用於在飛機上實時rfid定位的方法和系統的製作方法

2023-04-30 22:40:26

專利名稱：用於在飛機上實時rfid定位的方法和系統的製作方法
用於在飛機上實時RFID定位的方法和系統
背景技術：
本發明一般涉及飛機上物品的跟蹤和清單，尤其涉及在飛機上實時RFID定位的方法和系統。根據有源RFID和WiFi的現有的清單和跟蹤的解決方法，使用到達算法的信號強度測量和時間差，從而確定位置坐標。近年來，寬帶無線定位信標信號已經用於克服WiFi覆蓋差的區域。一個系統使用RFID讀取器及其專用處理器的網絡和軟體，在RFID讀取器的專用網絡中定位標籤。另一個解決方法使用軟體控制的智能天線轉向波束，並且使用單元陣列、陣列控制器、加上RFID讀取器模塊執行信號獲取和來源定位，每個天線重量50到851bs。另一個系統仍然需要靠近標籤放置傳輸器並且需要複雜的信號處理，從而用其長距離相控陣列接收器(long range phased array receiver)定位多個標籤。當應用於飛機環境時，這些系統具有缺點及其他限制。具體地，這些複雜系統利用 具有顯著重量的部件，或者需要大量的計算資源用於信號處理，這始終是飛機環境中的問題或者限制。雖然較簡單的系統解決方法能夠利用有源RFID標籤，但是這些有源RFID標籤每個標籤比無源RFID標籤花費高1000倍。有源RFID標籤尺寸是至少一平方英寸，而無源RFID標籤能夠達到小1000倍。當由單個無源RFID讀取器用單個本地傳輸與接收天線讀取時，由有源RFID讀取器讀取的有源RFID標籤比無源RFID標籤具有100倍大的範圍。然而，有源RFID標籤需要標籤電池組，並且非常限制準確度和分辨能力。如上所述，包括價格較低的無源RFID標籤的RFID系統是複雜的專用跟蹤解決方法，智能天線龐大且重。每個跟蹤和通信解決方法需要單獨的專用有線基礎結構。由於數字網絡系統解決方案存在的延時，RFID標籤讀取器的數字網絡為RFID標籤位置尋找而估算到達的時間差的能力有限。有時，通過位於必經點的一系列網絡覆蓋近距離無源RFID讀取器解決這些延時，短距離RFID標籤通過該必經點，從而估算RFID標籤的實時位置。存在這樣的飛機應用，其利用有源RFID技術例如到跟蹤飛機部件和高值資產。這些應用主要用於智能貨物清單(inventory )，而不是位置跟蹤。

發明內容
在一個方面，提供一種飛機通信和物品跟蹤系統。該系統包括位於飛機內固定位置的RFID讀取器和通信裝置、在飛機內可操作用於與物品相關聯的多個無源RFID標籤和分布式天線系統，該分布式天線系統包括多個單獨的傳輸和接收點和無線分配系統。無線分配系統通信耦合飛機通信網絡。傳輸和接收點通信耦合無線分配系統，並且分散配置到飛機的各處，以便飛機內多個RFID標籤可以由至少一個傳輸點輸出的信號激活。RFID讀取器和通信裝置通信耦合無線分配系統。分布式天線系統可操作用於傳輸和接收與RFID讀取器和RFID標籤相關聯的信號。分布式天線系統進一步可操作用於傳輸和接收與通信裝置相關聯的信號。在另一個方面，提供用於跟蹤飛機上物品的方法，其中將跟蹤的每個物品與至少一個無源RFID標籤相關聯。該方法包括從飛機內的固定RFID讀取器輸出激活信號、該信號可操作用於無源RFID標籤的激活，為了傳輸通過分布式天線系統的傳輸點，路由來自RFID讀取器的激活信號，分布式天線系統的單獨傳輸和接收點在飛機內分散，該分布式天線系統為至少一個其他通信系統提供通信能力，經由分散的接收點接收由傳輸的激活信號激活的無源RFID標籤生成的信號，並且路由接收的信號通過分布式天線系統，用於由RFID讀取器解碼。該方法供給詢問無源RFID標籤的機會，從而確定飛機的部件存貨，並且使得全部無線電子裝置(傳感器)的物理位置定位能夠映射到用於客艙服務的邏輯地址。進一步，該方法提供了來自無線分配系統的光信號到用於無線傳輸的RF的轉換；其作為無線分配系統和天線單元之間的光學鏈路。根據另一個方面，提供了一種飛機。該飛機包括在飛機內配備的多個無線通信裝置，其包括至少一個無源標籤RFID讀取器、可操作作為用於多個無線通信裝置的通信接入點的無線分配系統、和通信耦合到無線分配系統的多個單獨傳輸和接收點。無線分配系統操作用於在公共基礎結構或設施(common infrastructure)上集成多個通信服務。至少一 個通信服務與至少一個無源標籤RFID讀取器相關聯，並且在飛機內部分散配置傳輸和接收點，以便提供與傳輸和接收點相關聯的傳輸圖形(pattern)，其允許與飛機內配備的無源RFID裝置通信。已經討論的特徵、功能和優點能夠在本發明的各種實施例中獨立獲得，或者可以在其他的實施例中結合，其中進一步的細節能夠參考下列描述和附圖。


