路、和其他外圍部件 電路指示操作的作業系統、軟體驅動器。此外，圖3的計算設備中的一者或多者可以包括操作應用軟體，如用於與其他計算設備進行通信的網絡軟體、用於構建和維護資料庫的資料庫軟體、以及用於在各cpu之間分配通信和/或操作工作負荷的任務管理軟體。在一些情況下，圖3的計算設備中的一者或多者(如主控制器24、資料庫76及其他)可以被形成為具有本文中所列出的硬體和軟體的單個硬體機器，並且在其他情況下，計算設備是一起在伺服器群(即，在「雲」中)中工作以執行本文中所描述的功能的硬體和軟體機器的聯網集合。為了簡潔起見，圖3中未示出計算設備的某些常規硬體和軟體。
當如本文中所描述那樣安排時，每個計算設備可以從通用和專用計算設備變換成包括被配置成用於特定和具體目的的硬體和軟體的組合設備。
圖4和圖5是數據流圖，展示了實現本文中所描述的電力線通信實施例的計算設備的實施例所使用的過程。在此方面，每個所描述的過程可表示模塊、分段或代碼的一部分，其包括用於實現指定邏輯功能的一個或多個可執行指令。應注意的是，在一些實現方式中，在這些過程中所展示和描述的功能可以以不同的順序發生、可以包括附加功能、可以同時發生、和/或可以被忽略。
在之前的描述中，列舉了某些特定的細節以便提供對所披露的不同實施例的全面理解。然而，相關領域的技術人員將會認識到，多個實施例可以無需這些具體細節中的一個或多個細節來實踐，或者可以使用其他方法、部件、材料等來實踐。在其他實例中，並未詳細示出或者描述與電子和計算系統(包括客戶端和伺服器計算系統)以及網絡相關聯的公知結構，以避免對這些實施例的不必要的晦澀說明。
貫穿本說明書所提到的「一個實施例」或「實施例」及其組合是指與該實施例相關聯地描述的具體的特徵、結構或特性被包括在至少一個實施例中。因而，貫穿本說明書，短語「在一個實施例中」 或「在實施例中」在不同場合中的出現並不必定都是指相同的實施例。另外，特定特徵、結構或特性可以根據任何合適的方式組合在一個或多個實施例中。
如在本說明書和所附權利要求書中所使用的，除非內容和上下文另外明確指明，否則單數形式的「一種」、「一個」以及「所述」包括複數對象。還應當注意，除非內容和上下文視情況而定明確指示包容性或排他性可以，連接詞術語「和」及「或」在最廣義上被採用，包括「和/或」。此外，當本文中被引用為「和/或」時，「和」與「或」的組合旨在包含包括所有相關聯術語或思想的實施並包括少於所有相關聯術語或思想的一個或多個其他替代實施例。
本文提供的本披露的小標題以及摘要只是為了方便起見，而並非限制或解釋這些實施例的範圍或含義。
當提供範圍值時，應理解的是，該範圍的上限與下限之間的每個中間值(除非上下文明確指示，否則下限的單位的十分之)以及任何其他闡述的值或在那個闡述的範圍內的中間值包含在本發明中。這些較小範圍的上限和下限可以獨立包括在也包含在本發明內的更小的範圍中，受到所闡述的範圍的任何特定排除限制。在所闡述的範圍包括這些限制中的一者或兩者時，排除那些所包括的限制中任一限制或兩者的範圍也包括在本發明中。
上述各實施例可以被組合以提供進一步的實施例。如果有必要，可以對實施例的各方面進行修改，以採用各專利、申請和公開的概念來提供更進一步的實施例。
鑑於以上詳細說明，可以對實施例做出這些和其他變化。總之，在以下權利要求書中，所使用的術語不應當被解釋為將權利要求書局限於本說明書和權利要求書中所披露的特定實施例，而是應當被解釋為包括所有可能的實施例、連同這些權利要求有權獲得的等效物的整個範圍。相應地，權利要求書並不受本披露的限制。