用於定位無線標籤的網絡的製作方法
2023-10-07 18:51:44
專利名稱：用於定位無線標籤的網絡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於定位無線標籤的網絡。
可以被用於跟蹤建築物內的人和/或物體的若干不同定位系統是已知的。
Jay Werb和Colin Lanzl的″Designing a positioning systemfor finding people and things indoors″(IEEE Spectrum，第35卷，第7版，第71到78頁(1998))提供了定位系統的概述並且詳細描述了包括若干小區的這樣一種系統，每個小區包括小區控制器，其通過同軸電纜連接到多個天線並且可用於定位發射信號的標籤。如果三個或更多天線接收信號，那麼標籤可以被定位。
Jeffrey Hightower和Gaetano Borriello的″LocationSystems for Ubiquitous Computing″(IEEE Computer，第34卷，第8版，第57到66頁(1998))也提供了包括熟知的全球定位系統(GPS)的定位系統調查。一個系統包括多個紅外檢測器，紅外檢測器連接到中央伺服器並且可用於定位所謂的發出紅外信號的″活動符號″。另外一個系統多個超聲波傳感器，其被安裝在天花板中並且連接到控制器，並且可用於定位所謂的″Bat″。控制器重置傳感器，發送由Bat接收到的短範圍無線信號，Bat進而又發射一個超聲波信號。傳感器測量超聲波信號的復位和到達時間之間的時間，並將此報告給控制器以便確定Bat的位置。
可是，這些定位系統都遭受到一個缺點它們使用電纜把檢測器或天線連接到中央控制器。因此，這些系統安裝很費時且昂貴。
一種可能的解決方案是使用所謂的″智能地板覆蓋物″，其中一個晶片被嵌入在地板瓷磚中。當地板磁磚鋪設時，每個晶片通過地板瓷磚的導線連接到鄰近的晶片。
可是，即便這種系統也難以安裝，因為磁磚必須為該系統而適當地參與操作。它還對磁磚可以被放置在什麼地方有限制。
本發明想提供一種用於定位無線標籤的改良網絡。
根據本發明的第一方面，這裡提供一種用於定位無線標籤的網絡，該網絡包括多個獨立的無線節點，每個節點被包括在建築物內安裝的層或相應的層單元中並且被配置來可無線連接到至少一個其它節點，如此以使當這個層或層單元被安裝時，多個節點具有可測定的間隔布置並提供重疊的無線覆蓋範圍，用於通過參考間隔布置來定位標籤。
通過″獨立的″，我們意指″不是通過有線網絡連接在一起或者連接到一個公共節點″。
因此，可以很容易地安裝一個網絡，因為每個節點不需要通過有線網絡連接到一個鄰近的節點或者連接到一個中央節點。
層可以包括諸如地毯或地毯墊之類的地板覆蓋物。層單元可以包括用於覆蓋地板或天花板的磁磚。間隔布置可以包括規則的節點模型。每個無線節點可以包括用於接收無線信號的裝置和用於發射無線信號的裝置。每個無線節點可以包括用於確定鄰近無線節點的範圍的裝置，例如用於確定接收信號的到達時間的裝置和/或用於確定接收信號的信號強度值的裝置。
根據本發明的第二方面，這裡提供一種用於定位無線標籤的網絡，該網絡包括安裝在建築物內的層和包括在層中的多個獨立的無線節點，每個節點被配置來可無線連接到至少一個其它節點。
根據本發明的第三方面，這裡提供一種用於形成定位無線標籤的網絡一部分的網絡元件，該網絡元件包括安裝在建築物內的層單元和獨立的無線節點，無線節點包括在層單元中並且被配置來可無線連接到至少一個其它節點。
網絡元件還可以包括用於生成無線節點的功率的裝置，比如壓電晶體。網絡元件還可以包括用於優選地以諸如環或者線圈之類的傳導裝置的形式接收來自外部信源的無線節點的功率的裝置。
根據本發明的第四方面，這裡提供一種使用包括多個獨立無線節點的網絡來定位無線標籤的方法，每個節點被包括在安裝在建築物內的層或者各自的層單元中，並且被配置來可無線連接到至少一個其它節點，該方法包括確定無線節點的間隔布置並且參考間隔布置來確定無線標籤的位置。