圖I是飛機製造和使用方法的流程圖。圖2是飛機的方框圖。圖3是無源RFID系統的方框圖。圖4是無源RFID系統的方框圖，其包括分布式天線系統(DAS)。圖5是從飛機機艙或者裝載區域內配備的天線單元傳輸信號的圖例。圖6是在飛機內配置的分布式天線系統(DAS)和遠程DAS的示意圖，其用於與多個RFID標籤通信。圖7是分布式天線系統(DAS)的示意圖，其使用漏洩同軸電纜製作、在飛機內配置並且用於與多個RFID標籤通信。
具體實施例方式飛機上的低成本無源RFID標籤的精確、實時定位(RTLS)提供了這樣的能力，例如，對乘客、行李定位、確認救生衣的全部補充、維持可攜式機上物品的清單，使全部無線電子裝置(如傳感器)的物理位置定位能夠映射到邏輯網絡地址，以用於客艙服務。多個實施例針對基於分布式天線系統(DAS)的機上無源RFID系統，其經優化從而減少零信號(nulls)並且增加遍布飛機的接收信號強度。這種系統能夠識別無線電指紋機艙(radio fingerprinted cabin)中的物品，使用多天線定位技術,從而在一個實例中將無源RFID標籤的絕對定位精確度提高到單個座位內或者座位組內。此外，DAS的利用提供了寬帶系統，其允許在單個分布基礎結構上傳輸大範圍的無線通信服務。因此，DAS的結合允許例如WiFi的其他機上無線數據服務和行動電話在這種公共基礎結構上集成。用這種系統，能夠提供同時無線通信和RFID覆蓋能力。—般地說,所述的實施例涉及用於不動物品的存貨控制(inventory control)的飛機座艙和貨倉中無源RFID標記的物品的定位、全無線電子裝置的物理定位映射到邏輯網絡地址以及為了將乘客與其移動行李和旅行路線相關聯而跟蹤移動的乘客。在多個實施例中，這裡提到的無源RFID系統涉及在900MHz頻帶內操作的RFID標籤。在這些實施例中，在這個頻帶中的高功率RF載波用於為標籤供電，並且反向散射調製(backscatter modulation)用於標籤到讀取器通信，由此允許無源RFID標籤在遠距離被讀取。然而，在飛機的反射環境內實施UHF實時定位系統(RTLS)比不上在開放的環境中工作的RTLS系統。具體地，對於預定應用，飛機環境內的RTLS性能包括獲得大約+/-0. 5m的準確度。這種準確度支持幾種應用，其中需要精確定位到單個座位或者座位組。此外，由於在閉合的金屬或者複合材料飛機管體中的多路徑RF傳播的零信號的密度(density ofnulls)預計與在開放辦公室環境中RF傳播非常不同。進一步複雜的問題，對於在全球移動 平臺上的基於UHF的RFID操作，必須考慮在各個地區中UHF頻帶中的規則的多樣性(例如，頻率和功率);而在全部情形中仍舊滿足RTLS性能(精確性和讀取速度)目標。簡而言之，某些國家在UHF頻帶內具有嚴格的功率傳輸限制。更具體地參考附圖，本發明公開的實施例可以在如圖I所示的飛機製造和使用方法100和如圖2所示的飛機200的背景中描述。在試製期間，飛機製造和使用方法100可以包括飛機200的技術要求和設計102和材料採購104。在生產期間，進行飛機200的部件和組件(component and subassembly)製造106和系統集成108。其後，飛機200可以經歷驗證和交付110，以便投入使用112。當客戶使用中，飛機200預定定期維護和保養114 (這也可以包括改造、重構、修復、等等)。飛機製造和使用方法100的每個過程可以由系統集成商、第三方、和/或運營商(例如，客戶)實行或者實施。為了描述的目的，系統集成商可以包括任何數目的飛機製造商和主要系統分包商，但不限制於此；第三方可以包括例如任何數目的服務商、分包商、和供應商，但不限制於此；運營商可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務組織等等。