CN101176127A - 用于跟踪带轮车辆的位置和状态的双向通信系统 - Google Patents

Abstract

一种车辆跟踪系统，包括包含传感器电路(88、90、92、94、96)的车轮(32)，该传感器电路能够检测各种类型的状态，例如车轮旋转，由滑动引起的车轮振动和指示具体车轮位置的特定的电磁和/或磁信号。该传感器电路耦连于RF收发机(82)，其可以但不是必须包含在车轮内。该车轮(32)还可以包括制动机构(100)。在一个实施例中，该车轮(32)设置在购物手推车(30)上，并且用于通过无线网络采集并监视购物手推车的状态和位置数据。该采集的数据可以被用于各种目的，例如，如果顾客没有付款则锁定离开的手推车的车轮，估计排队的手推车的数目，停止在机械化的手推车回收期间引起的车轮滑动事件，商店规划以及为顾客提供基于位置的消息。

Description

用于跟踪带轮车辆的位置和状态的双向通信系统

相交申请

【0001】根据美国法典§119(e)，本申请要求2005年3月18日提交的临时专利申请号为60/663,174、60/663,327和60/663,195的权益，它们的公开内容通过引用全部并入本说明书。本申请与下面的非临时申请同时提交，非临时申请的公开内容附加地通过引用并入本说明书，它们是：2006年3月20日提交的名称为“NAVIGATI0N SYSTEM AND METHODSFOR WHEELED OBJECT”(以下称为“导航专利申请”)的专利和2006年3月20日提交的名称为“POWER GENERATION SYSTEMS AND METHODS FORWHEELED OBJECT”(以下称为“发电产生专利申请”)的专利。

技术领域

【0002】本发明涉及用于跟踪非机动车辆的运动和状态的系统，非机动车辆包括但不限于购物手推车。

背景技术

【0003】有各种商业上可得到的手推车封锁系统(cartcontainment system)，用于防止偷盗购物手推车。通常，这些系统包括埋在商店停车场地下的电线，以形成允许购物手推车活动区域的外边界。当购物手推车被推过这些电线时，一个车轮内或车轮附近的传感器检测由该电线产生的电磁信号，使得车轮被锁住。为了解锁该车轮，服务员通常用手持式遥控器对该车轮发射解锁信号。

【0004】虽然现有的手推车封锁系统对于防止购物手推车的盗窃是实用的，但是他们一般不能检测其他类型的不正当使用购物手推车。例如，现有的系统不能检测购物手推车被用于偷窃食品或其他商品。虽然通常利用电子物品监视(EAS)系统能够检测商品盗窃，但是将EAS标签贴到货物上的成本和负担通常是不实用的。举不正当使用的另一个例子，使用电动手推车回收装置的商人有时使用这种装置一次回收太多的手推车，或者推车轮已经被锁住或车轮不适当取向的手推车。

【0005】此背景部分不是想表明要将本发明限制在购物手推车，或者不想表明本发明要求检测上述特定类型的不正当使用。

发明内容

【0006】本发明包括用于跟踪车辆(例如购物手推车)的位置和状态的系统。每个车辆包括车轮或车轮组件，该车轮或车轮组件包括用于检测各种类型事件的传感器电路。包含在车轮组件中的传感器的类型可以在很宽的范围内变化，可以包括例如下面的任何一种或多种：(1)车轮转动传感器，(2)用于检测车轮滑动事件的振动传感器，(3)用于检测由常规的手推车封锁系统所用的信号的VLF(超低频)信号检测器，(4)能够检测常规的EAS(电子物品监视)杆的EAS信号检测器和/或(5)能够检测设置在商店地板下或地面下标记特定位置的编码的磁性标记的磁场传感器。虽然在一些实施例中制动装置可以被省去，但是，车轮还可以包括能够被启动以锁住该车轮不转动的制动机构。

【0007】车轮传感器电路被耦连于射频(FR)收发系统，其可以但不是必须安装在车轮或车轮组件中。该RF收发系统提供能够用于从特定的手推车回收状态信息并向其发送命令的双向数据链路。该RF收发系统优选能够测量并报告它所接收的信号传输强度，例如来自无线电接入点和/或其他车辆的传输。

【0008】回收的状态信息能够用于实时或接近实时地跟踪手推车的位置，并且确定是允许还是阻止特定车辆的行动。例如，在购物手推车正离开商店的情况下，与该手推车双向通信所获得的数据能够用于确定该手推车是否通过结帐通道。如果手推车没通过结帐通道，则锁住命令可以传输给该手推车，或收回“允许退出”命令，使车轮被锁住。(可以附加地或替代地采取各种其他类型的动作，例如，发出报警声音或启动视频监视系统)。也可以根据其他类型的数据确定是否将退出事件视为未经允许，例如下面的任何一种或多种：(1)可以确定对应的检查记录器/扫描器是否是激活的，例如，从商店的中央计算机或通过在结帐台的网络连接的传感器；(2)可以确定手推车通过结帐通道的平均速度，例如从车轮内的转动传感器；(3)在商店里花费的时间多少；(4)手推车是否通过包括高价货物或经常被盗窃的货物的区域。

【0009】从车辆搜集的传感器或基于传感器的数据也可以用于其他各种应用。例如，在涉及电动手推车回收的应用中，振动传感器可以包含在车轮中以检测并报告车轮滑动事件。这种车轮滑动事件通常发生在回收单元回收被锁住的或不正确定位的车轮的手推车时，并且能够损坏车轮和回收单元。报告的滑动事件消息可以用于自动禁止使用手推车回收单元和/或警告其操作者。

【0010】作为另一个例子，由车辆的RF收发机测量的信号强度测量值能够被集中分析，例如用群集算法，以估算当前排队的或群集在结帐台、手推车回收线、在停车区或其他地方的手推车的数量。这种信息可以用于各种目的，例如提醒商店工作人员需要打开结帐通道或回收手推车，或自动禁止使用手推车回收单元，该回收单元想要在一次回收多于允许的数目的手推车。

【0011】在基于购物手推车的一些实施例中，每个手推车可以具有包含手推车的RF收发机或耦连到手推车的RF收发机的显示单元。在这些实施例中，通过与手推车的双向通信获得的位置数据可以用于为顾客选择出现在显示单元上的消息。例如，当购物手推车进入商店的特定的区域或分部时可以显示针对这个区域或分部的广告或其他消息。如果顾客的身份是已知的(例如，作为该顾客通过显示单元刷顾客信用卡的结果)，广告或消息可以有目的的和/或基于个人的，例如，根据该顾客过去的购物活动。

【0012】通过与手推车的双向通信获得的数据可以在商店计划目的的总体基础上进行分析。例如，顾客行动的路线和在特定区域或分部所花的时间可以被集中分析以识别顾客经常访问或不经常访问的区域。作为另一个例子，当检测到结帐事件时，该系统可以把商店里的顾客/手推车的路线与相关的交易记录相联系，包括购买产品的标识符；这种数据可以在总体基础上通过数据挖掘软件进行挖掘，以检测，例如，顾客通常难以找到特定的产品，或检测顾客通常在特定区域徘徊而不选择购买物品。

【0013】本发明还包括机械化的手推车回收单元，其能够命令被拉或被推的购物手推车将其车轮保持在锁定状态。该手推车回收单元也可以命令在嵌套端部的一个或多个手推车施加很弱的或部分制动以使手推车在回收期间不变成不套在一起的(un-nested)。此外，本发明包括使用定向天线以对限定区域中包括的车辆形成锁定和解锁区段的技术。

【0014】这里所述的各种发明特征能够用于宽范围的各种类型的车辆，包括但不限于购物手推车、行李车、轮椅、医院的病床、盖尼式床、药物车，以及用于医疗和其他设备的手推车。

【0015】本发明因此还包括用于监视车辆使用的系统。该系统包括连接于射频(RF)通信系统的控制单元和多个车辆，每个车辆包括具有用于检测至少一种类型的状态的传感器电路的车轮组件，并包括连接于该传感器电路的RF收发机系统，所述RF收发机系统被构造成当车辆在手推车监视区移动时与RF通信系统进行双向通信，并且被构造成报告通过传感器电路检测的事件。该控制单元接收并汇集通过与车辆的RF收发机系统进行双向RF通信而收集的车辆状态数据，所述状态数据包括车辆位置数据。

【0016】本发明还包括用于跟踪和控制带轮车辆的系统，该系统包括：适于连接于车辆的车轮，该车轮包括制动机构，并包括能够检测至少一种类型的状态的传感器电路；和连接于该传感器电路并连接于该制动机构的RF收发机系统，所述RF收发机系统被构造成通过无线链路进行双向通信，以报告通过该传感器电路检测的事件并接收命令。RF收发机系统通过激活或去激活控制车辆运动的制动机构以，来响应通过无线链路接收的命令。

【0017】本发明还包括监视并控制购物手推车的运动的方法。该方法包括通过与购物手推车的手推车收发机的双向射频(RF)通信监视购物手推车的位置，所述手推车收发机电连接于购物手推车的制动机构；和至少部分地根据从该监视判断的购物手推车在行进到商店出口之前通过的路线，自动判断(确定)是否激活制动机构以禁止购物手推车离开商店。

【0018】本发明还包括控制手推车的方法。该方法包括经由至少一种无线链路与手推车的双向通信以获得事件数据，包括反映手推车位置的事件数据，其中手推车包括能够被接合以阻碍手推车运动的制动机构。该方法还包括在与手推车分开的节点基本实时地用程序分析事件数据，以评估是否使制动机构接合。

【0019】本发明还包括减少对通过机械化回收单元回收的手推车的车轮造成损坏的方法。该方法包括通过包含在通过机械化手推车回收单元回收的手推车的车轮组件中的振动传感器检测车轮滑动事件；和响应检测车轮滑动事件，通过无线通信链路将消息传输给机械化手推车回收单元，以使机械化手推车回收单元采取正确的行动。

【0020】本发明还包括用于减少车轮损坏的系统。该系统包括被构造成用于购物手推车的车轮；包含在该车轮内并在机械化手推车回收时能够检测由于车轮的滑动引起的振动的振动传感器和连接于该振动传感器的通信电路。该通信电路被构造成通过经由RF通信链路传输警告消息响应振动传感器的振动检测。

【0021】本发明还包括用于回收购物手推车的系统。该系统包括多个购物手推车，每个购物手推车包括连接于制动机构的RF通信电路，该RF通信电路能够接收RF传输命令。该系统还包括用于推或拉一组套在一起的(nested)手推车的机械化手推车回收单元，以便于回收。该机械化手推车回收单元被构造成与套在一起的手推车的RF通信电路通信，以使套在一起的手推车的制动机构在机械化手推车回收期间保持未锁定的状态。

【0022】本发明还包括在包括多个手推车的区域内估算聚集在一起的手推车数目的方法。该方法包括使多个手推车中的每个手推车经由各自的RF收发机产生RF传输；为从其他手推车接收的传输的RSSI(接收的信号强度指示)值；并集中分析在该手推车产生的RSSI值，以估算多少手推车聚集在一起。

【0023】本发明还包括检测手推车群集的系统。该系统包括适于连接于相应手推车的多个车轮，每个车轮包括RF收发机，和被构造成与多个车轮双向通信的节点。该车轮被构造成测量从其他车轮传输的信号强度，并且将所述信号强度报告给所述节点，并且该节点被编程以集中分析报告的信号强度来识别聚集在一起的手推车。

【0024】本发明还包括用于控制在停车场附近的购物手推车使用的系统。该系统包括反复地传输来自定向天线的锁定命令的装置，安装在地面上并且向下成角度的定向天线形成购物手推车的使用被限制的锁定区段。该锁定区段围绕与停车场相关的出口区。该系统还包括多个购物手推车，每个购物手推车包括制动机构，并且包括RF通信电路，该RF通信电路通过激活制动机构来响应锁定命令。

【0025】本发明还包括用于控制车辆使用的系统。该系统包括反复地传输来自定向天线的锁定命令的装置，安装在地面上并且向下成角度的定向天线形成手推车的使用被限制的锁定区段。该系统还包括多个车辆，每个车辆包括制动机构，并且包括RF通信电路，该RF通信电路通过激活制动机构来响应锁定命令。

【0026】本发明还包括购物手推车系统。该购物手推车系统包括具有RF收发机和显示单元的购物手推车。该RF收发机被构造成与一个或多个无线网络节点进行双向通信，以能够定位被监视的购物手推车的位置。该系统还包括内容选择模块，其至少部分地根据购物手推车的当前位置选择在显示单元上显示的内容。