確定無線節點的間隔布置可以包括發射來自第一節點中的第一消息，這則第一消息識別第一節點，記錄在第二節點處第一消息的到達時間；並且發射來自第二節點的第二消息，這則第二消息識別第一和第二節點、第一消息的到達時間以及第二消息的發射時間。該方法還可以包括發射來自第二節點的一則消息，其識別第二節點在間隔布置內的位置。
根據本發明的第五方面，提供了一種操作被安置在建築物內部並被配置得可無線連接到至少一個其它節點的層或相應的層單元中包括的無線節點的方法，該方法包括與至少一個其它節點合作，以便確定無線節點間隔布置內的無線節點位置，以及與無線標籤合作以便參考無線節點的間隔布置來確定無線標籤的位置。
根據本發明的第六方面提供了一種包括指令的電腦程式，當該指令被數據處理設備執行時使得數據處理設備執行該方法。
現在，本發明的實施例將參考附圖用舉例的方法來描述，其中圖1是使用根據本發明的網絡的實施例的建築物的樓層平面圖；圖2是圖1中所示的平面圖的部分放大視圖；圖3是連同線路A-A的圖2中所示的平面圖的部分橫截面；圖4是無線節點的示意圖；圖5是確定間隔無線節點的布置的方法的處理流程圖；圖6示出了第一消息的內容；圖7說明了圖6中所示的第一消息向鄰近節點的傳輸；圖8了第二消息的內容；圖9說明了第二組消息向鄰近節點的向前傳輸；圖10是傳輸無線標籤的請求並且從無線節點接收回復的進程圖；圖11是圖1中所示的平面圖的部分放大視圖，其中，與印表機相關聯的無線標籤相對於大量無線節點被定位；圖12是圖11中所示的平面圖的部分橫截面，具有線路B-B；圖13是定位由發起無線節點執行的標籤的方法的處理流程圖；圖14說明了由發起無線節點發射的請求；圖15是定位由無線節點執行的標籤的方法的處理流程圖；圖16是圖1中所示的平面圖的部分放大視圖，其中，與鑰匙圈相關聯的無線標籤相對於大量無線節點被定位；圖17說明了由無線標籤發射的回覆；圖18說明了由無線節點發射的回覆；圖19是傳輸無線標籤的請求並且從鄰近無線節點接收回復的進程圖；圖20是由無線節點傳輸列表的進程圖；圖21是包括無線節點和用於為無線節點產生功率的壓電晶體的瓷磚的橫斷面視圖；和圖22是包括無線節點和用於接收功率的迴路的瓷磚的橫斷面視圖。
具體實施例方式
網絡5參考圖1，其中使用了本發明實施例的建築物2的1樓平面圖被示出。在這個例子中，建築物是辦公室。然而，建築物2也可以是任何類型的家庭、商業、工業或公共建築物，比如房子、公寓區、貨棧、工廠、火車或公共汽車站、機場、劇場或電影院、醫院或政府機關。
在這個例子中採用地板瓷磚3的形式的多個層單元被鋪設在建築物2中的地板1上。每個地板瓷磚3都包括無線節點4。無線節點4可以被放置在瓷磚3中或瓷磚下面。優選地，地板瓷磚3是正方形並且以規則的模式放置。然而，其它形狀的地板瓷磚3也可以被使用，並且不一定所有的瓷磚都得是相同的形狀。而且，地板瓷磚3不需要被有規律地鋪設。而且，傳統的地板瓷磚(未示出)，即沒有無線節點的地板瓷磚可以被有規則地或不規則地包括在內。從而，地板瓷磚3可以被稀少地使用。另外或替換地，可以使用地毯(未示出)或包括層(即X-Y面)中分布的無線節點的地毯墊(未示出)形式的層。層單元可以採用天花板瓷磚的形式。
根據本發明，無線節點4提供用於定位無線標籤61、62的網絡5。在第一例子中，第一無線標籤61被連接或嵌入印表機7。在後面將被更加詳細地解釋的是，定位網絡5可用於使印表機7能確定它的位置。印表機7能夠經由區域網8向計算機9發射這些信息，以允許用戶10(例如負責跟蹤公司資產的主管或IT管理者)跟蹤印表機7的位置。在第二例子中，第二無線標籤62被合併到鑰匙圈11中。在後面將被更詳細解釋的是，定位網絡5可用於定位鑰匙圈11，並且從而幫助用戶10例如使用計算機9或個人數字助理12找到他們的鑰匙。