如圖2所示，由飛機製造和使用方法100生產的飛機200可以包括具有多個系統204和內部206的機身202。系統204的實例包括一個或多個推進系統208、電氣系統210、液壓系統212、和環境系統214。這個實例中可以包括任何數目的其他系統。儘管示出航空航天實例，但是本發明的原理可以應用到其他工業，例如汽車工業。在飛機製造和使用方法100中的任何一個或多個階段期間，可以採用包括於此的裝置和方法。例如，可以以類似於在使用中的飛機200的生產的部件或者組件的方式，製作或者製造相應於部件和組件製造106的部件和組件，但不限制於此。同時，在部件和組件製造106和系統集成108期間，例如為了充分加快飛機200的組裝或者降低飛機200的成本，可以利用一個或多個裝置實施例、方法實施例或者它們的組合，但不限制於此。類似地，飛機200在使用中可以利用一個或多個裝置實施例、方法實施例或它們的組合，例如，在系統集成108和/或維護和保養114期間，可以用於維護和保養114從而確定部件是否可以連接彼此和/或彼此匹配。為了說明的目的，已經呈現不同的有利實施例的描述，並且該描述不是有意窮盡的，或者以所公開的形式限制於實施例。對本領域技術人員許多變形和變化是顯而易見的。進一步，不同的有利實施例可以提供與其他有利實施例相比不同的優點。為了最好地解釋實施例的原理和實際應用，並且為了使得本領域技術人員能夠理解用於具有按照適合於特定使用的不同變形的不同實施例的本公開，選擇並描述了所選的實施例。圖3是無源RFID系統300的簡單的方框圖。系統300包括RFID讀取器310和至少一個無源RFID標籤320，其通常固定到物品324，物品324將被證實存在和/或位於特定區域內。如圖所示，RFID讀取器310包括傳輸天線330和接收天線340。在實施例中，天線330和340可以是多路復用的單個天線。在操作中，RFID讀取器310傳輸通常特定頻率的信號350，該頻率在會使得RFID標籤320諧振的範圍內。有時信號350被稱為激活信號。信號350可以是運載數據的調製信號，例如以一載波頻率的振幅調製信號。信號350也以特定的功率傳輸。眾所周知，當RFID標籤320通過在與RFID標籤320相關聯的天線360接收信號350而被引起諧振時，其會依次開始傳輸信號370，其能夠由接收天線340接收。信號370包括能夠由RFID讀取器310解碼的數據。如圖3所示，該信號370可以是幅移鍵控(ASK)調製信號、相移鍵控(PSK)調製信號、或者其他類型的調製信號。將RFID讀取器310被編程，以便收到信號370指示用於物品324的存在、位置或者其他標識符的一個或多個。 圖4是無源RFID系統400的方框圖，其包括分布式天線系統(DAS)。系統400包括RFID讀取器410，其傳輸輸出412和接收輸入414耦合到DAS處理模塊420，其將傳輸輸出412和接收輸入414接口到天線集線器430。天線集線器430通信耦合天線單元440、442、和444。根據它們的放置，任何一個或多個天線單元440、442、和444可以傳輸信號給物品452上的RFID標籤450，並且從物品452上的RFID標籤450接收信號。通過利用分布式天線系統，隨著RFID讀取器的範圍延伸，能夠獲得RFID讀取速度和準確度的提高。在一個實施例中，對於等效傳輸功率(equivalent transmitted power),所接收的功率增加達到10dB。此外，能夠減少或消除天線的零信號區域(areas of antenna nulls)。DAS和零信號的消除能夠將讀取精確度提高到100%，而且還增加讀取速度並且增加總共接收功率15dB。這些提高使得無源RFID標籤讀取範圍十倍增大，並且使得讀取速率十倍增大，這能夠用於移動無源RFID標籤的測量。進一步地，併入DAS可以提供將信號傳輸到多個RFID標籤450並且從多個RFID標籤450接收信號的能力，而在單個位置維持RFID讀取器。在許多當前應用中，RFID讀取器必須沿著規定路徑移動，以便由此發出的信號以足夠功率接觸到的RFID標籤，從而引起無源標籤諧振。儘管圖4和後來的圖利用分布式天線系統內有三個天線單元的實例，但是本領域技術人員應當理解，DAS內的天線單元的數目取決於天線方向圖所覆蓋的區域、天線單元本身的傳輸圖形(transmission pattern)(例如,單獨傳輸圖形中的零信號的尺寸和形狀)，和用於天線單元配備的可利用位置。