防篡改貨櫃定位系統的製作方法

2023-07-10 12:40:01 2

專利名稱：防篡改貨櫃定位系統的製作方法
技術領域：
本公開總體上涉及用於定位貨櫃和其他物體的定位和通信系統。更具體地， 本公開涉及通過發射機應答器或微發射機應答器設備加標籤的貨櫃的使用。每個集裝 箱標籤能夠與其他貨櫃標籤或基站定位器設備通信。貨櫃標籤可被布置成使用如下 所述的無線通信方法(例如RF(射頻)通信)來跟蹤單獨的貨櫃上的門的打開和關閉， 且還可跟蹤貨櫃的移動。
背景技術：
現有技術中已知用於定位物體的一些方法。在授權給Brid的美國專利 Νο.5,418,736中描述了丟失車輛定位器系統。車輛定位器系統連同GPS (全球定位系統) 天線、接收器/發送器、具有相關聯天線的電話以及安裝在位置要被監控的車輛中的調 制解調器一起使用一個或多個GPS系統。車輛中的尋呼應答器發出並接收尋呼請求。尋 呼請求使數據機詢問GPS接收器以確定車輛的當前位置。車輛的當前位置通過蜂窩 電話鏈路被發送以將車輛的當前位置通知給車輛位置服務中心。其他已知的位置確定技 術包括使用羅蘭系統(Lonm，遠距離無線電導航系統)或基於Glonass (格諾納斯系統)衛 星的系統。在授權給Sadler的美國專利No.5,576,716中描述了用於定位丟失或被盜財產的另 一物體定位系統。該定位系統包括GPS模塊、微計算機、數據機以及電話，所有這 些都必須安裝在車輛中。所描述的系統定期且自動地計算財產的位置，以通過電話鏈路 發送到中央接收器/發送站。低功率傳送經受由於噪聲、靜電和信號幹擾導致的信號惡化。當信息信號與噪 聲源是相同量級時，在存在該幹擾和噪聲的情況下從信號中提取信息是非常困難的。當 前描述的發明從常規解決方案中識別各種噪聲問題，並提供新穎的系統、方法和裝置， 所述系統、方法和裝置被布置為在小尺度物體定位系統中使用非常低的功率從傳輸中提 取信號。


參照附圖來描述非限定性和非窮盡的實施例圖1A-1D是示出被布置成作為防篡改貨櫃定位器系統工作的示例系統的框 圖；圖2A-2B是示出用於防篡改貨櫃定位器系統的示例操作環境的圖；圖3A-3C是示出布置成用在防篡改貨櫃定位器系統中的示例貨櫃標籤的 圖；圖4A-4E是示出用於防篡改貨櫃定位器系統的定位器操作的圖；圖5A-5D是示出用於防篡改貨櫃定位器系統的示例處理的流程圖；圖6A和6B是示出與防篡改貨櫃定位器系統中的基站相配合布置的示例貨櫃標籤的詳細框圖；圖7示出了示例發送器；圖8是示出被格式化用於發送的一組幀的圖；圖9A和9B是示出用於示例通信系統的定時獲取的圖；圖10A-10B是用於示例接收器的示例圖；圖10C-10D是示出用於示例接收器的示例相關峰值的圖；圖11是用於示例發送器的流程圖；圖12A-12B、圖13A-13B和圖14是用於示例接收器的流程圖；圖15A是在旋轉過360度期間距離的有效變化的示例圖；圖15B是用於來自通過360度的旋轉的相關相位信息的示例圖；圖16是示出用於防篡改貨櫃定位器系統的單查詢模式、慢查詢模式、快查詢 模式和半查詢模式的示例圖，這些模式全都根據本公開布置；圖17A-17C示出了示例系統，其中單個發射機應答器或貨櫃標籤從單個的定 位器接收序列，並且然後同時發送被多個定位器或基站接收的應答序列；圖18A-18B示出示例系統，其中在倉庫或其他限定的區域中多個定位器或基站 從一個或多個發射機應答器(MT)或貨櫃標籤(CCT)接收應答發送，並且每個定位器 將關於所接收的應答的信息通過一個或多個通信網絡傳送到中央處理單元；圖18C示出了被布置成作為中央處理單元操作的示例計算設備；圖19A-19B示出了在中央處理單元處合併關於所接收的應答(結果)的信息的 定位處理的示例流程圖；以及圖19C-19D示出了用於存儲關於定位器和標籤的信息的示例數據結構。
具體實施例方式下文參考附圖更充分地描述本公開，附圖構成本公開的一部分，且通過圖示示 出了用於實踐本發明的具體示例實施例。然而，本公開可以實施為許多不同的形式，並 且不應解釋為限於在此闡述的實施例；相反，這些實施例被提供以使得本公開全面且完 整，以及將保護範圍充分告知本領域技術人員。此外，本公開可以實施為方法或設備。 因此，本公開可採取完全硬體實施例、完全軟體實施例或組合軟體和硬體方面的實施例 的形式。因此，下面的詳細描述不應從限制的角度理解。在說明書中且在權利要求中，術語「連接」指的是被連接的事物之間的直接電 連接，沒有任何中間設備。術語「耦合」指的是被連接的事物之間的直接電連接或經過 一個或多個無源或有源中間設備的非直接連接。術語「電路」是指被布置成彼此配合 以提供期望功能的一個或多個無源和/或有源組件。術語「信號」是指至少一個電流信 號、電壓信號、電磁波信號或數據信號。「a」、"an"和「the(所述)」的含義包括 複數引用。「在某物中」的含義包括「在某物中」和「在某物上」。簡而言之，本公開涉及可用於通過以發射機應答器或微發射機應答器形式的無 線通信子系統使用標籤定位貨櫃的定位和通信系統。每個貨櫃標籤(CCT)能夠與其 他貨櫃標籤或基站(BS)定位器設備通信。標籤可被布置成使用無線通信方法來跟蹤單 獨的貨櫃上的門的打開和關閉。可使用來自基站和貨櫃標籤的通信來定位丟失的貨櫃。CCT設備還可檢測對貨櫃的侵入和/或篡改，並存儲各種收集的數據以用於後 期檢索。雖然單個標籤可能足以允許跟蹤或發現貨櫃，但是兩個標籤的存在可用作通 過使用內部和外部天線允許標籤彼此通信來進行侵入和篡改檢測的基礎。檢測進入集裝 箱的一個示例方式是通過與後端相對地在門上安裝端標籤，使得該門中的任何移動改變 兩個標籤之間的距離。然而，標準貨櫃的端部實際上具有兩個門，任一個門可被打 開，因此僅簡單的距離測量可能是不夠的。在單個貨櫃上可使用兩個CCT設備以改進感測和定位貨櫃的可靠性，或提 供用於檢測貨櫃中的門的打開或關閉的內部測量機制。在一個例子中，第一 CCT被放 置在一個門的頂部處的內邊緣附近，而第二 CCT標籤被放置在貨櫃中的側壁上。可周 期性地(例如每隔若干秒)激活標籤，以彼此通信並用作基於來自發送和接收應答的行程 往返時間(round-trip time of flight，TOF)來確定距離的短距離定位器。該門無論何時打 開，標籤之間的距離一定增加。可通過記錄標籤之間的距離連同某些種類的時間或日期 戳來觀察和記入打開或關閉事件。這結合每個CCT中的相當準確的實時時鐘以及所有事 件在兩個標籤中的存儲，可產生貨櫃的所有打開和關閉的冗餘高可靠性記錄。天線可 被布置成通過貨櫃中的機械機構(諸如門閂、鉚釘或將CCT安裝到貨櫃的壁的其他 緊固器機構)或通過切入貨櫃的金屬壁中的槽形天線來輻射能量。每個CCT設備還可被布置成使用多個天線。例如，一個天線可以是如通過門閂 在貨櫃外傳播信號的天線，而另一天線可被布置成在貨櫃內部傳播信號。由於集裝 箱一般被布置為金屬箱，所以貨櫃的壁形成法拉第籠，該法拉第籠形成標籤之間的屏 蔽。換句話說，當貨櫃的門關閉時，標籤之間的信號路徑在幅度上大大衰減。然而， 當即使稍微打開貨櫃門時信號路徑大幅度增加(約20dB)並且標籤可以容易地確定門 已打開。同樣的原理適用於通過在一個壁中切出的孔來打開貨櫃的情況。因此，可通 過利用貨櫃的法拉第籠特性，監控用於都卜勒和多路徑信號反射的信號，來設計侵入 警報。同樣的原理適用於通風的金屬貨櫃，該金屬貨櫃仍應該具有足夠的衰減來工 作，這是因為通風是通過較窄縫隙進行的。許多貨櫃不具有全金屬地板，這潛在地使它們成為不那麼令人滿意的法拉第 籠。然而，位於地面上的貨櫃是令人滿意的法拉第籠，這是由於UHF(超高頻)信號 不能透過人行道和/或下面的土地很好地傳播。而且，沒有靜止地放在某種形式土地上 的貨櫃一般堆疊在另一貨櫃的金屬頂上，或堆疊在其他傳導表面上(諸如船的船艙 或甲板等)。因此，當貨櫃處於除了在卡車底盤上的所有位置時，法拉第籠模型應該成 立並且可通過CCT設備來檢測貨櫃的打開和關閉。可如前所述使用法拉第籠模型檢測 打開和關閉靜止的貨櫃的事件。而且，在貨櫃被提起或移動的情況下(例如通過貨 物裝運場中的起重機，在卡車、鐵路車廂上等)，可檢測該事件，這是因為在地面上門打 開/關閉事件的信號波形(或籤名)具有與貨櫃的舉起或移動不同的信號波形(例如頻 譜/幅度波形)。每個CCT設備還可包括指南針傳感器。一個指南針傳感器可用來檢測由附著到 門的CCT設備觀察到的磁場中的變化，而另一指南針傳感器可用來檢測由附著到貨櫃 側部的CCT設備觀察到的磁場中的變化。對於門關閉的一些情況，指南針傳感器應該具有基本不同的磁場效果。然而，在門打開的情況下，指南針傳感器應檢測到相似的磁場 效果。指南針傳感器還可用來通過激活貨櫃標籤中的跟蹤模式並在跟蹤模式激活時周 期性地記錄指南針讀數，來輔助跟蹤貨櫃經過行進路徑的移動。還可基於檢測到的條 件(諸如貨櫃的移動(從地面提升，放在地面上，放在軌道車上，放在另一貨櫃上 等)，貨櫃門的打開，貨櫃門的關閉等)來選擇性地激活跟蹤模式。每個CCT設備還可包括溫度傳感器。在一些例子中，溫度傳感器可用來檢測 或警報貨櫃中的潛在火災。在一些其他例子中，溫度傳感器可用來在溫度上升到高於 某個預定閾值時檢測出故障的製冷器貨櫃。在其它例子中，溫度傳感器可用來檢測會 損害貨物的條件，如過熱或過冷條件下的易腐壞的食物。溼度傳感器也可用於相似的目 的，諸如防止可以損壞乾燥食物、農產品或其他商品的過量潮溼或露水。運動傳感器可 用來檢測貨櫃內的移動，諸如偷渡者、未經綑紮的貨物或害蟲。光傳感器可用來檢測 貨櫃內的光，諸如從門開口、孔或從開啟光源的偷渡者。CCT設備中發送器的初始相位匹配於或至少跟蹤從BS設備的發送中接收到的信 號的接收相位，加上針對時間和頻率偏移的任何校正。如下所述，CCT設備(也稱作發射機應答器)和BS設備(也稱作定位器)各 自包括接收器和發送器。使用獨特的ID碼對來自發送器的通信信號編碼。在一些例子 中，可使用群組ID使得基站(BS)可同時尋址多個CCT設備，諸如在庫存量跟蹤系統中 可能是令人期望的。通信信號包括編碼發送的序列，其中每個序列被布置成提供時鐘同 步和校準信息的一部分。每個接收器驗證用於發送的ID碼，並解碼信息。通過發送序 列自身來確定編碼發送序列的頻率、相位和開始時間，使得可在沒有另外信息的情況下 進行時鐘恢復。CCT設備中的頻率和相位信息最初是根據來自BS設備的發送的一部分恢復的， 並且使用引導程序處理進一步改進。幀內的定時位置(例如粗定時)是在來自BS設備的 發送的另一部分中恢復的。在定時後，相位和頻率被恢復，可以以確定的程度來制定數 據接收的計劃。數據被提取出並且從CCT設備向BS設備發送回應答消息，其中進行相 似的信號處理功能。認真校正的行程往返時間(TOF)和發送序列的恢復出的相位用來識 別CCT設備和BS設備之間的距離。當前描述的系統具有利用不對稱傳輸系統通過兩個或更多個BS設備來識別CCT 設備的位置的能力。由CCT設備捕獲的信號一般在時間上不與序列(例如2047晶片序 列)中的完整模式的開始和結束對齊。一個或更多個BS設備被布置成隨時間發送序列中 的重複模式。CCT設備被布置成循環地捕獲序列中的完整模式，即使所捕獲的模式相對 於完整模式的開始和結束在時間上不旋轉。循環相關器可用來評估所捕獲的信號，使得 不論模式的旋轉狀態如何，所捕獲的信號都被CCT設備正確地識別。由於CCT設備不 具有與從BS設備發送和接收有關的定時的先驗知識，所以CCT設備使用所接收的發送的 循環相關以確定精細定時和粗定時。循環相關是對固定長度的序列進行操作的相關器， 其中序列可在時間上循環移位，使得在原始序列結束之後可在經移位的序列中接收原始 序列的開頭。儘管一般的相關器可能不給出有效的定時信息，然而在所捕獲的信號不與 完整模式的開始和結束在時間上對齊時，循環相關提供有效的定時信息。當前描述的不對稱發送系統可被配置為使得CCT設備從BS設備接收結構化信號的相對較高功率發送，而從CCT設備到BS設備的應答或確認發送是非常低功率的發送。 示例CCT設備被配置成在非常低功率「非激活」模式或「睡眠模式」操作，其中CCT 設備「激活」或「醒來」短暫的時間間隔以聽取來自BS設備的發送。CCT設備使其接 收的每個結構化信號相關聯以確定是否用特定與CCT設備關聯的識別碼(ID碼)對這些 信號進行編碼。CCT設備還根據所接收的結構化信號確定可將應答發送傳送回BS設備 的精確頻率、定時、相位和節奏。從CCT設備向BS設備發送的應答發送是短持續時間 的非常低功率的發送(短結構化信號)，使得節省了較長的電池壽命。儘管應答發送是非 常低的功率發送，然而BS設備被布置成利用積分和循環相關技術來提高所捕獲的應答發 送的信噪比水平。在當前描述的系統中，從CCT設備向BS設備發送回應答發送信號，其中CCT 設備根據由CCT設備從BS設備接收的信號來合成應答發送的定時、頻率、相位和節奏。 來自CCT設備的應答發送的頻率通過都卜勒偏移與從BS設備的發送的原始頻率不同(忽 視其他噪音和微小誤差源)。這樣，BS設備可以用非常小的誤差裕度來預測應答發送頻 率。應答發送頻率的潛在不確定性足夠小，使得在幾十個發送序列上的相位旋轉比一圈 (經過360度的一個相位旋轉)小得多。這允許BS設備對應答發送進行採樣並在模擬域 或數字域中累加(或積分)來自應答發送序列的各個樣本。因為噪聲作為平方根加總而 信號線性地加總，所以所捕獲的信號的信噪比增加，允許比不使用窮盡計算的情況接收 電平低得多的信號。CCT設備以發送的相位應答，該發送的相位匹配於所接收的定位器信號的相位 (零度相位差)，或附加地與所接收的定位器信號的相位相關。因此BS設備能夠精確地 確定往返相位偏移，並根據載波周期確定距離。例如，如圖IOC所示，BS設備從CCT 設備接收應答發送，並識別時間間隔、、內的相關性峰值。時間間隔(ti_t2)完全對應於 圖IOD所示的載波的一個周期。例如，915MHz載波具有約1.093納秒的時段。在該示 例中在相關性峰值時的載波相位對應於時間間隔(tft2)的約70%或約252度。當CCT設 備處和BS設備處的信噪比足夠大以允許選擇特定載波周期時，該相位確定變得有用。由 於915MHz處的載波周期例如是約33釐米的距離，沒有載波相位識別的距離確定必須準 確到約33釐米以允許選擇特定的載波相位。例如，915MHz載波的100個周期對應於約 32.8米的距離。然後可使用相位信息將距離測量準確地精確到小部分載波周期內(一釐米 或兩釐米)。例如，對於915MHz的載波頻率，252度的相位對應於約23釐米的距離。 因此，所述系統具有兩個準確狀態，一個用於在找到相關性峰值之前發生的周期數，一 個用於在檢測到相關性峰值時的載波信號的準確相位。例如，具有252度的檢測到的相 位的915MHz載波的100個周期對應於約33米的距離。當一起考慮來自若干基站的詢問 的多個獨立距離估計時，常常可將距離估計改進到以格外的準確度進行基於相位導航、 幹涉儀的測量變為可能的點。這些和其他特徵將根據以下公開變得明顯。示例系統1A-1D是示出布置為作為根據本公開的至少一些特徵布置的防篡改貨櫃定 位器系統操作的示例系統的框圖。圖IA示出了被布置為與貨櫃標籤(CCT)設備(120)通信的基站(BS)設備(110)。BS設備110包括處理塊(111)、遠程定位器塊(116)和衛星導航系統塊(119)。 CCT設備120被布置為使以任何數目的操作模式操作的定位器標籤協作，以通過無線射 頻通信與BS設備110通信。處理塊111可以通過基於硬體或軟體的解決方案包括任何種類的應用水平特 徵。在一個示例中，處理塊111包括庫存量跟蹤控制塊(112)，使得處理系統可例如通 過庫存量日誌(114)來跟蹤貨櫃的位置。在另一例子中，處理塊111包括詢問控制塊 (113)，使得處理系統可向CCT設備詢問例如可被存儲在數據/事件日誌(115)中的另外 的信息。這些示例僅被提供作為示例應用，然而在不脫離本公開的精神的情況下，任何 其他應用也可同樣適用。遠程定位器塊116包括被布置成經由一個或多個天線(118)發送和接收無線通信 信號的無線子系統塊(117)。在一些例子中，可在單個的集成塊中將遠程定位器塊(116) 和處理器塊(111)的功能組合在一起。在其它例子中，遠程定位器塊(116)處理器塊
(111)的功能彼此獨立。在BS設備(110)中還可以包括可選的衛星導航系統(119)，使得可確定貨櫃 的絕對位置。例如，處理塊(111)可被布置成與衛星導航系統(119)配合，以確定集裝 箱的絕對坐標並將數據存儲在庫存量日誌(114)中。在一些其他例子中，處理塊(111) 可被布置成在檢測到事件(例如門打開、門關閉等)時存儲基站或貨櫃的絕對坐標。CCT設備(120)可包括微應答器無線子系統塊(121)、一個或多個天線(122)、 模式配置控制塊(123)、數據日誌塊(124)、一個或多個溫度或環境傳感器(125)設備以 及指南針傳感器(126)。模式配置控制塊(123)可用來動態地將CCT設備(120)配置為 任何種類的操作模式如列舉一些，用於編程目的，有接收器和發送器發送方法，數據報 告功能。無線子系統塊(121)被布置成與天線(122)配合，使得便於BS設備(110)和 CCT設備(120)之間的通信。溫度傳感器(125)和/或任何其他環境傳感器諸如溼度傳感器、火傳感器、結露 點傳感器可用來檢測貨櫃內的環境條件，以防止通過熱、冷或潮溼毀壞食物產品(例 如穀物、水果、蔬菜、肉類等)和/或損壞財產。如前所述，指南針傳感器(126)可用 來檢測在其附著在貨櫃中的位置處由CCT觀察的磁場中的變化。CCT設備可使用數據日誌塊(124)來存儲貨櫃標籤中的任何傳感器(指南針、 溫度、溼度等)的測量、距離測量以及用於如門打開和門關閉檢測的信號波形的特徵籤 名，以及針對事件的其他數據記錄操作。BS設備(110)發送信號到CCT設備(120)，CCT設備(120)發送作為響應的應 答發送。BS設備(110)被布置成使用發送和應答的接收之間的行程往返時間(TOF)來 計算BS和CCT之間的距離。可使用衛星導航信息來確定BS設備(110)的絕對地理位 置，同時可根據往返TOF信息來確定CCT設備(120)相對於BS設備(110)的位置(取 決於BS和CCT中利用的天線的數目)。如下所述，BS設備和CCT設備各自包括接收器和發送器。用獨特的ID碼對來 自發送器的通信信號編碼。通信信號包括經編碼的發送的序列，其中每個序列被布置成 提供一部分時鐘同步和校準信息。每個接收器驗證用於發送的ID碼，且解碼信息。通 過發送序列自身確定經編碼的發送序列的頻率、相位和開始時間，使得可在沒有附加信息的情況下執行時鐘恢復。CCT設備可在需要時附著到或嵌入貨櫃內。衛星導航系統(119)可以是任何種類的，諸如GPS、Loran(羅蘭)、Glonass(格