附图说明

【0027】现在将参考下面简述的附图描述本发明的具体实施例，这些实施例旨在说明而不是限制本发明。本发明由权利要求限定。

【0028】图1图解说明了可以用在商店内或商店附近跟踪购物手推车的各种类型的系统部件。

【0029】图2图解说明了可以用于检测离开商店的顾客是否已经付款的一种可能的结构。

【0030】图3图解说明了判定逻辑的一个例子，其可以用于评定离开的顾客是否已经付款。

【0031】图4图解说明了根据本发明的一个实施例可以包含在购物手推车车轮内的电子装置。

【0032】图5图解说明了可以包含在车轮内以检测滑动事件的一种类型的振动传感器的一个例子。

【0033】图6图解说明了以2.4GHz执行的用于双向通信的天线如何能够被构造并被定位在购物手推车的车轮内。

【0034】图7是图解说明图6的天线产生的未封闭的辐射图的俯视图。

【0035】图8图解说明了根据一个实施例另一个电的和机械的部件是如何被设置在车轮内的。

【0036】图9图解说明了一个实施例，其中该手推车包括安装在手柄上的显示单元，该显示单元包括用于双向通信的RF收发机电路。

【0037】图10是能够用于提供接入点的电路的方块图。

【0038】图11以举例的方式图解说明了可以用于在接入点和购车之间进行通信的通信协议。

【0039】图12图解说明了可以被手推车收发机执行的程序循环，以执行图11的协议。

【0040】图13图解说明了可以用来执行图12中的“响应命令”判断块的附加的逻辑。

【0041】图14图解说明了CCU的一个实施例，其通过与手推车的双向通信存储并分析事件数据。

【0042】图15图解说明了一种结构，其中单个接入点用于形成商店停车场区域的锁定区段和邻近的未锁定区段。

【0043】图16和17图解说明了锁定和未锁定区段如何能够用于容纳购物手推车的其它例子。

【0044】图18图解说明了可以估算在特定区域排队或聚集的手推车数目的程序。

【0045】图19图解说明了通过图18的程序能够分析的购物手推车的布局。

【0046】图20图解说明了可以包含在手推车收发机中或车轮中以便于手推车回收操作的一个逻辑的例子。

具体实施方式

I.综述(图1和图2)

【0047】图1图解说明了根据本发明一个实施例的车辆跟踪系统。所示的车辆跟踪系统被部署在商店中其目的在于跟踪并控制购物手推车30的运动。但是，本发明的车辆跟踪系统的部件和方法可以用于其他用途，例如跟踪机场的行李车，医院的拉伸器，或仓库中的手推车。

【0048】该系统包括与一组无线接入点(AP)双向通信的一组手推车收发机(CT)，以形成与购物手推车30的双向通信链路。在一个实施例中，每个手推车收发机(CT)完全容纳在相应购物手推车30的一个标准尺寸(直径5英寸)的车轮(通常为前轮)32内，与能够被手推车收发机致动的制动单元一起锁定该车轮。可以用于这种目的的制动单元的一个例子在美国专利6,362,728中公开，其公开内容作为参考并入本文。(为了详细地描述，术语“手推车收发机”总的指手推车的RF收发机和相关的传感器电路)。可选地，可以使用逐步的或局部的制动单元，其附加地能够阻止车轮转动而无需将车轮设置在锁定状态。

【0049】一些手推车收发机(CT)的电路可以可选地被设置在购物手推车30上的其它位置。例如，正如下面所述的，一些收发机电路可以可选地包括在连接于购物手推车把手上的显示单元(下面讨论的见图9)内。作为另一个例子，一些或所有的电路，包括传感器电路，可以安放在车轮组件中(例如在车轮的小脚轮或叉子中)而不包含在车轮本身内。

【0050】接入点(AP)通常负责与手推车收发机(CT)的通信，其目的在于回收或产生手推车状态信息，包括指示或反映手推车位置的信息。可以回收或监视的手推车状态信息的类型包括，例如，车轮32是否处于锁定状态或解锁状态，手推车是否运动；车轮的平均旋转速度(其可以用车轮32中的旋转传感器检测)；手推车是否检测到特定类型的与位置相关的信号，例如，VLF、EAS或磁信号(在下面讨论)；车轮32是否滑动；CT电池电平和车轮的总的“健康”状况以及从参考时间起手推车经受的锁定/解锁循环的数目。(与购物手推车的其他车轮相反，这里所用的术语“车轮32”特别指包括上面所述的电子装置的车轮)。接入点(AP)也能够产生和/或中继给手推车收发机(CT)的命令，包括发送给特定购物手推车的锁定和解锁命令。

【0051】在图1所示的实施例中，所有的接入点(AP)或者直接或者经由中间接入点，用无线电与中央控制单元(CCU)通信。该中央控制单元可以被实现为包括无线电收发机卡或者有线连接于外部收发单元的个人计算机。CCU通常能担负起收集、存储和分析手推车状态信息，包括由接入点(AP)收集的位置信息。除了从手推车收发机(CT)回收的数据之外，该CCU可以收集由接入点产生的数据，例如检测的手推车传输的信号强度测量值。一些或全部收集的数据优选与相关的事件时间标记一起由CCU存储。

【0052】该CCU可以实时分析收集的数据，其目的在于判断，例如，是否给特定的手推车30发送锁定命令，或是否给个人发送报警消息。例如，当手推车正靠近或通过商店出口时，该CCU可以分析手推车的最近历史(例如，路线和速度)以评估顾客是否想不付款而离开商店。(接入点可以附加地或可选地担负起进行这种判断)。根据这种判断的结果，CCU可以发送给该手推车发送一个锁定命令(通常通过接入点)，或可以制止发布允许手推车离开的命令。另一个例子，如果CCU检测到活动的手推车数目快速增加，CCU可以警告工作人员(例如，通过商店LAN)可能需要打开另外的结帐台结帐台。

【0053】该CCU还可以运行数据挖掘及报告软件，其分析随时间收集的数据用以检测有意义的交通图形和趋势。例如，CCU可以产生报告，表明顾客通常如何前进通过商店，以及他们在每个走道或其他购物区花费多少时间。这种信息可以用于，例如，调整商店布局。

【0054】该CCU可以附加地或可选地将它在蜂窝式(移动)网络上或英特网上收集的数据传递到处理分析和报告任务的远程节点。例如，该CCU(和可能的一个或多个接入点)可以具有采用蜂窝式数据服务(例如GPRS)的自主WAN链路，以将收集的数据传递给远程节点，用于分析和报告。这种特征这可以用于从远端设备监视系统的健康状况。该系统也能够通过来自远程设备的WAN链路进行测试和配置。

【0055】如图1所示，该CCU可以连接于商店现有的各种其他类型的系统。例如CCU可以连接于先有的报警系统和/或视频监视系统，其中在CCU可以被配置成当检测到未允许(授权)离开事件时激活声频警报或视频摄像。作为另一个例子，该CCU可以连接于先有的商店中央计算机，其支持关于商店的结帐记录器的状态的信息；正如下面描述的，这种信息可以被回收并被该CCU使用，以评估顾客是否已经通过活动的结帐通道。

【0056】在该系统的一些实现方式中，该CCU可以省去。在这些实现方式中，接入点(AP)可以执行所有的实时分析功能，而在其他情况下该功能由CCU执行。例如，安装在商店出口附近的接入点能够检测顾客想要不付款而离开商店，并且判断是否给该手推车发送锁定命令。为了适应装置的集中式和分布式安装，每个接入点能够在有CCU和没有CCU的情况下进行操作。在接入点被省去的情况下的实现方式也是可行的，使CCU直接与手推车收发机通信。

【0057】手推车收发机(CT)、接入点(AP)和中央控制单元(CCU)在无线电跟踪网络上全都作为唯一可寻址节点动作。如图1所示，可以包括在网络上的另一种类型的节点是手持式可移动控制单元(MCU)。该可移动控制单元被设计成使商店人员通过按压按钮解锁单个的手推车，正如在本领域中熟知的。该移动控制单元也可以包括用于检索(retrieve)和显示各种类型手推车状态信息的功能，用于配置车轮/手推车收发机并更新它们的固件，并且用于控制机械化的手推车回收单元40(见下面的手推车回收机的讨论)。

【0058】各种类型的节点(例如，手推车收发机、接入点，中央控制单元和移动控制单元)利用非标准无线通信协议彼此通信，该非标准的无线通信协议使手推车收发机能够在非常低的工作(负载)循环下运行，而当不活动(暂停不用)时不需要与接入点保持同步。因此，该手推车收发机利用比较小的电池，例如，安装在车轮32中的一节CR123A(LiMnO₂)电池或两节L91(LiFeS₂)电池能够工作延长的时间周期(例如，平均每天0.7个锁定/解锁事件的情况下大约三年)。可以使用的具体的通信协议的详细情况将在下面的“通信协议”的标题下描述。

【0059】每个手推车收发机(CT)优选能够根据RSSI(接收的信号强度指示)值测量它在无线电跟踪网络上接收的传输的接收的信号强度。该系统能够以各种方式利用RSSI测量值。例如，手推车收发机可以将接入点的传输的RSSI值与门限值进行比较，以判断是否响应该传输。手推车收发机也可以向接入点报告这种RSSI值(与手推车收发机的唯一识别一起)，以使该系统能够估算购物手推车的位置，或离购物手推车的距离。作为另一个例子，手推车收发机可以被编程以生成并报告从附近其他手推车收发机传输的RSSI值；这种信息然后又被用于估算在结帐通道排队的、在手推车存放建筑中的、在手推车堆积中被机械化手推车回收单元40回收的或其他的手推车数目。可以用于估算在特定区域排队或聚集的手推车数目的方法的一个例子在下面的“排队计数估算”的标题下进行描述。

【0060】在图1中示出三个结帐台结帐台34，每个结帐台结帐台包括结帐记录器(REG)，结帐记录器通常包括商品扫描器。在这个具体例子中每个结帐台结帐台34包括接入点(AP)，该接入点可以安装在先有的用于指示结帐通道号码的杆(如果有的话)上。每个这种接入点可以包括连接器或传感器，其能够判断相应的结帐台当前是否是活动的。这种信息可以用于确定通过该结帐台结帐台的顾客是否已经付款。可以用于检测结帐台的活动/不活动状态的各种不同的方法将在下面进行描述。位于结帐台34的每个接入点可以用定向天线与附近的购物手推车/手推车收发机通信，例如正在相应的结帐通道排队的购物手推车(参见下面图2的讨论)。

【0061】接入点可以附加地或可选地安装在商店附近的各种其他固定和/或移动建筑物上。例如如图1所示，接入点可以安装在商店停车场的购物手推车存放建筑物36(图中示出两处)上。安装在停车建筑物上的接入点可以用于检测并报告存放在其相应区域的手推车的数目，并且也可以用于使商店内入口点或CCU与手推车通信，否则这些手推车将超出范围。

【0062】如图1所示，接入点(AP)也可以安装在有助力的(机械化的)手推车回收单元或运输车(trolley)40上，该手推车回收单元或运输车40可以是购物手推车的拉动器或推动器。这种回收单元40的一个例子是Gatekeeper System公司的CartManager^TM产品。这种安装在收发机上的接入点可以用于与手推车回收相关的各种功能，包括下述功能的一种或多种：(1)向被回收的手推车30的嵌套41发送解锁(打开)命令，使得这些手推车的车轮32不会被在锁定状态回收而被损坏；(2)检测手推车回收器40是否用于一次推或拉多于允许的数目(例如15)的手推车，并且如果检测到这种不正确使用时，使手推车回收器40不能这样做并/或报告该事件；(3)在车轮32或车轮组件支撑部分制动机构的实施例中，命令在嵌套41前端的手推车或多个手推车(特别是在手推车推动器的情况下)施加很弱的制动，以便手推车不成为不套在一起的状态，其中选择地施加制动的程度决定于检测的地面坡度；(4)在车轮32包括用于检测车轮滑动事件的振动传感器的实施例中，通过禁止使用手推车回收器40和/或警告操作者，响应来自被回收手推车的滑动事件的消息。应当指出，在许多情况下，发生车轮滑动事件是由于被回收的手推车不正确地被套在一起(mis-nested)使得滑动的车轮不能旋转到正确方向的点上。图解说明的可以由手推车收发机(CT)执行以便于回收操作的逻辑的流程图示于图20，并且在下面进行讨论。