圖5是例如在飛機座艙或者裝載區域500內配備的天線單元440、442、和444的傳輸信號的圖例。圖5中所利用的部件能夠與圖4中所示的相同，使用相同參考數字標出。在實施例中，能夠配備天線單元配置或分布，其為一個或多個飛機座艙、裝載區域、飛機機械設備區域、機翼或者與飛機相關聯的任何其他的限定區域提供覆蓋。在一個方面，圖5提供用於示出天線單元440、442、和444，其每個都具有相應的傳輸圖形(分別為460、462、和464)，當特定的天線單元傳輸時，會引起其中的RFID標籤諧振。圖5進一步示出，可以配備天線單元，使得全部區域可以由傳輸圖形覆蓋，以便該區域內的全部RFID標籤可以由來自至少一個天線單元的傳輸激活。具體地並且如圖所示，可以放置天線單元440、442、和444,使得傳輸圖形460、462、和464重疊,從而保證全部區域的覆蓋。最終，圖5示出，可以配備分布式天線系統，從而為多個通信服務提供傳輸和接收能力。更具體地說，可以利用分布式天線系統，從而支持與RFID讀取器410的多個RFID通信、與WiFi單元510的多個WiFi通信和與3G (或者其他)蜂窩式通信單元520的多個蜂窩式通信。通過該系統，可以同時進行RFID、WiFi和蜂窩式通信。光學纖維分布式天線系統(DAS)採用光纖鏈路上的幾個全雙工無線技術(fullduplex radio over fiber links),從而將模擬信號分配到多個天線單元。對於下行鏈路，從天線交換集線器430中的接入點或者基站得到信號，並且該信號用於直接控制雷射二極體的偏置電流，產生光線，該光線強度由RF信號調製。光信號通過光纖傳輸，並且由天線單元440、442、和444中的光電二極體檢測。然後，放大得到的RF信號，以便用於無線傳輸。上行鏈路以類似但相反的方式操作，這樣，在天線單元440、442、和444內，放大進入的RF信號並且將得到的信號用於直接調製雷射。然後，其光學輸出通過光纖運載回天線交換集線器430。在一個實施例中，天線交換集線器430和天線單元440、442、和444之間的載體是 單模光纖。在一個實施例中，天線交換集線器430和天線單元440、442、和444之間的載體是多模光纖。橫模雷射傳輸器的模擬調製允許將高頻率(超過3dB多模帶寬)用於傳輸信息。天線單元440、442、和444將光信號轉換為RF，用於無線傳輸。在一個實施例中，天線交換集線器430和天線單元440、442、和444之間的載體是同軸電纜。在一個實施例中，天線單元440、442、和444在傳輸之前放大RF信號。當利用多個天線單元時，能夠減少總的輸出功率，並因此能夠減少天線交換集線器430和天線單元440、442、和444之間的光學鏈路的動態範圍。某些分布式天線系統可以使用光學纖維通信，並因此提供寬的帶寬，其能夠支持全部當前的通信服務。在飛機應用中，將RFID功能增加到這種公共基礎結構，克服了許多與在飛機上引入新的「系統」相關聯的安裝困難(即，重量、空間、成本和因為重量導致的燃料消耗增加)。如上所述，精確的實時定位系統包括由分布式天線系統(DAS)啟動的飛機上的低成本無源RFID標籤，該定位系統能夠定位例如乘客、行李、確認救生衣的全部補充、維持可攜式機上物品的清單，並且能夠將全無線電子裝置(傳感器)的物理位置定位映射到邏輯地址，以用於客艙服務。RFID實時定位系統也能夠用於飛機飛行中娛樂系統，其包括遍布飛機空間的座椅電子盒(SEB)的菊花鏈(daisy chain)，基於在多個有線SEB間傳遞註冊令牌，作為識別每個SEB的位置的替代方案。現在轉向圖6，其中示出在飛機600內配備分布式天線系統(DAS)和遠程DAS的一個實施例，它們用於與多個RFID標籤通信。飛機600包括主機艙610和貨艙620。在所不的實施例中，通用無線分配系統(universal wireless distribution system,即UWDS)630通信耦合飛機通信網絡640。通用無線分配系統630執行參考前面附圖所述的天線集線器功能。同樣，其通信耦合RFID讀取器650和通信裝置660。通信裝置660表示用於WiFi和/或蜂窩式通信的接口。類似於圖5中所示，通用無線分配系統630耦合天線單元670、672、和674，它們為主機艙610組成DAS。