諾納斯)和基於伽利略的衛星導航系統。系統可被提供為單晶片方案、晶片組，或在需 要時與一個或更多個其他功能塊集成在一起。處理塊(111)可包括任何種類的處理器，該處理器包括處理器核或集成電路。 示例處理器包括微處理器、微控制器、複雜指令集計算機(CISC)處理器、精減指令集計 算機(RISC)處理器、專用集成電路(ASIC)或可編程邏輯設備(PLD)中的任何一個。可在存儲器電路(未示出)或某些其他存儲介質(例如硬碟驅動、光碟等)中提 供處理器塊(111)所需的軟體和/或固件。列舉一些，示例存儲器電路包括隨機存取存儲 器(RAM)電路、所有種類的動態隨機存取存儲器(DRAM)電路和靜態隨機存取存儲器 (SRAM)電路。一些示例存儲器電路是只讀存儲器(ROM)電路，而另一些可以是可編程 只讀存儲器電路(PROM)諸如EPROM、EEPROM等，以及其他非易失性存儲器(NVM) 諸如快閃記憶體類型存儲器和其他種類等。BS設備(110)還可包括任何種類的用戶接口裝置(未示出)諸如來自鍵盤、袖 珍鍵盤、操縱杆、按鈕、麥克風或其他合理的用戶輸入裝置的用戶輸入。此外，用戶接 口設備可以包括任何種類的輸出設備諸如音頻設備、顯示設備或任何其他合理的輸出裝置。圖IB示出系統(101)，其中兩個CCT設備(120，120，)可被配置成在貨櫃 內彼此通信。一個CCT設備與圖IA的BS設備(110)相似地操作，其中發送被傳送到 其他CCT設備，且然後應答被處理以確定往返TOF距離測量。圖IC示出系統(102)，其中任何數目的CCT設備(120)可被布置成與公共的 BS設備(110)通信以用於跟蹤和數據記錄/安全目的。在一些例子中還可將多個CCT 設備配置成合作地確定特定CCT設備的準確位置。例如五個CCT設備(120)中每一個 布置在相對於BS設備(110)的位置(位置BS)的不同地理位置處(例如位置CCTl-位 置CCT5)。然後可請求每個CCT設備進行距離測量(例如距離1-距離5)，並將距離測 量報告給某些形式的中央處理如通信網絡內的伺服器(例如參見圖ID)。CCT設備的位 置和距離測量一起可形成一組地理布置的交疊圓，其包括對應於特定CCT的位置的公共 點。以下將參考圖4A-4E進一步詳細說明確定位置的整個方法。圖ID示出操作環境(103)，其中一系列貨櫃標籤(120)被布置成與也可通過 網際網路協議(IP)網絡連接訪問的公共基站(Iio)通信。可通過個人計算機(130)或允許 訪問基站(110)的各種功能的某些其他終端來訪問IP網絡連接(131)。在該示例系統中， 部分地通過保持所有貨櫃標籤(CCT)的庫存量資料庫(133)的資料庫伺服器(132)來 負責處理功能。由庫存量資料庫(133)跟蹤的每個貨櫃標籤(CCT)具有用作到資料庫的索引 的獨特的標識符(CCT ID)。在一些示例中，資料庫跟蹤每個貨櫃標籤(CCT)的當前 地理位置。在其他示例中，資料庫可用來跟蹤其他事件，如門的打開和關閉，提起或移 動貨櫃等。每個CCT設備(120，TAGl, TAG3等)可與基站設備(110)直接通信，或與其 他CCT設備通信(例如TAG2和TAG3彼此通信)。在一些例子中，CCT設備可被布置成從不同的CCT設備中繼消息。一旦收集到足夠的測量，伺服器可基於與附著到貨櫃 的CCT設備有關的測量來確定特定貨櫃的精確地理位置。在一些其他示例中，可例如通過基於網際網路協議(IP)網絡的通信從個人計算機 (或計算設備)將搜索請求提交到BS設備(110)。在一些替代例中，可通過一些其他機 制(如在網際網路上發起的SMS (短消息業務)消息(未示出)或也許使用IP語音(因特 網語音，VoIP)通信方法的預先記錄的語音消息)建立到BS設備(110)的通信。伺服器 可再次執行定位處理以搜索被識別的貨櫃，並將搜索結果報告回個人計算機(或計算 設備)。還構思了許多其他例子，且上述聯網的系統僅作為示例的例子提供。示例操作環境圖2A-2B是示出根據本公開的方面布置的防篡改貨櫃定位器系統的示例操作 環境的圖。圖2A示出從上到下的視圖的貨櫃。貨櫃包括兩端，其中一端包括一組雙 門。在靠近貨櫃的頂中線附近的一個門(一般右手門)上，附著CCT設備(TAGl)。 在靠近貨櫃的中心線處的壁的頂部附近沿著貨櫃的壁附著第二 CCT設備(TAG2)。 CCT設備(TAG1，TAG2)的距離和朝向使得兩個標籤之間的歐幾裡得距離隨門打開而改變。圖2B示出了當出現在貨運場、裝載碼頭、船的甲板或貨艙或一些相似結構中時 貨櫃的布置。貨櫃以行列布置，且根據一些堆疊高度標準垂直地堆疊。當貨櫃被放置在船上時，其堆疊在彼此的頂部，所述堆疊被無縫隙地彼此挨 著放置，且這些堆疊的橫排被布置為沿著船的長度，使得每個貨櫃的長軸平行於船的 長軸。唯一的明顯縫隙位於這些橫排之間，因此標籤的最佳無線位置是在貨櫃的端 部。當貨櫃在貨運場被堆疊時，它們或者被與在船上相同地堆疊，在貨櫃橫排 之間的縫隙允許到貨櫃端部的無線可見度，或者被以長的方式按行堆疊，沿貨櫃的 側部的縫隙允許到側部的無線可見度。當貨櫃堆疊在單長度平板卡車或機動軌道車上時，側部和端部都是可無線訪 問的，即使當半長度(例如二十英尺)貨櫃被擠在一起時，也有可能隱藏門端部，因此 側部是確保可被訪問的唯一面。對於該示例，貨櫃應具有兩個標籤，一個安裝在集裝 箱的端部上，且另一個安裝在側部上。額外標籤的成本與貨櫃的成本相比較小，且與 貨櫃在其壽命期間賺取的運送費相比微不足道。電子監控的示例益處電子監控的一個益處是提供發現和定位丟失的貨櫃的自動或半自動方式。另 一益處與在貨櫃門上使用封條相似，在於提供了對貨櫃的侵入或篡改檢測的自動方 式。儘管電子系統不從物理上防止侵入，但進行侵入的記錄，使得可在運送時徹底地檢 查貨物。由於沒有被篡改的大量貨櫃可在沒有特殊檢查的情況下被運送到其目的地， 還可以實現大量成本節省。電子監控還相對於傳統封條和鎖具有若干優點。由於不使用可移除設備，電子監控在物理上更方便。電子日誌保持在包括門打 開的所有可檢測事件的標籤內，因此讀取該日誌的外部定位設備可告知在裝載了貨櫃 之後的時間是否發生了該事件。
只要(例如在船上、在貨運場中等時)貨櫃與基站通信(通過貨櫃標籤設 備)，可立即檢測侵入或篡改並發出警報。物理封條僅在進行貨櫃的視覺檢查時可揭示 篡改。在貨櫃的側部切割孔從而在不打開門的情況下偷盜貴重內容會引起即刻的警 報，這是因為電子系統可檢測由貨櫃提供的屏蔽中的變化，不僅是門的打開。可檢測貨櫃內任何事物的移動。可檢測在貨櫃內移動的偷渡者。也可檢測 貨物中的任何顯著移位，該移位會指示可能的破壞。由於標籤具有在其存儲器中記錄事件的能力，添加不昂貴的傳感器(例如溫度 傳感器、溼度傳感器等)可以記錄其他有趣的條件，如溫度或機械衝擊的極大值。示例標籤圖3A-3C是示出根據本公開的至少一些特徵的被布置為用在防篡改貨櫃定位 器系統中的示例貨櫃標籤的圖。圖3A示出了模塑入由不影響元件的耐衝擊塑料製成的相當不可毀壞外殼中的示 例包裝CCT設備。重型螺栓用來將CCT附著到貨櫃。該螺栓可由同樣的塑料製成， 在其內部有金屬棒稍微延伸入貨櫃的內部。螺栓中的一對棒可提供貨櫃內的粗略偶 極天線。放置在外殼內的屏蔽罐可使該偶極天線與外部世界隔離，保持其與外部天線分 離，該外部天線可以是在外部表面附近模塑入外殼內的更常規的雙極天線。使貨櫃的側部粗略地起皺，因此在貨櫃緊靠著另一貨櫃放置時安裝在側 部上的標籤可適配到該皺紋的凹處以防止毀壞(見圖3)。一些門沒有起皺(見圖3B)， 然而標籤仍可安裝在門的凹入部分上，只要其不比門把手突出得更遠。在一些例子中，代替前述螺栓種類天線，可使用槽類型天線。在一些實現中槽 天線可以是優選的，這是由於槽天線可僅通過金屬中的填充有非傳導材料的裂縫形成。 由於槽天線難以識別，所以更難篡改天線以禁止相關聯的CCT設備。示例衛星導航操作圖4A-4E是示出用於根據本公開的一些特徵布置的防篡改貨櫃定位器系統的 定位器操作的圖。圖4A示出了定位器系統(400)，其中BS設備(110)被配置成作為與例如可能在 貨櫃中發現、附著到貨櫃等的CCT設備(420)通信的定位器操作。當定位器模式激 活時，該例子中的BS設備(410)在任意方向移動。可通過旋轉天線、相控天線或通過選 擇以約四分之一波長間隔開的多個天線中的一個的多路復用器完成該移動。在第一時間例(例如時間=t0)到CCT設備的方向被表示為方向A，而在第二時 間例(時間=tl)方向被表示為方向B。當行進方向對應於方向A時BS設備(410)的速 度對應於第一速度(Vl)，且當行進方向對應於方向B時對應於第二速度(V2)。從衛星 導航系統(例如GPS)檢索用於BS設備(410)的這些速度，如同BS設備(310)的已知地 理位置(例如橫/縱)。圖4B是示出第一速度矢量(VA)的圖解圖(430)。從圓的中心處的原點定位速 度矢量VA，且速度矢量VA在兩個點A和A』之間延伸。點A和A』對應於與通過定 位器邏輯由處理器確定的方向矢量相關聯的視速度，這在從衛星導航系統檢索到速度Vl 的同時發生。
圖4C是示出第二速度矢量(VB)的圖解圖(440)。從圓的中心處的原點相似地 定位速度矢量VB，且速度矢量VB在兩個點B和B』之間延伸，其中點B和B』對應於 從衛星導航系統檢索到速度V2的同時發生的視速度。CCT設備(420)相對於BS設備(410)的方向對應於這兩個速度矢量(VA，VB) 之間的公共方向。由於A』和B被映射到同一位置，方向的模糊性被解決且其他方向被 丟棄。該處理是這樣實現的通過相對於地球的參考系統分析CCT設備/BS設備的真 實速度並使該速度與來自所選擇的發射機應答器的信號的視頻率和節奏移位相關聯。圖4D是示出來自BS設備的位置確定的圖解圖(450)，在BS設備(或CCT設備 相對於BS設備)移動通過行進路徑時，該BS設備進行一系列距離測量。在時間=tl， BS設備位於第一位置(位置1)處且基於行進時間(TOF)計算第一距離測量(距離1)。 在時間=t2，BS位於第二位置(位置2)處且基於飛行時間(TOF)計算第二距離測量(距 離2)。圖4D中所示的圓示出了關於CCT的位置在該點隨時間的恆定距離。兩個圓在 兩個點處交叉，其中一個點對應於發射機應答器的位置。重要的是要注意在另一交叉點 處存在模糊，這可在行進路徑繼續時通過附加測量容易地解決。圖4E是示出從一個BS設備或通過多個CCT設備的位置確定的圖解圖(450)， 其中所述一個BS設備在沿行徑路徑(相對於CCT)移動通過三個點時進行一系列距 離測量，所述多個CCT設備報告其位置和距離測量，如之前對圖2A-2C所述。第一 CCT(CCTl)位於第一位置(位置CCT1)處，並測量到發射機應答器的第一距離(距離 1)。第二 CCT (CCT2)位於第二位置處(位置CCT2)，並測量到發射機應答器的第二距 離(距離2)。第三CCT (CCT3)位於第三位置(位置CCT3)處，並測量到發射機應答器 的第三距離(距離3)。示出了三個圓以表示在通過BS設備(或CCT設備)進行測量時關於定位的距離 的恆定半徑。儘管每個圓可在兩個地方交疊，使得發射機應答器的確切位置不清楚，但 使用所有三個測量導致發射機應答器的單個位置(CCT設備位置)。這樣，以上描述示出 了通過伺服器或彼此直接通信的CCT設備的網絡可容易地用作機會性模型以合作地識別 發射機應答器的精確位置。發送編碼的一般概念基站(BS)設備和貨櫃標籤(CCT)設備之間的發送是編碼發送。在一個示例 中，發送包括2047個QPSK(正交相移鍵控)符號的分組，使用的碼以最大正交性提供 2048個這樣的碼。對於該示例，每個分組對十一個信息位進行編碼。基於FFT (快速 傅立葉變換)的相關可檢測該信號的存在，即使當埋於噪聲下時。每個CCT設備具有獨 特的標識符(例如33位序列號)，該標識符被編碼到在多個分組上的發送中。因此，在 CCT設備發送應答之前識別任何發送前，需要多個分組的接收以獲知整個經編碼的序列 號。基於FFT的相關機制不僅可檢測特定碼的接收，還可檢測其時間，以及其相對 載波相位。初始通信包括分組的連續重複，分組包含序列號的第一部分(例如第一十一 位)，因此在該時間段期間異步地捕獲的單個分組時間價值的數據將產生相關性峰值，該 相關性峰值示出接收器和發送器的分組時間段之間的時間偏移。BS設備和CCT設備各自包括晶體振蕩器。晶體振蕩器用於數字地合成用於設備之間通信的發送頻率。BS設備對其晶體振蕩器具有嚴格的容限，使得頻率隨溫度和使 用壽命在精確值的約士 Ippm範圍內。CCT設備不具有嚴格控制的晶體頻率，相反通過 使CCT設備故意將相位滾動引入模式中使得所述模式可以在接收器中相關，從而被布置 成保持相對恆定的誤差。CCT設備的晶體振蕩器的溫度響應可在製造時準確地表徵。溫度傳感器與晶體 儘可能近地耦合，使得可以仔細地跟蹤晶體的溫度。然後CCT設備可被布置成檢測何時 殘餘誤差開始變得顯著(1或2ppm)，在該點處CCT設備可重新計算模式(針對該模式 CCT設備可進行相關)以解釋相位滾動的變化量。當其實際上從BS設備接收信號時， 其接收在時間上隔開的多個複製，這允許其對相位滾動進行更準確的測量，並且然後在 發送其應答時精確地複製。一旦建立了該分組定時，CCT設備中的接收器就可與使用恢復出的發送器分組 定時同步地進一步接收分組。來自BS設備的發送器然後可通過在分組時間內任意旋轉分 組來將另外的數據附加到分組。一個示例實現允許10位以下的任意信息被附加到每個同 步接收的分組，且這些位可用來對命令或其他信息進行編碼。貨櫃內部的示例特徵貨櫃的內部是混響室，在接收器中對傳送來的碼的相關將產生該室的脈衝響 應的圖像，這將大大取決於室內有什麼。一般說來，直接路徑是最強的尖峰脈衝，然而 不一定如此；實際上，軟體應該查找超過閾值的最早相關，並將其理解為直接路徑。空貨櫃將具有代表直接路徑的單個強脈衝，隨後是相當長的平滑衰減的脈衝 響應，這是因為沒有什麼吸收無線能量。(雖然實際上在直接路徑和第一反射之間有短 暫的安靜，然而其不會出現在脈衝響應中，這是因為其總是比一個樣本時間段短，表示 四十英尺的延遲)。裝載有吸收性事物的貨櫃具有主要指示直接路徑的短脈衝響應。 (可通過在貨櫃的頂部(其中最可能存在內部空氣隙)附近安裝標籤來提高具有良好直 接路徑的機會)。在極端情況下，填充有某物(如洗衣機)的貨櫃會在沒有表示直接路 徑的非常強的初始尖端脈衝的情況下產生複雜的長脈衝響應。不管貨櫃的脈衝響應如何，其在貨櫃被裝載和卸載的時間之間應該是穩定 的。響應中的任何變化指示在內部環境中某事物變化了，並且可被看作侵入或者貨物在 貨櫃內移位的指示；如果貨物被適當地綁住，則脈衝響應中的變化變成侵入的可靠指 不器。防篡改系統的示例處理流程圖5A-5D是示出根據本公開布置的防篡改貨櫃定位器系統的示例處理流程的 流程圖。如圖5A所示，BS設備可使用第一處理(510)來從每個CCT設備收集信息，使 得可隨時間跟蹤每個CCT設備的位置。處理510包括處理塊511-519。在發起跟蹤處 理之後，處理在塊511開始(用CCT I.D.選擇下一個CCT)，其中BS設備被布置成選擇 每個貨櫃標籤(例如在循環中一次一個)用於詢問。每個貨櫃標籤與獨特的標識符 (CCTI.D.)相關聯。繼續到塊512 (發出用於所選擇的CCT的「發送」)，BS設備被布 置成將來自BS設備的「發送」傳送到所選擇的CCT設備，其中以獨特的標識符(CCT I.D.)對「發送」進行編碼並且使用無線通信子系統和天線通過BS設備發射「發送」。在塊513 (捕獲期望應答的頻譜)，BS設備被配置成根據與來自所選擇的CCT設備的期望 應答相關聯的無線信號頻譜來捕獲無線信號。繼續到塊514 (評估捕獲)，BS設備被布置 成評估根據無線信號頻譜而捕獲到的無線信號，並且在判定塊515確定是否從所選擇的 CCT設備接收到有效的應答發送(檢測到來自所選擇的CCT的應答？)。當有效的應答 「發送」被檢測為從所選擇的CCT設備接收時，處理從判定塊515繼續到塊516 (評估應 答和/或確定到所選擇的CCT的距離)。否則，在沒有檢測到有效的應答發送時，處理 從判定塊515繼續到判定塊519。在塊516，BS設備被布置成基於發送和接收的應答之間的往返TOF，評估接收 到的應答發送和/或確定所選擇的CCT設備相對於BS設備的距離(和/或方向)。在一 些例子中，應答發送可包括被編碼在其中的用於記錄的附加數據。在一些其他例子中， 應答發送可包括用於由CCT設備檢測到的事件的發生的警報。在其他例子中，應答發送 可包括CCT設備的當前操作狀態。示例事件可包括警報條件如門打開、檢測到火、溫度 超過高溫閾值、溫度低於低溫閾值、貨櫃中檢測到水、溼度大於閾值、溼度低於閾值等。在一些例子中，在塊516處從BS設備的衛星導航系統中檢索速度和位置以識別 BS設備的當前位置。這對於從CCT設備接收指示對貨櫃的非授權進入的數據時識別 貨櫃的確切位置是重要的。可用系統識別視速度，且使用所描述的相關操作來確定從 BS設備到CCT設備的方向和距離。處理從塊516繼續進行到判定塊517 (進一步詢問？)，其中BS設備基於所接收 的應答發送來確定是否需要進一步的詢問。當不需要進一步的詢問時處理從判定塊517 進行到判定塊519 (完成？)。否則，當需要進一步的處理時從判定塊517進行到塊518。 在塊518 (記錄所選擇的CCT的數據和/或發起警報)處，BS設備被布置成記錄所選擇 的CCT設備的任何恰當的數據(例如距離和方向確定、接收到的數據等)，和/或在需要 時發起警報條件。此時BS設備還可記錄其自身的數據，諸如當前時間、當前日期、BS 設備的GPS位置(例如，指示用於貨櫃的當前港口或貨運場)、計算出的到CCT設備 的距離和方向等。處理從塊518繼續到判定塊519。在判定塊519(完成？)處，BS設備被布置成判定例如對於被跟蹤的另外CCT 設備是否需要額外的處理。當BS設備需要額外的發送時，處理返回塊511，否則處理終止。如圖5B所示，CCT設備可使用第二處理(520)從BS設備(或從另一 CCT設備) 接收發送。處理520包括處理塊521-529。處理在塊521處開始(喚醒和捕獲頻譜)， 其中CCT設備被布置成從低功率狀態到有效狀態周期性地激活(例如喚醒/睡眠定時器 可周期性地激活/禁止設備)CCT設備。在有效狀態期間，且CCT設備的接收器部被激 活以「聽取」可能的通信。例如，CCT設備被配置成捕獲與來自另一設備(如來自基 站)或來自另一 CCT設備的期望的發送相關聯的無線信號頻譜中的無線信號。每個CCT 設備被指派存儲在CCT設備內部的獨特的標識符(CCTI.D.)。如之前參考圖5A所述， 以用於貨櫃標籤的獨特的標識符對CCT設備的有效發送進行編碼。此外在有效狀態， CCT設備被進一步布置成監控與貨櫃相關聯的條件(例如貨櫃的環境條件、貨櫃 的侵入狀態等)，並將監控的條件記錄在如前所述的數據記錄塊中。
在塊522(評估捕獲)處，CCT設備被布置成評估捕獲到的無線信號以確定對於 CCT設備是否接收到有效發送(例如在一些示例中從BS設備或從另一 CCT設備)。評 估信號頻譜的處理在後面描述，其中使用CCT設備中的晶體振蕩器數字合成載波頻率， 且進行FFT相關以確定捕獲到的無線頻譜是否包括用於CCT設備的特定編碼。處理從塊 522繼續到塊523 (評估和調整載波相位)，其中CCT設備被布置成檢測用於有效發送的 載波相位，比較檢測到的載波相位和數字合成的載波信號以識別差別(即誤差)，以及基 於識別出的差別來調整載波相位、載波頻率和數字合成的載波信號的節奏中的一個或更 多個。處理從塊523進行到判定塊524(接收到命令？)。在判定塊524處，CCT設備被布置成評估接收到的信號以確定在發送中是否接 收了有效命令。處理進行到塊525 (處理命令)，其中CCT設備被布置成當在發送中接收 到有效命令時處理該有效命令。否則，在發送中沒發現有效命令時，處理進行到判定塊 526。在判定塊526 (防偷盜模式有效)，CCT設備被布置成確定是否防偷竊(或防篡改 模式)有效。處理進行到塊527 (處理防偷竊模式)，其中CCT設備被布置成處理防偷竊 模式，否則處理進行到塊528 (處理其他模式)，其中CCT設備被布置成處理其他模式。 在塊529 (進入睡眠模式)，在使用數字合成的載波信號完成了發送任何所需的應答發送 (例如到基站或CCT設備)之後，CCT設備被布置成返回睡眠狀態或低功率狀態。如圖5C所示，CCT設備可使用第三處理(530)來處理從BS設備接收到的命 令。處理530包括處理塊531-539。處理在塊531處開始(評估命令)，其中CCT設備 被布置成評估從有效接收的發送中識別出的任何有效命令。繼續判定塊532 (命令=改變 模式？)，CCT設備被布置成評估命令以確定是否接收到改變模式命令。當接收到改變 模式命令時，處理進行到塊533 (改變到新模式)，且CCT設備被布置成基於針對改變模 式命令接收到的參數來選擇用於操作的新模式。否則處理進行到判定塊534。在判定塊534(命令=記錄籤名？)，CCT設備被布置成評估命令以確定是否接 收到記錄籤名命令。當接收到記錄籤名命令時處理進行到塊535，並且CCT設備被布置 成從在前的捕獲存儲信號波形(例如在存儲器中)作為隨後使用的籤名(例如門打開籤 名，門關閉籤名，貨櫃從地面提起籤名，貨櫃在地面上簽名，貨櫃在鐵路車廂上 籤名等)。否則處理進行到判定塊536。在判定塊536 (命令=報告數據？)，CCT設備被布置成評估命令並且確定在發 送中是否接收到報告數據命令。當在發送中接收到報告數據命令時，處理進行到塊537， 否則處理終止。在塊537 (對請求的數據進行編碼)，CCT設備被布置成從報告數據命令 中識別所請求的數據，且在應答發送中對所請求的數據進行編碼。在塊538 (發送經編碼 的數據到請求方)，CCT設備被布置成使用數字合成的載波信號將應答發送傳送到請求方 (例如基站或另一 CCT設備)。繼續到判定塊539 (要發送更多數據？)，CCT設備被布 置成確定是否要將更多數據發送到請求者。當要發送更多數據(例如發送多個數據分組) 時，處理從判定塊539進行到塊537。否則處理終止。如圖5D所示，CCT設備可使用第四處理(540)以處理防偷竊模式。處理540 包括處理塊541-549。處理假定在防偷竊模式中，每個CCT與另一 CCT成對以在彼此之 間通信(且可能記錄數據)。可根據計劃完成通信，使得在一個例子中，第一 CCT用作 發起方，在另一例子中第二 CCT用作發起方。