【0063】在一个实施例中，手推车回收单元40是适于定位在待回收的手推车组后部的电池供电的手推车推动器。操作者通过用一只手抓住前面的手推车同时用另一只手握着MCU用手操纵手推车组。通过在MCU上的一组按钮，操作者能够控制前进和后退的方向以及回收器40的速度。在MCU上的显示器上能够为操作者显示各种类型的状态数据，例如，估算的被回收手推车的数目(利用下面所述的群集分析方法确定)。如果安装在回收器上的接入点检测到不正确使用状态(例如，滑动事件或推动太多的手推车)，可以以各种方式禁止回收器40，例如，通过“电子欺骗(频率干扰)”手动调节干扰，或者，如果回收器40包含具有外部数字控制接口的电机控制器，通过由接口发布停止命令。

【0064】在图1所示的具体实施例中，商店包括在商店出口并且也在每个结帐通道的一对常规的EAS(电子物品监视)塔。虽然EAS塔不需要执行这里所述的各种功能，但是该系统可以具有其在零售商店中通常具有的优点。例如每个手推车回收器(CT)可以包括EAS接收器(见图4)，用于检测它在一对EAS塔之间通过，并且可以被构造成报告在无线电跟踪网络上的EAS检测事件；在评估离开的顾客是否付款中也可以考虑这种信息。

【0065】图1中示例性商店还示出具有沿着停车场的外周边埋在路面下的VLF线号线路44。这种信号线路通常用在现有技术的系统中以形成购物手推车被允许的区域的外边界。在这种现有技术的系统中，每辆购物手推车的车轮32包括检测VLF信号的VLF接收器，并且当手推车被推过信号线路44时接合制动器。虽然图1中没有示出，但是VLF线路也可以设置在商店出口，以便所有通过该出口的手推车必须越过这条线，和/或其他感兴趣的位置。

【0066】虽然本发明的系统不要求使用VLF信号线路44，但是该系统优选能够使用一个或多个VLF线路作为用于监视手推车位置的机构。具体说，手推车收发机(CT)优选地包括VLF接收器。该VLF接收器能够检测在VLF线路上传输的代码，以便不同的线路能够用于唯一地识别不同的区域或边界。当检测到VLF信号时，手推车收发机可以根据环境采取各种动作。例如，手推车收发机可以试图报告无线电跟踪网络上的VLF检测事件，并且然后等待指示是否接合制动器的命令。如果在预定的程序时间周期(例如2秒)内没有接收到命令，则手推车收发机可以自动地接合制动器。

【0067】还参考图1，一个或多个磁性标记或磁条(MAG)可以选择地设置在商店地板上或地板下，以提供一种附加的或替代的定位跟踪机构。正如所示的，这些磁性标记可以设置在关键的位置，例如在每个结帐通道和在商店出口。虽然图1没有示出，但是一种或多种磁性标记也可以设置在停车场和/或购物过道。每个磁条具有独特的磁图形，其能够被包含在每一车轮32中的可选的磁传感器检测。因此该磁性标记用作识别特定位置的磁条形码。在一个实施例中，当手推车30越过磁性标记时，手推车收发机(CT)传输检测到的磁代码，或在无线跟踪网络上从中可以导出这种代码的信息。磁性标记如何被检测并使用的详细情况将在下面描述，并且在上面参考的导航专利申请中描述，其公开内容作为参考并入本文。

【0068】正如从前面的讨论所明白的，图1所示的许多部件是选择性的部件，可以或可以不包括在给定的系统装置中。例如，磁性标记、EAS塔和/或VLF信号线路可以被省去。此外，或者接入点，或者CCU可以被省去。还有所示的部件可以设置成与所示的不同。例如VLF信号线路可以设置在结帐通道和/或在商店出口/入口(例如，在所示的磁性标记和EAS塔的位置)，以使手推车分别能够检测结帐事件和离开/进入事件。而且，其他类型的信号发射器和检测器/接收器可以用以监视手推车位置。

II.检测未授权(未允许)的离开事件(图2和3)

【0069】该系统支持用于评估正在离开商店的顾客是否没有付款的各种不同的方法。使用的具体方法(可为多种)可以根据包含在给定装置中的系统部件的类型和位置广泛地变化。例如，如果商店不包含任何电子物品监视(EAS)塔、磁性标记(MAG)或VLF线路，判断可以仅仅或者主要根据从CT-AP通信确定的手推车位置/路线信息进行，其中车轮速度历史作为附加因素选择地考虑。如果提供EAS塔、磁性标记和/或VLF线号线路，它们可以用作进行判断的附加的或可选的信息源。

【0070】图2示出三个代表性的结帐台34，并且将被用于描述接入点“区段”怎样选择地用于监视手推车位置和评估正在离开的顾客是否已经付款。在这个实施例中的每个结帐台34包括各自的具有如上所述的定向天线(未示出)的接入点(AP)。该定向天线这样取向，使每个接入点形成各自的从结帐通道的手推车进口区向外延伸的区段46。在优选实施例中，区段46表示由手推车收发机测量的相应接入点的传输的RSSI超过选择的门限值的区域。该接入点的传输范围通常也延伸超过其各自的区段。在这个例子中，区段46这样设置，使得进入相应结帐通道的手推车顺序地通过相应的区段。在相邻的区段之间可以产生一些重叠，如这个例子所示。

【0071】在图2所示的例子中，设置在靠近商店出口/进入口附近的接入点(AP)形成可以用于检测手推车离开和进入事件的两个附加的区段48。在其他区域中的接入点(未示出)可以形成用于其他目的的附加的区段。在图2所示的结构中，商店出口/入口还包括VLF信号线路49。在这个线路49上传输的代码可以唯一地对应于商店的出口/入口。在这种结构中，通过相对于从安装在出口的接入点观察各种RSSI水平的计时，评估手推车收发机用以检测这种VLF代码的计时，手推车离开事件可以与手推车进入事件相区别。例如，如果来自安装在出口的接入点的传输强度达到峰值，并且然后在车轮检测到该VLF信号之前减弱，那么该手推车很可能正在离开商店。

【0072】在一个实施例中，当购物手推车30(即，其手推车收发机)检测到它进入区段46、48(通过监视相应的接入点的传输的RSSI值进行判断)时，通过响应来自该接入点的周期性的传输，它用该接入点(AP)记录。如果接入点位于结帐通道34，则该接入点可以命令手推车收发机进入数据采集模式，其中它监视并报告事件和状态比平时宽的范围。例如，如果手推车收发机包括EAS接收器，它可以对该接收器加电，目的在于检测在一对EAS塔之间的通道。此外，如果车轮32包括旋转传感器，该手推车收发机可以监视车轮的旋转，例如，通过计数旋转数目阻止其旋转。手推车收发机也可以周期性地产生并存储它监听的该接入点的RSSI值。

【0073】当通过一组EAS塔(如果使用的话)或进入出口区段48时，手推车收发机可以发送采集的数据(车轮的历史速度、RSSI值、磁性标记或EAS检测事件等)给接入点，用于分析以判断付款事件是否发生。也可以考虑对应与手推车路线的结帐记录器/台34的活动/不活动状态。

【0074】评估采集的数据的任务优选主要由接入点和/或CCU处理，但是，也可以可选地部分地或整个地由手推车收发机(CT)处理。由两个或更多个不同的接入点(潜在地包括不在结帐台34附近的接入点)采集的数据，可以组合地分析，其目的在于评估付款事件是否发生。例如，当手推车从一个区段移动到另一个区段时，它可以与许多不同的接入点进行通信。这些通信的历史可以汇集(例如由CCU)并分析，以估算该手推车随时间的航行路线，并且这种估算的路线在评估顾客是否付款的事件中可加以考虑。

【0075】在一些结构中，在结帐台34可以无需提供接入点(AP)来监视结帐活动。在这样的结构中，根据下述中一种或多种，系统可以检测手推车已经通过或正在通过结帐通道：(1)具有磁性标记的车轮32检测唯一地识别特定的结帐通道；(2)如果商店的结帐通道具有VLF信号路线或EAS塔，手推车收发机(CT)检测VLF或EAS信号，可选择地与表明手推车大致在结帐通道附近的历史位置信息相结合。

【0076】图3示出判定逻辑的一个例子，其可以用于判断是否使手推车30能够离开商店。这个逻辑可以在由CCU、接入点和/或手推车收发机执行的软件中实施，或者可以在检测手推车试图离开商店时被执行。这个逻辑利用通过与手推车的双向通信获得的数据，以推断出该手推车是否被用于偷盗商品(称作“猜想贼”或“推想”事件)。

【0077】如方块60和62所示的，如果判断手推车不是新近通过结帐通道，使车轮32被锁定。否则，判断检测的被该手推车使用的结帐台34在那时是否处于活动状态(方块64)。这个判断可以以各种方式进行。例如，在一些商店中，CCU能够从连接于个人POS记录器的商店中央计算机系统基本实时地得到这种信息。因此，例如，如果在结帐通道设置磁性标记(MAG)，则车轮32可以感测到其结帐台的专用磁代码并将该信息通过接入点中继到CCU；然后CCU可以询问商店中央计算机系统，以判断该记录器的状态。活动/不活动判断可以由安装在结帐台的接入点(AP)交替地进行；例如，该接入点可以包括或部分地连接于检测由商品扫描器产生的嘟嘟声的声音传感器，或者可以包括基于光的传感器，或检测收款机是否设置在该结帐台的压敏地板垫。

【0078】如果结帐通道34在图3所示的这个实施例中是不活动的，则使车轮锁定，除非通过结帐区的车轮的平均速度足够低，以表示可能的付款事件(方块66)。如果结帐台是活动的，则该手推车被允许离开，除非在一些实施例中，车轮的平均速度足够高，以表示顾客没有停下来付款(方块68-72)。

【0079】正如将会明白的，图3所示的判断逻辑可以以许多方式变化。例如，可以进行是否允许手推车离开的判断而不考虑所用的结帐通道的标识；例如，只要它通过某些结帐通道的平均车轮速度低于选择的门限速度，手推车可以被授权离开。可以举另一个例子，是否授权离开的判断可以不考虑车轮速度而作出；例如，只要手推车通过活动的结帐通道，则离开事件可以被授权。其它可以考虑的准则包括如下方面：(1)从它最后进入起手推车在商店里所花时间的总量；(2)例如根据手推车是否与特定接入点(AP)通信(或超过特定的门限RSSI)还是与检测的特定的磁性标记(MAG)或VLF代码通信，判断手推车是否通过包括高价商品和/或经常被偷商品的区域。

【0080】还有，此外或作为一种选择，如图3所示锁定车轮32，可以采取一些其他的动作以响应猜想的偷窃事件。例子包括激活视频和/或声频报警，以及对数字视频记录仪产生捕获事件。

III.手推车收发机和车轮电子装置(图4和图5)

【0081】图4示出根据本发明的一个实施例可以设置在手推车收发机(CT)中或者与手推车收发机一起设置的一些不同类型的部件。在这个实施例中，图4示出的所有部件安装在购物手推车车轮32的里面。正如下面所讨论的，图4所示的一些部件可以可选地设置在手推车20的其他位置，例如在安装在购物手推车上的显示单元中，或者在车轮组件的另一部分中(例如，在小脚轮中)。示于图4并且在下面描述的设计在不脱离本发明范围的情况下可以广泛地变化。

【0082】如图4所示，手推车收发机(CT)包括与RF收发机82通信的微控制器80。该微控制器优选是低功率装置，包括自编程的快速存储器、RAM和一组集成的外围电路，例如，模数转换器(ADC)和多通道计数器/计时器电路(CTC)。Atmel ATMegal 68V-10MI是适于使用的微控制器的一个例子。微控制器80和RF收发机82一起用作可编程RF收发系统。该RF收发系统可以可选地被执行而不使用单独的微控制器，例如，可以使用包括RF收发机和处理器(例如TI/Chipconcc2510)的IC装置。作为另一个例子，微控制器80可以用另一种类型的控制器装置替换，例如，常规的ASIC(专用集成电路)。

【0083】虽然也可以使用其他频段的收发机，例如UHF频段，但是RF收发机82优选为2.4_GHz或5.7-5.8_GHz收发机。RF收发机82优选具有下述属性：(1)用于周期性唤醒和接收的功率很低；(2)对相位改变不敏感的调制(例如，频移键控或FSK)；(3)对数线性RSSI测量值；(4)对空闲信道评估Clear Channel Assessment(CCA)的硬件支持。可以使用的RF收发机的一个例子是TI/Chipcon cc2500。RF收发机装置的一个有用的特征在于当微控制器80处于不活动状态时，它能够接收传输，并且如果接收的传输与预先编程的准则匹配，则激活该微控制器。RF收发机82连接于天线84，该RF收发机82优选具有差分端接天线接口，以便当利用优选的差分天线84时，不需要平衡-不平衡变换器(balun)。