在飛機座艙內，天線單元670、672、和674提供傳輸能力，從而激活無源RFID標籤680、682、684、和686。這些標籤分別耦合移動無線裝置690、低功率無線裝置692、乘客694和救生衣696。RFID標籤配備的這些代表性的實例應該僅理解為實例。在某些實施例中，乘客可能不與RFID標籤匹配，並且飛機座艙內的其他裝置可以具有RFID標籤附加到其上。換句話說，那些物品配備RFID標籤是針對具體應用的。然而，在任何應用中，標籤可以通過天線單元670、672、和674的分布式天線系統和如這裡所述的用於這些天線單元的支持部件而被激活。應該進一步理解，可以存在多個單獨物品(例如，救生衣696)，其每個都具有無源RFID標籤附加到其上。通用無線分配系統630也稱合遠程分布式天線系統控制器(remote distributedantenna system controller,即 RDAS 控制器)700,天線單兀 710、712、和 714 率禹合該 RDAS控制器700。利用遠程分布式天線系統控制器700和天線單元710、712、和714，從而跟蹤放置於貨艙620內的物品上的RFID標籤720、722、和724。在所示的實例中，這些物品分別包括低功率無線裝置730、移動無線裝置732和行李734。此外，這些物品只是實例，並且飛機的主機艙610、貨艙620、及其他區域內的多個不同物品可以用無源RFID標籤標記，並且由 類似於圖6中所示的分布式天線系統使其激活。飛機的其他區域內的其他遠程DAS也將通過通用無線分配系統630，通信耦合例如RFID讀取器650和通信裝置660。在一個實施例中，通過組合支持多個無線系統的全部無線信號，通用無線分配系統630作為有線飛機網絡640和無線飛機網絡之間的網關，多個無線系統例如乘客網際網路連接、行動電話和分布式飛機功能。UffDS 630經由分布式天線系統(DAS)輸出複合信號，在一個實施例中該DAS採用漏洩饋線同軸天線(leaky feeder coaxial antenna)。由於漏洩同軸分布式系統可作為分布式天線系統的替代，從而支持飛機上飛機通信服務，所以當通過分布式天線單元發射時，漏洩同軸分布式系統也支持飛機上無源RFID實時定位系統。RDAS 700是無線數據集中器的一個實施例，其可以主持飛機功能，或者如圖所示，作為用於一個或多個低功率無線裝置(LWD)的無線網橋。這些無線數據集中器，也為UWDS的無線網絡覆蓋區域外的申請者提供延伸的無線網絡覆蓋，例如機身外側或者在另一個飛機隔間的申請者。在實施例中，無線數據集中器形成無線多跳中繼網絡(multi-hop relaynetwork),從而增加可利用性、可靠性和網絡覆蓋。因此,在UWDS 630的無線網絡覆蓋區域內部的多個移動無線裝置，例如筆記本計算機和行動電話(和MWD 690和732)，直接連接UWDS，或者如果在UWDS覆蓋區域外，連接到一個無線數據集中器。在實施例中，多個低功率無線電裝置，例如無線傳感器或開關，也通過無線數據集中器連接網絡。如圖7所示，漏洩同軸電纜為分布式天線系統提供替代方法。漏洩同軸電纜其結構非常類似於標準同軸電纜。然而，一個不同是在電纜的外部導體中。標準同軸電纜使用外導體遮蔽(outer conductor shields),其設計用於最小化RF洩漏。相反,典型的漏洩同軸電纜的外導體包括在外導體中形成的孔或開口，從而允許所控制量的RF信號從中心導體洩露到周圍環境中。儘管在中心導體上，大多數信號仍舊穿過該電纜，但是，這些開口允許信號從電纜輻射出去，或者電流在外導體表面傳播，圍繞電纜產生RF場。對於稱合模式或者放射模式電纜,發現射線跟蹤模型(ray trace model)適用，該模型將電纜表示為每個都擴散發射的「螢光燈泡」元件的序列，如圖7所示，具有朗伯定律輻射圖。作為傳輸和接收裝置的漏洩同軸電纜的性能取決於其安裝的環境。在室內和戶外環境之間、在耦合效應和介入損耗之間以及漏洩同軸電纜是否位於富散射環境還是貧瘠散射環境存在差異。應當預期，為分布式天線系統說明的RFID定位方法，在不同環境中將被調整以適應漏洩同軸電纜的耦合模式特徵。圖7是用於傳輸的第一漏洩同軸電纜800和用於接收的第二漏洩同軸電纜在飛機600內的配置的一個實施例的示意圖，這種配置作為分布式天線系統(DAS)操作。