參考圖2和3，無線節點45發射其信號強度S取決於自無線節點4r的徑向距離r的信號13。例如，在無線電信號的情況下，信號強度可能與距離r的平方成反比，即S=S01+1(r)2---(1)]]>其中，k是常數。
從而，對於給出的檢測閾值ST，無線節點45的傳輸範圍R可以被這樣定義，以至於當(k)2R1的時候R=1/kS0/ST.]]>S0和ST的值被選擇，因此無線節點41能夠直接與鄰近無線節點41、42、43、44、46、47、48、49中的至少一個相互發射與接收信號。優選地，S0和ST的值被選擇，因此無線節點45隻能僅僅與第n個最近的無線節點相互發射與接收信號。例如圖3中所示，無線節點45隻能直接與最近的和下一個最近的無線節點(即n＝2)相互發射與接收信號。從而，傳播圖案是半球形的。儘管如此，產生不同傳播圖案的天線也可以被使用。
無線節點4是獨立的。我們通過″獨立的″來意指節點4沒有通過有線網絡與中央節點連接或者是連接到中央節點。從而，瓷磚3可以容易地被安裝、移動或除去。
無線節點4參考圖4，無線節點4包括用於接收和發射無線信號的裝置14、用於處理信號的裝置15、用於存儲數據的裝置16、用於保持時間的裝置17以及用於存儲功率的裝置18。
優選地，無線接收與發射裝置14的形式是具有集成天線的短程無線電收發信機電路。然而，單獨的天線(未示出)也可能被提供。瓷磚3的一個或多個纖維可以形成天線。優選地，處理裝置15的形式是微型控制器。優選地，存儲裝置16的形式是非易失性存儲器並且存儲用於控制無線節點4的操作的電腦程式19，以及包括節點標識以及對應的位置數據的列表20。優選地，功率存儲裝置18的形式是電池。
優選地，無線節點4依從ZigbeeTM標準。然而，無線節點4也可以依從諸如BluetoothTM或IEEE802.11x之類的其它標準。
根據ZigbeeTM標準，255個裝置能夠被無線連接以形成網絡，然而更多數量的裝置能夠用多個ZigbeeTM網絡來無線連接。裝置能夠以2.4GHz、915MHz和/或868MHz射頻頻帶操作，分別支持250千位/秒(kbps)、40kbps和20kbps的原始數據傳送率，並且具有一般來說從10米及至75米的傳輸範圍。優選地，每個裝置都具有2到5米之間的傳輸範圍。ZigbeeTM標準的概述可以經由環球網www.ziabee.org或從ZigbeeTM Alliance，Bishop Ranch，22694Bishop Drive，Suite 275，San Ramon，CA 94583，USA獲得。
定位無線節點4再次參考圖1，無線節點4形成被稱為″網孔″或″網格″的間隔布置。通過交換信號並使用類似於GPS中所用的三邊測量方法，每個節點4都能夠自己定位或者相對於鄰近節點4並被定位，從而確定節點4和每個鄰近節點4之間的距離。從而，節點4的間隔布置能夠被確定。
確定距離的優選方法包括確定節點4之間的信號的飛行時間。然而，另外或替換地，諸如確定所接收的信號強度指示(RSSI)之類的其它方法也可以被使用。
位置信息流經網絡5和確定節點4的間隔布置所依靠的處理現在將被描述參考圖5、6和7，第一無線節點41充當網絡坐標。第一無線節點41準備包括第一條目221的消息211。每個條目都包括用於標識節點的欄位23、給出之前接收的信號的到達時間(TOA)的欄位24以及給出當前發射的信號的出發時間(TOD)的欄位25。TOD也可以被稱為傳輸時間。在這種情況下，第一標識欄位231包括值″Z″，第一TOA欄位241被留空或用虛值填充，而第一TOD欄位251包括值t1。第一TOD欄位251中的值使用時鐘17(圖4)來測量，並且可以通過添加以慮及準備並發送消息221所需的時間的固定延遲來調整。消息211被發射到範圍R內的鄰近節點42、44、45。