【0084】如图4所示，手推车收发机(CT)还可选地包括用于检测VLF信号线路44的VLF接收器88。该VLF接收器88例如可以是与商店现有的购物手推车封锁系统兼容的8 kHz的接收器，并且其能够通过VLF线路检测代码。手推车收发机还包括选择的电子物品监视(EAS)接收器90，如上所述用于检测EAS塔询问。为了节约功率，该微控制器82优选将EAS接收器90保持在不活动状态，除了当检测到某些类型的事件之外，例如，证明可能的结帐或商店出口时事件的事件。该EAS接收器90优选可以由微控制器80调谐到EAS通常所用的各种频率。

【0085】如图4所示，微控制器80连接于旋转传感器92、振动传感器94、磁传感器96。这些传感器中的一个或多个可以可选地省去。旋转传感器92使微控制器80能够检测车轮旋转事件，并且可以用机械、光学和/或电磁部件执行。通过测量在一段时间周期里发生的旋转次数，微控制器80和/或接入点或CCU能够判断车轮的平均旋转速度和手推车的平均速度。

【0086】如果有振动传感器的话，当机械化的购物手推车回收器40推或拉其车轮被锁定或车轮被不适当地取向的手推车时，振动传感器94使微控制器80能够检测通常发生的车轮振动/滑动事件。可以使用的振动传感器结构的一个例子示于图5并且在下面进行描述。当检测到滑动事件时，手推车回收器可以给附近的接入点发射一个警告消息，该接入点在一些情况下可以是安装在机械化手推车回收器40上的接入点。安装在手推车回收器上的接入点可以通过产生禁止使用手推车回收器40的信号并且/或者使手推车回收器40上的报警被激活来响应这种警告消息。在一些实施例中，本发明的这个特征能够被执行而不需要与手推车进行双向通信；例如，车轮的RF收发机82能够用RF发射机替代，使得车轮32发射滑动警告消息但是不接收任何数据。

【0087】如果有磁场传感器的话，磁场传感器96使微控制器80能够检测上述类型的磁性标记(MAG)。磁传感器96可以是，例如，下述的一种：(1)能够测量在物体的运动平面内的两个磁场分量的值的双轴磁场传感器；(2)能够测量两个磁场分量和第三分量的代数符号的“2 1/2轴”传感器；或(3)测量三个独立磁场分量中的每一分量的三轴磁场传感器。在一个实施例中，当磁场传感器96初始地检测一个可能的磁性标记时，微控制器开始磁场传感器的缓冲输出，并且继续这种缓冲输出直到微控制器判断车轮32可能已经完成在该标记上通过。然后手推车收发机(CT)给接入点(AP)发射用于与车轮旋转-传感器数据一起分析的缓冲的数据。该接入点或CCU然后分析这种数据以判断磁性标记是否被实际越过，并且如果是，则识别这个标记的专用代码。这种分析可以可选地由手推车收发机(CT)执行，并且将结果发射给接入点。

【0088】可以包含在车轮32内的一种附加类型的传感器是方位(heading)传感器(图4中未示出)，其检测车轮32的取向，并且检测该手推车30的行进方向。如果设置了方位传感器，由旋转传感器和方位传感器收集的数据可以以组合的方式由手推车回收器、接入点或CCU使用，以计算手推车相对于一个或更多个已知参考点的位置。可以用于这种目的的算法的例子在上面参考的导航专利申请中进行了描述。

【0089】其他各种类型的传感器和接收器可以附加地或可选地包括在车轮32中或车轮组件中。例如，在一些应用中，在车轮或车轮组件中可以包括GPS(全球定位系统)接收器，或者包括另一种类型的电子器件，其能够根据接收的RF、光学或超声信号计算其位置。而且车轮32可以发射由外部节点或系统使用的信号，以检测车轮的位置，并且然后经由接入点能够告知车轮的位置。

【0090】如图4所示，微控制器80产生控制车轮制动单元100的状态的驱动信号，例如通过驱动制动电机，以改变车轮的被锁定/解锁状态。根据系统的结构和涉及的情况，通过微控制器80、接入点(AP)和/或CCU可以进行锁定制动机构的判断。例如，无论何时当检测到VLF或EAS信号时，在没有相反命令的情况下，该微控制器80可以被编程以自动锁定车轮。作为另一个例子，不响应VLF或EAS信号检测的锁定判断可以由接入点或CCU进行。正如上面所提到的，在一些实施例中可以使用支撑部分制动的制动单元100；在这样的实施例中，无论什么时候进行锁定判断以便手推车不突然停止时，微控制器可以逐渐地接合制动机构。

【0091】如图4所示，手推车收发机(CT)和制动单元100被动力子系统104施加动力。该动力子系统104优选包括或者电池，或者由于车轮32的旋转产生动力信号的发电机。如果利用发电机，动力信号优选地被提供给电容器或能量储存器，使得当车轮停止时，能量连续地供给车轮的活动部件。可以用于车轮32的发电机结构的例子公开在上面参考的发电专利申请中，其内容作为参考并入本文。

【0092】在本发明的一些实施例中，制动单元100可以从车轮32中省去。在这些实施例中，系统可以跟踪并报告手推车30或其他车辆的位置和状态而不试图停止其运动。

【0093】图4还描述了可选择的LED指示器110，其可以设置在车轮32或车轮组件的可以看见的部分。这种LED指示器可以由微控制器80选通，以可视地指示处于特定状态中的手推车。例如，如果车轮当前是锁定的，并且接收到来自移动控制单元(MCU)的特定类型的命令，微控制器可以以低工作(负载)循环选通该LED几秒钟；可以利用这种特征，以使商店工作人员能够有效地识别其车轮被锁定的手推车。可选地，指示器可以电磁的，例如高度可视的特征，例如合适材料的橘红色片通过微控制器80控制的电磁装置可以制造成可视的和不可视的。

【0094】图5示出可以用于车轮32内的振动传感器94的一个例子。振动传感器94包括连接在悬臂弹簧116一端上的撞锤块114。当沿着垂直轴发生足够幅度的振动时，该撞锤块114撞击压电晶体118，使该压电晶体产生电压。输出信号在输送到微控制器80的计数器输入之前被运算放大器120选择地缓冲。该微控制器计数每单位时间由振动传感器产生的脉冲数目，以评价该振动是否与车轮32的滑动轮廓相匹配，如果相匹配，则在无线电跟踪网络上产滑动警告消息。振动传感器94的频率响应可以通过改变撞锤块114、弹簧116和电磁阻尼器122的特性而被调节。

【0095】可以可选地利用各种其他类型的振动传感器。例如，扰动开关，例如可以用Aerodyne Control的10651-X-000扰动开关。

【0096】如果包括旋转传感器的话，旋转传感器可以类似于图5所示的振动检测器，但是自由撞锤块114用成形在车轮内部的一个或多个凸起(bump)所替代。在车轮旋转时这些凸起可以设置成将撞锤推向压电晶体。这些凸起可以非均匀地间隔开，以便前向旋转能够与相反的旋转相区别。可以利用各种其他类型的旋转传感器，包括利用磁铁的旋转传感器，例如可以可选地利用Hall Effect传感器。

IV.车轮结构和天线幅射图(图6至图8)

【0097】图6是连接于金属小脚轮134(也称作“叉子”)的车轮32的剖示图。车轮32和小脚轮134一起形成适于在标准尺寸购物手推车车轮组件的位置连接(螺钉接合)于购物手推车的车轮组件。附图示出RF收发机的天线84可以如何配置并以2.4GHz执行位于车轮32内。理想地，长度为1.6英寸的直天线可用于2.4GHz执行。由于这种天线不容易安装在标准5″车轮的合适位置，因此利用更短的天线，其中天线弯曲以匹配车轮旋转部分内表面的曲率。不同的天线结构通常用于其他频段的设计，例如UHF或5.7-5.8GHz。

【0098】天线84优选形成在印刷电路板85上，车轮旋转时该电路板保持不动。该印刷电路板还包括图4所示的各种电子元件。为了补偿它短于理想长度，天线84连接于一对螺旋形感应器130。每个感应器具有大约1.25纳亨的电感。每个这种感应器130优选经由各自的1.3_pF的电容器(未示出)连接于RF收发机82的不同输出端。图6的箭头示出最强的天线辐射方向，优选该方向多少有点向上，由于接入点天线通常位于比车轮32高的高度。

【0099】如图7所示，图6所示的天线结构产生未封闭的辐射图132，其从车轮的背面和侧面水平地向外延伸。由于金属小脚轮134的缘故，沿着车轮运动方向的信号传输往往衰减到更大的程度。在一些实施例中，该小脚轮可以是不导电的，在这种情况下，沿着向前方向信号的衰减不太严重。

【0100】图8示出其他各种部件如何设置在车轮32内的另一个视图。在这个例子中，车轮由电池104供给电力，尽管如上所述电池可以用发电机代替。其他所示的部件包括印刷电路板85；驱动驱动机构144(齿轮组)以控制车轮32的锁定/解锁状态的制动马达142；以及驱动皮带148，其在马达的控制下伸展和收缩以与车轮32的旋转部分接触和退出接触。上面提到的所有内部部件完全包含并封闭在车轮内(在图8中未示出的盖板的后面)，使得它们不能被购物手推车的使用者看见，并且不容易被干预。

【0101】在其他实施例中，电子器件和制动部件的一些或全部可以位于车轮32的外面，例如在形成小脚轮部分的封闭的塑料壳体里面。

V.显示单元中具有RF收发机电路的实施例(图9)

【0102】图9示出一个实施例，其中一些手推车收发机(CT)电路包括在安装在把手上的显示单元150中，而不是在车轮32内。该安装在把手上的显示单元150包括显示屏152，例如触摸屏，在推购物手推车30时顾客可以看到该显示屏。显示屏152连接于主微控制器80A，该主微控制器80A连接于RF收发机82。该主微控制器80A和RF收发机82与图4的实施例中所用的微控制器80和RF收发机82是相同的。车轮32包括辅助微控制器80B，与主微型控制器80A相比其可以是更加基本的(较低的功能性)装置。车轮32还可以包括发电机子系统104，该发电子系统包括发电机和蓄能器。

【0103】车轮电子器件和显示器单元150由一对电线154连接，该电线可以布线通过购物手推车框架或布线在该框架上。这些电线用于从车轮的发电机子系统104向显示器单元150提供电能，并且还用于两个微控制器80A、80B之间的双向通信。显示器单元150可以包括电池，用于当车轮的电力蓄能器大量放电时使显示器单元能够继续工作。通过一对连接变压器156A、156B实现双线连接。可以用于从车轮的PCB将变压器耦合信号传送到手推车框架，因而到显示器单元150的机械连接的一个例子公开在上面参考的在发电专利申请中。

【0104】两个微控制器80A、80B用单线协议以半双工模式通信。各种适当的单线协议在本领域是已知的。一个例子是由ISO 11891-1控制器局域网(Control Area Network)(CAN)规范定义的协议。为了从显示器单元150向车轮32传递数据，主微控制器80A将连接于耦合变压器156A的I/O端口设置成“输出”，辅助微控制器80B将其I/O端口设置为“输入”。于是，主微控制器将其I/O端口输出以两个频率之一在接通和断开之间转换，以产生FSK信号。这个信号的AC分量通过耦合变压器156A耦合在电源线上，并且通过另一个耦合变压器156B。辅助微控制器80B通过计数单位时间的相交数目从而能够区别两个FSK频率。沿相反方向的传输以同样的方式发生。两个微控制器80A、80B可以被编程，使得经由VLF接收器88、振动传感器94和旋转传感器92(和/或包含在车轮内的其他传感器)检测的一些或全部事件报告给主微控制器80A，以便如果合适报告给接入点。

【0105】车轮32和显示单元150之间的电耦合可以以许多方式变化。例如，可以增加第三根线，以直接连接两个I/O端口，使得两个耦合变压器156A、156B可以被省去。作为另一个例子，发电机可以从车轮32省去，并且车轮电子器件可以由显示单元150中的电池供电。在又一个实施例中，有线连接被省去，车轮32和显示单元150仅仅通过RF相互通信并且由它们自己的相应的电源供电。

【0106】在一些实现方式中，显示单元150可以具有卡片阅读机160，例如磁卡阅读机或条形码扫描器，使顾客能够刷信用卡或识别顾客的其他类型的卡。在这些实现方式中，手推车收发机可以被配置成将顾客标识符传输给接入点，使得这个标识符能够与在该顾客的购物会话期间检测的其他手推车事件相关联。