類似於圖6所示的實施例，也包括遠程DAS700，其用於經由附加的漏洩同軸電纜810和812與第二多個RFID標籤720、722、和724通信。在所示的實施例中，通用無線分配系統630，以如上參考圖6所述的相同方式通信耦合飛機通信網絡640。在一個實施例中，通用無線分配系統630耦合單個漏洩同軸電纜，用頻率或者替換措施來防止在上行鏈路和下行鏈路信號之間幹擾。在所示的實施例中，使用分開傳輸和接收的同軸電纜天線單元(800、802、810、和812)。通過為傳輸合併漏洩同軸電纜800和810，生成多路傳輸點820和830。類似地，通過為接收合併漏洩同軸電纜802和812，生成多路接收點820和830。這些傳輸和接收點通常如上所述的天線單元進行操作，並且可以為在此的目的作為「虛擬天線單元」，但是由於每個點只需要在同軸電纜的外導體中開口，可以容易用漏洩同軸電纜生成附加的傳輸和接收點。增加如參考圖6所述的附加的天線單元，需要放置這些單元所需的空間。在某些應用中，這種空間是額外成本。前面附圖與飛機上無源RFID系統有關，該系統包括具有單個天線單元定位的分布式天線系統(DAS)，單個天線單元定位經優化從而減少零信號並且增加從無源RFID標籤接收的信號強度。在其他實施例中，利用漏洩同軸電纜，其實際上模擬分布式天線系統。在實施例中，通過利用分布式天線系統，通過延伸RFID讀取器的範圍，能夠獲得RFID讀取速度和準確度的提高，因此對於等量的傳輸功率接收功率增加了 10dB。此外，在DAS和漏洩同軸電纜實施例兩者中，能夠減少或去除天線零信號區域。DAS和零信號的消除能夠將讀取準確度提高到100%，進一步增加讀取速度，並且總共增加接收功率15dB。前面因素的結合，可以產生無源RFID標籤讀取範圍的十倍增加，並且使得能夠為移動無源RFID標籤進行速度測量。當與普通RFID接收系統相比較時，DAS RFID接收系統上的無源RFID得到改進。所述的RFID系統也允許包括在無線電指紋機艙中的一個或多個無源RFID標籤的物品的識別。結合DAS允許利用多元天線定位技術提高飛機內散布的各種無源RFID標籤的絕對 定位準確度。在多個實施例中，RFID系統提供這樣的能力，其提供將無源RFID標籤定位到飛機座艙內單個座位或者座位組內。在尺寸上，因此能夠提供將無源RFID標籤定位到大約+/-0. 5米內。進一步結合DAS也允許在公共DAS基礎結構上遠程集成其他飛機上HF、UHF和SHF數據服務，例如WiFi和行動電話。較早的定位系統基於有源RFID標籤，其每個標籤成本100倍高、需要標籤電池組並且具有有限的準確度和分辨能力。此外，為全無線裝置映射物理定位的較早方法，例如在座位臂上的閱讀燈控制按鈕，其使用精密的有線令牌總線通過方案將頭上的閱覽燈位置映射到座位臂上的乘客燈光控制按鈕。用這種方法的一個問題是，飛機內部的有線連接轉化為增加飛機重量，這通常是不希望的。因此，所述實施例優於較早的解決方法，因為將物理定位映射到邏輯網絡位置不需要布線。為了實時定位物品，實施例舉例說明了為貨物清單使用低成本、無源RFID標籤定位不動的物品，為維持移動乘客的位置，例如，使用在登機牌上列印的RFID標籤，以及使用無源RFID標籤標記的提包而將行李與旅行路線相關聯。總之，所述實施例具有識別無線電指紋飛機座艙中的物品的用途，並且結合多元天線定位技術，從而提高無源RFID標籤到單個座位或者座位組內的絕對定位準確度(例如，正或者負二分之一米)。所述的系統也具有在公共DAS基礎結構上遠程集成其他飛機上無線數據服務的用途，例如WiFi和行動電話。 上述描述使用實例公開了各種實施例，其包括最佳方式，從而使得本領域任何技術人員能夠實踐這些實施例，包括製造並使用任何裝置或系統，以及執行實行任何包括的方法。本發明的保護範圍由權利要求限定，並且可以包括對於本領域技術人員存在的其他實例。