處理在塊541開始(評估傳感器數據)，其中接收CCT設備被布置成評估傳感 器數據以生成報告數據。報告數據可以對應於任何相關的傳感器數據諸如來自溫度、溼 度、指南針或其他傳感器。繼續到塊542 (發送報告數據命令到成對CCT)，處理被布置 成對報告數據進行編碼並將報告數據發送到成對CCT設備。在塊543 (捕獲期望應答的頻 譜)，處理被布置成在期待來自成對CCT設備的應答的時間間隔從無線信號頻譜捕獲無 線信號。繼續到塊544(評估捕獲)，處理被布置成評估從無線信號頻譜捕獲的無線信號 以在塊545判定是否在捕獲的無線信號中發現了有效應答發送(檢測到來自成對CCT的 應答？)。當有效的應答發送被檢測為從成對CCT設備接收時，處理從判定塊545進行 到塊546 (評估應答籤名和/或確定到成對CCT的距離)，其中處理被布置成評估有效的 應答發送以識別籤名(例如門打開、門關閉、貨櫃放置在地上，貨櫃從地面提起、 貨櫃位於鐵路車廂上、貨櫃具有破裂的艙等)，和/或被布置成如前所述基於行程往 返時間計算兩個CCT設備之間的距離。處理從塊546且當沒有從成對CCT設備檢測到應答時還從判定塊545進行到塊 547。在塊547 (記錄CCT的數據)CCT設備被布置成記錄數據(諸如由使用在發送和來自 成對CCT設備的應答發送之間的TOF的任何距離測量而產生的數據)，傳感器信息，或 其他檢測到的事件或條件(例如門打開籤名，門關閉籤名，貨櫃從地面提起籤名等)。 處理繼續到判定塊548 (貨櫃打開或傳感器警報？)，其中處理被布置成評估被記錄的 數據以確定貨櫃是否被損壞了(例如，通過某種傳感器警報如火損壞、水損壞等而打 開或毀壞)。當處理檢測到貨櫃的被損壞的狀態時，處理繼續到塊549 (發起警報)， 且處理被布置成通過在下次通信將被損壞的狀態報告回BS設備來發起警報。否則，處理 終止。示例詳細系統圖6A和6B是示出與根據本公開的至少一個方面布置的防篡改貨櫃定位器系 統中的基站協作地布置的示例貨櫃標籤的詳細框圖。為了簡化，BS設備有時被稱作遠 程定位器(RL)，而CCT設備有時被稱作發射機應答器或微發射機應答器(MT)。示例BS遠程定位器設備(610)包括處理器、天線(ANT1A，ANT1 B)、軟體配 置的雙向無線裝置、存儲器、衛星導航系統和一系列用戶接口。存儲器包括但不限於模 式控制邏輯、定位器邏輯和無線配置邏輯。處理器被布置成在如存儲器中所示的各種軟 件應用的控制下配置軟體配置的雙向無線裝置。發送器和接收器塊被示為基於或者為發送(例如所謂的TXl)或者為接收(例如 所謂的RX1N)的操作模式通過發送/接收開關(SWl)耦合到天線(ANT1A和ANT1B)。 當發送開始時發送序列(例如TSEQ)耦合到第一發送器塊，其中通過與目標標籤相關 聯的ID碼(例如ID碼=f(目標ID))來確定序列。接收器塊耦合到基帶和信號處理 塊。用於發送器、接收器、基帶處理器和處理器的定時參數是通過被示為各種時鐘信號 (CLK1，BBCLKl, TCLKl和RCLK1)的時間控制塊來提供的。處理器從各種用戶輸入設備(諸如來自如前所述的麥克風的音頻輸入流、袖珍 鍵盤類型設備、觸控螢幕或接觸墊類型設備或者任何其他合理的輸入設備)接收輸入。處 理器還被布置成向任意種類的輸出機構(諸如音頻輸出(例如揚聲器)或顯示輸出(例如 LCD顯示器))提供輸出。
處理器被布置成協調以下操作管理BS設備(610)的操作模式，管理存儲器 訪問，執行軟體應用程式，進行計算，管理用戶接口和與用於基於位置的計算的衛星導 航系統連接。處理器還協調用於軟體配置的無線裝置的操作諸如基帶處理，信號分 析，存儲器緩衝，輸入處理。存儲器處理可以包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器 (ROM)以及非易失性存儲器(NVM)(諸如快閃記憶體，電池供電的RAM，EEPROM以及其他 NVM類型技術)。在一些實現中，對於BS設備中的所有天線使用兩個分離的開關(未示出)而不 是單獨的開關(即SWl)。例如，第一開關(SWlA)可用來將BS設備的接收器/發送器 耦合到天線ANT1A，而第二開關(SWlB)可用來將接收器/發送器耦合到天線ANT1B。 BS設備可使用開關(例如SW1、SW1A、SWlB等)在各種天線之間復用。各種天線可 被布置為(例如彼此正交)用來獲得關於信號強度、距離和都卜勒等的附加信息的分集式 天線。可在每個地點(例如船的貨物艙中，船的甲板上，裝載碼頭區中等)放置天線組 件，而不是使用單個的天線元件。除了位於約四分之一波長遠的天線元件之外，該天線 組件可能還包括BS設備硬體以檢測如上、下、港口和右舷的方向。連續發送之間的相位 差在與我們的其他信息組合時應給出良好的位置發現。圖6B的示例CCT設備(620)或MT包括耦合到第二發送/接收開關(SW2)的 第二天線組(ANT2A，ANT2B)。在一些示例中，一個天線(例如ANT2A)用於在集裝 箱內到其他貨櫃標籤的通信，另一個天線(例如ANT2B)用於在貨櫃外(例如槽天 線或螺栓天線等)到基站設備的通信。還構思了天線的其他配置。第二發送/接收開關 (SW2)響應於另一控制信號(TX2/RX2N)而耦合到第二發送器塊和第四接收器塊。在一 些實現中，對於CCT設備中的所有天線使用兩個分離的開關(未示出)，而不是單個開關 (即SW2)。例如，第一開關(SW2A)可用來將CCT設備的接收器/發送器耦合到天線 ANT2A，同時第二開關(SW2B)可用來將接收器/發送器耦合到天線ANT2B。CCT設 備可使用開關(例如SW2，SW2A，SW2B等)選擇各種天線的一個或更多個。當發送開始時，應答序列(例如RSEQ)耦合到第二發送器塊，其中通過ID碼確 定序列。第二接收器塊被布置成提供被捕獲到緩衝器(例如存儲器緩衝器諸如數字緩衝 器或模擬採樣緩衝器)中的同相和正交信號(I和Q)。捕獲緩衝器耦合到基帶信號處理 器塊中的相關器，其可提供直接形式相關和FFT相關功能二者。FFT相關器被布置成提 供接收到的I/Q數據的循環相關功能，複數I/Q數據與ID碼相關。信號分析器和處理 器都被布置成接收從相關器輸出的數據用於評估。時間控制以各種附加控制信號的形式 (TCLK2, RCLK2和CLK2)被提供給發送器、接收器和處理器。處理器接收輸入並協 調相關器的操作、信號分析、序列生成、存儲器緩衝和其他相關的任務。用於處理器的 存儲器可包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)以及非易失性存儲器(NVM) (諸如快閃記憶體、電池供電的RAM、EEPROM以及其他NVM類型技術)。用於定位人和物的當前技術系統具有相當短的電池壽命，這會限制其使用。本 公開描述了通過抑制能量消耗直到需要操作而具有較長電池壽命的小型設備(例如發射 機應答器或微發射機應答器)。由於MT設備需要處於激活狀態非常短暫的時間間隔，所 以電池壽命被大大延長。儘管蜂窩電話技術可用來與全球定位系統(GPS)裝置結合以確 定位置，但對於MT該系統是不合適的，這是因為即使在待機模式操作傳統蜂窩電話所需的能量也將快速耗盡小型電池。另外，MT設備中的GPS裝置將從睡眠醒來，並進行 冷啟動位置固定，該處理將消耗相當多的能量，這再次快速地耗盡電池。本公開構思了 優選地使MT間斷操作的可攜式定位技術，以便最小化功率消耗，因此解決來自常規位 置確定技術的一些問題。本公開分析和識別了諸如在GPS信號中發現的當前都卜勒頻移技術的問題，這 使得它們不適用於本系統中的MT。儘管可通過FFT相關來有效地檢測GPS信號，但大 概有包括根據約士 15ppm的較高水平的都卜勒不確定性的28個GPS衛星。對於1.5GHz 的GPS信號和1毫秒的捕獲間隔，最大大約22KHz的都卜勒頻移需要大約幾十個都卜勒 通道(Dopplerbin)或相關嘗試以識別都卜勒頻移。利用常規GPS技術所需的處理努力對 於當前公開的使用是不可接受的。例如，當前公開中的MT搜索單個碼，且另外不需要 對付較大的速度，並且因此不需要任何都卜勒通道。而且，本公開描述了相對於常規技 術具有較少捕獲時間的裝置和系統，其中處理的量減少約兩個數量等級。通信和定位問題起初從來自RL的發送的一部分恢復MT中的頻率和相位信息，並進一步使用引 導程序處理對其進行改進。在來自RL的發送的另一部分中恢復幀內的定時位置(例如粗 定時)。在定時後，恢復相位和頻率，可通過確定度來制定數據接收的計劃。數據被提 取並且從MT向RL發送回應答消息，其中通過RL中重配置的無線裝置進行相似的信號 處理功能。仔細校正的發送序列的往返時間被用來識別RL和MT之間的距離。可測量 與MT的內部時鐘無關的合成往返都卜勒頻移並針對RL和MT的相對運動來相關，以評 估RL和MT之間的方向矢量的量值。當前描述的系統具有利用不對稱發送系統以識別MT相對於RL配置的定位器的 位置的能力。由MT捕獲的信號一般在時間上不與序列(例如2047晶片序列)中的完整 模式的開始和結束對齊。然而，RL配置的定位器被布置成在序列中隨時間發送重複的模 式。MT被布置成循環地捕獲序列中的完整模式，即使捕獲到的模式可能相對於完整模式 的開始和結束在時間上被旋轉。循環相關器可用來評估捕獲到的信號，使得MT正確地 識別捕獲到的信號，而不考慮模式的旋轉狀態。由於MT不具有與發送和來自RL的接收 有關的定時的先驗知識，所以MT使用接收到的發送的循環相關以確定精細定時和粗定 時。循環相關是對固定長度的序列進行操作的相關器，其中序列可隨時間循環移位使得 在原始序列結束之後可在經移位的序列中接收到原始序列的開頭。雖然一般的相關器可 能不給出有效的定時信息，但在捕獲到的信號在時間上不與完整模式的開始和結束對齊 時循環相關提供有效的定時信息。當前所述的不對稱發送系統可被配置成使得MT從RL接收結構化信號的相當高 功率的發送，而從MT到RL的應答或確認發送是非常低功率的發送。示例MT被配置成 以非常低功率的「非激活」模式或「睡眠模式」操作，其中MT 「激活」或「醒來」 短暫的時間間隔以聽取來自RL的發送。MT將其接收的每個結構化信號相關，以確定是 否通過特定與MT關聯的識別碼(ID碼)對這些信號進行編碼。MT還從接收到的結構 化信號確定可將應答發送傳送回RL的精確頻率、定時、相位和節奏。從MT發送到RL 的應答發送是短持續時間(短結構化信號)的非常低功率的發送，使得節省了較長的電池 壽命。儘管應答發送是非常低功率的發送，但RL中的信號處理功能可被配置成利用積分和循環相關技術以提高捕獲到的應答發送的信噪比水平。在當前所述的系統中，從MT向RL發送回應答發送信號，其中MT根據由MT 從RL接收的信號來合成用於應答發送的定時、頻率、相位和節奏。來自MT的應答發送 的頻率與來自RL的發送的原始頻率相差都卜勒頻移(忽略其他噪聲和微小誤差源)。這 樣，RL可以通過非常小的誤差容限裕度來預測應籤發送頻率。應答發送頻率的潛在不確 定性足夠小，使得在幾十個發送序列上的相位旋轉遠小於一圈(通過360度的一個相位旋 轉)。這允許RL對應答發送進行採樣並在模擬域或數字域加上(或積分)來自應答發送 序列的各個樣本。由於噪聲作為平方根求和而信號線性地求和，所以捕獲到的信號的信 噪比增加，這允許比不使用窮盡計算的情況接收電平低得多的信號。示例遠稈定位器(RL)或基站(BS)圖6A示出了被布置成與示例MT (例如CCT設備)通信的示例遠程定位器(RL， 例如BS設備)。MT被布置成(例如通過睡眠定時器)在預定的間隔醒來並且接收經編 碼的發送信號(例如COM13)。使用各種信號處理方法，列舉一些的話，諸如數位訊號 處理、模擬信號處理、快速傅立葉變換(FFT)、相關、逆FFT (IFFT)，來接收和評估經 編碼的信號。MT評估接收到的經編碼的信號以確定是否該信號是否特定與MT聯繫(例 如通過獨特的ID碼)在一起。通過各種信號處理功能，改變各種內部信號和參數，使得 連續地改進用於接收和發送經編碼的信息的時間、頻率和相位對齊(例如通過數字控制 機制)以進行準確的處理。MT使用來自遠程定位器的信號的都卜勒頻移的頻率作為其時 基，隨後將應答序列發送回RL，該應答序列也被相似地編碼。RL以與MT相似的方式 接收經編碼的發送並處理輸入的信號。RL包括可以是任何適當的處理裝置的處理器，包括但不限於以下至少一個列 舉一些，微處理器、微控制器、CISC處理器、RISC處理器、專用集成電路(ASIC)。處 理器被布置成接收並評估輸入，控制輸出，記錄數據，檢索記錄的數據並執行程序。 因此處理器被布置成與任何數目的電路組件通信，諸如時間控制電路，輸入電路，顯 示輸出電路，音頻輸出或輸入電路，存儲電路以及存儲器電路。示例輸入可以來自任何數目的輸入設備(或用戶輸入設備)，諸如中斷信號， 喚醒定時器，鍵盤設備，袖珍鍵盤設備，一個或更多個按鈕或按鍵，觸控螢幕(無源或有 源)，觸摸面板，控制杆設備，遊戲墊設備，滑鼠設備，指向設備，觸摸墊設備，壓力敏 感輸入設備，或其他處理器，以及通過軟體程序生成的輸入。在一些示例中，聲音可用 作經由音頻輸入處理器(諸如包括模數轉換裝置的模數轉換器(ADC)電路或編碼器-解 碼器(CODEC)電路)到RL的輸入。麥克風可置入RL中或通過用於聲音輸入目的的麥 克風埠從外部耦合到RL，其中信號被麥克風接收為可被理解為輸入的數位訊號。基於 聲音的輸入可被存儲以進一步使用(例如用於回放或識別目的的聲音文件)，或被理解為 可由RL使用的語音輸入。在一些實現中，語音到文本的解釋器可併入硬體方案中，該硬 件方案被布置成與處理器通信。在一些其他例子中，由音頻輸入處理器實現的軟體控制 下的語音識別作為生成示例輸入的語音輸入設備操作。音頻輸出電路可用作將可聽信息報告給RL設備的用戶並提供導航和定位信息的 指示裝置。音頻輸出電路可包括音頻輸出設備和音頻輸出處理器。音頻輸出處理器被 布置成與音頻輸出設備協作以向用戶提供可聽的通知。在一些實現中可組合音頻輸出設備和音頻輸出處理器的功能。音頻輸出設備可以是用於耳機類型設備或揚聲器類型設備 的音頻驅動器電路。在一些例子中，在RL中包括揚聲器或壓電設備以提供聲音輸出。 在另一例子中，在RL中可提供音頻輸出埠(諸如耳機插孔)以便用戶連接耳機類型設 備，或也許是外部揚聲器連接。音頻輸出處理器可以是單音調生成器電路，多音調生成器電路，多音調合成器 電路，語音合成器電路，MIDI(音樂設備數字接口)回放電路或聲音回放電路。在一 些例子中，音頻輸出處理器包括數模轉換裝置(諸如來自數模轉換器(DAC)電路或來自 CODEC (編解碼)電路)。語音合成器電路可包括文本至語音解釋器。語音合成器還可 被布置成提供各種區域語音模仿和語言口音，諸如男性和女性語音，機器人語音，英語 口音，法語口音，西班牙語口音等。在一些例子中，音頻輸出處理器被布置成提供可以 是任何期望形式的音樂回放，諸如損失壓縮聲音文件，非損失壓縮聲音文件或未壓縮聲 音文件。在其他示例中，音頻輸出處理器設備被布置成提供之前記錄的聲音或用戶記錄 的聲音的回放。所記錄的聲音可以是如可提供在人物語音(例如卡通人物)中的語音消 息，名人的記錄或可識別語音的印象。在一些例子中，音頻輸出處理器可在功能上與前 述音頻輸入處理器組合。顯示電路還可用作將視覺信息報告給RL設備的用戶以及提供導航和定位信息的 指示裝置。示例顯示電路可提供任何適當的視頻輸出，諸如LED類型顯示器，LCD類 型顯示器，有源顯示器，無源顯示器，黑白顯示器，單色顯示器和/或彩色顯示器。其 他示例顯示電路可以是LED的離散布置，七段顯示器，以及可用於報告視覺信息的其他 發光設備。在一些例子中，用戶接口可與視頻輸出設備集成，例如與LCD顯示器集成的 觸控螢幕。在其它例子中，用戶輸入接口與視頻輸出設備分離。本公開的RL中的處理器可被布置成與用於確定RL的旋轉位置的指南針傳感器 設備(未示出)或一些相似的裝置配合。指南針傳感器可以是集成電路，離散電路，或 被布置成提供與RL的方向定向有關的指南針傳感器信息的某些其他設備。指南針傳感器 可以是被布置成與模數轉換器一起工作的數字指南針設備，或模擬指南針設備，例如以 提供可比較的功能。在一些例子中，可以通過字母數字表示(例如100，100，，100ft, IOOm等)的
顯示電路來報告距離。在其它例子中，可以以圖形表示(諸如圖標、線或其他圖形形狀) 來報告距離。相似地，可以通過字母數字表示(例如N，S，E，W, NE, SE, NW或 SW)或圖形表示來報告方向。也可進行圖形和字母數字表示的任何組合。處理器被布置成響應於如後面所述用於激活和禁止各種操作模式的各種用戶輸 入來應用模式控制邏輯。RL的模式控制邏輯和任何相關設置可以提供為軟體形式或固 件諸如裝載到傳統存儲器中以被處理器執行的只讀存儲器(ROM)，或通過某些等效機制 (列舉一些的話，諸如非易失性存儲器(NVM)，快閃記憶體設備，以及微控制器中的硬編碼指 令)提供。在另一例子中，處理器和存儲器可以用可編程邏輯設備(PLD)(具體設計的 電路諸如專用集成電路(ASIC))以及被布置成提供相似功能的其他設備替換。當RL中的雙向無線裝置被配置用於定位器模式時，操作RL以發出包括一系列 經編碼的信號的發送。通過與特定MT相關聯的獨特的標識符(例如ID碼)來生成碼。 序列生成器被布置成評估獨特的標識符並產生發送序列。在針對獨特的標識符生成經編
27碼的序列之後，附加信息被編碼入發送序列中。在一個例子中，附加信息可以是針對MT 的命令/控制指令。需要發送僅一個序列來完成通信、定時同步和序列驗證。可在將信 號耦合到發送器塊之前對序列生成器(例如TSEQ)的輸出進行濾波(諸如通過低通濾波 器(LPFl))。發送器塊被布置成以載波頻率、擴展頻譜載波和/或跳頻方法對經編碼的信號 進行載波調製(例如，多相移鍵控，二進位相移鍵控，正交相移鍵控，差分相移鍵控， 連續相位調製，多幅度和相移鍵控等)。發送-接收開關(SWl)被布置成在發送序列期 間將載波調製的經編碼的信號耦合到天線(ANTl)或多個天線。可在天線和發送-接收開 關(SWl)之間提供帶限濾波器Gf^nBPFl)，使得帶外信號被忽略。帶限濾波器(BPFl) 可以是提供以下合理的帶限功能的任何濾波器(或成對濾波器BPF1A、BPFlB等)，諸 如列舉一些的話，無源帶通濾波器，有源帶通濾波器，聲表面波(SAW)濾波器，體聲 波(BAW)濾波器，梳形濾波器，帶狀線濾波器。基於RL的定位器被操作以從MT接收包括另一系列的經編碼的信號的發送。該 經編碼的信號是類似地使用與特定MT相關聯的獨特的標識符(例如ID碼)由MT生成 的。接收器塊被布置成經由SWl從天線(ANT1A，ANT1B)接收載波調製(例如多相 移鍵控，二進位相移鍵控，正交相移鍵控，差分相移鍵控，連續相位調製，多幅度和相 移鍵控等)的經編碼的信號。接收到的信號被還可以提供信號處理功能的基帶處理器處 理。可替代地，基帶處理器被布置成將捕獲到的信號提供給處理器，該處理器被布置成 應付各種信號處理功能。所述RL通過往返時間測量來進行距離測量。例如，可通過被任何其他延遲偏移 的從MT到RL的信號發送，以及從RL返回MT的確認信號的隨後應答發送之間的時間 差來確定往返時間。如後面所述在搜索和定位模式中通過RL的操作確定相對於MT的方位。一般說 來，用戶發起搜索模式以獲取通信鏈路和初始距離計算，隨後是用戶發起的RL自身的移 動。在一些例子中，RL或RL的天線經過相對於用戶的弧形部分旋轉，其中評估附加的 距離和相關器信息以確定方向。在一些其他例子中，在距離和相關性計算期間線性或非 線性地移動RL。通過如圖6A所示的時間控制電路來生成由RL採用的各種定時信號。系統使用 定時信號來根據RL中本地生成的振蕩器信號來數字地合成發送器和接收器載波信號。示例微發射機應答器(MT)或CCT圖6B示出了被布置成與RL(610)通信的示例MT(620)。 示例MT(620)可 置入袖口、衣領、表中，縫入衣服製品中，或諸如通過仿生類型的設備植入病人中。 MT (620)被布置成經由開關SW2和天線ANT2通過接收器塊從RL如前所述那樣接收經 編碼的發送信號。可選地，帶限濾波器(例如BPF2)或濾波器(例如BPF2A，BPF2B 等)可用來最小化來自接收器中的帶外信號的幹擾和/或防止與其他設備的幹擾。接收 器解調載波頻率並提供I和Q信息，其隨後被捕獲緩衝器捕獲。捕獲緩衝器將數據形式 的輸出信號提供給FFT相關器，FFT相關器將經解碼的發送與獨特的標識符(ID碼)相 關。與針對RL在前所述相似，處理器被布置成與存儲器配合。採用各種處理方法來進行基帶處理和MT中的信號分析，包括相關器塊和信號