【0107】显示单元150可以附加地或可选地包括或连接于商品ID阅读器162，该阅读器可以是条形码扫描器或RFID阅读器。在RFID阅读器的情况下，CT可以用手推车移动数据(例如，如用车轮旋转传感器确定的)与来自RFID阅读器的数据相结合，以识别在手推车中的产品。例如，如果手推车已经向前移动一个选择的距离(例如20英尺)并且RFID阅读器仍然检测到特定产品的存在，则该产品可以处理成在该手推车中(相反，例如被认为在手推车附近或货架附近)。

【0108】如果设置有商品ID阅读器并且由顾客使用，则显示单元150可以，例如，显示由顾客选定要购买的物品名称和价格，并且可以将这个信息传输给接入点(AP)。该显示单元还可以显示相关产品的推荐。在一些实施方式中，诸如条形码扫描器的单个扫描器或阅读装置可以用作商品扫描器162和信用卡阅读器160两者。显示单元150还可以包括声信号装置、啁啾器或其他声音信号发生器(未示出)，当新的消息初始显示时或另外当顾客的注意力不被希望时其输出声音信号。

VI.接入点设计(图10)

【0109】图10是根据本发明的一个实施例的接入点(AP)的设计。该接入点包括接收来自电源的电力的电源170。对于室内装置，通常使用AC电源，而对于户外装置，太阳能电源和/或电池可以用于不能提供AC或DC电源的这些户外位置。选择地接入点包括或连接于记录器活动传感器172，其能够检测结帐记录器当前是否活动。如上所述当接入点安装在结帐台34时可以使用这种传感器。

【0110】在一个实施例中，记录器活动传感器172是声学传感器，其被训练或是可训练的以检测由常规的商品扫描器发出可听见的嘟嘟声。当使用这种类型的传感器时，当以均匀的间隔检测到幅度足够大的和/或特定频率的内容的嘟嘟声信号入时，接入点(AP)将记录器看作活动的。邻近记录器/扫描器的嘟嘟信号根据它们在接入点的较低的音量通常可以被过滤掉并且忽略掉。声学记录器活动传感器可以安装在接入点的壳体内，或者可以经由一对细电线连接于该接入点。

【0111】可选地可以使用各种其他类型的记录器活动传感器172。例如，可以用红外或LED传感器，或设置在垫子下面的重量传感器来检测出纳员是否在记录器处。作为另一个例子，接入点可以向商店的销售点中心系统无源地监视该记录器的有线接口(通常，RS-422差分全双工接口)，并且当检测到反映通常活动图形的信号时推断出该记录器是活动的。而且，在一些实现方式中，通过查询保存这种信息的先前存在的商店计算机，可以得到关于记录器/结帐台活动/不活动状态的信息，并且因此不需要使用记录器活动传感器172。

【0112】如图10所示，接入点(AP)包括微控制器180和RF收发机182，其两者可以与手推车收发机(CT)中的是相同的。一组开关186A和186B使RF收发机的输出通过功率放大器188能够被选择地放大。可以用的功率放大器的一个例子是Tyco M/A-COM MAAPS0066装置。

【0113】接入点还包括三向开关190，其能够使RF收发机182连接于内部天线、第一外部天线端口或第二外部天线端口。优选该内部天线主要或专门用于与其它接入点和/或CCU通信。外部天线端口可以用于将单向或双向天线连接于该接入点。如上所述，这些定向天线可以用来形成与手推车收发机进行通信或跟踪手推车收发机的位置的区段。接入点如何利用两个外部天线以形成两个不同的控制区段的一个例子示于图15并且将在下面进行讨论。但当接入点安装在相对遥远的位置时，例如商店停车场的远区，定向天线还可以用于提供连接性，在这种位置内部天线的增益不足以实现可靠的通信。在替代实施例中，接入点可以支持更大数目的外部天线，并且/或可以包括两个或更多个完全的RF子系统(见图17，在下面进行讨论)。

【0114】该接入点还包括用于使微控制器180能够与商店安全系统通信的接口192。该接口192可以用于各种目的，例如(1)通知商店安全系统该AP是否正在接收AC电源，或是否已经存在内部故障；(2)使安全系统能够将AP设置成“安全模式”，其中该AP命令所有的手推车收发机在建筑物出口保持为解锁的；例如，当发生火警时，可以使用这种模式；(3)响应推断的偷盗事件，激活安全系统报警，或生成视频监视捕获事件。

【0115】接入点的各种部件可以安装在塑料内或其他壳体内，该塑料或其他壳体适于安装在固定的或移动的结构上。该壳体可以，例如，大约是标准的黑板擦的尺寸。

【0116】在需要商店内顾客活动的微粒(fine grain)跟踪的情况下，接入点可以关键地设置在整个商店，例如在每个分部、过道、检查区等。每个这种接入点可以构造成周期性地(例如，每5秒钟一次)识别，并且报告给CCU、在其相应区域内的所有手推车收发机。

【0117】用于CCU的收发机的设计可以和图10所示的接入点设计是同样的，或类似的。

VII.通信协议(图11-13)

【0118】下面参考图11-13描述可以用于与“控制器”(启动传输的装置)和“目标”(响应来自控制器的通信的装置)之间的无线通信的协议的一个例子。在优选实施例中，手推车收发机和CCU仅用作目标，这意味着它们不启动无线网络上的传输。另一方面，接入点(AP)和移动控制单元(MCU)能够用作或者控制器，或者目标。在其他实施例中，CCU能够用作控制器。为了说明的目的，该协议将以该接入点(用作控制器)和手推车收发机之间的通信的角度进行描述，尽管该描述也适用于其他类型的节点。

【0119】有利的是，该协议使手推车收发机能够在部分时间保存在非常低的功率状态。例如，在一个实施例中，每个手推车收发机(CT)大约每1.8秒钟唤醒，以监听来自接入点的传输，并且然后一毫秒之后如果它没有收到要求响应或其他动作的传输，则返回到低功率状态。如果手推车收发机检测到要求响应的AP传输，则它保持活动直到产生应答窗口，并且然后将其响应传送到接入点。

【0120】手推车收发机(CT)在希望较少的通信等待时间并且额外的功率消耗可以接受的特定的状态下能够调节其唤醒的频率，例如，当通过每个很窄的出口区段或潜在的付款位置时。作为一个例子，当检测到高于特定门限值的RSSI电平时，具有很小的天线覆盖区或区段的接入点可以命令附近的CT比较频繁地唤醒。

【0121】优选该接入点利用单播(unicast)(目标专用)和多点传送(multi-cast)寻址，以将消息发送到手推车收发机。多点传送消息的一个例子是对“所有的被锁定的手推车收发机”或“所有的正在移动的手推车收发机”消息寻址。由于多个手推车收发机能够响应多点传送传输，该应答窗口被分成多个响应时隙(slot)，并且手推车收发机在可得到的响应时隙之间伪随机地选择。该接入点确认它收到的响应，使手推车收发机能够检测并重发不成功的响应(例如产生冲突的响应)。

【0122】图11图解说明了一种情况，其中接入点AP发送能够用于四个手推车收发机(CT)装置的多点传送消息。图11中的实线框表示包传输，虚线框表示包接收或接收时隙。接入点(AP)初始地发送唤醒包的序列。如图所示，每个唤醒包包括如下的内容：(1)同步图形；(2)源地址(即传送接入点的唯一地址)；(3)目的地址(例如，“所有手推车”“在目录X的所有的手推车”或“手推车12345”)；(4)命令；(5)RSSI门限值(即，需要由手推车收发机检测的用于手推车收发机响应的最小RSSI值)；(5)应答窗口开始之前指示时间长度的窗口开始时间；(6)应答窗口的大小；(7)在应答窗口中的时隙数目以及(8)循环冗余校验(CRC)值。

【0123】在一个实施例中，RSSI门限值指过滤的RSSI值，以便当手推车收发机不在AP的天线的覆盖区或区段内时手推车收发机将不响应AP，即便异常的RF传播使得单个RSSI测量值异常地高。该RSSI过滤方法可以类似于下面关于排队计数估算这一节中所描述的方法。尽管该方法的参数可以调节成反映这种过滤计算优选地由相对的低功率手推车收发机而不是由AP来执行。CT在唤醒序列期间可以从由该CT生成的唤醒包专用RSSI值，和/或从该AP的最近传输生成的RSSI值，生成给定的AP的过滤的RSSI值。

【0124】时隙长度由该应答窗口尺寸和时隙的数目的组合来隐含地规定。通常，AP将选择时隙尺寸，其与给定的发布的命令类型的期望的响应尺寸相一致。

【0125】在包括参数的命令太长不适合在唤醒消息格式分配的空间的情况下，出现在唤醒包中的命令字段指示即将出现的命令的性质。应答窗口开始时间然后被CT解释为来自包含该命令其余部分的接入点的附加的传输的开始。然后该应答窗口紧随该附加命令信息之后。如果该CT的确具有响应、接收该附加命令的信息，接收该唤醒并且是基于出现在唤醒消息中的信息的潜在地址的任何CT然后将唤醒，并且然后判断是否需要响应。

【0126】表1列出能够发布给手推车收发机的一些命令。总的来说，这些命令可以从AP发布，或者从MCU发布，尽管一些命令不太可能从MCU发布，例如报告区段进入。

命令	描述
		报告区段进入	如果当由测量该AP的传输的过滤的RSSI判断CT在该AP的区段时，并且如果在由该命令规定的时间周期内，该CT没有被预先报告是在AP的区段，则作为这个命令的目标的CT响应。当能量消耗和RF频谱使用优化时，一旦当CT进入区段，则CT报告，然后重新说明

	它们以可配置的间隔存在于该区段中，该间隔在来自AP的命令中被设置。
		无条件锁定	如果车轮还没有锁定，作为这个命令的目标的CT立即锁定其车轮。这种命令可以，例如，由位于在被栅栏围住的停车场入口/出口附近的AP连续地传递输，使得能够避免安装VLF线路。
无条件解锁	如果车轮被锁定，作为这个命令的目标的CT立即解锁其车轮。这种命令可以，例如，由形成停车场区域的AP连续地传递输，其中允许使用手推车(例如邻近无条件锁定区段的区域)。见下面讨论的图15-17，其中给出了用于无条件锁定和解锁命令如何能够用于产生基于RSSI的锁定和解锁区段的例子。
		你正在被回收	安装在手推车回收单元40上的AP可以连续地将这个命令传输给属于通过定向天线形成的这个区段内的所有的手推车。接收这个命令的CT可以进行下面的一项或多项：(1)如果当前是锁定的则进入解锁状态，(2)如果检测到VLF信号，则制止锁定，(3)使得能够进行滑动检测，或改变用于滑动检测的参数。
起动排队计数	作为这个命令的目标的所有CT启动排队计数程序，其中它们传输

	序列中的消息，并且测量和报告它们监听的传输的结果RSSI值。这种数据然后由起动AP、或其他节点(例如CCU)使用，以估算在排队的手推车的数目。
		状况请求	作为这个命令的目标的CT返回预先规定的状态信息，该信息可以包括电池电平、锁定/解锁状态、执行的锁定/解锁循环的数目、任何诊断操作或检测故障的结果以及各种其他类型的信息。
查询校准、配置和节点常数	作为这个命令的目标的CT返回影响车轮的行为的一个或更多个校准常数、配置信息或准常数值的值。这个命定不同于“状态请求”命令，原因是由这个查询返回的值不能由于外部事件而改变，而是仅由于被“设置校准、配置和模式常数”命令而明显地设置。
		设置校准、配置和模式常数	作为这个命令的目标的CT改变一个或更多个校准常数、配置信息或准常数的值，根据命令的内容这些值影响车轮的行为。
程序下载	这个命令只在单播模式中发布，并且用于升级被该目标CT执行的程序代码。

表1——发布给手推车的示例性命令

【0127】进一步参考图11，由于唤醒序列超过手推车收发机的工作周期，所有四个手推车收发机检测唤醒包并且在四个响应时隙的其中一个时隙作出响应。每个响应处于包括下述的确认(ACK)包的形式：(1)同步图形；(2)源地址(即，应答手推车收发机的唯一地址)；(3)目的地址(即，接入点的唯一地址)；(4)响应消息，其内容决定于来自接入点的命令；(5)异步请求(下面进行讨论)；(6)在进行唤醒序列时由手推车收发机测量的过滤的RSSI值；(7)CRC值。