以第二節點42為節點4的操作示例，第二節點42監聽消息21(步驟S1)，接收消息21(步驟S2)，在消息211的這種情況下，記錄它的到達時間(步驟S3)並且把消息211存儲在表19中(圖4)(步驟S4)。選擇性地，如果具有足夠的距離測量，則節點42可以用三邊測量來計算它的位置。
仍然參考圖5並且還參考圖8和9，第二節點42通過在第一條目221後添加第二條目222準備第二消息212，第二條目222具有包括值″B″的第二標識欄位232、第二TOA欄位242包括值t2′以及第二TOD欄位252包括值t3′(步驟S6)。第一TOD欄位251中的值用時鐘17來測量(圖4)。消息212被發射到鄰近節點41、43、44、45、46(步驟S7)。第四節點44以基本上相同的時間發射的消息以及由第五節點45在短時間後發射的消息21被示為虛線。
每個節點4都在每當它接收消息21的時候執行並重複這個處理。每當節點4接收消息21的時候，它就將其存儲在存儲器16中，從而增加的距離測量的次數。
如果兩個節點4交換消息21，則其中一個時鐘17(圖4)的時鐘漂移可以被校正。以第一和第二節點41、42為例，只要第一節點41接收第二消息212，它就有足夠的信息來校正時鐘漂移。該信息包括第一消息21從第一節點41出發的時間(即t1)、第一消息21到達第二節點42的時間(即t2′)、第二消息212從第二節點42出發的時間(即t3′)、以及第二消息212到達第一節點41的時間(即t4)。如果第二節點42的時鐘17相對於第一節點41的時鐘17漂浮固定量x(即t′＝t+x)，則第一節點41能夠補償該漂移。
第一和第二節點41、42之間的飛行時間ΔtAB是 請注意，術語x沒有出現在最後的線路中。
漂移能夠用下面的公式來明確地計算 通常，第一節點4的時鐘17是整個網絡5同步的時鐘。通過與第一節點41或已知具有已校正漂移的時鐘17(圖4)的節點4交換(經由其它節點4)連結的消息序列，任何節點都可以確定並選擇性地校正它自己的時鐘漂移。應當理解，只要足夠的消息21已經經過網絡5來回傳遞，這就能夠發生。替換地，節點4可以請求第一節點41向其通知它的時鐘漂移。
第一節點41集合多個已經傳播經過網絡5的消息21。例如，第一節點41把第一消息21發射到第二節點42，第二節點42把第二消息發射到第三節點43，第三節點43把第四消息發射到鄰近節點4、等等。每當消息21被發射，它不僅進一步傳播到遠離第一節點41的網絡5中，而且還向著第一節點41返回。而且，消息21能夠通過環形路由來傳播。用這種方法，第一節點41最終可以接收多個消息21，每個消息21都被傳遞經過節點4並且經由不同的路由返回到第一節點41。通過使用三邊測量，第一節點41能夠計算網絡所有節點4的位置。優選地，範圍時間用速度c＝3×108ms-1被轉換成範圍距離，並且位置用笛卡兒坐標(x、y)來表示。至少一個網絡節點4可以被提供到絕對位置，或者是否一個節點被認為是源點。
事實上，每個節點4可以以同樣的方法集合消息4，並且能夠使用三邊測量來計算網絡中所有節點4的位置。
第一消息211可能觸發另外的消息21的大量湧至。因此，每個節點4可能會限制消息的傳輸。例如，通過附加新條目並刪除最舊的條目，每個節點可能限制消息21中的條目221、222的數量。另外或替換地，如果每個節點剛發射消息22，則它可以忽略從鄰近節點4接收的下一則消息22。節點可以有選擇地限制在不同的時間發射消息。例如，每個節點4最初可以發射已知數量的消息，並且在那之後限制消息的傳輸。
從而，通過交換消息21，第一節點4或每個節點4都可以確定網絡內節點4的位置，並且從而確定節點4的間隔布置。
通過向標籤61、62發射信號或從標籤61、62接收信號，節點4的間隔布置可以被用來定位標籤61、62。
定位印表機7如上所述，第一無線標籤61被連接或嵌入印表機7。無線標籤61包括無線節點4和到印表機7的數據接口(未示出)。