28分析器塊。相關器塊可包括FFT相關器和直接形式的相關器。信號分析器被布置成評 估來自FFT相關器和/或直接形式的相關器的輸出，以確定接收到的發送序列是否與特 定MT相關。當適當地識別了序列時，調整各種定時信號，使得在MT中數字合成的發 送器和接收器信號的頻率和相位被精確地對齊。一旦驗證了發送序列，則處理器提取來 自經編碼的信號的信息。該信息可包括針對MT的命令和控制指令，例如將睡眠間隔設 為新的時延(例如10分鐘)，記錄接收器信號強度，記錄無效接收的信號，記錄接收器頻 率和相位，發送所記錄的數據，改變到低查驗(ping)模式，改變到快查驗模式等。重要的是注意到本公開的MT (620)中的壓縮器被布置成響應於從RL (610)接收 的信號而應用模式控制邏輯。列舉一些的話，模式控制邏輯和用於MT (620)的任何相 關布置可以提供在任何上述存儲器設備或作為微控制器中的硬編碼的指令。在另一例子 中，處理器和存儲器可以通過任何其他適當的處理器裝置(諸如PLD，專門設計的電路 如ASIC)以及被布置成提供相似功能的其他設備來替換。從MT向RL發送應答消息，使得RL可從MT識別、查找和接收數據。用根 據獨特的標識符(ID碼)調節的應答序列生成器(與發送序列生成器相似)來生成應答消 息。低通濾波器(例如LPF2)可放置在MT中的序列生成器和發送器塊之間。發送器塊 經由SW2耦合到天線ANT2以促成經編碼的應答發送(例如COM31，COM32)。由於示例MT以有限的能量操作，一般以低功率或睡眠模式操作MT。在睡眠模 式中消耗的能量足以操作根據低頻時鐘操作的睡眠定時器。根據預定的時間間隔，MT被 激活(例如通過睡眠定時器喚醒)且MT在操作高頻時鐘的同時尋找要接收的信號。當 沒有接收可識別的信號時，MT返回睡眠模式，其中高頻時鐘被禁止。可通過相應的控 制信號(例如HF EN)使能和禁止高頻時鐘。如圖6B所示的時間控制電路生成由MT(或MT)採用的各種定時信號。處理器 根據一個時鐘信號(CLK2)工作，而MT中的發送器和接收器通過其他時鐘信號(TCLK2 和RCLK2)工作。系統使用各種定時信號根據MT中的本地生成的振蕩器信號來數字合 成發送器和接收器載波信號。時間控制電路可包括另外的功能以通過校準邏輯電路來校準高頻時鐘。校準邏 輯電路可包括任何數目的高頻計數器(HF CNTR)，低頻計數器(LF CNTR)和數字比較器 電路(COMP)，以及其他邏輯電路(諸如寄存器、鎖存器和相關邏輯)。在操作中，如 當應用模式控制邏輯時響應於處理器，當校準信號(CAL)有效時使能校準邏輯。上述RL可被布置成在長時間間隔(例如2.5秒)上提供相對較高的功率的發送 信號(例如1瓦特)，以確保MT具有足夠的時間來在其有效時捕獲必需的信號。MT可 捕獲的能量的上限是通過來自RL的輻射功率乘以針對MT的捕獲時間間隔，乘以由發送 路徑導致的任何損失因數來確定的。示例發射機應答器(MT)可被布置成在157 μ s期間 捕獲來自RL的信號，其中在157 μ s時間間隔上所捕獲的能量的上限(忽略路徑損失)約 為 157 μ Jules。MT可被布置成在比RL(例如2.5s)短的時間間隔(例如15.7ms)發送非常低功 率的發送信號(例如IOmW)。RL可捕獲的能量的上限是通過來自MT的輻射能量乘以 RL的捕獲時間間隔，乘以由發送路徑導致的任何損失因數來確定的。對於15.7毫秒間隔 上的IOmW發送，來自MT的所發送的能量約為157 μ Jules (微焦)。RL必須被仔細地布置成如通過使用後面所述的積分方法來捕獲來自MT的信號。在一個示例實施例中構 思了 MT被植入病人中，且使用手錶類型電池工作至少若干年。發射機應答器(MT)被布置成通過使用其從RL獲取的定時信息來合成用於發送 確認信號的其自身的內部頻率。MT從RL接收的定時信息相對於來自RL的原始發送頻 率經過都卜勒頻移。作為結果的MT的合成頻率極其準確，對應於來自RL的原始發送 頻率的都卜勒頻移版。來自MT的確認信號被RL接收，且相對於來自MT的發送頻率再 次經過都卜勒頻移。以下將由信號發送的往返(即從RL到MT的發送，且從MT到RL 的應答發送)導致的都卜勒頻移稱為合成往返都卜勒頻移。示例發送器圖7示出了示例發送器系統。發送器系統包括晶體振蕩器(XTAL OSC)、定時 控制電路、複數調製器、模式生成器、具有定時控制的插值濾波器、積分器以及複數協 調旋轉數位計算機(cordic)旋轉器。晶體振蕩器被布置成提供振蕩器信號作為用於定時控制電路的具有第一相位 (Φ》的時鐘信號(CLOCK)。在一個例子中，晶體振蕩器具有約26.14MHz的額定頻率， 該頻率可選地可被調整(例如通過信號FREQ.TRIM)。振蕩器可以是晶體類型振蕩器， 或具有基本上穩定的振蕩頻率的任何其他振蕩器。定時控制電路包括具有被布置成合成頻率的可選分配器電路的反饋控制環。控 制環包括相位檢測器、低通濾波器(LPF)、電壓控制的振蕩器(VCO)和可選的分配器電 路。通過相位檢測器比較參考時鐘信號(例如CLOCKref)的相位(Φ》與來自反饋信 號(例如CLOCK』)的相位(Φ2)，以確定所得的時鐘信號(CLOCK)是否與參考時鐘 (CLOCKref)同相地操作。相位檢測器的輸出對應於相位差信號0DIFF)，其被提供給低 通濾波器以生成用於VCO的控制信號(VTUNE)。VCO調整以180度彼此失相的時鐘信 號CLKP和CLKN的輸出頻率。還從VCO向可選的分配器電路提供反饋信號(CLOCK)。 分配器電路的輸出作為信號CLOCK』被提供給相位檢測器，這閉合了控制環。而且， 可選地將VCO頻率提供給其他分配器電路，該分配器電路生成與正弦和餘弦函數相關聯 的合成頻率。在一個例子中，VCO具有1.83GHz的額定輸出頻率，反饋環分配器電路具有70 的劃分比，且相位檢測器被布置成通過低通濾波器調整VTUNE信號，使得26.14MHz信 號的平均值匹配於1.83GHz/70。可通過調整控制環分配器電路中的分配比，可採用其他 參考信號來提供相同的結果。而且，可通過輸出分配器電路(例如分配比為2)來進一步 調整VCO的輸出，以產生對應於SIN(915MHz)和COS(915MHZ)或任何其他期望頻率 的合成頻率。模式生成器包括碼控制塊和偽噪聲生成器塊。碼控制塊被布置成提供用於稍後 所述的「A」、「B」和「C」序列化模式的根據ID碼調節的預定模式。偽噪聲生成 器基於用於對模式排序的定時信號(模式定時)根據碼生成複數(例如I和Q)。在一個 例子中，偽噪聲生成器塊被布置成提供2047個複數。複數序列(I和Q)被提供給插值濾 波器和定時控制塊，插值濾波器和定時控制塊被布置成調整與I和Q』信號相關聯的精細 定時，並提供與複數插值的基帶信號相關聯的I』和Q』。積分器電路用來對所發送和 接收的頻率之間的差進行積分以調整精細定時(精細定時調整)。插值器為I和Q複數 (例如8192/2047)提供精細的定時調整，並對發送器提供低通濾波。可通過初始化參數如fINIT和/或ΦΙΝΙΤ初始化積分器電路。對協調旋轉數位計算機旋轉器提供複數插值的基帶信號(I』和Q』)。協調旋轉 數位計算機旋轉器響應於相位調整信號(例如旋轉相位)來調整複數基帶信號(數字域) 的旋轉相位。通過對頻率偏移進行積分的另一積分器來提供相位調整信號。可再次通過 初始化參數(諸如fINIT和/或ΦΙΝΙΤ)來初始化積分器電路。複數協調旋轉數位計算機旋 轉器的輸出是頻率偏移的複數基帶信號(I」和Q」)，其中通過插值濾波器和協調旋轉數 位計算機旋轉器的數字合成操作進行頻移。複數調製器被布置成接收頻率移位的複數基帶信號(I」和Q」)，以及正弦和餘 弦定時信號，以提供經調製的信號輸出。可將經調製的信號輸出提供給功率放大器(未 示出)，功率放大器耦合到天線用於發送經調製的信號。調整各種定時控制信號(例如時 鍾頻率，時鐘相位，時鐘偏移)，使得被調整的信號輸出的速率、精細定時和相位具有嵌 入在所得信號中的足夠定時信息。碼控制基於獨特的標識符(ID碼)。在一個示例中，獨特的標識符被提供給多 項式生成器。在另一例子中，將獨特的標識符存儲在易失性存儲器中。在又一例子中， 將獨特的標識符存儲在非易失性存儲器(諸如快閃記憶體設備、ROM、EPROM、EEPROM,雙 列直插開關或某些其他裝置)中。在另一例子中，將以ID碼而不是獨特的標識符產生的 模式存儲在存儲設備或查找表中。示例發送序列圖8是示出被格式化用於發送的一組幀的圖。幀對應於發送序列的時間段。對 於圖8的例子，發送被分成三個序列幀。在第一時間段期間，包括第一發送序列(即「序 列A」)的第一幀(即「幀1」)被發送。序列A包括順序序列的一組重複的模式，其 中每個模式(模式A)基本上相同。在第二時間段期間，包括第二發送序列(即「序列 B」)的第二幀(即「幀2」)被發送。序列B包括順序序列的一組重複的模式，其中 如稍後所述序列中的每個隨後的模式被移位了。在第三時間段期間，包括第三發送序列 (即「序列C」)的第三幀(即「幀3」)被發送。序列C包括一組重複的模式，其中 如稍後所述每個模式(模式「C」)形成經編碼的消息的一部分。如稍後所述將發送中 的三個序列幀的集合稱為查詢(PING)。系統中的每個MT具有用來唯一地表示特定MT的獨特的標識符(例如M位地 址)。在一個例子中，獨特的標識符是提供大約85.8億獨特的標識符的33位地址碼。 M位地址可以分散在各種模式上。在一個例子中，33位被均勻地分散在三個序列上，使 得11位被編碼在「序列A」中，11位被編碼在「序列B」中，且11位被編碼在「序列 C」中。在另一例子中，碼沒有均勻地分散在發送序列上。在又一例子中，相同的碼被 用於每個模式中。因此，根據用於相應的序列部分的相應編碼位對所發送的每個符號進 行編碼。術語「波特」和「片」還可用來指代符號。序列「A」的相關用來驗證在發送中編碼了獨特的標識符的第一部分(例如第一 11位或位0-10)。當檢測到相關時，可得出精細的波特和載波定時。然而，MT沒有之 前的定時信息(例如不知道粗略的幀定時)。由於在第一時間間隔上重複「A」模式， 所以可以在進行相關之前通過將其添加到彼此頂部來累積信號，使得信號敏感性得到改 進。在一個示例MT中，不需要信號的累積。在另一示例MT中，在重複跟蹤模式期間
31進行信號的累積。—旦獲取了 「A」模式，MT繼續採樣以查找「B」序列。序列「B」的相關 用來驗證在發送中編碼了獨特的標識符的第二部分(例如，第二 11位或位11-21)。如 前所述，「B」序列隨時間移位。例如，第一 B序列包括經編碼的波特B0，B1...BM， 而第二 B序列(B，)包括經編碼的波特Bi，B2...BM，BO0當使用MT的「B」序列 實現相關時，MT識別「B」序列內的流位置。一旦根據移位模式確定了發送流位置， MT計劃序列「C」的接收，序列「C」的到達現在可被預測。對於上述「B」序列化例子，在隨後的發送之間使用單個波特移位。可使用 其他移位方法，使得用於在隨後的發送之間移位的步長尺寸可以是不同整數的波特移位 (例如2、3、4等)，或非整數的波特移位(例如1/2波特，3/4波特，I^2波特，波
特等)，或整數或非整數種類的樣本中的移位。在另一示例中，可通過載波相位旋轉來替 換隨後的發送之間的移位機制，其中每個隨後的發送具有旋轉了固定量的載波相位。幀「C」具有編碼於其中的獨特的標識符的第三部分，以及用於MT的可能的命 令和控制數據(或針對RL的其他數據)。序列「C」的相關被用來驗證在發送中編碼 了獨特的標識符的第三部分(例如第三11位或位22-33)。還可以以少量比特的數據非 常慢地調製「C」序列。例如，低於63位的數據和誤差校正碼(ECC)可被傳遞到序列
「C」中。在一個例子中，通過在發送幀中反轉或不反轉「C」的模式來對片或發送符 號進行編碼。前面描述了經編碼的命令和控制信息的例子。對於上述「C」序列，使用反轉和不反轉編碼方法來編碼數據。可使用其他數 據編碼方法，諸如以與「B」序列相似的移位比特模式來編碼數據。例如，可對「000」 二進位碼進行編碼，且二進位碼中的每個增量是通過遞增的移位步長(例如1/2波特步 長，1波特步長，2波特步長等)移位的相同模式。可以如前述標稱部分「B」中那樣用 模式定時變化來對標稱「C」中的數據消息進行編碼。MT以與上面描述的格式基本相同的格式發送序列A和B。然而，由於RL發起 發送並且不具有「喚醒」時間段，這在何時開始接收方面造成了模糊性，所以整體上來 自MT的發送序列可以更短。縮短的發送序列有助於最小化MT的能量消耗。幀「C」 被相似地格式化，但是可以包括其他報告的數據，諸如當前溫度，心率，血壓等。從相對於內部MT時鐘而被測量的RL的合成時鐘得出MT中用於發送的定時和 載波信號。與MT相似，RL繼而將這些信號相關，並確定精確的往返時間。RL還確定 相對於其自身時鐘的信號定時中的偏離，這是MT試圖模仿的。信號定時中的偏離是多 普勒頻移、噪聲和振蕩器不穩定的結果。示例系統具有以下總體信息接收的幀包括4096個樣本，2047波特；接收的樣本速率是25.777M複式採樣/秒；發送的樣本速率是2*25.777M複式採樣/秒；通過樣本速率* (2047/2048)/2 = 12.8822M波特符號/秒，QPSK來確定波特速 率；以及幀周期是158.98 μ S。示例系統具有以下RL TX參數
「Α」序列是2.2263秒長，(13x1024幀)，與2047個第一地址部分中的一個一
起未移位地重複；「B」序列是317.96ms長(2000幀)，與2047個第二地址部分中的一個一起移
位地重複；以及「C」序列是10.174ms長(64幀)，與2047個第三地址部分中的一個一起未移 位地重複，幀根據被調製的數據而反轉。示例系統具有以下MT TX參數「A」 序列是 81.397ms 長，(512 幀)；「B」 序列是 20.349ms 長(128 幀)；以及「C」序列10.174ms長(64幀)，與2047個第三地址部分中的一個一起未移位 地重複，幀根據被調製的數據而反轉。示例定時獲取序列圖9A和9B是示出用於示例通信系統的定時獲取的圖。參考圖1A、1B、2和3 在接收在前面所述的三部分發送序列時，MT可採用所述的定時獲取序列。然而，如此 處所述，可以僅用發送序列的三個部分中的兩個(例如序列A和序列B)來完成定時獲取 序列。根據本地生成的時鐘電路(例如晶體振蕩器)數字地合成接收器頻率。來自RL 的載波也根據其自身本地生成的定時電路被數字地合成，並且可能與MT中的接收器頻 率不匹配。該不匹配可能與操作環境中的熱差、電路中的熱瞬變、晶體容限、MT和RL 之間的處理差別以及其他非理想效果有關。而且，整個系統沒有同步，因此沒有辦法在 起初知道與發送有關的開始相位、頻率和節奏。圖9A示出了與示例「模式A」序列相 關聯的相位和頻率確定的例子，而圖9B示出了在定時獲取期間接收器頻率隨時間的不確 定性。在時間tl通信系統的接收器部分被初始化成指定為f = fO的初始頻率(f)。然 而在時間t = tl不知道在數字合成的接收器頻率和來自接收到的發送的載波頻率之間的偏 移。MT被布置成測量與來自模式A的接收到的信號相關聯的相位作為相位Φ1。可通 過相關器的輸出來生成相位測量(例如Φ1)。在時間t = C，接收模式A的發送的另一部分，且MT被布置成測量相位Φ 2， 並計算與期待的接收器頻率和來自RL的發送的實際載波之差相關聯的頻率偏移差。 頻率偏移^ffe2)根據相位之差和發送之間經過的時間被確定為f-M = [Φ2-Φεχ2]/ [360(^-0],其中Φex2對應於在時間t2的期待相位。重要的是要注意第一兩個測量之 間的時間應該短得足以導致大大小於180度的期待相對相位差，從而確保不會出現不可 解決的模糊性。注意對於該時間的期待相位對應於Φ1。在時間t = t3，接收模式A的發送的另一部分，且MT被布置成測量相位Φ 3， 並計算與期待的接收器頻率和來自RL的發送的實際載波之差相關聯的頻率偏移差。 頻率偏移^ffe3)根據相位之差和發送之間經過的時間被確定為f-m = [Φ3-Φ6χ3]/ [360(t3-t2)],其中Φεχ3對應於在時間t3的期待相位。重要的是要注意對第一兩個測量 經過的時間也應該導致大大小於180度的期待相對相位差，從而確保不會出現不可解決 的模糊性。然而，絕對相位差被期待為顯著地大於360度，使得連續偏移計算之間的時間差可隨著通過每個隨後的評估來調整定時獲取而被逐漸地進一步間隔開。注意，隨著 每個隨後的調整逐漸減小頻率差，直到被Allan方差(艾倫方差)限制。圖9B是示出數字合成的接收器頻率在經過的定時獲取時段上的不確定性的圖。 注意對兩個軸的刻度是對數的，並且不確定性將漸近地接近與MT和RL中的晶體振蕩器 相關聯的Allan方差。水平軸示出經過的時間，而垂直軸示出頻率的不 確定性。每個相 繼的時間段具有對接收器定時的改進評估，使得不確定性以指數方式下降。在獲取了接 收到的信號的足夠樣本之後(例如時間t5)出現不確定性曲線的拐點，使得對於接收到的 載波頻率的評估漸近地接近由Allan方差確定的最小不確定性。示例接收器圖IOA是用於示例接收器的框圖。示例接收器包括天線(ANT)、可選濾波器、 低噪聲放大器(LNA)、第一混合器、第二混合器、第一低通濾波器(LPFl)、第二低通濾 波器(LPF2)、模數轉換器(ADC)、緩衝器、FFT處理器、相關器和逆FFT處理器。其 他示例接收器可使用模擬存儲方法並進行延遲的A/D轉換。天線被布置成通過可選的濾波器(例如帶通濾波器)將接收到的信號耦合到 LNA。LNA被布置成提高信號強度，並將提高後的信號耦合到混合器。第一混合器被布 置成以餘弦波外差法生成同相信號，而第二混合器被布置成以正弦波外差法生成正交信 號(Q)。該同相信號作為信號IA經由LPFl耦合到ADC，而正交相位信號作為信號QA 經由LPF2耦合到ADC。ADC工作於採樣頻率(fSAM)。ADC可實現為具有在信號之間的時分復 用的單個A/D轉換器電路。ADC可替代地實現為兩個分離的A/D轉換器電路。ADC 電路將Ia和Qa信號分別轉換成耦合到緩衝器的量化數位訊號的信號Id和Qd。緩衝器可 實現為一個連續存儲器、作為分區的存儲器(例如MEM1、MEM2等)或緩衝捕獲到的 數據的任何其他適當的臨時存儲器。緩衝器的輸出耦合到FFT處理器，FFT處理器將輸入的信號轉換至頻域。參考 信號的FFT是乘以捕獲到的信號的頻域表示的複數共軛。對乘積進行逆FFT，這是捕獲 到的信號和所選擇的參考信號的循環相關。由於FFT參考是根據MT的獨特的標識符(例 如ID碼)確定的，所以當在信號中識別了接收到的有效碼時FFT處理器輸出的相關將達 到峰值。載波相位和模式定時也根據接收到的信號提取。圖IOB示出了可作為DSP塊執行的接收器中的操作。FFT參考信號被提供為 N通道的陣列。捕獲到的信號也作為N個通道的FFT計算。接著，指定的存儲箱(BIN 1-BINN)中每個複數元素的複數共軛乘以來自其他對應的存儲箱的數據。例如，FFT參 考信號的複數共軛存儲在第一陣列(ARRAY 1)中作為Dri-Drn,且FFT捕獲數據存儲在 第二陣列(ARRAY2)中作為Dei_DeN。在另一例子中，FFT參考信號存儲在第一陣列 (ARRAYl)中作為Dri-Drn,且FFT捕獲數據的複數共軛存儲在第二陣列(ARRAY 2)中 作為 DC1_DCN。乘法器被布置成從第一陣列和第二陣列接收數據以提供相乘的輸出，從而產生 可存儲在第三陣列(ARRAY 3)中作為Dmi-Dmn的相乘結果。根據在第三陣列(ARRAY 3)中識別的乘積來計算逆FFT，以得出循環相關器輸出。循環相關器輸出結果可存儲 在第四陣列(ARRAY 4)，或可選地可重寫來自第三陣列(ARRAY 3)的值。第四陣列(ARRAY 4)或第三陣列(根據實現)的內容是包括幅度和相位二者的複數結果。如圖5B 所示，循環相關器輸出的逆FFT具有在FFT參考和捕獲到的數據彼此相關時出現的峰值 幅度(PEAK)。第三陣列(ARRAY 3)或第四陣列(根據實現)的每個箱(BIN I-BIN N) 對應於相關器的輸出，其中在發生相關時，PEAK可位於一個箱中(例如BINX)。用於發送和接收的示例操作流稈