【0128】该异步字段为手推车收发机提供一种机制，以通知接入点它具有一些未经请求的数据要报告。例如，当它检测到VLF字段码、EAS信号、磁性标记或滑动事件时，该车辆收发机可以具有这样的要报告的数据。在一个实施例中，手推车收发机利用异步字段通知未经请求的数据类型的接入点；该接入点因此安排该手推车收发机的单播询问以回收这个数据。因为接入点在正常的基础上(即每几秒钟)顺序地传输命令，例如“报告区段进入”命令，该异步特征为所有类型的手推车状况信息提供一种机制，以便被基本实时地回收。

【0129】在图11所示的例子中，来自CT1和CT2的ACK包顺利地被接入点接收并且被确认。另一方面，来自CT3和CT4的ACK包相互冲突并且不被确认。由于没有确认，CT3和CT4确定它们的响应没有被顺利地接收。其后，CT3和CT4顺利地再试它们的ACK包传输，导致该接入点确认两者。

【0130】图12示出可以由手推车收发机执行的程序循环，以执行上面所述的协议。图13示出实现图12中的“命令请求响应”判断块而执行的步骤。

【0131】因为接入点(AP)能够以比手推车收发机(CT)高得多的功率水平传输，对于到手推车的下行链路优选使用比到接入点的上行链路高得多的比特速率。这样减少在其他情况下将会出现的在两种类型的装置的传输范围之间的不一致。在下行链路上比较高的比特速率使接入点能够以相当高的速率发送出唤醒包(例如，每两毫秒一个)；因此，手推车收发机只需要在再次进入低功率状态之前在一段很短的时间内监听唤醒包。

【0132】频率跳变可以用与沿两个方向传输。通过监视来自CCU的传输或相互的传输，接入点优选地相互保持同步。

VIII.手推车历史数据的储存和分析(图14)

【0133】图14示出CCU的一个实施例，其被配置成分析通过与手推车收发机的双向通信获得的手推车事件数据。如图所示，CCU基本上实时地接收手推车事件数据，因此数据被接入点回收(保持)或产生。每个这种事件可以，例如，包括一个事件类型、一个事件标记、报告该事件的接入点(AP)的ID、事件施加(如果可应用)于其上的手推车收发机(CT)的ID以及任何相关的数据。例如，事件可以在特定的时间说明AP#1检测CT#2进入其区段，和说明CT#2报告X的RSSI值。

【0134】该CCU在事件历史数据库210中存储事件数据，该数据库可以是关系数据库。在事件历史库中示出的每个手推车会话记录212与特定手推车和购物会话相一致，并且保留与购物会话相关的事件数据。在一个实施例中，CCU将手推车进入商店当作购物会话的开始，并且将手推车后来离开商店当作购物会话的结束；但是，不同的准则可以用于不同的商店结构和应用。手推车ID可以是唯一的ID或相应手推车收发机的地址。

【0135】CCU还优选地访问由商店中心计算机保存的或从其得到的购买交易数据和顾客情况(profile)数据的数据库220。如图所示，数据库220可以包含特定顾客的特定购买交易的记录222，该记录包括购买物品的标识符。

【0136】如图所示，给定的活动记录212在一些情况下可以包括商店交易ID和/或顾客号码。如果知道商店交易ID识别结帐交易，如传统销售点系统所进行的并且在数据库220记录的。该交易ID通过在CCU上运行的事件历史/交易关联元件214连接于相应的活动记录212。在一个实施例中，这个元件214将存储在数据库220中的购买交易数据和手推车事件数据进行比较，以便使特定的交易记录222与特定的手推车活动记录212唯一地匹配。这可以通过，例如，将保存在商店交易记录222中的数据/时间标记和记录器ID信息与反映结帐事件的手推车事件数据进行比较来完成。如果在时间和位置之间存在足够的对应程度，那么给定的活动记录212可以与给定的交易记录222匹配。

【0137】考虑到特定的交易，如果记录的事件和和位置信息不足以匹配手推车活动，那么关联元件214可以将包含在潜在地匹配交易记录222中的物品标识符与该手推车经过的路线进行比较。商店数据库230和接入点配置数据可以用于这种目的。例如，如果特定的交易包括沿着手推车进行的路线不能得到的物品(特别是体积庞大的物品)，那么该交易可能作为候选物被排除。另一方面，如果该购买的物品与手推车路线密切匹配，则匹配可以被认为存在。

【0138】手推车活动记录212中的顾客号码字段可以用于存储顾客信用号码，如果知道的话。这种号码可以从匹配的交易记录222得到，或在手推车包括具有读卡器160(图9)的显示单元150的实施例中，从来自手推车收发机回收的数据中得到。如果顾客信用号码通过手推车上的读卡器得到，得到的号码也可以用于将手推车对话记录212与相应的交易记录222相匹配。

【0139】在图14中的示例性实施例中，在CCU上运行的分析元件包括实时分析元件240和离线统计分析元件250。在获得事件数据时该实时分析元件240分析事件数据，其目的在于识别进行的实时活动。可以进行的活动的例子包括将特定的命令(例如，锁定命令)传输给特定的手推车，激活报警系统或可视监视摄像机，提醒工作人员需要从停车场回收手推车或提醒工作人员需要打开另外的结帐通道。

【0140】在手推车30包括显示单元的实施例中，实时分析元件240也可以选择与位置相关的广告或其他消息提供给使用者。例如，当进入特定的商店分部时，CCU可以指示该手推车显示特定的广告、促销、针对该分部的其他消息。如果顾客的信用号码在这时是知道的(例如，作为通过显示单元130上的读卡器160输入的结果)，那么广告或消息可以基于该顾客在以前对话或访问中进行的动作。例如，如果顾客去商店时经常购买牛奶，并且已经进入结帐区而不是首先进入卖牛奶的区域，那么可以显示提醒顾客购买牛奶的消息。从显示器得到的内容可以从内容数据库260中选择并且无线地下载到手推车收发机，和/或可以在显示单元上贮存。

【0141】在图14中标记为“离线统计分析”的元件250，选择地与相应的交易记录222一起，负责分析手推车事件历史记录212，以挖掘各种类型的信息。能够被挖掘的一种类型的信息是关于商店布局的效率的信息，包括产品的位置。例如，通过集中地分析手推车历史和许多不同顾客的交易记录，可以确定顾客经常逗留而不选择购买产品的特定区域，或者他们在找到想要的产品之前经常在错误位置查找的区域。该离线统计分析元件250也可以产生数据，该数据可用于在显示单元上显示目标化的或个人化的消息。此外，离线统计分析元件250可以用来确定与商店的购物手推车目录相关的统计，例如，实际存在于房屋内的手推车总数，在特定的时间段被使用的手推车数目，固件修正(及相关的功能性)提供在商店的手推车目录中，及其它。

IX.利用锁定和解锁区段以设置边界(图15-17)

【0142】图15示出一种示例性的商店结构，其中该商店被作为购物手推车移动屏障的栅栏(围墙)280围绕。用于手推车移动的足够大的栅栏280的唯一开口是小汽车和行人的出口。为了不需要比较昂贵的VLF信号线路防止盗贼经过这个出口，具有两个定向天线282、284的单个接入点(AP)安装在商店的外墙上。AP在第一个天线282上反复地发送“无条件锁定”命令，以形成锁定区段286，并且在第二个天线284上反复地发送“无条件解锁”命令，以形成解锁区段。为了形成这两个相邻的但是不重叠的区段，该定向天线可以相互间隔开适当的距离(例如10英尺)并且从地面升高，并且可以略微地向外和向下指向，以在地面上形成基于RSSI的相应的天线辐射区或区段。每个这种区段286、288从商店墙壁延伸到超过该栅栏280。

【0143】由于这种结构，想要将购物手推车30推过该停车场出口的顾客必需通过该锁定区段286，以使车轮32被锁定。当遇到锁定事件时，顾客可能试图将手推车拉回到商店前面，以便要回手推车的预付储金。如果顾客这样做，手推车将进入解锁区段288，使车轮32被解锁。因此，能够避免由于拉锁定的车轮会引起的车轮损坏。

【0144】类似的设置可以用于控制手推车移动通过建筑物出口。通常该锁定区段286将设置在建筑物出口外面，而解锁区段288设置在里面。可选地，锁定区段286可以设置在紧靠出口里面，而解锁区段设置在该建筑物里边更远的距离。

【0145】图16示出如上所述AP形成的锁定和解锁区段如何能够用于控制购物手推车在商店停车场使用的另一个例子。正如前面的例子一样，每个叶片形状的区段表示在地面上的区域，其中手推车的车轮32将会看到超过相应的AP规定的门限值的过滤的RSSI。位于在汽车入口/出口的两个区段290、292是由两个相应的AP，294、296形成的锁定区段。这些AP 294、296可以安装在围绕停车场的周围栅栏295的杆子(未示出)上，它们的定向天线与地面成一角度。因为在附图中在两个AP紧邻上方的区域是允许手推车的合法的停车区域，该天线被升高并成一角度，使得该合法的停车区域不形成部分锁定区段。两个锁定区段290、292一起提供由图16的阴影区表示的理想的锁定区段297的很好的近似。

【0146】还参考图16，附加的锁定区段299覆盖行人入口/出口。此外，比较大的解锁区段298由安装在手推车存放区附近的AP形成。这个解锁区段298的位置与锁定区段290、292和299相关，使得想要将锁定的手推车从锁定区返回到手推车存放区的顾客在车轮解锁之前不需要走很远。

【0147】图17示出锁定和解锁区段如何能够用于与条锤(stripmall)连接的一个例子。在这个例子中，中心商店是这个系统的使用者。希望的行为是：(1)手推车不能够通过人行道逃走到街道；(2)手推车不能进入其他商店；(3)手推车不能通过紧靠中心商店前面停车区走远。为了实现这些目标，两个AP设置在人行道区域附近，例如在相应的杆子上。每个AP形成两个锁定区段，一个从人行道延伸到其中一个不使用手推车限制的商店，一个沿着人行道延伸。

【0148】每个AP还可选择地形成相对较大的解锁区段，其覆盖中心商店前面的大部分停车区。为了提供此第三区段，每个AP可以具有第三个外部/定向天线。可以在三个天线之间轮流使用时间分段，或两个单独的RF收发机可以包括在每个AP中—一个AP发送无条件的解锁命令，而另一个发送无条件的锁定命令。作为另一种选择，可以设置一个单独的AP或一对AP以形成解锁区段。

【0149】正如将会明白的，在这部分描述的锁定和解锁区段可以用购物手推车30上的接收机实现而不是用收发机实现。因此，例如，在本发明的一些实施例中，包含在锁定车轮32中的RF收发机可以用RF接收机代替。此外，如这里描述形成的锁定和解锁区段也可以用于限制其他类型的手推车和车辆，包括但不限于轮椅、医院病床、盖尼式床、药物车以及行李车。

【0150】在购物手推车包括显示单元150的实施例中，接近锁定区段的购物手推车30的显示单元可以被指示以显示警告消息。此外，一旦该车已经进入锁定区段，并且车轮32变成被锁定，显示单元可以指示使用者关于如何将车轮恢复到解锁状态，包括最近的解锁区段的位置。

X.排队计数估计(图18和19)

【0151】图18示出由接入点(AP)和附近的一组手推车收发机(CT)共同执行的程序，以估计当前在接入点附近排队或聚集的手推车30的数目。这个特征具有若干用途，包括以下：

【0152】1.估计在结帐台34排队的手推车30的数目。该系统可以利用这个计算/估计的结果，以自动提醒工作人员可能需要打开另外的结帐台。而且，该系统可以生成并报告有关排队长度随时间(例如，作为以天、周几(一周的第几天)、记录器打开的数目等的时间的函数)的分布的统计。

【0153】2.估计在形成的存放区出现的手推车30的数目，例如在商店停车场的“手推车栅栏”存放区36。在商店停车场应用的情况下，该系统可利用这种计算结果，以自动提醒工作人员需要从停车场回收手推车。

【0154】3.估计被推的或不然由电动的手推车回收器40(图1)回收的手推车的数目。如上面所提到的，这种计算/估算的结果可以用于自动评估手推车回收器是否被不适当地正在用于回收比允许的数目多的手推车。如果检测到这种不适当的使用，该系统可以自动禁止使用手推车回收器40。

【0155】如图18的方块300所示，通过与控制响应区段的大小的门限RSSI值一起，传送“排队计数”命令，接入点(AP)起动计数过程。优选该接入点从定向天线传送这个命令，该定向天线定位并构造成使得响应区段围绕并大于预期形成排队的区域。该区段通常类似于图2所示的区段46和48的配置。在结帐台34的情况下，传送该命令的AP一般安装在特定的结帐台34上或接近该结帐台34，并且区段46围绕该结帐台的手推车排队区(见图2)。在手推车存放区34的情况下，AP通常安装于特定的手推车存放区，并且该区段围绕该手推车存放区。在电动的手推车回收单元40的情况下，优选AP安装在该手推车回收单元，并且该区段围绕被回收的手推车通常所在的该区域。