如果具有沒有不同於權利要求的文字語言的結構單元，或者如果包括與權利要求的文字語言無實質性差別的等同結構單元，則這些其他實例意圖都在權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種飛機通信和物品跟蹤系統，包括 RFID讀取器(310)，位於飛機(200)內的第一固定位置； 通信裝置(660)，位於所述飛機內第二固定位置；和 分布式天線系統，包括多個單獨傳輸和接收點以及無線分配系統(630)，所述無線分配系統(630)通信耦合飛機通信網絡(640)，所述傳輸和接收點通信耦合所述無線分配系統(630)，所述傳輸和接收點分散配置到所述飛機(200)，以便所述飛機(200)內多個無源RFID標籤(320)可以由至少一個所述傳輸點輸出的信號激活，所述RFID讀取器(310)和所述通信裝置(660)通信耦合所述無線分配系統(630)，所述分布式天線系統可操作用於與所述RFID讀取器(310)和所述無源RFID標籤(320)相關聯的信號的傳輸和接收，所述分布 式天線系統進一步地可操作用於與所述通信裝置(666)相關聯的信號的傳輸和接收。
2.根據權利要求I所述的系統，其中所述分布式天線系統包括光學纖維通信能力。
3.根據權利要求I所述的系統，其中所述系統配置為利用所述傳輸和接收點的物理位置將用一個或多個所述RFID標籤(320)標記的無線裝置的位置映射到邏輯網絡地址。
4.根據權利要求I所述的系統，其中所述系統配置為利用所述傳輸和接收點的物理位置，從而使得所述無源RFID標籤(320)的物理位置定位映射能夠到正或者負二分之一米。
5.根據權利要求I所述的系統，其中所述傳輸和接收點在所述飛機(200)內分散，從而最小化傳輸零信號的區域，並且對於給定傳輸功率遍及所述飛機(200)增加接收信號的強度。
6.根據權利要求I所述的系統，其中所述系統配置為用於在所述分布式天線系統上與所述通信裝置(666)相關聯的飛機上無線數據服務的遠程集成，所述數據服務包括WiFi通信能力(510)和蜂窩式通信能力(520)的至少一個。
7.根據權利要求I所述的系統，其中所述無線分配系統(630)包括處理功能(420)和天線集線器(430 )，所述無線分配系統(630 )可操作從而接口來自所述RFID讀取器(310 )的傳輸輸出和到所述RFID讀取器(310)的接收輸入。
8.根據權利要求I所述的系統，進一步地包括 第二多個無源RFID標籤(720、722、724)，可操作用於與所述飛機的第二部分內的物品相關聯； 至少一個遠程分布式天線系統控制器(700);和 多個附加的傳輸和接收點，通信耦合所述至少一個遠程分布式天線系統控制器，所述至少一個遠程分布式天線系統控制器(700)通信耦合所述無線分配系統(630)，所述至少一個遠程分布式天線系統控制器和所述附加的傳輸和接收點可操作用於傳輸和接收與所述RFID讀取器(310)相關聯和與所述第二多個無源RFID標籤(320)相關聯的信號。
9.根據權利要求I所述的系統，其中所述傳輸和接收點包括下列的至少一個 多個天線單元；和 至少一個漏洩同軸電纜，包括外導體，所述外導體內進一步包括一個或多個開口。
10.一種用於跟蹤飛機(200)上的物品的方法，每個要跟蹤的物品與至少一個無源RFID標籤(310)相關聯，所述方法包括 從所述飛機內固定的RFID讀取器(310)輸出激活信號，所述信號可操作用於激活無源RFID 標籤(320)；為了通過分布式天線系統的傳輸點進行傳輸，路由來自所述RFID讀取器(310)的所述激活信號，所述分布式天線系統的單獨的傳輸和接收點分散在所述飛機內，所述分布式天線系統為至少一個其他通信系統提供通信能力； 經由所述分布式天線系統的所述分散的接收點，接收由所述傳輸的激活信號激活的所述無源RFID標籤(320)生成的信號；和 通過所述分布式天線系統路由所述接收信號，以便由所述RFID讀取器(310)解碼。
11.根據權利要求10所述的方法，其中路由來自所述RFID讀取器(410)的激活信號，以便傳輸通過分布式天線系統的所述傳輸點，包括利用光學纖維通信能力。
12.根據權利要求10所述的方法，進一步地包括利用所述分布式天線系統的單獨的傳輸和接收點的物理位置，從而將RFID標記的裝置的位置映射到邏輯網絡地址。
13.根據權利要求10所述的方法，進一步地包括在所述飛機內分散配置所述分布式天 線系統的單獨傳輸和接收點，從而最小化傳輸零信號的區域，並且遍布所述飛機增加從所述無源RFID標籤接收的信號的強度。
14.根據權利要求10所述的方法，進一步地包括在所述分布式天線系統上為所述其他通信系統集成飛機上的無線數據服務，所述數據服務包括WiFi通信能力(510)和蜂窩式通信能力(520)的至少一個。