參考圖10、11和12，無線標籤61在多個節點410、411、412、413、414、415、416、417、418的範圍之內。無線標籤61周期性地″醒來″，然後廣播對位置信息的請求26(步驟S8)。
節點410、411、412、413、414、415、416、417、418發射相應的回覆271、272、273、274、275、276、277、278、279，這些回復被無線標籤61接收，例如圖11和12中所說明的(步驟S 9)。回復271、272、273、274、275、276、277、278、279中的每一個都包括發射回復的無線節點410、411、412、413、414、415、416、417、418的標識、位置和出發時間。無線標籤61接收回復271、272、273、274、275、276、277、278、279並且記錄它們的到達時間(步驟S10)。圖10是說明性的，並且沒有必要示出無線標籤61接收回復271、272、273、274、275、276、277、278、279的順序。然而，圖11和12示出標籤61和相應節點410、411、412、413、414、415、416、417、418之間的距離是不同的，並且從而將用飛行時間Δt來反映。
假定所有節點410、411、412、413、414、415、416、417、418的時鐘17(圖4)都同步(即已經補償漂移)並告訴″網絡時間″，那麼無線標籤61可以用三邊測量來確定它的位置(步驟S11)。
然而，如果節點410、411、412、413、414、415、416、417、418的時鐘17(圖4)不同步，則無線標籤61可以發射包括出發時間的第二請求(未示出)，然後接收第二組回復(未示出)並且用上述處理來校正每個節點410、411、412、413、414、415、416、417、418的每個時鐘17(圖4)的漂移。
無線標籤61把位置提供給印表機7(步驟S12)，位置可以被存儲在存儲器(未示出)中。印表機7經由區域網8應請求或自發地把位置發射到計算機9，例如周期性地或每當檢測到位置變化的時候。從而，用戶10可以跟蹤印表機7的位置。
替換地，無線標籤61可以如同網絡5中的無線節點4一樣的工作，並且在建立網絡5的時候用上述方法定位它自己。每當由於印表機7被移動而產生位置變化的時候，無線標籤61可以執行位置更新。
應當理解，無線標籤61可以通過只從或只用鄰近節點410、411、412、413、414、415、416、417、418中的三個或更多節點來確定它的位置。
定位鑰匙圈11如上所述，第二無線標籤62(圖1)附著於鑰匙圈11。
參考圖1，如果用戶10想找到他們的鑰匙，則它們可以指示網絡5經由具有其自己的無線標籤63的計算機9或PDA12來定位無線標籤62。無線標籤63包括無線節點4和到計算機9或PDA12的數據接口(未示出)。應當理解，無線標籤63不必操作為用於確定計算機9或PDA12的位置的標籤，而是作為與網絡5通信的便利方法。
參考圖13和14，無線標籤63發射查詢消息28(步驟S13)，例如用ID＝Z指定附著於鑰匙圈11的無線標籤62的標識，然後開始監聽回復29(圖18)(步驟S14)。無線標籤63檢查是否已經接收到回復29(圖16)(步驟S15)並且檢查是否它已經″超時″(步驟S16)，即是否已經過去了預定的時間。如果它接收回復29(圖18)，則它計算位置並且把這些信息發射到計算機9或PDA12(步驟S17)。
參考圖15，每個無線節點4都監聽查詢消息28(圖14)(步驟S18)。如果它接收了這類查詢消息28(步驟S19)，則無線節點4再發射查詢消息28(步驟S20)並且開始監聽回復29(圖18)(步驟S21)。無線節點22檢查它是否已經接收到回復29(圖18)(步驟S22)並且它是否已經″超時″(步驟S23)，即是否已經過去了預定的時間。
無線標籤62周期性地″醒來″並監聽查詢消息28(圖14)。它接收查詢消息28並通過檢查ID來記錄與它有關的查詢消息28。