【0156】如图18的方块302所示，在AP的传输范围内的每个手推车收发机(CT)测该AP的传输的RSSI，并且如果这个值超过RSSI门限值，响应以指示其参与到排队大小的估计过程中。(应当指出，图18仅示出可能参与的许多CT/手推车中一个的动作，并且每个参与的CT/手推车能够完成所示的步骤)。在方块304中，AP从它所接收的响应中识别N个参与的CT。

【0157】在方块306中，AP分配一组k个唯一的传输时间间隙(时隙)给每个参与的CT，并且起动一个过程，在这个过程中每个CT用其分配的时隙生成k个传输，优选每个传输以不同的频率发生。多个不同传输频率的使用提供一种机制，用于减少由频率选择效果引起的误差，例如多路失真和天线阴影。如方块308和310中所示的，当一个CT发送时，其它参与的CT(以及AP)测量该传输的RSSI值。因此在这个过程中，每个参与的CT生成k(N-1)个RSSI值。虽然来自给定CT的k个传输不必是连续的(例如，来自不同CT的传输可以是交替的)，但是优选它们在时间上足够接近，以至于在第一个和最后一个传输之间没有发生明显的手推车车移动。在方块312和314中，AP回收由每个参与的CT产生的k(N-1)个RSSI值。

【01 58】在方块316中，AP从每组k个RSSI值生成过滤的RSSI值。在一个实施例中，k＝8，并且过滤的RSSI值通过除去两个最高和两个最低的RSSI值，然后取余下四个的算术平均值而生成。因此，例如，如果CT1和CT2两个都参与，则CT1将为CT2的8个传输的每个产生单独的RSSI值，并且这8个RSSI值将被转换成单个的过滤的RSSI值。由于RSSI值优选是对数线性的(log linear)，该RSSI读数的算术平均值是四个中间接收的RF功率值的几何平均的对数(log)。产生过滤的RSSI值(以下由符号RSSI*表示)的任务可以可选地由进行相应的RSSI测量的CT完成，或由诸如CCU的其他节点完成。虽然过滤的RSSI值用于优选的实施例，但是这种使用不是必需的。

【0159】方块316的结果是一组N(N-1)个RSSI*_i→j值，其中RSSI*_i-j是当在第j个CT测量时第i个CT的过滤的RSSI。(注意，在此讨论中，在CT包含在车轮中的实施例的情况下，术语“CT”可以用“车轮32”代替)。

【0160】在方块318中，AP(或一些其他节点)计算用于每个CT对i≠j的一对电线的距离量度(metric)。计算距离量度的优选方法利用，但是不是必需，手推车/CT的聚集(cluster)的临时稳定性。该第n阶迭代距离量度d(i，j，n)可以用下面的递推关系定义：d(i，j，n)＝f(RSSI*_i→j，RSSI*_j→i，d(i，j，n-1))和d(i，j，0)＝f₀(RSSI*_i→j，RSSI*_j→i)

若干个不同的f和f₀函数可以用与上面的计算。在一次统计的总体中，RSSI*是距离的可逆的单调函数，该距离可以通过直接的实验确定。对于N个手推车收发机中的每一个，也可以计算AP-CT距离量度。

【0161】在图18的方块320中，AP或其他节点将群集算法应用到计算的距离量度来识别聚集在一起的任何CT/手推车。对于当前的n已知N(N-2)/2 d(i，j，n)值，群集形成可以通过定位具有最高RSSI*的CT(其是可能最靠近AP的CT/手推车)完成，并且通过单链路(single-link)(或单连接(single linkage))分级群聚的已知算法形成群集。这可以如下完成。通过将每个CT当作在其自己的群集中开始。两个群集之间的距离量度定义为该两个群集之间的最小的导线对(pair-wise)距离量度。在每步中合并最接近的成员具有最小的距离量度的两个群集。合并继续，直到没有小于可编程门限的距离量度的两个群。包含可能最接近AP(如上规定的)的CT的群集认为是队列，并且在这个群集中的元素的数目被认为是队列的长度。可以可选地使用各种其他已知的任何群集的算法。图18所示的过程对于每个结帐台34可以单独执行，并且结果可以被结合以判断那个手推车属于那个队列。

【0162】在一些应用中，可以仅仅进行上述过程以估计聚集在一起的手推车的总数，而不考虑这些车如何排队或是否排队。这可能是这样的情况，例如，其中在车辆存放区36的手推车的数目正在被估计。

【0163】图19示出一个涉及编号为1-3的3个记录器和编号为C1-C8的8个购物手推车的示例性情况。在这个例子中记录器2是关闭的。人们很容易看到四个购物手推车(C2-C5)在记录器3排队。群集过程将用C2启动记录器3的群集形成。作为利用过滤的RSSI值确定的计算的内部车辆距离量度的结果，然后C3-C5将与C2聚集作为记录器3排队的部分，即便与记录器3相比，C4和C5更靠近记录器2。同样，C7在记录器1形成隔离的排队。人们可以看见的C8可能只是通过，而并不是记录器1的排队部分或记录器2的排队，因为与最接近其他聚集成员的距离量度(根据车轮的角度很可能是C7，可能是C5)超过了门限值。

XI.在回收过程中将手推车保持在解锁状态(图20)

【0164】如上面所提到的，该系统可以包括机械化的手推车回收单元40(图1)，其可以是将力作用在手推车的嵌套41的推车器或拉车器。在一个实施例中，当手推车回收单元40回收手推车30的嵌套41时，它通过其接入点(AP)或另一类发送器命令每个手推车/CT保持解锁。结果，如果让嵌套41被推过通常导致手推车的制动机构成锁定状态的VLF信号线路，或推过通过接入点形成的锁定区段，则被回收手推车的制动机构将保持解锁状态。该命令可以通过安装并设置在手推车回收单元40上的定向天线发送，以便基本上将其命令传输限制在手推车的嵌套上。

【0165】图20示出可以合并到手推车收发机(CT)中的逻辑，以方便机械化的手推车回收操作。如方块400所表示的，可以由安装在回收器上的AP选择地发送的一种类型的命令是“你是回收器群集的一部分”的命令。例如，当操作者起初按压按钮以启动手推车嵌套41的回收时，该安装在回收器上的AP可以用在前面部分描述的群集/排队识别方法，以识别在嵌套41中的手推车，并且然后可以通知它们是被回收的群集或套在一起的这些手推车的一部分(例如经由单播命令传输)。当接收到“你是回收器群集的一部分”的命令时，该CT设置回收模式标志(方块402)，其使得CT忽略锁定条件，例如通常由VLF信号路线和/或AP产生的锁定区段引起的锁定条件。CT于是保持在循环中直到从安装在回收器的AP接收到“回收结束”命令，或者发生超时事件(方块404和406)，并且然后清除回收模式标志(方块408)。

【0166】如方块410所示出的，安装在回收器上的AP 40可以附加地或替代地被构造成当回收操作起动时播送“你正在被回收”命令。优选地，这个命令包括指示它是否从定向天线被发送的字段。响应接收这个命令，CT判断(1)与该命令传输相关的RSSI是否超过AP规定的门限值；或(2)该命令是否通过定向天线发送(方块412)。如果任何一个条件都不是真，不发生进一步的动作(方块414)。

【0167】如果方块412中任何一个条件都是真，如果当前是锁定的则该CT解锁车轮(方块416和418)并且设置“可能的回收”标志(方块422)。然后CT进入一个循环，在这个循环中它或者检测车轮运动或滑动，或者超时(方块424和426)。如果检测到车轮运动或滑动，则该CT执行上面讨论过的由方块402-408示出的序列。(如果检测到滑动事件，则CT也可以发送事件消息给回收单元，如上面所述)如果在方块426发生超时事件，则可能的回收标志被清除并且该过程结束。

XII.结论

【0168】上面所述的被接入点、手推车收发机、CCU或MCU执行的各种功能可以由可执行的软件代码实现或由其控制，可执行软件代码存储在计算机存储器或其他计算机存储装置中。一些功能可以可选地在专用电路中实施。这里描述的各种特征和功能的任何可行的组合可以在给定的系统中实施，并且所有这些组合都是考虑中的。

【0169】正如所认识到的，这里描述的车轮制动机构可以用其他类型的禁止手推车运动的机电结构代替，包括使得手推车30的一个或更多个车轮升高离开地面的机构。

【0170】虽然本发明已经根据一些实施例和应用进行了描述，但是对于本领域的技术人员而言其他的实施例和应用是显然的，其中包括没有提供在这里提出的所有的这些特征和优点的实施例，也属于本发明的范围。因此，本发明的范围被指定成仅由权利要求限定。

Claims (82)

1.一种用于监控车辆使用的系统，所述系统包括：

耦连于射频RF通信系统的控制单元；和

多个车辆，每个车辆包括具有用于检测至少一种类型的状态的传感器电路的车轮组件，并且包括耦连于所述传感器电路的RF收发机系统，所述RF收发机系统被构造成当所述车辆在车辆监控区内运动时与所述RF通信系统双向通信，并且被构造成报告通过所述传感器电路所检测的事件；

其中所述控制单元接收并聚集通过与该车辆的所述RF收发机系统的双向RF通信所采集的车辆状态数据，所述状态数据包括车辆位置数据。

2.如权利要求1的系统，其中所述RF通信系统包括安装在所述车辆监控区中的所选位置的多个接入点，所述接入点被构造成与所述控制单元并且与所述车辆的所述RF收发机系统通信。

3.如权利要求2的系统，其中所述接入点中的至少一些接入点包括定向天线，该定向天线安装成以便在所述监控区内形成相应的区段，并且其中所述系统通过检测特定车辆进入特定区段至少部分地监控所述车辆的位置。

4.如权利要求2的系统，其中所述接入点中的至少一个接入点利用定向天线以在车辆不被允许的区域内形成锁定区段，并且其中所述车辆的所述RF收发机系统通过接合车辆制动机构响应进入锁定区段。

5.如权利要求2的系统，其中所述接入点利用协议与所述车辆的所述RF收发机系统通信，其中，接入点通过发多个唤醒消息对一个或更多个RF收发机系统发布命令，每个消息包括该命令并规定用于响应所述命令的响应窗口的定时。

6.如权利要求1的系统，其中所述系统附加地包括至少一个磁性标记，该标记用专用代码进行编码，并且设置在所述监控区内的选定位置，当相应的车轮组件在所述磁性标记上面通过时，所述磁性代码是由所述传感器电路可读的，并且其中所述车辆的所述RF收发机系统被构造成通过所述RF通信系统报告所述磁性标记的检测。

7.如权利要求6的系统，其中所述磁性标记设置在商店的结帐通道，并且所述专用代码识别所述结帐通道。

8.如权利要求1的系统，其中所述系统包括生成VLF信号的至少一个VLF信号线路，该VLF信号是通过所述传感器电路可检测的，并且其中所述车辆的所述RF收发机系统被构造成以向所述RF通信系统报告所述VLF信号线路的检测。

9.如权利要求1的系统，其中所述传感器电路包括电子物品监视EAS接收器，其能够检测EAS信号。

10.如权利要求1的系统，其中每个车辆的RF收发机系统和传感器电路完全包含在各个车辆的车轮中。

11.如权利要求1的系统，其中每个车轮组件包括制动机构，其能够被所述车轮组件的RF收发机系统激活，并且其中所述系统附加地包括可编程地分析与车辆相关的报告事件的元件，以判断是否接合所述车辆的制动机构。

12.如权利要求11的系统，其中所述元件至少部分地通过评估所述车辆是否已经通过结帐通道，确定是否接合所述车辆的制动机构。

13.如权利要求1的系统，其中所述车辆中的至少一些包括显示单元，并且所述系统能够利用车辆的被监控位置以选择要显示在所述车辆的显示单元上的消息。

14.如权利要求1的系统，其中所述RF收发机系统运行通过所述RF通信系统能够升级的软件。

15.一种用于跟踪并控制带轮车辆的系统，所述系统包括：

适于连接于所述车辆的车轮，所述车轮包括制动机构，并且包括能够检测至少一种类型的状态的传感器电路；和

连接于所述传感器电路和连接于所述制动机构的RF收发机系统，所述RF收发机系统被构造成在无线链路上双向通信，以报告通过所述传感器电路检测的事件并且接收命令；

其中所述RF收发机系统通过激活和去激活所述制动系统响应在所述无线链路上接收的命令，以控制所述车辆的运动。

16.如权利要求15的系统，还包括一节点，其可被编程以在所述无线链路上与所述RF收发机系统通信，并且分析由所述RF收发机系统基本实时报告的事件数据，以判断是否使所述制动机构被激活。