圖11是MT或RL中的示例發送器配置的流程圖。當用戶或一些其他處理髮起 查找特定MT的請求時開始處理。用獨特的標識符(ID碼)來初始化發送序列。如上所述生成用於幀發送的序列 (諸如序列「A」、「B」和「C」)。 「A」、「B」和「C」序列中每個序列都包括 以獨特碼的一部分編碼的波特。接著，然後RL (或MT)開始發送模式「A」，並重複發送模式「A」(注意 未移位)直到完成整個「A」序列(例如，13X1024順序模式，或幀「A」)。RL然後 開始發送模式「B」。如上所述，對於模式「B」的每個隨後的發送，如使用位旋轉算法 對模式進行移位。在發送「B」模式的整個序列(例如，2000個順序模式或幀「B」 ) 之後，RL開始發送「C」模式。「C」模式的序列包括可與用於MT的命令和控制信息 相對應的調製數據。在發送調製數據(例如，64個序列模式或幀「C」)之後，RL停 止發送並切換到接收模式。在接收模式中，RL以RL和MT之間提供的相似格式從MT接收信號。然後如 前所述，RL可基於往返時間和接收到的信號中的都卜勒頻移來計算距離和位置。而且， 接收到的「C」幀發送可包括在MT和RL之間通信、由RL提取和評估的數據。該數據 可包括生理信息諸如心跳速率、體溫、血壓、心率、血糖水平以及與MT的用戶相關 聯的其他傳感器信息。圖12A是用於MT中的示例接收器的示例流程圖。當從睡眠模式激活MT時 (例如發起喚醒)開始處理。圖12A示出與序列「A」(或幀「A」)相關聯的樣本的 捕獲。在發起喚醒之後，接收器捕獲噪聲和/或信號。MT將嘗試使捕獲到的噪聲和/ 或信號與用於特定MT的獨特的標識符的第一部分相關。當相關不能匹配時，MT確定 發送是針對另一設備，或可能不存在發送，並返回睡眠模式。或者，MT從發送序列提 取波特和載波定時信息以改進接收器定時。通過重複計劃捕獲間隔來改進定時。接收器等待並且然後開始根據每個計劃的 捕獲時間捕獲樣本的一部分，且嘗試使捕獲到的樣本和鍵入的用於MT的碼的參考的另 一部分相關。每當相關指示匹配，則調整用於接收器的定時(引導程序RL)以進一步改 進時間/頻率評估。最終，模式A的相關不能匹配編碼的參考，且處理繼續至捕獲和評 估模式B，如參考圖13A所述。圖7B示出了與示例RL設備的接收器中的序列「A」(或幀「A」 )相關聯的樣 本的捕獲。由於MT具有用於發送的有限功率，所以信號可能比來自RL的信號弱很多。 在通過RL發起喚醒之後，接收器捕獲噪聲和/或信號。RL將繼續在預定的時間間隔期 間捕獲發送並使用循環累積捕獲技術(例如，在序列中循環選擇的捕獲緩衝器的陣列)累 積值。對每個隨後的捕獲，基於時間來改變所選擇的捕獲緩衝器。此外，加速度計用來 測量RL設備的速度以評估用於接收的時間等。
在預定的時間間隔終止後，RL嘗試使累積/捕獲的信號和噪聲與用於特定RL 的獨特的標識符的第一部分相關。使用所描述的循環累積在序列上對被捕獲模式的累積 改進了信號水平並最小化了噪聲對接收的影響。當相關不能識別匹配時，RL確定發送針 對另一設備，不存在發送，或發生了誤差，並返回睡眠模式。或者，使用RL精細定時和 來自發送序列的相位信息來改進用於RL的接收器定時。然後如參考圖13B所述，處理 繼續至捕獲和評估模式B。圖13A示出了 MT設備中與模式「B」相關聯的樣本的捕獲。接收器捕獲樣本 序列，假定這些樣本對應於序列「B」。MT將嘗試使捕獲到的樣本與用於特定MT的 唯一標識符的第二部分FFT相關。當相關不能識別匹配時，MT可確定信號序列用於另 一設備。在處理時間間隔期間，期待的B序列被移位和捕獲，且然後接下來是FFT相關 確定。當在沒有序列「B」的匹配的情況下完成處理時間間隔時，MT確定發送用於另 一 MT或不存在要接收的發送並返回睡眠模式。或者，如果MT發現針對序列「B」的 匹配，則MT基於產生匹配的移位位置來確定匹配模式在序列內(或幀內)的相對位置。 由於現在定時、相位和頻率信息是已知的，所以MT計劃「C」序列的接收。在圖14中 對MT繼續處理，這在後面進行描述。

圖13B示出與RL設備中模式「B」相關聯的樣本的捕獲。接收器捕獲複式採 樣的序列(例如4096個複式採樣)，假定這些樣本對應於使用與針對圖7B所述的技術相 似的循環累積/積分技術的序列「B」。生成與模式「B」相關聯的參考模式。每個接 收到的樣本被捕獲且置於一系列緩衝器中的相應緩衝器中，其中，每個緩衝器具有相關 聯的索引諸如指針。每個隨後捕獲的樣本被置於不同的捕獲緩衝器(例如容性存儲單元) 中。如關於MT之前所述，多次發送序列「B」以被RL接收，其中每個隨後的 「B」序列相對於在前的序列循環地旋轉(例如，參見圖3)。隨著時間向前流逝，不同的
捕獲緩衝器用作用於通過RL捕獲序列的開始點。例如，假定4096個複式採樣模式，其 中開始指針指向捕獲緩衝器0，捕獲將順序地置入緩衝器0-4095中。在第一 「B」序列 被捕獲後，接著的模式「B」序列的開始點將針對捕獲緩衝器2，且捕獲被順序地置入緩 衝器2-4094中，接著是捕獲緩衝器0和1。每個緩衝器可以是模擬存儲單元使得使用上 述方法來自第一模式的樣本與來自第二模式的樣本累積。在額外模式的大量累積之後， 完成積分並且可評估累積的信號。在接收(即「模式完成」)和累積了模式序列「B」的所有樣本(例如來自模 式「B」的序列的4096個複式採樣)之後，RL將嘗試使經積分的捕獲到的序列與針對 模式「B」的之前生成的模式FFT相關。當FFT相關不能識別匹配時，RL落入錯誤俘 獲。當發送是針對另一 MT或也許當出現錯誤時，對接收到的序列的處理可能在沒有匹 配的情況下終止。當出現錯誤時錯誤俘獲應付其餘的處理。當RL發現針對生成的模式「B」的相關匹配時，RL就可基於產生匹配的模式 中的移位位置來確定序列內(或幀內)匹配模式的相對位置。由於現在知道了定時、相 位和頻率信息，RL計劃接收「C」序列。圖9中對RL繼續處理，在以下接著描述。在一些示例系統中，在發送器處四次採樣「B」序列，每個序列步驟是四個採 樣。對於該示例，接收器以發送速率的一半採樣，使得模式中的每個移位對應於兩個緩衝器位置。換句話 說，該示例中針對每個「B」序列捕獲的開始點總是對應於偶數編號 的緩衝器(例如O、2、4.......)。然後RL可通過評估匹配於期待模式或與之相關的緩衝器
或樣本箱的開始點索引，來確定序列或幀內的匹配模式的相對位置。圖14示出與序列「C」相關聯的樣本的捕獲。接收器從MT中的接收器捕獲樣 本，假定這些符號對應於模式「C」。MT將繼續捕獲樣本，直到幀被預期達到完成。 MT然後嘗試使捕獲到的序列(假定是來自RL的序列「C」)與用於特定MT的獨特的 標識符的第三部分相關。當相關不能達到用於檢測匹配的充足水平時，作為規定，可假 定由於任何數目的原因(環境中的過度噪聲，高強度幹擾信號等)導致「C」序列的發送 失敗。由於我們確切地知道序列「C」的發送何時應該發生，且發送應該以何種載波頻 率、相位、定時和節奏發生，所以「C」模式的接收可形式上用於驗證有效的發送。序列「C」包括可以以誤差校正碼(ECC)編碼的被調製的數據，其中經編碼的 信息可被相位調製並且隨後被解調和解碼。當時間段沒有終止時，期待的C序列的捕獲 繼續進行，隨後是再次相關確定。當時間段在沒有序列「C」的匹配的情況下終止時， MT確定發送針對別人並且適當地捕捉錯誤情況。或者，MT發現用於模式「C」的匹 配，評估在該幀中接收的符號的極性，並從「C」序列提取命令和控制信息。在MT的情況下，完成的序列C的捕獲隨後是序列「A」、「B」和「C2」(或 也許是某些其他順序，或甚至是不同組的A，B，C，)的發送。序列「A」和「B」包 括與之前對RL所述相似的模式，儘管長度上更短。序列「C2」仍然是相同數目的幀， 除了數據被編碼到用於MT和RL之間通信的發送。在RL的情況下，完成的序列C的捕獲隨後是評估往返時間以確定從RL到MT 的線性距離。在從兩個不同的接收天線接收的兩個信號的接收之間評估時間差以幫助識 別RL和MT之間的方向的矢量。對從MT接收的信號中的都卜勒頻移的分析也可用來輔 助確定方向矢量。另外，評估序列「C」以提取從MT到RL傳遞的信息。而且，如稍 後所述，來自指南針傳感器的測量可用來輔助確定位置。示例操作特徵和觀察本公開將定位處理自身與「定位請求」查詢合併。RL設備被布置成提供相對 長、有力的編碼信號，其持續時間跨越MT的查詢間隔。MT非常短暫地採樣相關頻譜， 並找到經編碼的擴展頻譜信號。在這種情況下，MT從過長的發送進行多個信號捕獲， 從而連續地更準確地評估信號頻率、節奏和時間參考。這些評估在精度上受到MT和RL 的時基(例如石英晶體振蕩器)的短期穩定性(Allan方差根)和RL和MT之間的相對相 關的限制。該Allan方差一般好於十億分之一，然而在0.25秒的觀察時間段期間加速度 可以約為在0.25秒期間為10米/秒2，這會給出2.5米/秒的都卜勒變化。該搖擺是 不尋常的，一般觀察到0.25米/秒的變化或更小的變化。0.25米/秒往返的速度變化是 0.5米/秒，這是0.5/3*108的都卜勒變化或十億分之1.6(ppb)。因此，對輸入的信號頻 率/序列的評估應該具有約十億分之二(2)或更好的精度。實驗上來說，觀察到了十億 分之二⑵。MT可使用對接收到的信號定時的精確評估通過基本上相同的定時和載波頻率來 合成經編碼的擴展頻譜應答。在輸入信號結束之後立刻發射該應答信號。由於準確地捕 獲了定時，所以延遲或間隙的存在實質上不降低準確度。例如，如果時基誤差是2ppb，則30ms的延遲轉換成約60ps的時間不確定性，這是約一釐米的往返距離。來自MT的編碼應答信號足夠長，使得時間上的積分補償了其相對較低的功 率。RL可以一致地處理來自MT的信號，這是由於返回信號加上或減去合成的往返多普 勒頻移與RL的時 基相一致。4096個複數容性積分器的循環組可用來處理信號累積以提 升弱信號且從噪聲基底突出。複數模式(例如，長度為2047片的模式)具有約33db的擴 展增益。添加循環積分器可通過信號的重複部分來實現另外20db的信號增益，從而提供 53db的總增益。通過該技術實現從26MHz到約IOOHz的帶寬降低。在IOOHz帶寬上的 熱噪聲約為_154dbm，其中在-140dbm的噪聲水平附近期待合理的信號接收。對+IOdbm 發送器實現了 150dB的最大路徑損失。假定915MHz信號和全向天線，針對該發送器的 對應的理想自由空間範圍大概是1000km。對於建立滲透、置入的設備等，該大自由空間 範圍或損失容限是有用的。MT中的捕獲持續時間受到MT和BL之間的相對晶體頻率容限的限制。通過時 間和溫度，且利用周期性的校準信號，可將該容限管理到百萬分之幾。因此，信令頻率 和晶體容限的乘積給出頻率偏移，這轉而指示在不使用多個都卜勒通道或重複的相關嘗 試的情況下可能的最大接收時間。例如，在915MHz以及3.5ppm的頻率誤差的情況下， 312 μ s的捕獲時段對應於第一完整信號空信號。RL—般接收其節奏和頻率非常緊密地匹配於其內部晶體時鐘的信號，並且因 此RL可使用長循環積分時間，這大大地增加了可用的信噪比。當信號在捕獲間隔末尾 旋轉過180度時，所述的一致的積分(或一致的累積)處理具有最大的信號功率。對於 3.5ppm的頻率容限，此時擴展信號的時段被指定到約150 μ S。使用自身是複數的信號是 有利的。通過使用複數信號實現編碼信號之間的改進正交性。例如，GPS系統中使用的 Gold碼具有1023個片的長度，對於1025個可能的碼具有約_24db的交叉相關。當前所 述的公開中採用的複數信令碼是2047個片的長度，對2048個可能的碼具有_33db的交叉 相關。使用複數碼允許改進的信號拒絕。較慢移動的物體(例如人走動)之間的往返都卜勒頻移約為4_5ppb。在接收到 的信號有可能在頻率上非常接近RL的時基的情況下，緩慢移動的物體提供顯著更長的積 分時間。甚至汽車速度會導致200ppb或更少的往返都卜勒頻移。可選的RL指南針操作所描述的系統通過往返時間測量來進行距離測量。根據本公開，對於不需要用 於分辨方向信息的多個天線或加速度計的遠程定位器(RL)設備，可使用經濟的解決方 案。指南針傳感器可被適配成用在RL中使得可連續地顯示目標方向(從RL朝向MT的 方向)，而不管RL的朝向中的任何相對變化。可使用分集天線來獲得關於信號強度、距 離和都卜勒等的附加信息。最開始，當RL的用戶試圖尋找MT時，進行「搜索」模式。當RL從MT接 收到令人滿意的應答信號時，RL可確定到MT的距離並對用戶提供適當的警報指示器。 警報指示器可以包括例如通過音頻輸出設備的可聽指示器，通過視頻輸出設備的可視指 示器或振動指示器。在完成了最初的搜索和警報之後，用戶可激活「定位」模式。在定位模式中， 用戶保持RL遠離身體約一臂長。然後用戶移動RL通過弧線的至少一部分或通過完整的圓圈(約以用戶的頭為中心)運動，以掃描MT。在定位模式期間，RL與MT交換信息多次，同時獲取一系列數據項，諸如到達時間(TOA)以及作為幹涉測量的都卜勒讀數。 由於RL以圓圈運動旋轉，還可取得指南針讀數。指南針讀數與距離和都卜勒讀數相關 聯。通過往返發送時間使與旋轉相關聯的距離變化加倍。在一個例子中，用戶可延伸RL 遠離其身體約70cm的距離，且對應的往返時間變化約為280cm，或在頻率915Mhz處的 約8個波。示例用戶在可以約36度/秒和180度/秒之間的範圍內的多個速率旋轉RL。RL 獲取的距離測量將基於RL相對於MT的相對朝向而波動。換句話說，RL和MT之間的 距離是圓圈旋轉期間RL的旋轉位置的函數。距離還是在旋轉移動期間用戶延伸其胳臂 以保持RL遠離其身體的距離的函數。在一個例子中，用戶保持RL遠離其身體70cm， 指南針讀數具有84度的初始讀數，且實際目標位於120度的首向處。對於該示例，初 始讀數和實際目標之間的首向差是34度，這導致實際目標和用戶之間的距離變化為 2 · 0.7m · COS (34° ) = 1.1326m。隨著用戶繼續繞其中心線旋轉，如圖IOA所示到 目標的距離繼續改變。當RL朝向120度的目標首向時，距離變化達到峰值(1.4m)，而 在RL朝向300度的首向時距離變化最低(_1.4m)，這是因為RL位於相對於目標的最遠 點處(遠離目標180度)。不知道從RL到MT的首向，直到完成至少部分旋轉並且收集了指南針讀數、距 離測量和都卜勒讀數的足夠數據以分辨正確的方向。RL中的相關器被布置成生成目標位 置(MT)和RL之間的相關相位信息首向。相關相位信息如圖IOB的圖所示，其中通過 以下等式確定相關相位(相位)相位=360° · (φ-Δ(1/λ)，其中φ是初始相關器相 位，Ad是對於給定的方向首向的距離變化，λ是發送的波長。如上所述，RL被布置成收集一系列指南針首向和距離以分辨針對MT的目標位 置。對用戶所需的運動或動作是相對直觀的，因為對RL所需的圓圈運動與用戶通過「環 顧」其當前位置來從視覺上進行搜索所需的運動相似。由於不需要使用加速度計，相當 多地減小了上述例子中採用的RL的成本。而且，與某些常規雙軸指南針傳感器設備相關 聯的成本目前少於約兩美元。杳詢模式圖16是示出單查詢模式、慢查詢模式和快查詢模式的示例圖。如前所述，「查 詢」對應於通過RL到MT的整個發送，如完整組的三幀發送序列。類似地「應答」對 應於從MT向RL發送的完整組的幀。在圖16中，指定為Px的每個塊用於指示用於包 括完整組的幀的查詢的發送時間，而Rx用於指示用於也包括完整組的幀的應答的發送時 間。所述系統通過往返時間測量進行距離測量。查詢模式被布置成提供RL和MT之 間的定期通信，其中可在沒有過度的能量消耗或頻譜汙染的情況下跟蹤距離。在MT和 RL交換了籤名之後，其共享非常精確的相互的時鐘速率信息。該時鐘速率信息的準確度 在不存在任何都卜勒頻移的情況下是十億分之一或更好。隨著發送之間時間流逝，未充 分穩定的單位時基將相對於彼此漂移。通過針對高速時鐘來校準低速睡眠模式振蕩器， 使得可準確地列舉給定的睡眠時間段作為已知數目的高速時鐘時段，有可能在不實際操 作高速時鐘的情況下準確地測量若干分鐘的時段。然而，需要用於頻率確定的長初始基線以在最初同步MT和RL之間的時鐘。一旦被同步/校準，就知道精確的定時，且更短 的發送成為可能。在單查詢模式中，RL發送單個查詢(Pl)到MT。MT在位於用於正確接收的 RL的發送範圍內時接收查詢Pl。MT被布置成當查詢被正確地識別為對特定MT編碼時 響應於查詢Pl將應答(Rl)發送到RL。在慢查詢模式中，RL被布置成向MT連續地發送一系列單個查詢(P1』， P2』 ...PN』)。如圖所示每個隨後的查詢都通過查詢間隔(Tl)在時間上分離。MT在 其位於用於正確接收的RL的發送範圍內時接收每個查詢，並針對被正確地識別為對特定 MT編碼的每個查詢發送對應應答(R1』，R2』 ....RN』)。在快查詢模式中，RL被布置成連續地向MT發送一系列短持續時間單個查詢 (Pl"，P2」 ...PN」)。每個隨後的查詢都通過查詢間隔(T2)在時間上分離，該查詢間 隔(T2)比查詢間隔Tl在時間上顯著地短。例如，快查詢模式中的每個查詢在長度上約 為幾百微秒的到若干毫秒。由於根據之前的接收已知定時和節奏，所以已知粗定時並且 RL能夠利用大大縮短的發送。可僅使用「A」序列的一部分來完成短持續時間查詢。 MT在其位於用於正確接收的RL的發送範圍內時接收每個查詢，並針對被正確地識別為 對特定MT編碼的每個查詢發送對應應答(R1』，R2』 ...RN』)。 重要的是要注意MT可能不能總是從RL正確地接收特定查詢，即使其被正確 地編碼以被MT識別。環境條件諸如噪聲、建築物和其他電子幹擾會阻止查詢(例如查 詢P2』)到達期望的MT。相似地，環境條件會導致應答(例如應答R3」)到達期望的 RL0如下所述，可使用各種通信協議來便於貨櫃標籤設備之間以及到基站設備的 通信。在一些例子中，通信協議便於貨櫃分析模式，其中根據脈衝響應和延遲/衰退 /回聲模式的信號頻譜分析裝置(例如FFT分析)來分析貨櫃的內容。例如，內容分 析可使用內部都卜勒測量來檢測侵入者(諸如貨櫃中的人或害蟲)的存在。可使用相 關脈衝應答及其衰退/回聲模式以測量到什麼程度內容減少或者修改相關脈衝的時間結 構，來分析內容。籤名或參考模式可用作針對貨櫃的初始基線，該初始基線後來用作 比較的基線以確定貨櫃的內容的變化(可能由於移位內容、移除、添加等)。因此，相 關矢量籤名中的比較可用來指示侵入或貨櫃的內容的變化。以下進一步討論可從內部朝向的天線或外部朝向的天線獲得的都卜勒測量的使 用。來自內部朝向的天線的都卜勒測量用於評估貨櫃的內部運動。一般，即使貨櫃 在移動，也不存在來自貨櫃內部的都卜勒測量。外部朝向的天線在貨櫃沿路徑(諸 如有軌車、卡車或其他運輸裝置行進時用於使用都卜勒測量來監控運動。儘管基於外部 的都卜勒測量(來自外部天線的都卜勒測量)有些混亂，但由於天線沒有佔據貨櫃的相 同面，所以籤名分析技術和/或基本模式識別方法允許解釋都卜勒測量以推論出貨櫃 的行進路徑。半杳詢協議半查詢是單個分組的單向通信。一個標籤(例如第一 CCT設備)發送稍微加寬 的分組以處理兩個標籤之間可能的定時誤差，而另一標籤(例如第二 CCT設備)接收單 個分組並針對碼進行相關。由於兩個設備不同步，所以表示脈衝響應的相關模式具有隨機載波相位旋轉以及相對於由FFT產生的樣本的隨機對齊。還有可能幅度具有不期望的 變化，這或者是由於無線中的增益變化或者因為接收器的切換的AGC在兩個增益範圍之 間的轉變上交替。這意味著半查詢模式中的接收應被歸一化。首先，應在直接路徑相關 尖峰的區域中過採樣信號，以便找到尖峰的真實部分時間。該部分然後可用來在直接路 徑後的大概一微秒期間在整個混響模式中計算隨後樣本處的被插入的相關值。而且，可 通過用這些值(作為複數)除以主尖峰的值來歸一化這些值，以移除載波相位旋轉和幅度 變化。在沒有對貨櫃的某些侵入的情況下，所獲得的值應總是相同的。如果針對「髒」碼相關，所獲得的相關將呈現較窄的尖峰，且幾乎沒有混響模 式。這使得更容易識別用於歸一化其餘數據的參考，且還可以減少可被記錄為基線籤名 (例如通過標籤接收的歸一化信號的頻譜構成)用於日後比較的信息的量，這是因為在主 尖峰外能量應該少得多。然而，「髒」碼的自動相關屬性是不能預測的，因此在該尖峰 的任一側上仍有些能量，且 在存在侵入時出現的額外能量也會出現在任一側上。完全杳詢協議完全查詢是雙向通信，包括儘可能接近地間隔開的在每個方向上的半查詢，因 此對持續時間而言兩個CCT設備被供電。當第二標籤從第一標籤接收初始半查詢時，其 如上所述搜集相同信息，然而當發送其應答時，第二標籤根據發起標籤的定時對應答準 確定時。當第一標籤接收應答時，其從應答得出的定時提供了準確的距離測量。給定集 裝箱內的極好的S/N比，應該有可能在英寸水平等測量距離，然而這需要如由FFT產生 的實際樣本之間的256個插值點。這提供了針對上面安裝有標籤的貨櫃門可能稍微打 開的可能性的一些附加保護，雖然在時間上移位通信，但無需實際上顯著改變脈衝響應 的形狀。由於響應標籤負責在整個插值中測量精確的分組定時，所以其應答可被校準使 得在發起標籤中檢測到的直接路徑相關尖峰與樣本完全對齊。這意味著發起標籤可跳過 插值處理，且僅通過用其餘樣本來除以該參考樣本來進行歸一化。此外，響應標籤不需 要發送加寬的分組，這是因為與一個樣本時間相比距離的最大變化是微乎其微的。完全查詢完成略多於兩個「半查詢操作」(這是因為所增加的距離測量)，且還 在一半的時間內(兩秒對四秒，計算操作之間的睡眠時間)完成。此外，以更少的電池 功率進行，因為其減半了加熱帶隙參考和啟動晶體振蕩器的開銷，這比實際通信花費更 長。因此，相對於半查詢一般優選完全查詢。完全查詢也可使用「髒」碼，「髒」碼可以改進性能，這是因為在存在大量 反彈的情況下所獲得的相關模式提供更不模糊的定時信息。半查詢是單個分組的單向通