參考圖16和17，無線標籤62發射包括第一條目301的回覆291。每個條目都包括用於標識節點的欄位31、給出之前接收的信號的到達時間(TOA)的欄位32以及給出當前發射的信號的出發時間(TOD)的欄位33。在這種情況下，第一標識欄位311包括值″Z″，第一TOA欄位321被留空或用虛值填充，而第一TOD欄位331包括值tz。
無線標籤62可以在不同的時候從不同的節點和/或經由不同的路由來接收查詢消息28的副本。為了防止回復增殖，無線標籤62可以忽略查詢消息28的第二以及後續的副本。
回復291被發射到鄰近節點419、420、421、422、423、424、425、426、427。
再次參考圖15以及圖18，如果無線節點4接收了回復29，則它通過添加另一個包括其標識31p、TOA322以及TOD332的條目30p，來準備新的回覆29(步驟S24)，然後把新的回覆29發射到鄰近節點4(步驟S25)，直到它到達無線標籤63(圖1)為止。
無線標籤63(圖1)經由不同的鄰近節點419、420、421、422、423、424、425、426、427接收多個回復，並且可以用三邊測量來確定無線標籤62的位置。
應當理解，無線標籤63可以使用只經由鄰近節點419、420、421、422、423、424、425、426、427中的三個或更多節點接收的回覆來確定無線標籤62的位置。
本發明的實施例具有優點。瓷磚可以被移動以用於維護，並且一旦替換也不需要再校準。瓷磚可以被使用在樓梯和坡道上。地毯或瓷磚可以被鋪設在家中。如果還需要添加瓷磚，則它們可以被容易地檢測到然後被併入網絡。測量並記錄整個建築物中的信號強度所憑藉的採指紋是不需要的。沒有定位網絡中的任何技術知識或專業訓練的地毯裝配工都可以鋪設地毯或瓷磚。
定位規則配置中的無線節點4較早描述的位置信息流過網絡5並且可以確定節點4的間隔布置的處理過程可能涉及傳遞大量數據。然而，如果假定節點4被間隔布置，則可以採用一個更加簡單的處理。特別地，如果瓷磚3是以規則模式鋪設的正方形或六邊形並且無線節點4被告知這些事實，那麼無線節點4可以更加快速地搜集它們的周邊信息。
參考圖2和19，無線節點4可以用兩種模式來操作，即始發或被動模式。
在始發模式中，無線節點4(例如第五無線節點45)發射消息34以被範圍內的任何節點4接收(步驟S26)。消息34類似於圖6中所示的消息21，只不過TOD值可能被省略掉了。儘管如此，無線節點45記錄下了TOD。然後，無線節點45等待回復351、352、359。無線節點45可以周期性地隨機或應請求發起消息傳輸。
在從模式中，無線節點4(例如無線節點41、42、43、44、46、47、48、49)中的每個節點都等待來自於一個或多個主節點45的消息34，記錄TOA(步驟S27)並發射回復351、352、359(步驟S28)。回復351、352、359類似於圖8中所示的那些回復，只不過來自於始發方的TOD值被省略。換言之，回復351、352、359包括無線節點45的標識、發送回復的無線模式41的標識，並且來自於無線節點41的TOD也被指定。
無線節點45接收回復351、352、359，記錄它們的TOA(步驟S29)，校正時鐘漂移，並且把它能夠″聽到″的節點的列表(步驟S30)連同範圍值一起優選地作為距離存儲在存儲器16中(圖4)。
每個無線節點4輪流以始發模式操作。從而，步驟S26、29和30可以由無線節點41、42、43、44、46、47、48、49來執行。反之，每個無線節點4都能夠以從模式操作。應當理解，無線節點4還可能周期性地隨機或根據預定時間表″入睡″和″醒來″，然後進入始發或從模式。
參考圖2和20，無線節點4還可以用兩種其它的模式操作，即報告發送和報告接收模式。