17.如权利要求15的系统，其中所述传感器电路包括检测所述车辆旋转的旋转传感器。

18.如权利要求17的系统，其中所述传感器电路还包括磁场传感器，并且所述RF收发机系统被构造成综合利用所述磁场传感器和旋转传感器的输出以通过所述无线链路捕获并报告代表所述车轮在其上通过的磁性标记的专用磁性代码的数据。

19.如权利要求15的系统，其中所述传感器电路包括电子物品监视EAS接收器，其能够检测EAS信号。

20.如权利要求15的系统，其中所述传感器电路包括极低频VLF接收器，其能够检测VLF传输。

21.如权利要求15的系统，其中所述传感器电路包括能够检测车轮振动的振动传感器，并且其中所述RF收发机系统被构造成利用所述振动传感器以通过所述无线链路检测并报告车轮滑动事件。

22.如权利要求15的系统，其中所述传感器电路和所述RF收发机系统完全包含在所述车轮内。

23.如权利要求22的系统，其中所述车轮具有大约为5英寸的直径。

24.如权利要求22的系统，其中所述车轮被构造成用于购物手推车。

25.如权利要求15的系统，其中所述传感器电路包含在所述车轮内，并且所述RF收发机系统是连接于所述车辆的显示单元的一部分。

26.如权利要求15的系统，其中所述车轮包括发电机，其响应所述车轮的旋转产生电压信号，其中所述发电机连接成以至少向所述传感器电路和所述RF收发机系统供电。

27.如权利要求15的系统，其中所述RF收发机系统被构造成从节点的一个或更多个传输产生多个RSSI值，并且利用所述多个RSSI值产生过滤的RSSI值。

28.如权利要求27的系统，其中所述RF收发机系统还进一步被编程为进行至少下述之一：(1)利用所述过滤的RSSI值以判断是否响应来自所述节点的传输；(2)通过所述无线链路报告所述过滤的RSSI值。

29.一种监视并控制购物手推车运动的方法，所述方法包括：

通过与所述购物手推车的手推车收发机的双向射频RF通信监控购物手推车的位置，所述手推车收发机电耦连于所述购物手推车的制动机构；和

至少部分地基于从所述监控确定的所述购物手推车在行进到商店出口之前通过的路线，自动判断是否激活所述制动机构，以阻止所述购物手推车离开商店。

30.如权利要求29的方法，其中自动判断是否激活所述制动机构包括估计在所述购物手推车在行进到出口之前是否通过结帐通道。

31.如权利要求30的方法，其中自动判断是否激活所述制动机构还包括考虑所述购物手推车通过所述结帐通道的速度。

32.如权利要求31的方法，其中所述方法包括通过包括在所述购物手推车的车轮中的旋转传感器监控所述速度。

33.如权利要求29的方法，其中自动判断是否激活所述制动机构还包括识别由所述购物手推车所用的识别通道，并且估计当所述购物手推车通过所述结帐通道时在所述结帐通道中的记录器是否是活动的。

34.如权利要求33的方法，其中估计所述记录器是否是活动的包括利用声学传感器检查由商品扫描器产生的嘟嘟声。

35.如权利要求33的方法，其中估计所述记录器是否是活动的包括利用安装在所述结帐台的传感器估计是否存在出纳员。

36.如权利要求29的方法，其中自动判断是否激活所述制动机构还包括判断所述购物手推车是否通过盗窃事件高发商品区。

37.如权利要求29的方法，其中监控所述购物手推车的位置包括监控由所述手推车收发机报告的信号检测事件。

38.如权利要求29的方法，其中监控所述购物手推车的位置包括通过安装在该商店的多个定向天线中的每个天线与所述手推车收发机通信。

39.一种控制手推车的方法，包括：

在至少一种无线链路上与所述手推车双向通信以获得事件数据，包括反映所述手推车位置的事件数据，其中所述手推车包括能够被接合以阻碍所述手推车运动的制动机构；和

在与所述手推车分开的节点上基本上实时地用程序分析所述事件数据，以评价是否使所述制动机构被接合。

40.如权利要求39的方法，其中所述手推车是购物手推车，并且所述方法包括通过设置在商店的多个接入点与所述购物受手推车进行双向通信。

41.如权利要求40的方法，其中所述事件数据包括对由包含在所述购物手推车的车轮中的传感器电路所检测的基于位置信号加以描述的数据。

42.如权利要求40的方法，其中用程序分析所述事件数据包括估计所述购物手推车是否已经通过所述商店的结帐通道。

43.一种减少由机械化的手推车回收单元回收手推车时对车轮造成损坏的方法，所述方法包括：

通过包含在由机械化的手推车回收单元回收的手推车的车轮组件中的振动传感器检测车轮滑动事件；和

响应检测所述车轮滑动事件，在无线通信链路上将消息传输给所述机械化的手推车回收单元，以使所述机械化的手推车回收单元采取正确的行动。

44.如权利要求43的方法，其中所述正确的行动是使手推车回收操作不能进行。

45.如权利要求43的方法，其中所述正确的行动包括激活报警。

46.如权利要求43的方法，其中所述手推车是购物手推车，并且所述方法包括通过包含在所述购物手推车的车轮中的振动传感器检测车轮振动。

47.如权利要求43的方法，其中所述方法包括通过所述机械化的手推车回收单元的定向天线接收所述消息。

48.如权利要求43的方法，还包括在手推车回收期间从所述手推车回收单元传送命令，以使被回收的手推车的车轮锁定机构保持解锁。

49.如权利要求48的方法，其中所述命令通过所述机械化的手推车回收单元上的定向天线发送，所述定向天线设置成以便将传输聚焦在手推车回收区域上。

50.一种用于减少车轮损坏的系统，包括：

被构造成用于购物手推车的车轮；

包含在所述车轮内的振动传感器，在机械化的手推车回收期间其能够检测由于所述车轮的滑动引起的振动；和

连接于所述振动传感器的通信电路，所述通信电路被构造成通过经由RF通信链路传输报警消息来响应由所述振动传感器的振动检测。

51.如权利要求48的系统，还包括机械化的手推车回收单元，其通过停止手推车回收操作响应所述报警消息。

52.如权利要求48的系统，其中所述振动传感器是压电振动传感器。

53.如权利要求48的系统，其中所述通信电路包含在所述车轮内。

54.一种用于回收购物手推车的系统，所述系统包括：

多个购物手推车，每个购物手推车包括耦连于制动机构的RF通信电路，所述RF通信电路能够接收RF传输的命令；和

机械化的手推车回收单元，其推或拉一组套在一起的手推车以便于回收，所述机械化手推车回收单元被构造成与所述套在一起的手推车的RF通信电路通信，以使所述套在一起的手推车的所述制动机构在机械化手推车回收期间保持解锁。

55.如权利要求54的系统，其中所述购物手推车通常通过锁定其相应的制动机构响应VLF(极低频)信号的检测，并且其中所述机械化的手推车回收单元能够通过与所述套在一起的手推车的RF通信电路的通信使所述套在一起的手推车不考虑所述VLF信号。

56.如权利要求54的系统，其中所述机械化的手推车回收单元包括定向天线，其设置成使RF传输的命令焦距到所述手推车的嵌套上。

57.如权利要求54的系统，其中每个购物手推车的通信电路耦连于能够检测车轮滑动事件的振动传感器，并且能够向所述机械化的手推车回收单元报告检测的车轮滑动事件。

58.如权利要求54的系统，其中所述机械化的手推车回收单元是机械化的手推车推动器，并且被构造成在机械化手推车回收期间命令在所述嵌套前面的至少一个购物手推车以施加部分制动，使得所述手推车组不变成不套在一起的。

59.如权利要求54的系统，其中所述RF通信电路包括RF收发机。

60.如权利要求59的系统，其中所述RF收发机完全包含在相应的购物手推车的车轮内。

61.一种在包括多个手推车的区域内估算聚集在一起的手推车数目的方法，所述方法包括：

使多个手推车中的每个通过各自的RF收发机产生RF传输；

在每个相应的手推车中产生用于从其他手推车接收的传输的RSSI(接收的信号强度指示)值；和

集中分析在所述手推车产生的RSSI值，以估算有多少手推车聚集在一起。

62.如权利要求61的方法，其中所述方法在结帐区域执行以估算在记录器处排队的购物手推车数目。

63.如权利要求62的方法，还包括当所述排队的购物手推车数目超过门限值时产生报警消息。

64.如权利要求61的方法，其中执行所述方法以确定由所述机械化手推车回收单元回收的手推车的大致数目。

65.如权利要求64的方法，还包括如果被回收的手推车的大致数目超过选定的门限值时执行下述至少其中之一：(1)禁止使用所述机械化手推车回收单元；(2)激活报警。

66.如权利要求61的方法，其中还包括利用在手推车排队区的前面由接收机产生的RSSI值，以识别在识别的手推车排队中的第一辆手推车，所述接收机不连接于手推车中的任何之一。

67.如权利要求61的方法，其中所述RF收发机设置在所述手推车的车轮中。

68.如权利要求61的方法，其中集中分析所述RSSI值包括将一组RSSI值转换成过滤的RSSI值。

69.如权利要求61的方法，其中集中分析所述RSSI值包括计算特定的手推车对的距离量度，并且利用群集算法以分析所述距离量度。

70.一种检测手推车群集的系统，包括：

适于连接于相应手推车的多个车轮，每个车轮包括RF收发机；和

被构造成与所述多个车轮双向通信的节点；

其中所述车轮被构造成测量从其他车轮传输的信号强度，并且将所述信号强度向所述节点报告，并且所述节点被编程以集中分析所报告的信号强度以识别聚集在一起的手推车。

71.如权利要求70的系统，其中所述节点被编程以识别形成排队的一组手推车。

72.一种用于控制在停车场附近的购物手推车使用的系统，所述系统包括：

反复地传送来自定向天线的锁定命令的装置，所述定位天线安装在地面上并且向下成角度以形成购物手推车的使用在其中被限制的锁定区段，所述锁定区段围绕与所述停车场相关的出口区；和

多个购物手推车，每个购物手推车包括制动机构，并且包括RF通信电路，其通过激活所述制动机构响应所述锁定命令。

73.如权利要求72的系统，还包括从其反复传送解锁命令的第二定向天线，所述第二定向天线被安装并向下成角度以形成与所述锁定区段相邻的解锁区段，以便进入所述锁定区段的手推车的使用者能够移动所述手推车一段短的距离以使所述手推车的车轮变成解锁的。

74.如权利要求73的系统，其中所述解锁命令由所述装置从所述第二定向天线传送。

75.如权利要求73的系统，其中所述RF通信电路包括RF收发机。

76.一种用于控制车辆使用的系统，包括：

反复地传送来自定向天线的锁定命令的装置，所述定位天线安装在地面上并且向下成角度以形成在其中车辆的使用被限制的锁定区段；和

多个车辆，每个车辆包括制动机构，并且包括RF通信电路，其通过激活所述制动机构响应所述锁定命令。

77.一种购物手推车系统，包括：

具有RF收发机和显示单元的购物手推车，所述RF收发机被构造成与无线网络的一个或更多个节点双向通信，以能够定位被监控的购物手推车；和

内容选择模块，其至少部分地基于所述购物手推车的当前位置选择在该显示单元上显示的内容。

78.如权利要求77的系统，其中所述内容选择模块至少部分地基于所述购物手推车当前所在的商店分部，选择用于显示的内容。

79.如权利要求77的系统，其中所述内容选择模块还根据所述购物手推车的当前使用者的购买历史，选择用于显示的内容。

80.如权利要求77的系统，其中所述购物手推车包括响应信号的车轮制动机构，并且当所述购物手推车接近所述制动机构将变成锁定状态的区域时，所述内容选择模块使所述显示单元显示警告消息。

81.一种分析购物手推车使用的方法，包括：

通过与商店相关的多个购物手推车中的每个的双向RF通信生成购物手推车事件数据，所述事件数据包括在顾客的购物会话期间关于所述购物手推车经过的路线的信息；

将所述购物手推车事件数据聚集在数据存储库中；和

用程序分析所聚集的购物手推车事件数据，以生成关于顾客的购物模式的信息。

82.如权利要求81的方法，其中用程序分析所聚集的购物手推车事件数据包括将顾客经过的特定购物手推车路线与销售点系统生成的特定交易记录相联系。

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