15.一種飛機，包括 在所述飛機內配備的多個無線通信裝置，其包括至少一個無源RFID標籤讀取器(650)； 無線分配系統，操作作為用於所述多個無線通信裝置(660)的通信接入點；和 多個單獨的傳輸和接收點，通信耦合所述無線分配系統，所述無線分配系統操作從而在公共基礎結構上集成多個通信服務，所述通信服務的至少一個與所述至少一個無源RFID標籤讀取器(650)相關聯，所述傳輸和接收點在所述飛機內分散配置，以便提供與所述傳輸和接收點相關聯的傳輸圖形，其允許與所述飛機內配備的多個無源RFID裝置通信。
16.根據權利要求15所述的飛機，其中，所述無線分配系統可操作從而調製從所述多個無線通信裝置(660 )接收的多個光學信號。
17.根據權利要求15所述的飛機，其中所述多個通信裝置包括WiFi(510)和蜂窩式通信服務(520)。
18.根據權利要求17所述的飛機，其中通過所述無線分配系統同時實現RFID(410)、WiFi (510)和蜂窩式通信(520)。
19.根據權利要求15所述的飛機，進一步地包括在所述飛機的部件上配備的多個無源RFID標籤，所述RFID讀取器(650 )可操作從而經由所述無線分配系統和所述多個傳輸和接收點詢問所述無源RFID標籤(680、682、684、686)，從而為所述飛機確定部件清單。
20.根據權利要求19所述的飛機，其中所述RFID讀取器和所述無源RFID標籤(680、.682、684、686)利用反向散射調製，用於無源RFID標籤到RFID讀取器(650)的通信。
21.根據權利要求15所述的飛機，其中所述多個傳輸和接收點包括天線單元(670、.672、674、712、710、714)，可操作從而將來自所述無線分配系統(630)的光學信號轉換為用於無線傳輸的RF信號。
22.根據權利要求21所述的飛機，其中所述天線單元(670、672、674、712、710、714)包括放大器。
23.根據權利要求21所述的飛機，其中所述飛機內配備的所述天線單元(670、672、674、712、710、714)的數目為單獨的所述天線單元(670、672、674、712、710、714)定義輸出功率，並且定義所述無線分配系統(630)和所述天線單元(670、672、674、712、710、714)之間的光鏈路的動態範圍。
24.根據權利要求21所述的飛機，其中所述多個天線單元和所述無線分配系統(630)之間的所述通信耦合，包括多模光纖和同軸電纜的至少一個。
25.根據權利要求15所述的飛機，其中所述多個單獨的傳輸和接收點包括在漏洩同軸電纜的外導體中的多個開口。
26.根據權利要求15所述的飛機，其中所述RFID讀取器(650)可操作用於支持在所述飛機上配置的無源RFID標籤(680、682、684、686)的實時定位。
27.根據權利要求15所述的飛機，進一步包括至少一個無線數據集中器，其通信耦合所述無線分配系統(630)，所述無線數據集中器可操作用於與第二多個單獨的傳輸和接收點通信。
28.根據權利要求15所述的飛機，其中通過組合支持多個無線系統的全部無線信號，所述無線分配系統(630)可操作作為有線飛機網絡和無線飛機網絡(640)之間的網關，所述多個無線系統包括乘客網際網路連接、行動電話和分布式飛機功能。
全文摘要
本發明涉及飛機通信和物品跟蹤系統。該系統包括位於飛機內固定位置的RFID讀取器和通信裝置、飛機內可操作用於與物品相關聯的多個無源RFID標籤以及包括多個天線單元和無線分配系統的分布式天線系統。無線分配系統通信耦合飛機通信網絡。天線單元通信耦合無線分配系統，並且分散配置到飛機的各處，以便飛機內的RFID標籤可以由至少一個天線單元輸出的信號激活。RFID讀取器和通信裝置通信耦合無線分配系統。分布式天線系統可操作用於傳輸和接收與RFID讀取器和RFID標籤相關聯的信號。分布式天線系統進一步可操作用於傳輸和接收與通信裝置相關聯的信號。
文檔編號G06K7/00GK102648473SQ201080055491
公開日2012年8月22日 申請日期2010年12月3日 優先權日2009年12月7日
發明者D·T·柯克蘭三世, S·S·謝蒂, W·P·克魯格 申請人:波音公司