在報告發送模式中，無線節點4(例如無線節點45)周期性地，偶然地或應請求發射它或另一個節點能夠″聽到″的鄰近節點的列表36，並且如果已知相應的範圍，則發射另一個節點的已知位置(步驟S31)。在報告接收模式中，無線節點4接收並存儲另一個節點能夠″聽到″的鄰近節點的列表(步驟S32)，如果給出了相應的範圍則一起存儲相應的範圍，如果已知位置則一起存儲已知的位置。使用這些列表和進一步的布局信息，每個無線節點都能夠確定其自己的位置及其它節點的位置。
再次參考圖2，第五無線節點45能夠聽到第一、第二、第三第四、第六、第七、第八和第九無線節點41、42、43、44、46、47、48、49。如果第五無線節點45知道第一無線節點42聽不見第三節點43並且第三節點43聽不見第一無線節點41，則它能夠推導出第一和第三無線節點41、43彼此不相鄰。如果第五無線節點45知道第二無線節點42聽得見第一和第三節點41、43，則它能夠推導出第二節點42在第一和第三無線節點41、43之間。如果第五無線節點45也知道模式基於正方形，則它能夠假定第一和第三無線節點在正方形的邊角上並分配可能的x、y坐標。通過經由列表繼續，第五無線節點45能夠確定它的臨近節點位於何處。
如果已知位置的無線節點4被″播種″，則鄰近節點4能夠相對於一個或多個已知位置的無線節點4來定位它們自己並且藉此知道它們自己的位置。然後，這個處理能夠經整個網絡擴散。從而，如果第一、第二和第四無線節點41、42、44被知道分別在位置(570、30)、(570、90)和(510、30)(用釐米表示)，則藉助於從這些無線節點41、42、44接收信號並知道正在使用正方形模式，第五無線節點45可以確定其位置是(510、90)。使用已知位置的無線節點4也具有下列優點，即距離測量能夠被校準以考慮到由可能增加外觀距離的內部處理引起的延遲。
還可以使用其它表示位置的方法，比如分別用第一和第二節點41、42(1、1)、(1、2)形式的陣列來定義瓷磚位置。
使用無線節點4的規則配置來定位印表機7整個網絡5上的無線節點4能夠用上述的第一處理或更簡單的第二處理來找到它們的位置。在每種情況下，如果無線節點4知道其位置，則它能夠發射包括其已知位置的列表36(步驟S31)。從而，通過使用圖10中說明的處理，如果每個附近的節點410、411、412、413、414、415、416、417、418都發射包括其已知位置的消息，則無線標籤61能夠確定它的位置。
改變的電源參考圖21，瓷磚3′可能配備有用於產生電源的裝置37，其形式優選地為壓電晶體。當人踏到瓷磚3′上時，壓電晶體37被變形並且其兩端出現電壓。電壓可用來對電池17再充電。
參考圖22，瓷磚3″可能配備有其優選形式為迴路或繞阻的用於接收功率的裝置38。迴路或繞阻(都沒有被示出)被提供例如在踢腳板或附加層中，比如地壇墊，並且電流被傳遞流經迴路或繞組。電流在瓷磚3″的迴路或繞阻38中被引起感應。這可以被用來對電池17進行再充電。
通過閱讀本公開申請，其它的變化和更改對於本領域技術人員來說是顯而易見的。這類變化和更改可能涉及設計中已知特徵的等效及其它特徵，用於定位移動單元的系統的製造和使用及其部件，並且可以被用來代替此處已被描述的特特色。
儘管權利要求在本申請中已經被配製給特殊的特徵組合，然而應當理解，本發明的公開範圍還包括在此明確或暗中公開的任何非常規設計或任何非常規組合及其任何概括，無論它是否與當前在任何權利要求中要求的同一發明相關，並且無論它是否減輕了本發明中任何或所有的相同的技術難題。申請者因此給出通告，在本申請或從中導出的任何進一步的申請的進行期間，新的權利要求可以被配製用於這類特徵和/或這類特徵的組合。
權利要求
1.一種用於定位無線標籤(61、62)的網絡(5)，所述網絡包括多個獨立的無線節點(4)，每個節點都被包括在安裝在建築物(2)內部的層或相應的層單元(3)中，並且被配置用於可無線連接到至少一個其它的節點，因此當所述層或層單元被安裝時，所述多個節點有可確定的間隔布置並且提供重疊的無線覆蓋，以通過參考所述間隔布置來定位所述標籤。