fn °外部杳詢協議外部查詢是一個標籤使用其外部天線且另一個使用其內部天線的半查詢操作。 在正常情況下，實質上不接收信號，因此接收器使用其內部天線是有意義的，以避免被 強幹擾信號混淆的可能性。如果在貨櫃的內部和外部之間開闢任何路徑，則其將顯 示為特定可預測時間窗內的相關尖峰，其寬度取決於32768Hz時鐘的可能的定時不準確 性。由於該路徑包括外部世界，僅針對「乾淨」碼進行相關是有意義的。幹擾的一個可能源是恰好同時發送相同的十一位碼的附近定位器。定位器一般大部分時間在發送，因為定位器輪詢其範圍下的所有標籤，因此假定存在約兩千個可能 的碼，則可能有2500分之一的機會特定碼在特定時間處於發送狀態。還有可能從進行相 同的外部查詢協議的附近貨櫃獲取碼。一個標籤在外部發送碼使得貨櫃外部存在可 被其他標籤用來檢測洩漏的某些確保的水平的「照明」。相同碼的其他外部源增加該照 明。都卜勒杳詢協議這是被幾毫秒分離的使用兩個外部天線在相同方向上的一對「半查詢操作」， 在該幾毫秒期間兩個設備保持被供電。兩個接收應實質上相同，除非貨櫃以顯著的速 度移動，如在卡車上，在這種情況下，來自不位於卡車上的其他物體的反射將顯示多普 勒頻移。最強的信號將總是直接路徑，或者直接路徑的一些固定反射，並且可以用作參 考；稍後的反射可被假定為是離開卡車的。該協議的目標是在貨櫃位於沿道路移動的卡車上時獲得近似的速度信息。如 果標籤裝備有指南針晶片，則日誌可對傳輸中的貨櫃記錄未加工的麵包屑軌跡(例如 麵包屑模式)。安裝在大型鋼貨櫃的側部上的指南針晶片，具有一些非線性響應，然而 其可被一次校準相當好地校正。速度信息也是未加工的，然而該信息應足夠好使得兩個 的結合可被穿到現有道路的地圖上，使得誤差不會累積。最後的結果是有能力查看卡車 司機是否將貨櫃帶到應帶到的地方以外的某個地方。反射一般分成以下種類·來自與卡車在相同方向行駛的車輛的反射將具有幾乎零都卜勒頻移。·來自在其它方向行駛的車輛的反射將具有感興趣的反射的大約兩倍都卜勒頻 移。·來自靜止物體的反射將呈現與卡車速度乘以物體遠離行駛方向的角度的餘弦 相等的都卜勒頻移。·偶爾，會有來自與卡車的行駛垂直地行駛的車輛的反射，如在側道或天橋 上，這會主要地基於該另一車輛的速度來產生都卜勒頻移的量。可通過以下方式來解碼所得到的反射混亂將由FFT產生的關於兩個分組的脈 衝響應時間對齊，使得其主直接路徑信號排列整齊，旋轉一個響應中的矢量使得直接信 號具有相同的角度，然後將兩個響應中的對應矢量(丟棄幅度太低不能使用的)在最大距 離300-400英尺上劃分成在主反射後的大約十五或二十個樣本。所獲得的十五或二十個 矢量的角度將指示對應距離處物體的主導都卜勒頻移，並且這些矢量將具有可通過適當 智能的軟體分析的非均勻分布。特別地，有可能都卜勒頻移的分布大部分散布在士ν之間，其中ν是卡車的速 度，且可能向負極性偏斜，這是因為門上安裝的標籤一般面向後部。然而，存在指示大 於ν的任何速度的相對較少反射，除了圍繞表示在其它路上行進的車輛的-2v附近聚集 的一些較低水平反射。這些可被濾波，因為它們表示比任何卡車可能行駛的都要快的速 度，且可通過遵守卡車不能在若干秒期間在讀數之間太大改變速度來濾除其餘異常。來 自垂直移動的車輛的反射可以產生混亂的讀數，但是該反射一般應該較小，並且應相當 不尋常。最難過濾的事物可能是在 攜帶貨櫃的卡車靜止時反射移動車輛。然而一個可觀察到的差別是零都卜勒反 射強得多且數量更多。另一個是其一般為正而不是負，這是 因為從後面接近卡車的交通可能比從前面接近的在路的另一側上的交通更靠近。指南針 方向絕對穩定這一事實也可能是有益的。脈衝響應分析當針對半查詢或完全查詢中的「乾淨」碼相關時，可以根據分析脈衝響應中的 任何變化的性質來得出有用的信息。如果貨櫃包含移動的事物諸如偷渡者，該運動對 脈衝響應帶來的變化在一些情況下是可識別的且可與其它形式的侵入區分。雖然需要一 些智能模式識別來進行該區分，但硬體能夠進行該相關並將所得到的脈衝響應傳遞給處 理器，因此這是留給使用模式匹配的軟體和使用特定限定事件(門打開、門關閉等)的信 號波形的評估的問題。通信計劃與通信計劃有關的一個外部需求是每個標籤必須周期性地(每兩秒)啟動以在外 部環境中聽取其A碼，以便定位器嘗試聯繫它。這意味著所有的標籤間通信必須適於這 些事件之間的間隙。進行該操作的最容易的方式是以相同的兩秒粒度計劃它們，然而在 聽取事件之間的一半處交插。另一問題是當標籤在外部世界聽到其A碼時，其然後必須將其通信資源專用於 聽取定位器的其餘通信，這花費更長的時間間隔(例如多於兩秒)。這意味著其有可能錯 過計劃的標籤間通信事件中的一個。標籤間通信協議必須允許其發生，不將任何單個的 錯過的通信視為指示任何問題。示例計劃通信的示例計劃可如下簡單時間 事件_t 聽取定位器。t+Ι 從A到B到A的完全查詢。t+2 聽取定位器。t+3 從A到B的外部查詢。t+4 聽取定位器。t+5 從B到A到B的完全查詢。t+6 聽取定位器。t+7 從B到A的外部查詢。這些事件的間隔是一秒，因此設備將每兩秒正確地聽取定位器。可也許通過將 中間的標籤到標籤通信切分為兩半或更多來節省一些功率，然而這受捕獲相當短的侵入 (諸如打開門和快速將危險的某物(例如某種毒藥)擲入貨櫃)的需要所限制。如果貨櫃被期待位於卡車上，則可指示貨櫃使用如下計劃時間 事件_t 聽取定位器。t+Ι 從A到B到A的完全查詢。
t+2 聽取定位器。t+3 從A到B的外部查詢。t+4 聽取定位器。t+5 從A到B的都卜勒查詢。t+6 聽取定位器。

t+7 從B到A到B的完全查詢。t+8 聽取定位器。t+9 從B到A的外部查詢。t+10 聽取定位器。t+11 從B到A的都卜勒查詢。注意這些交插的計劃所基於的一秒間隔不在兩個設備中開環運行。相反，在任 何時候標籤從另一標籤接收完全查詢信號，則其被重新同步。發送標籤發送稍微多於一 個分組時間並且接收標籤嘗試在該時段的中間對齊其接收，這意味著接收器根據相關尖 峰的位置來學習其時間概念與發送器相比如何不對齊。其必須總是根據另一端接收的信 號的時間而不是從其自身期待何時信號被接收的概念來算出到下一事件的時間，使得兩 端總是保持同步。重新同步協議如果標籤必須偏離其計劃，以便對定位器做出響應，其應該仍保持跟蹤計劃， 使得其可在正確的點重新開始以保持與其他標籤同步。然而仍必須提供一些裝置用於首 先或在某個隨機故障導致標籤分離的任何時間得到關於同一計劃的標籤。這是通過以下進行的檢測半查詢或全查詢協議的任何故障並且如果在整個計 劃中該狀況持續若干次則判斷已沒有希望地失去了同步。如果發生這種情況，則重新同 步協議用來將其返回同步。為了簡化該協議，通過將一個標籤指定為同步主設備並將另 一個指定為從屬設備來在安裝時間彼此區分標籤；該操作可在任何基礎上進行，諸如使 門上的標籤為主設備，或使具有更低序列號的標籤為主設備。當設備通知故障時，其在標準計劃的持續時間(如上所述，八秒)期間跳過查詢 協議，以確保另一設備也有時間通知故障。然後，同步主設備開始重複發送特定模式並 且同步從屬設備嘗試接收該特定模式。協議與定位器查詢協議相似，除了其僅使用一般 用於標籤到標籤通信的單個碼。主設備連續發送值兩秒的碼，然後在IOOms期間發送相 同碼的連續旋轉，然後允許用於轉向的若干分組時間並接收單個分組。從屬設備每兩秒 接收，並且如果其檢測到分組，則可確定其接收了未旋轉的分組中的一個，此後其繼續 在分組邊界上每IOOms接收，直到接收到具有不同旋轉的分組，在該點處其具有絕對定 時。從屬設備然後在精確的時間發送回主設備正在聽取的碼，並且然後重新開始正常操 作，在開頭處重新開始正常計劃。當主設備聽到響應時，其也重新開始相同的計劃，然 而扮演相對的角色(在上述例子中的A對B)。如果主設備不聽取響應，其重複模式，並且如果主設備在特定時間量內、也許 是兩個計劃時間(十六秒)從來沒有聽到響應，其放棄，並記錄其認為另一標籤現在不 活動。如果從屬設備在相同量的時間從來沒有聽到主設備，其也放棄，並記錄同樣的狀 況。該單獨的設備將重新開始從外部定位器聽取通信，並且嘗試將故障報告給定位器。來自定位器的命令(或也許與定位器的任何成功的通信)可使每個標籤重新嘗試重新同步 協議，並且確實這是在其第一次被安裝時使其啟動的那樣。所述貨物定 位器系統是安全系統，並且因此對黑客是顯著目標。黑客可能希望 進行以下中的任何操作·從貨櫃標籤的事件日誌擦除對貨櫃的侵入的證據。·在一段時間阻止標籤之間的通信，在該時間期間檢測不到侵入。·從可識別特別有價值貨物的標籤讀取任何與貨單相關的信息。·破壞大量貨櫃的標籤中的事件日誌(通過擦除日誌，或通過添加偽造事 件)，強迫大規模手動篩選。迎在不完全知道其設計的情況下破壞往返貨物系統的唯一方式是幹擾其通信，這 在理論上不需要比系統的頻率和帶寬更多的知識。阻止貨櫃上的兩個標籤彼此通信的 幹擾不會檢測不到，並且確實會被記錄在標籤的事件日誌中，然而要點是整船貨的集裝 箱理論上可能被幹擾，使得不可能相信在其中沒有至少一個已被篡改。在這種情況下， 將面臨手動篩選整個貨櫃負載的艱巨任務。幸運的是，封閉的金屬貨櫃非常大地衰減任何外部信號。而且，編碼提供另 外33db的處理增益，從而允許在大大低於任何其他不相關信號的電平時乾淨地檢測信 號。如果標籤在貨櫃內發送十毫瓦，則可能需要很多千瓦從緊鄰的外部幹擾它，並且 如果幹擾發送器足夠遠以致不能覆蓋貨櫃的全部負載，則可能需要很多兆瓦。換句話說，即使在存在可被外部天線檢測並且可被記錄的強幹擾信號的情況 下，內部天線仍能成功地通信。而且，更容易檢測在這些情況下貨櫃的任何打開，這 是因為其將允許較大功率的外部信號進入，而不僅是標籤自身發送的比較弱的外部查詢 信號。_為了與標籤通信，必須知道其序列號。不幸地，存在好的理由表明將序列號保 持為完全的秘密是不現實的。貨櫃將不可避免地通過不被所述貨櫃系統管理的領 域，例如在火車上。當貨櫃最終到達被所述貨櫃系統管理的目的地時，諸如貨運 場，系統中必須提供一些裝置以得到貨櫃標籤序列號。序列號實際上是描述貨櫃的 內容的船運貨單的一部分，並且因此絕不會比貨櫃的內容更秘密。在某地總是有不 被信任的人可獲得對標籤的序列號的存取，並且可能將其傳遞給裝配了一些裝備的某些 人，該裝備可使用該信息來對標籤發出命令。而且，在被真實的定位器監控的過程中，標籤將無論如何通過其外部天線發送 其多個十一位碼中的至少一個，如果不是全部三個。存在可檢測並捕獲這些發送的裝 備，足夠聰明的黑客可構建進一步的裝備，該裝備可使用該信息以對標籤發出命令。完全不必麻煩去隱藏序列號提供了另外的便利。例如，使電子序列號凸出在標 籤的側部上(或為此印製在貨櫃的側部上)將使得更容易處理由於某種人為錯誤而位於 某處的偶爾的未知貨櫃。MM
重要的是確保充分的加密，使得未授權用戶(例如黑客)不能向標籤發出特定的具體命令，例如擦除事件日誌，或詢問特定的秘密信息。公共密鑰密碼學技術可通過在 貨櫃離開第一領域時允許每個「安全領域」明確地對另一安全領域傳遞管理貨櫃的 允許來解決該問題。例如，當使用所述系統的貨運場要將貨櫃裝載到船上時，其可將 船的系統的公共密鑰編程到標籤。這允許標籤檢驗其接收的被加密命令實際上由船的系 統而不是某些黑客發出，並且其防止任何黑客截獲和解碼對來自船的任何命令的應答。即使在貨櫃要經過不由所述系統管理的領域時這也起作用。如果船不具有該 系統，但在旅途的每個端處的貨運場有系統，則向外輸出的貨運場的系統可將進入的貨 運場的系統的公共密鑰編程到每個貨櫃的標籤中。這當然意味著標籤必須具有用於至少若干公共密鑰的存儲器，這是因為發送方 可能希望在表示沿貨櫃的旅途的各個已知點的多個密鑰中編程。然而這還意味著標籤 將需要用於密碼學算法的一些顯著的計算馬力。幸運的是，這些算法僅偶爾被需要，因 此可通過僅偶爾通電的單獨處理器進行該算法。大部分通信協議(諸如基本定位器查詢) 不需要任何加密。交替頻率在一些所述系統中，使用26.142857MHz的晶體振蕩器來合成約915MHz的頻 率。所述貨物系統還可在約2.4GHz的更高頻率上工作使得採用被允許的世界範圍頻帶。 通過將載波頻率提高2.5倍，無需改變任何其他事物，還將所需的誤差容限縮緊2.5倍， 這是因為給定兩個設備的時基之間的特定誤差量，現在每分組時間有2.5倍的載波旋轉。 這可通過成比例地增加其他需求來補償。如果波特率被增加(並且因此帶寬被增加)相 同的倍數，採樣率被增加了同樣的倍數，以及分組時間被縮短相同倍數，則誤差限制保 持不變。必須通過同樣的時間量、然而2.5倍的樣本數來加寬單分組發送，以便處理 32768Hz時鐘中的定時誤差。此外，當在定位器查詢協議中標籤接收B碼(或在重新同 步協議中接收C碼)時，其需要每40ms而不是每IOOms採樣空氣，這是因為旋轉的碼的 序列僅持續那麼長。然而，提高頻率和採樣率具有一個基本的優點，即其提高了可表徵貨櫃內部 的空間解析度。這意味著可測量更小的變化，並且可檢測更小的移動。還改進了都卜勒 查詢協議的解析度，因為在給定距離上的反射被分類成2.5倍那麼多的箱。具有多個基站的示例系統在示例貨櫃設施(或地點)處可使用多個基站。基站可分散在整個地點上， 諸如通常在該地點處發現的高照明設備上。每個基站可被布置成與貨櫃標籤通信以收 集數據。基站還可被布置成通過中央資料庫彼此通信，使得可確定貨櫃的精確位置。 例如，一個基站可向貨櫃中的貨櫃標籤發送詢問信號(第一發送)。貨櫃標籤響應 於詢問信號向基站發送應答發送(第二發送)。然而，所有基站都可被配置成接收應答發 送。由於基站全都在物理上布置在整個地點中的不同位置處，每個基站可各自在與不同 距離測量相對應的不同時間接收應答發送。由於基站位於地點處的固定位置處，所以可 共同地評估貨櫃標籤和基站之間的時間和距離測量的集合，以確定貨櫃標籤的精確 位置(例如使用多個距離測量的位置的三角測量)。而且，由於在每個貨櫃中可包括多 個貨櫃標籤，所以還可通過來自貨櫃中的所有貨櫃標籤的應答發送的集合來確定貨櫃的確切朝向(即旋轉朝向)。圖17A-17C示出了示例系統(1700)，其中單個發射機應答器(MT)或CCT設備 從單個定位器或基站(BS)設備接收發送序列，並且然後同時發送由多個定位器或BS設 備接收的應答序列。如圖17A所示，系統1700包括被布置成與至少一個發射機應答器 (1706)通信的多個(Y)定位器(1701-1704)。第一定位器或基站(1701)位於第一物理位 置(位置1)，第二定位器或基站(1702)位於第二物理位置(位置2)，第三定位器或基站 (1703)位於第三物理位置(位置3)，而第四定位器或基站(1704)位於第四物理位置(位 置4)。發射機應答器或CCT設備(1706)位於第五物理位置(位置5)。在操作中，定位器1701通過發送如前所述以CCT ID編碼的多幀序列的經編碼的 發送序列(1710)來發起與發射機應答器1706的通信。發射機應答器1706接收經編碼的 發送序列(1710)，在精確計算的延遲時間(DELAYX)之後等待發送時間間隔開始，並且 然後發送其自身的應答，該應答被在接收發送的應答的範圍內的每個定位器(1701-1704) 接收。如圖17A所示，每個定位器(1701-1704)位於不同的物理位置(位置1_位置4) 以及相對於發射機應答器的物理位置(位置5)的不同距離處(距離1-距離4)。由於定 位器相對於發射機應答器的物理布置，每個發射機應答器可能不在完全相同的時間從發 射機應答器接收應答發送。如圖17B所示，定位器1701可在第一到達時間(TOAl)接收 應答發送(1711)，定位器1702可在第二到達時間(TOA2)接收相同的應答發送(1712)， 定位器1703可在第三到達時間(TOA 3)接收相同的應答發送(1713)，且定位器1704可 在第四到達時間(TOA4)接收相同的應答發送(1714)。由於定位器1703與發射機應答 器最近(即距離3是圖17A中的最短距離)，所以用於接收應答發送1713的到達時間是 第一。由於定位器1701距發射機應答器第二近(即距離1是圖17A中第二最短距離)， 所以用於接收應答發送1711的到達時間是第二。由於定位器1702距發射機應答器第三 近(即距離2是圖17A中第三最短距離)，所以用於接收應答發送1712的到達時間是第 三。由於定位器1704與發射機應答器距離最遠(即距離4是圖17A中的最長距離)，所 以用於接收應答發送1714的到達時間是最後一個。中央處理圖18A-18B示出了示例系統(1800)，其中多個定位器或基站(BS)從庫房、裝 載碼頭、軌道車等中的一個或更多個發射機應答器或CCT接收應答發送。每個定位器通 過一個或更多個通信網絡將關於接收到的應答的信息傳送到中央處理單元。在圖18A中示出了庫房、裝載碼頭、軌道車或其他限定 區域(1801)，其中布置 了大量的加標籤的貨櫃或其他物體(1804)。每個物體(1804)可以是可靠著限定區域 的任何地板或牆壁表面布置或如圖所示彼此堆疊的大量物體中的一個。可選擇定位器中 的一個(1820)來發起使用通過必需的組ID編碼的發送序列與加標籤物體組的通信。作 為被識別組的成員的每個加標籤物體(1804)然後將在相對於來自發起定位器(1820)的通 信發送的不同延遲時間處發送應答發送。然後每個定位器(1820)從應答發射機應答器 (1804)捕獲應答發送，以及隨後通過一個或多個通信網絡(1804)到中央處理單元的通信 信息。可以以任何合理的通信拓撲(諸如光纖通信鏈路(如RF到光纖調製器))來實現 從定位器(1820)到通信網絡(1804)的通信(1803)。