2.根據權利要求1的網絡，其中所述層包括地板覆蓋。
3.權利要求1或2的網絡，其中，所述層包括地毯墊。
4.根據權利要求1的網絡，其中，層單元(3)包括用於覆蓋地板的瓷磚。
5.根據權利要求1或4的網絡，其中，所述層單元包括用於覆蓋天花板的瓷磚。
6.根據任何之前的權利要求的網絡，其中，所述的間隔布置包括節點的規則模式。
7.根據任何之前的權利要求的網絡，其中，每個無線節點都包括用於接收(14)無線信號的裝置(14)和用於發射無線信號的裝置(14)。
8.根據任何之前的權利要求的網絡，其中，每個無線節點都包括用於確定到鄰近無線模式的範圍的裝置(15)。
9.根據權利要求8的網絡，其中，用於確定範圍的所述裝置包括用於確定所接收信號的到達時間的裝置(17)。
10.根據權利要求8或9的網絡，其中，用於確定範圍的所述裝置包括用於確定所接收信號的信號強度值的裝置。
11.用於定位無線標籤(61、62)的網絡(5)，所述網絡包括用於安裝在建築物內部的層；和所述層中包括的多個獨立的無線節點(4)，每個節點都被配置用於可無線連接到至少一個其它的節點。
12.形成用於定位無線標籤的網絡(5)的一部分的網絡元件，所述網絡元件包括用於安裝在建築物內部的層單元(3)；和獨立的無線節點(4)，其被包括在所述層單元中並被配置用於可無線連接到至少一個其它的節點。
13.根據權利要求11的網絡或根據權利要求13的網絡元件，還包括用於產生無線節點功率的裝置(37)。
14.根據權利要求13的網絡或網絡元件，其中，用於產生功率的所述裝置(37)包括壓電晶體。
15.根據權利要求11的網絡或根據權利要求12的網絡元件，還包括用於從外部電源接收無線節點功率的裝置(38)。
16.根據權利要求15的網絡或網絡元件，其中，用於接收功率的所述裝置(38)包括電感裝置。
17.用包括多個獨立無線節點(4)的網絡(5)來定位無線標籤((61、62)方法，每個節點都被包括在安裝在建築物內部的層或相應的層單元(3)中，並且被配置用於可無線連接到至少一個其它的節點，該方法包括確定所述無線節點的間隔布置；和參考所述間隔布置來確定所述無線標籤的位置。
18.根據權利要求17的方法，其中，確定所述無線節點的所述間隔布置包括從第一節點(45)發射第一消息(34)，所述第一消息標識所述第一節點；記錄所述第一消息到第二節點(41)的到達時間；和從所述第二節點發射第二消息(351)，所述第二消息標識所述第一和第二節點、所述第一消息的到達時間以及所述第二消息的傳輸時間。
19.根據權利要求18的方法，還包括從標識所述間隔布置內的所述第一節點位置的所述第一節點發射消息(36)。
20.操作層或相應的層單元(3)中包括的無線節點(4)的方法，層或相應的層單元(3)被安裝在建築物(2)的內部並且被配置用於可無線連接到至少一個其它的節點，該方法包括與所述至少一個其它的節點合作，以便確定所述無線節點在無線節點的間隔布置內的位置，以及與無線標籤((61、62)合作，以便參考無線節點的所述間隔布置來確定所述無線標籤的位置。
21.包括指令的電腦程式(20)，當數據處理設備(4)執行這些指令時，會使得所述數據處理設備執行根據權利要求20的方法。
全文摘要
一種用於定位無線標籤的網絡包括多個無線節點。那些節點不是通過有線網絡連接在一起。每個節點被包括在地板瓷磚中用於安裝在建築物內並且被來可無線連接到至少一個其它節點。當地板磁磚安裝時，多個節點形成網孔或網格並提供重疊的無線覆蓋範圍用於參考網孔來定位標籤。
文檔編號G01S1/68GK1856718SQ200480027916
公開日2006年11月1日 申請日期2004年9月23日 優先權日2003年9月27日
發明者A·S·萊奇, N·C·比爾德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司