每個定位器(1820)的物理位置彼此不同並且可在關於限定區域(1801)的不同位 置處布置在牆壁和/或天花板上。通過改變整個限定區域(1801)中定位器的數目和位 置，並且通過中央處理從定位器接收的各種信號，可對限定區域可靠地獲得準確的位置/
庫存量信息。如圖18B所示，每個 定位器(1821-1822)被布置成通過一個或多個通信網絡 (1804)經由通信鏈路(1803)與中央處理塊(1830)通信。從每個定位器(1821-1824)向 中央處理傳送信息，諸如應答發送的到達時間(TOA)和用於應答發送的相關矢量(複數 的矢量)。例如，中央處理塊1830從第一定位器(1821)接收第一到達時間(TOAl)和第 一相關矢量(CORRl)，從第二定位器(1822)接收第二到達時間(TOA2)和第二相關矢量 (CORR2)，從第三定位器(1823)接收第三到達時間(TOA3)和第三相關矢量(CORR3)， 且從第四定位器(1824)接收第四到達時間(TOA4)和第四相關矢量(CORR4)。中央處理塊(1830)被布置成執行數據和定時恢復(1831)，基於其到達時間 (1832)來處理相關矢量，同步所有定位器(1833)的觀察，根據經處理的矢量(1834)來 識別標籤及其物理位置，並存儲信息或更新庫存量(1835)。還可通過中央處理塊(1830) 來收集來自每個標籤的附加信息，諸如如前所述的涉及加標籤的物體的溫度、溼度和其 他標記。圖18C示出了可用於中央處理的示例計算設備(1840)。在基本配置中，計算設 備1840可以是靜止計算設備或移動計算設備。計算設備1840 —般包括至少一個處理單 元(1841)和至少一個系統存儲器(1842)。根據計算設備的確切配置和類型，系統存儲器 1842可以是易失性的(如RAM)、非易失性的(如ROM，快閃記憶體等)或二者的某種組合。 系統存儲器1842可包括作業系統(1843)、一個或多個應用(1844)，且可包括程序數據 (1845)。在一個實施例中，應用1844進一步包括執行用於庫存量管理和控制的各種處理 操作的中央處理塊應用(1830)。計算設備1840還可具有另外的特徵或功能。例如，計算設備1840還可包括另 外的數據存儲設備(可移除和/或不可移除)，諸如磁碟、光碟或帶。通過可移除存儲 器(1846)和不可移除存儲器(1847)在圖18C中示出了該另外的存儲器。計算機存儲介 質可包括以用於信息(諸如計算機可讀指令，數據結構，程序模塊或其他數據)存儲的任 何方法或技術實現的易失性和非易失性、可移除和不可移除介質。系統存儲器1842、可 移除存儲器1846和不可移除存儲器1847都是計算機存儲介質的例子。計算機存儲介質 包括但不限於RAM、ROM、EEPROM>快閃記憶體或其他存儲器技術，CD-ROM、數字多功 能盤(DVD)或其他光存儲器，盒式磁帶、磁帶、磁碟存儲器或其他磁存儲設備，或可用 來存儲期望信息且可被計算設備1840存取的任何其他介質。任何這樣的計算機存儲介質 可以是設備1840的一部分。計算設備1840還可具有輸入設備1848，諸如鍵盤、滑鼠、 筆或觸針、聲音輸入設備、觸摸輸入設備等。還可包括一個或更多個輸出設備(1850)， 諸如顯示器、揚聲器、印表機等。計算設備1840還包含允許設備(如通過有線網絡(例如光網絡)或無線網絡) 與其他計算設備或定位器(1851)通信的通信連接1850。通信連接1850是通信介質的例 子。通信介質一般實施計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或經調製的數據信號(諸 如載波或其他傳輸機制)中的其他數據，並且包括任何信息遞送介質。術語「經調製的數據信號」可包括被布置或改變了一個或多個特性從而將信息編碼在信號中。作為例 子，且不是限制性的，通信介質可包括有線介質(諸如有線網絡或直接有線連接)，以及 無線介質(諸如聲學、RF、紅外和其他無線介質)。此處使用的術語計算機可讀介質包 括存儲介質和通信介質。示例處理流稈和杳詢序列圖19A示出在中央處理單元處的定位處理(1900)的示例流程圖，該定位處理合 並關於接收的應答(結果)的信息。處理在塊1901開始(生成用於所識別的群組的群組 輪詢序列)，其中生成用於所識別的群組(例如與群組ID相關聯)群組輪詢序列。系統 中的每個定位器都針對輪詢序列中的每個被分配操作模式。例如，塊1901示出定位器1 被選擇來在發送(TX)和接收(RX)模式中發起通信。在發送模式中所選擇的定位器被激 活以獲得被發送給發射機應答器的詢問信號，如前所述。在接收模式中，所選擇的定位 器將從相關的頻譜捕獲信號以「聽取」來自發射機應答器的應答發送。在第一示例輪詢序列中，所有定位器都被選擇為處於接收(RX)模式，除了第一 定位器，該第一定位器被布置成發送(TX)詢問信號並且然後接收(RX)應答發送。相似 地，在第二示例查詢序列中，所有定位器被選擇為處於接收(RX)模式中，除了第二定位 器，該第二定位器被布置成發送(TX)詢問信號並且然後接收(RX)應答發送。所示出 的查詢序列是循環類型的重複序列(其中以定位器1 —定位器2 —定位器3 —...定位器 Y —定位器1 —...輪流傳送詢問發送)。儘管被示為循環序列，任何其他類型的序列也 是適合的，包括隨機序列、偽隨機序列或某些其他有序序列。在最簡單的實現中，可選 擇單個定位器總是發送詢問信號。在塊1901生成群組查詢序列之後，處理繼續到塊1902 (識別用於下一群組查詢 序列的定位器操作)，其中選擇用於下一群組查詢序列的定位器操作，且每個定位器被配 置到其作為接收器(RX)或收發器(TX+RX)的相應操作模式。如圖19所示，選擇定位 器2作為收發器(TX+RX)設備操作(即詢問設備)，而選擇其餘定位器設備(定位器1 和定位器2-定位器Y)作為接收器(RX)設備操作。處理從塊1902進行到塊1903(在中央地點接收當前選擇的查詢序列的結果)， 其中在中央地點接收來自所有定位器的結果(例如通過光纖通信鏈路)。如前所述，每 個定位器在其接收器操作期間從相關信號頻譜捕獲信號，對捕獲到的信號進行相關，記 錄成功地與針對所選擇的群組標識符(例如群組ID)的關聯參考模式相關的信號的到達時 間，以及可選地解碼從對應的發射機應答器發送的附加信息。因此，術語「結果」可在 廣泛的意義上被理解為包括根據相關獲得的所有信息，包括但不限於到達時間、往返 時間(對於詢問定位器)，相關矢量(複數的矢量)，以及從響應標籤接收的另外編碼的 信息。在塊1903示出的例子中，第一定位器(定位器1)處於接收器模式中並報告相關 矢量1和到達時間1 ；第二定位器(定位器2)處於收發器模式並報告相關矢量1、到達時 間2和往返時間；第三定位器(定位器3)處於接收器模式並報告相關矢量3和到達時間 3 ；且最後的定位器(定位器Y)處於接收器模式並報告相關矢量4和到達時間4。逐標 籤地收集所述結果，使得從一個特定標籤接收響應的所有定位器幾乎在相同的時間向中 央處理單元報告其結果。處理從塊1903繼 續到塊1904 (時間同步觀察)，其中對每個相應的標籤評估從所有定位器收集的結果，且進行時間同步。在一些示例同步處理中，可通過仔細計算中央處理單元和每個定位器之間的通 信鏈路的往返時間來實現時間同步。可通過通信鏈路(例如光纖通信鏈路)在中央處理 單元和每個定位器之間分布共同的時鐘信號。可從中央處理單元向每個定位器發送同步 脈衝(或同步序列)。每個定位器接收同步脈衝(或同步序列)，並發送回應答同步脈衝 (或序列)。中央處理單元接收應答同步脈衝(或序列)，並記錄對來自每個定位器的信 號到達所報告的時間(例如光信號到達時間)。然後中央處理單元計算從中央處理單元到 每個定位器的精確往返延遲時間。在一些光纖實現中，可通過光纖迴環便利同步，使得 可對光纖通信鏈路計算精確的往返延遲。任何數目的通信線可用於上述時間同步方法。在一個示例配置中，對中央處理 單元和定位器之間的所有通信可使用單個光纖。在另一配置中，多個光纖通信線路用於 通信(例如一個光纖線路用於定時，一個光纖線路用於數據等)。處理然後從塊1904繼續到塊1905 (針對2D或3D空間對標籤進行最合適的位置 評估，在可能時應用相位信息)。在塊1905，基於時間同步的觀察來對每個標籤計算位 置評估。在一個例子中，可預先確定庫房內每個定位器的精確位置並將其存儲在資料庫 中。基於到每個定位器的到達時間，可對發射機應答器(標籤)識別到詢問設備的往返 時間以及其他信息(例如相關矢量的相位和幅度)精確位置。處理從塊1905繼續到塊1906 (向顯示器、數據存儲器、外部計算機系統等報告 標籤位置)。在塊1906，每個標籤的被確定的位置被報告給請求系統。在一些例子中， 請求系統是向中央處理單元提交請求的外部計算機(例如計算機終端，個人計算機等)。 在其他例子中，請求系統是中央處理單元自身(例如通過根據計劃、事件觸發器、用戶 發起的輸入等系統發起的處理)。定位的結果可被存儲在數據存儲設備中以便日後檢索 (例如存儲在資料庫中，存儲在文件中等)，或以圖形或表格形式在顯示屏幕上查看。在一些例子中，外部計算機系統可用來提交請求以從遠程位置掃描庫存量。對 於這些例子，可優選具有允許外部計算機與中央處理單元互動的安全登錄程序，以用於 如下目的提交庫存量掃描請求，從庫存量刪除項目，將項目添加到庫存量，將群組ID 分配給標籤，從標籤移除群組ID，查看當前庫存量，識別從編目錄的庫存量(例如之前 識別或有效的庫 存量)丟失的項目，以及識別在編目錄的庫存量中沒有發現的新項目。需要至少兩個定位器來計算用於定位發射機應答器的模糊位置。可通過對一個 發射機應答器添加輔助的排列的感測天線來解決該模糊性。在最簡單的方案中，可使用 三個定位器來精確地識別發射機應答器的位置。另外的定位器可用於誤差耐受和改進的 準確性。可考慮如下功能對結果應用統計分析功能以針對發射機應答器識別位置的最佳 評估最小平方，最佳擬合，加權函數(例如，較高幅度相關比較低幅度相關被賦予更 高的權重，使得更接近的定位器比遠距離定位器更可靠)，以及其他數字模型。圖19B圖示出了示例定位處理，其中三個定位器被用來基於報告給中央處理單 元的各種結果來確定發射機應答器(標籤)的精確位置。第一定位器位於遠離響應標籤距 離1的位置1處。第二定位器位於遠離響應標籤距離2的位置2處。第三定位器位於遠 離響應標籤距離3的位置3處。如圖所示，距離2 >距離1 >距離3。每個定位器位於 可存儲在中央資料庫中的已知物理位置處。對於該例子第一定位器是詢問設備，且因此可使用往返時間(詢問序列的發送和來自發射機應答器的應答的接收之間的時間)以更高 的精度計算距離1。然而，存在關於相對於定位器的絕對方向的不確定性，並且因此發射 機應答器可位於第一位置處，該第一位置布置在遠離定位器1距離1的固定距離處。第 二定位器從發射機應答器接收應答，並記錄到達時間和相關矢量，該到達時間和相關矢 量然後可與來自第一定位器的信息相結合以識別第二位置，第二位置布置在遠離定位器2 距離2的固定距離處。第三定位器從發射機應答器接收應答，並記錄到達時間和相關矢 量，該到達時間和相關矢量然後可與來自第一定位器的信息相結合以識別第三位置，第 三位置布置在遠離定位器3距離3的固定距離處。第一和第二位置可在如點Pl和P2所 示的兩個可能的點(在2D空間中)處彼此交叉。第一和第三位置可在如點P2和P4所 示的兩個可能的點(在2D空間中)處彼此交叉。第二和第三位置可在如點P2和P4所 示的兩個可能的點(在2D空間中)處彼此交叉。因此，所有三個位置在如點P2所示的 單個點處彼此交叉。可基於已知的位置1-3以及確定的距離1-3之間的幾何關係來計算 位置P2。儘管被示為2D空間計算，但相同的討論在3D空間中也成立，其中3D球面在 被識別為發射機應答器位置的公共點處交叉。 在另一例子中，用兩個定位器來識別發射機應答器的位置。第一定位器(例如 定位器1)位於具有與到發射機應答器的49.2米的距離相對應的往返時間的第一位置處。 第二定位器(例如定位器2)比第一定位器早40納秒從發射機應答器40接收應答發送， 這對應比第一定位器更靠近12米的距離，或約37.2米的距離。對於19米的定位器之 間的距離，以19米、37.2米和49.2米的邊在兩個定位器和發射機應答器之間形成三角 形。應用餘弦定理(C2 = A2+B2_2*A*B*COS (theta))，角度 theta ( θ )可被計算為 theta = COS—1 ((AVB2-C2)/(2*A*B))。對於上述例子，三角形的角度對應於118.56度、19.82度 和41.6度。因此，在相對於第二發射機應答器的41.6度的角度處發射機應答器相對於第 一定位器的位置被確定為49.2米，且在相對於第一發射機應答器的118.56度的角度處發 射機應答器相對於第二定位器的位置被確定為37.2米。在一些例子中，定位器可布置在幹擾設備附近，該幹擾設備阻止、妨礙或扭曲 從定位器相對於一個標籤的通信，而同一定位器可能相對於另一標籤幾乎沒有或沒有幹 擾。例如，牆壁、金屬罐、鋼板、鋼支持梁以及存儲區域中的其他材料可產生各種信號 阻止。在一些例子中，地點位置的物理限制可以是針對基於在一個或多個定位器的接收 範圍內的這些標籤的群組分配(或改變群組分配)的決定因素。可將通信地點調查生成為 列表或數據結構的一些其他相似形式，以便於在逐標籤和逐定位器的基礎上識別被限制 的通信區域。可在通信地點調查中標註成功地與每個定位器通信的每個標籤。然後可使 用通信地點調查來改變標籤的群組分配或被分配用於查詢所分配的群組的定位器群組， 以優化效率或吞吐量。圖19C-19D示出了如在上述通信地點調查中可能使用的用於存儲關於定位器和 標籤的信息的示例數據結構。圖19C示出了可用於存儲關於定位器的信息的示例數據結 構(1920)，而圖19D示出了可用於存儲關於發射機應答器(標籤)的信息的示例數據結 構(1930)。圖19C的數據結構1920的頂行將用於每列的數據欄位指示符示出為「定位器編 號」、「工作狀態」、「物理位置」、「可訪問標籤」和「群組分配」。數據結構的每行對應於定位器(例如定位器1、定位器2...定位器Y)。如第一行所示，定位器1的工 作狀態是「好」，物理位置被記錄在「位置1」處，可由定位器1訪問的標籤是所有標 籤(標籤1，標籤2，標籤3...標籤N)，且定位器1當前被分配到所有群組(群組1，群 組2，群組3...群組M)。如第二行所示，定位器2的工作狀態是「好」，物理位置被記 錄在「位置2」處，僅標籤2可被定位器2訪問，且定位器2當前被分配到群組1。如 第三行所示，定位器3的工作狀態是「不應答」，物理位置被記錄為「*位置3*」，由於 不應答所以對標籤的可訪問性未知，且定位器3被分配到群組1、群組3和群組4。由於 定位器3對通信查詢不應答，以星號(即「*位置3*」)列出位置以指示這是在通信失敗 前最後已知的位置。如第四行所示，定位器4的工作狀態是「好」，物理位置被記錄在 「位置4」處，可由定位器4訪問的標籤是標籤1、標籤2和標籤4，且定位器4當前被 分配給群組1和群組2。如最後一行(行Y)所示，定位器Y的工作狀態是「好」，物理 位置被記錄在「位置Y」處，可由定位器Y訪問的標籤是所有標籤(標籤1，標籤2，標 籤3...標籤N)，且定位器Y當前被分配到所有群組(群組1，群組2，群組3...群組M)。 圖19D中數據結構1930的頂行將每列的數據欄位指示符示出為「標籤編號」、「工作狀 態」、「物理位置」和「群組分配」。數據結構的每行對應於標籤(例如標籤1，標籤 2...標籤N)。如第一行所示，標籤1的工作狀態是「好」，物理位置被記錄在「位置1」 處，且標籤1當前被分配到群組2。如第二行所示，標籤2的工作狀態是「不應答」， 物理位置是「*位置2*」，且群組分配是所有群組(群組1，群組2，群組3...群組N)。 如第三行所示，標籤3的工作狀態是「好」，物理位置被記錄為「未知」，且標籤3當前 不被分配給任何群組(「無」)。一旦標籤被分配掃描到庫存量，可對標籤3更新物理 位置，且可分配群組。如第四行所示，標籤4的工作狀態是「好」，物理位置被記錄為 「位置4」，且標籤3當前被分配到群組1和群組3。如最後一行所示，標籤N的工作狀 態是「好」，物理位置被記錄為「位置4」，且標籤3當前被分配給群組1和群組3。如通過上述數據結構例可理解，在被分配給相同群組時，標籤可被不同的定位 器訪問。在該情況下，優選地改變群組分配使得由定位器共同訪問的標籤在同一群組 中聚集在一起。而且，可使用優化算法來將各種可能的群組和標籤整理到群組分配的 最佳集合，使得可通過針對每個群組而不同的定位器的適當集合來進行庫存量的有效掃 描。應該注意以上數據結構僅是示例，且可構思許多其他可比較的數據結構作為合理的 替換。數據結構還可存儲在由中央處理單元或外部計算機系統存取的中央資料庫中。此 夕卜，在一些示例庫存量方案中，可對歷史文件印時戳以指示發生庫存量/狀態變化的日 期和時間。儘管前述說明描述了所述系統、裝置和方法的各種實施例，但本發明不限於該 實施例，而是覆蓋落入本發明的精神和範圍內的所有修改、變化和等同物。例如，可改 變各種組件的定位，可組合或劃分多個組件的功能，可將單獨的組件分成不同的組件， 或分成如本領域所理解可被替換的組件。由於可在不脫離本發明的精神和範圍的情況下 作出本發明的許多實施例，所以除被所附權利要求限制之外本發明不受限制。
權利要求
1.一種用於檢測對貨櫃的侵入的系統，其中所述貨櫃是包括壁、頂、地板和門 的封閉容器，所述貨櫃傳感器系統包括在第一位置處附著到所述貨櫃的第一貨櫃標籤，所述第一貨櫃標籤包括第一對天線；第一無線子系統塊，其中所述第一對天線和所述第一無線子系統塊被布置為彼此配 合以便於通信；以及第一數據日誌塊，被布置為捕獲與所述第一標籤相關聯的數據；以及在第二位置處附著到所述貨櫃的第二貨櫃標籤，所述第二貨櫃標籤包括第二對天線；第二無線子系統塊，其中所述第二對天線和所述第二無線子系統塊被布置為彼此配 合以便於通信，其中所述第一無線子系統塊和所述第二無線子系統塊被布置為彼此選擇 性通信，以基於所述選擇性通信來檢測對所述貨櫃的侵入。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一位置和所述第二位置各自對應於沿著 所述貨櫃的相同壁的不同位置。
3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一位置對應於所述貨櫃的第一壁，所 述第二位置對應於所述貨櫃的第二壁，其中所述第一壁和所述第二壁彼此不同。
4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一位置對應於所述貨櫃的門，所述第 二位置對應於所述貨櫃的壁，其中當所述貨櫃的門打開或關閉時所述第一位置和所 述第二位置相對於彼此改變。
5.根據權利要求4所述的系統，其中，當所述門的狀態從關閉改變為打開時，通過所 述第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的至少一個來記錄時間戳。
6.根據權利要求4所述的系統，其中，當所述門的狀態從打開改變為關閉時，通過所 述第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的至少一個來記錄時間戳。
7.根據權利要求1所述的系統，其中，來自所述第一貨櫃標籤的所述第一對天線包 括被布置為便於所述貨櫃外部的通信的第一天線和被布置為便於所述貨櫃內部的通 信的第二天線。
8.根據權利要求7所述的系統，其中，所述第二貨櫃標籤被配置為檢測從所述第一 貨櫃標籤的所述第一天線和所述第二天線發送的信號，其中通過所述第二貨櫃標籤 來評估來自所述天線和所述第二天線的所發送的信號的幅度，以確定所述貨櫃的門何 時打開。
9.根據權利要求7所述的系統，其中，所述第二貨櫃標籤被配置為檢測從所述第一 貨櫃標籤的所述第一天線和所述第二天線發送的信號，其中通過所述第二貨櫃標籤 來評估來自所述天線和所述第二天線的所發送的信號的幅度，以確定所述貨櫃何時被 從地面提升。
10.根據權利要求1所述的系統，每個貨櫃標籤進一步包括指南針傳感器，其中， 每個指南針傳感器被布置為檢測在相應的貨櫃標籤處觀察到的磁場的變化。
11.根據權利要求10所述的系統，其中，在門打開和門關閉時，由一個或更多個所述 指南針傳感器檢測到的磁場是不同的。
12.根據權利要求1所述的系統，每個貨櫃標籤進一步包括被配置為檢測所述貨櫃的潛在危險狀況的環境傳感器。
13.根據權利要求12所述的系統，其中，所述環境傳感器包括溫度傳感器、溼度傳感 器、火傳感器和結露點傳感器中的一個或更多個。
14.根據權利要求12所述的系統，其中，所述環境傳感器是溫度傳感器，並且所述潛 在危險狀況包括以下中的一個或更多個高於高溫閾值的溫度，低於低溫閾值的溫度， 以及檢測到的火災。
15.根據權利要求12所述的系統，其中，所述環境傳感器是溼度傳感器，並且所述潛 在危險狀況包括以下中的一個或更多個低於低溼度閾值的溼度和高於高溼度閾值的溼度。
16.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一貨櫃標籤被進一步布置成通過所 述第一無線子系統向所述第二貨櫃標籤進行發送，通過所述第一無線子系統從所述第 二貨櫃標籤接收應答發送，基於所述發送和所述應答發送的接收之間的行程往返時間 來確定所述第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤之間的距離，並通過所述第一數據日 志塊來記錄所確定的距離。
17.根據權利要求1所述的系統，進一步包括基站，所述基站包括第三天線；第三無線子系統塊，其中所述第三天線和所述第三無線子系統塊被布置為彼此配合 以便於通信；以及處理塊，被布置為協調所述基站和所述貨櫃標籤中的每一個之間的通信使得所 述基站向所述貨櫃標籤中的一個或更多個發送信號，從所述貨櫃標籤中的一個或更 多個接收應答發送，基於所述發送和每個應答發送的接收之間的行程往返時間來確定所 述基站和每個貨櫃標籤之間的距離。
18.根據權利要求1所述的系統，其中，來自所述貨櫃標籤中的一個或更多個的接 收到的應答發送包括由所述第一數據日誌塊和所述第二數據日誌塊中相應的一個記錄的 數據。
19.根據權利要求1所述的系統，其中，來自所述貨櫃標籤中的一個或更多個的接 收到的應答發送包括由所述第一數據日誌塊和所述第二數據日誌塊中相應的一個記錄的 數據。
20.根據權利要求16所述的系統，所述基站進一步包括衛星導航系統，所述衛星導航 系統被布置為與所述處理塊配合以確定所述貨櫃的絕對位置。
21.根據權利要求16所述的系統，其中，從所述基站發送的所述通信信號包括用針對 所述貨櫃標籤中的一個的ID碼編碼的經編碼的發送的序列，其中每個序列被布置為提 供時鐘同步和校準信息的一部分，使得相應的貨櫃標籤中的所述無線子系統驗證所述 ID碼並根據所述發送來解碼信息。
22.根據權利要求16所述的系統，其中，所述衛星導航系統包括全球定位系統、格諾 納斯系統或伽利略系統中的一個。
23.根據權利要求16所述的系統，其中，每個貨櫃標籤被布置為測量到所述貨櫃 中的另一貨櫃標籤的距離，記錄所述距離測量，並在請求時將所述距離測量報告給所 述基站。
24.根據權利要求23所述的系統，其中，所述距離測量被所述基站共同地評估，以識 別一組地理上布置為交疊的圓圈，所述圓圈包括與特定貨櫃的位置相對應的共同點。
25.根據權利要求23所述的系統，其中，每個貨櫃標籤的距離測量被所述基站收集 並存儲在庫存量資料庫中。
26.根據權利要求23所述的系統，進一步包括資料庫伺服器，所述資料庫伺服器被布 置為管理所述庫存量資料庫，並且便於所述庫存量資料庫和網際網路協議(IP)網絡連接之 間的通信，用於所述庫存量系統的外部監控。
27.根據權利要求16所述的系統，其中，每個貨櫃標籤被布置為測量所述貨櫃中 的指定狀況，記錄所述指定狀況，並在請求時將所述指定狀況報告給所述基站。
28.根據權利要求16所述的系統，其中，所述指定狀況包括以下中的一個或更多 個所述貨櫃的環境狀況，所述貨櫃中門打開，所述貨櫃中門關閉，提升所述集 裝箱，放下所述貨櫃，在所述貨櫃中切孔，所述貨櫃內的運動，所述貨櫃內的 光，或所述貨櫃的機械衝擊。
29.根據權利要求27所述的系統，其中，每個貨櫃的所述指定狀況被所述基站收 集，並存儲在庫存量資料庫中。
30.根據權利要求29所述的系統，其中，所述基站被進一步布置為當由所述貨櫃 報告的所述指定狀況中任一種表示侵入、篡改或所述貨櫃內的運動時發送網際網路協議 (IP)消息。
31.根據權利要求30所述的系統，其中，所發送的網際網路協議消息對應於SMS消 息、電子郵件消息和語音消息中的一個或更多個。
32.根據權利要求16所述的系統，其中，所述第二貨櫃標籤被布置為中繼所述基站 和所述第一貨櫃標籤之間的通信。
33.根據權利要求16所述的系統，其中，所述基站設備被布置為通過網際網路協議(IP) 網絡與外部計算設備通信，其中定位搜索請求由所述外部計算設備發起，被所述基站處 理，並經由網際網路協議(IP)網絡報告回所述外部計算設備。
34.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤 被配置為以貨櫃分析模式分析所述貨櫃的內容，其中所述第一貨櫃標籤被配置為 以所述貨櫃分析模式發送第一分組，其中所述第二貨櫃標籤被配置為捕獲與所述集 裝箱分析模式中的所述第一分組相對應的所述無線信號頻譜中的無線信號，歸一化與所 述第一分組相對應的所捕獲到的無線信號以移除載波相位旋轉和幅度變化，通過所述第 一分組的經歸一化的所捕獲到的無線信號的復相關來識別籤名，以及將第一分組的所識 別出的籤名存儲為指示所述貨櫃的內容的基線籤名用於將來的比較。
35.根據權利要求34所述的系統，其中，所述第一貨櫃標籤被進一步布置為以所述 貨櫃分析模式發送所述第一分組隨後的第二分組，其中所述第二貨櫃標籤被進一步 布置為捕獲與所述貨物分析模式中的所述第二分組相對應的所述無線信號頻譜中的無線 信號，歸一化與所述第二分組相對應的所捕獲到的無線信號以移除載波相位旋轉和幅度 變化，通過所述第二分組的經歸一化的所捕獲到的無線信號的復相關來識別籤名，以及 比較所述第二分組的所識別出的籤名和所述基線籤名以確定所述貨櫃的內容的變化。
36.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤被配置為以貨櫃分析模式分析所述貨櫃的內容，其中所述第一貨櫃標籤被配置 為在第一時間以所述貨櫃分析模式發送初始分組，在所述第一時間隨後的第二時間，捕獲與所述貨櫃分析模式中的隨後分組相對應 的所述無線信號頻譜中的無線信號，當所捕獲到的無線信號對應於有效測量時根據所述第一時間和所述第二時間之間的 時間差來確定距離測量值，並且其中所述第二貨櫃標籤被進一步配置為捕獲與所述貨櫃分析模式中的所述第一分組相對應的所述無線信號頻譜中的無線 信號，基於從所述第一分組捕獲到的無線信號來調整數字合成的載波頻率的定時和相位，以及以經調整的數字合成的載波頻率來在第二時間發送所述貨櫃分析模式中的隨後分組。
37.根據權利要求34所述的系統，其中，用於以所述貨櫃分析模式在所述第一集 裝箱標籤和所述第二貨櫃標籤之間發送分組的通信協議對應於半查詢協議、全查詢協 議、外部查詢協議和都卜勒查詢協議中的一個。
38.根據權利要求1所述的系統，其中，所述第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤 被配置為以麵包屑模式分析都卜勒測量，其中每個貨櫃標籤被配置為當所述貨櫃靜止時，以所述麵包屑模式通過所述天線對中的外部天線在第一時間 間隔期間發送初始分組；在所述第一時間間隔期間從所述無線信號頻譜捕獲無線信號，其中所捕獲到的無線 信號與用於所述貨櫃的基線籤名相關聯；通過第一時間戳和第一指南針讀數來存儲用於所述貨櫃的所述基線籤名； 在所述第一時間間隔隨後的第二時間間隔期間通過所述天線對中的外部天線周期性 地發送隨後的分組；在所述第二時間間隔期間從所述無線信號頻譜用所述天線對中的外部天線周期性地 捕獲無線信號，其中所捕獲的無線信號包括與從其他貨櫃標籤發送的分組相對應的一 個或更多個信號，以及與從其他貨櫃標籤發送的分組導致的散射信號相對應的經多普 勒頻移的信號的分布；評估每個周期性地捕獲的無線信號以識別都卜勒頻移測量的分布；以及 通過對應的時間戳和對應的指南針讀數來存儲針對所評估的貨櫃的都卜勒頻移測 量的每個分布。
39.根據權利要求36所述的系統，進一步包括基站，所述基站被配置為與每個貨櫃 標籤通信以下載所存儲的都卜勒頻移測量、時間戳和對應的指南針讀數，以確定所述集 裝箱的行進路徑。
40.一種用於基站跟蹤貨櫃的位置和侵入的方法，每個貨櫃都與一個或更多個集 裝箱標籤相關聯，用於基站的所述方法包括選擇用於詢問的每個貨櫃標籤，其中每個貨櫃標籤與獨特的標識符相關聯； 從所述基站向所選擇的貨櫃標籤進行發送，其中通過用於所選擇的貨櫃標籤的獨特的標識符來編碼所述發送；捕獲與來自所選擇的貨櫃標籤的期待應答相關聯的來自無線信號頻譜的無線信號；評估來自所述無線信號頻譜的所捕獲到的無線信號，以確定是否從所選擇的貨櫃 標籤接收到了有效的應答發送；基於所述發送和所接收到的應答之間的行程往返時間來確定在接收到有效應答發送 時所選擇的貨櫃標籤相對於所述基站的距離和方向；以及 在資料庫中記錄所選擇的貨櫃標籤的距離和方向。
41.根據權利要求40所述的方法，進一步包括識別所述基站的絕對位置，基於所 述基站的絕對位置和所選擇的貨櫃相對於所述基站的距離和方向來確定所選擇的集裝 箱標籤的精確位置，以及將所選擇的貨櫃標籤的精確位置記錄在所述資料庫中。
42.根據權利要求40所述的方法，進一步包括對於所選擇的貨櫃標籤，從接收到的 應答消息提取另外的數據。
43.根據權利要求40所述的方法，其中，所述另外的數據對應於用於記錄在所述數據 庫中的數據。
44.根據權利要求40所述的方法，其中，所述另外的數據對應於所選擇的貨櫃標籤 的警報狀況。
45.根據權利要求44所述的方法，其中，所述警報狀況對應於以下中的一個或更多 個門打開，檢測到火，溫度超過高溫閾值，溫度低於低溫閾值，在所述貨櫃中檢測 到水，溼度大於閾值或溼度低於閾值。
46.根據權利要求40所述的方法，其中，所述數據與所述貨櫃的環境狀況相關聯， 或與關聯於所述貨櫃的侵入狀態相關聯。
47.—種用於貨櫃標籤監控與貨櫃相關聯的狀況並將至少一些所監控的狀況傳送 到基站的方法，用於貨櫃標籤的所述方法包括周期性地將所述貨櫃標籤從低功率狀態激活到有效狀態，其中對所述貨櫃標籤 分配內部地存儲在所述貨櫃標籤中的獨特的標識符； 在所述有效狀態期間 監控與所述貨櫃相關聯的狀況； 記錄所監控的狀況；捕獲與來自所述基站的期待發送相關聯的無線信號頻譜中的無線信號； 評估所捕獲到的無線信號以確定是否針對所述貨櫃標籤接收到了有效發送，其中 通過用於所述貨櫃標籤的獨特的標識符來編碼所述有效發送； 當沒有接收到所述有效發送時，返回低功率模式； 當接收到所述有效發送時檢測用於所述有效發送的載波相位，以識別所檢測到的載波相位； 比較所檢測到的載波相位和貨櫃標籤的數字合成的載波信號，以識別差別； 基於所識別出的差別來調整所述貨櫃標籤中的數字合成的載波信號的載波相位、 載波頻率和節奏中的一個或更多個；評估所接收到的信號，以確定在所述發送中是否接收到了有效命令；當在所述發送中接收到所述有效命令時處理所述有效命令；使用數字合成的載波信號向所述基站進行應答發送；以及在完成所述應答發送後返回所述低功率狀態。
48.根據權利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括確定在所述發送中是 否接收到了改變模式命令，並基於對所述改變模式命令接收到的參數來選擇用於操作的 新模式。
49.根據權利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括確定在所述發送中是 否接收了記錄籤名命令，並存儲來自之前的捕獲的信號波形作為籤名用於後續使用。
50.根據權利要求49所述的方法，其中，所述籤名與門打開籤名、門關閉籤名、在 地面上提升貨櫃籤名、貨櫃在地面上簽名或貨櫃在鐵路車廂上簽名中的一個相關 聯。
51.根據權利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括確定在所述發送中是 否接收到了報告數據命令，從所述報告數據命令識別所請求的數據，並將所請求的數據 編碼在所述應答發送中。
52.根據權利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括當所述命令指示激活 防偷竊模式時使能用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式。
53.根據權利要求47所述的方法，其中，處理所述有效命令包括當所述命令指示禁止 所述防偷竊模式時禁止用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式。
54.根據權利要求47所述的方法，進一步包括當沒有發現有效命令且防偷竊模式激活 時，根據防偷竊模式處理來處理用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式。
55.根據權利要求54所述的方法，用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式處理包括評估所 述貨櫃的傳感器數據以生成報告數據，將所述報告數據編碼在用於成對的貨櫃標籤 的發送中，以及在發送中將所述報告數據命令發送到所述成對的貨櫃標籤。
56.根據權利要求55所述的方法，用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式處理進一步包 括在期待來自所述成對的貨櫃標籤的應答的時間間隔從所述無線信號頻譜捕獲無線信 號，評估來自所述無線信號頻譜的所捕獲到的無線信號，以及確定在所捕獲到的無線信 號中是否檢測到有效的應答發送。
57.根據權利要求56所述的方法，用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式處理進一步包括 計算所述貨櫃標籤和所述成對的貨櫃標籤之間的距離，以基於到所述成對的貨櫃 標籤的發送和從所述成對的貨櫃標籤接收到的應答發送之間的行程往返時間來提供距 離測量，以及記錄所述距離測量。
58.根據權利要求56所述的方法，用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式處理進一步包括 評估所述有效的應答發送以識別籤名，評估所識別出的籤名以檢測事件或狀況，以及記 錄所識別出的籤名、所檢測到的事件或所檢測到的狀況中的一個或更多個。
59.根據權利要求55所述的方法，用於所述貨櫃標籤的防偷竊模式處理進一步包括 檢測所述貨櫃的損壞狀態，並在接下來通信時將所述貨櫃的損壞狀態報告回所述基 站。
60.—種庫存量管理系統，被布置為監控預定區域中的貨櫃，所述系統包括中央處理單元，被布置為處理通過通信網絡從基站設備接收到的通信；多個基站設備，每個基站設備都被布置在所述預定區域內的不同位置處，其中所述 多個基站設備中的每一個都被布置為通過所述通信網絡與所述中央處理單元通信，且還 被布置為與位於所述預定區域內的貨櫃標籤通信， 其中所述基站設備中所選擇的一個被配置為 通過貨櫃標籤標識符來編碼發送序列，以及在第一無線廣播中發送經編碼的發送序列；以及其中，多個定位器中的每個都被配 置為在發起無線廣播的發送之後接收一個或更多個應答發送序列， 使每個接收到的應答發送序列與所述貨櫃標籤標識符相關，以以生成用於每個接 收到的發送序列的相關矢量，從接收到的應答發送序列提取與貨櫃相關聯的信息，其中所述信息包括所述集裝 箱的環境狀況的一個或更多個，確定每個對應的相關矢量的到達時間，以及將每個到達時間、對應的相關矢量和任何提取出的信息轉發到所述中央處理單元以 進行處理；第一貨櫃標籤，被布置為接收所述無線發送序列，其中所述貨櫃標籤與位於所 述預定區域內的貨櫃相關聯，且被布置為從所述無線廣播的至少一部分接收和捕獲信息；使捕獲到的信息和內部存儲的參考序列相關，其中內部存儲的參考序列與指定的群 組相關聯；當所接收到和捕獲到的信息與內部存儲的參考序列相關時識別相關； 監控與所述貨櫃相關聯的狀況；在識別出相關後通過貨櫃標識符和所監控的狀況來編碼應答序列； 在識別出相關後確定用於發送經編碼的應答序列的精確時間間隔；以及 在第二無線廣播中發送經編碼的應答序列，其中在精確確定的時間間隔處發送經編 碼的應答序列的發送以避免發送衝突；以及第二貨櫃標籤，也與位於所述預定區域內 的所述貨櫃相關聯，其中所述第二貨櫃標籤被布置為監控所述貨櫃內的狀況，其 中所述第二貨櫃標籤被布置為與所述第一貨櫃標籤通信以傳送所監控的狀況。
61.根據權利要求60所述的系統，其中，所述中央處理單元被進一步布置成使從多個 基站接收到的所述相關矢量相關聯的觀察時間同步。
62.根據權利要求60所述的系統，其中，所述中央處理單元被進一步布置成基於來自 與對應的做出響應的發射機應答器相關聯的多個定位器中的每一個的所述到達時間和所 述相關矢量，來進行針對每個做出響應的基站的最合適的位置評估。
63.根據權利要求60所述的系統，其中，所述中央處理單元被進一步布置成當來自一 個或多個基站的所提取出的信息指示以下中的一個更或多個時激活用於貨櫃的警告 對所述貨櫃的未授權的破壞，對所述貨櫃的未授權的移動，所述貨櫃內未授權的 移動，以及對所述貨櫃而言不容許的環境狀況。
64.根據權利要求60所述的系統，其中，針對所述貨櫃的所監控的狀況包括溫度、 溼度和移動中的一個或更多個。
65.根據權利要求60所述的系統，其中，所述中央處理單元被布置為與用於處理由用 戶發起的請求的外部計算機系統通過接口相接。
66.根據權利要求60所述的系統，其中，第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的 一個或更多個被配置為確定所述貨櫃中的電子封印是否被破壞了。
67.根據權利要求60所述的系統，其中，第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的 一個或更多個包括運動傳感器。
68.根據權利要求60所述的系統，其中，第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的 一個或更多個包括溫度傳感器。
69.根據權利要求60所述的系統，其中，第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的 一個或更多個包括溼度傳感器。
70.根據權利要求60所述的系統，其中，第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的 一個或更多個包括指南針傳感器。
71.根據權利要求70所述的系統，其中，在針對相應的貨櫃標籤使能跟蹤模式時與 時間戳一起周期性地記錄來自每個貨櫃標籤的所述指南針傳感器的讀數，使得大致記 錄所述貨櫃標籤的行進路徑。
72.根據權利要求70所述的系統，其中，針對相應的貨櫃標籤連同所述指南針傳感 器讀數和所述時間戳周期性地記錄激活的貨櫃標籤之間的都卜勒頻移讀數。
73.根據權利要求60所述的系統，其中，第一貨櫃標籤和所述第二貨櫃標籤中的 一個或更多個包括光傳感器。
全文摘要
本發明涉及定位和通信系統，該定位和通信系統可用於使用具有發射機應答器或微發射機應答器形式的無線通信子系統的標籤來定位貨櫃。每個貨櫃標籤(CCT)能夠與其他貨櫃標籤或基站(BS)定位器設備通信。可將標籤布置成使用無線通信方法來跟蹤各個貨櫃上的門的打開和關閉。可使用來自基站和貨櫃標籤的通信來定位丟失的貨櫃。CCT設備還可檢測對貨櫃的侵入和/或篡改，並存儲各種收集的數據以用於將來提取。
文檔編號H04B7/24GK102017437SQ200880125532
公開日2011年4月13日 申請日期2008年11月26日 優先權日2007年11月26日
發明者保羅·D·德羅科, 凱文·C·墨菲, 勞倫斯·J·卡爾 申請人:自由移動有限公司