CN102577189A - 用于确定无线系统中的节点的范围信息的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在此提供了一种用于确定无线通信系统内的范围的方法和装置。然后，该范围信息可以用于定位节点(例如，资产标签)。在操作期间，使得标签能够被检测的源收发器(例如，RFID读取器)的最小传输功率将被用于指示距离。发射功率的改变将用于指示到特定节点的距离的相对改变。读取器被配置成一直以将导致用于目标收发器(例如，RFID资产标签)的特定百分比(例如，50％)检测率的传输功率进行操作。当读取器更接近标签移动时，最小检测功率将减小；当其远离标签移动时，最小检测功率将增加。显示该信息以给出在RFID读取器和资产标签之间的范围信息的一般改变(例如，增加的范围或减小的范围)。个人能够通过使用所显示的信息来容易地定位资产标签。

Description

用于确定无线系统中的节点的范围信息的方法和装置

技术领域

本发明一般地涉及定位通信系统中的节点，并且具体地涉及用于确定无线通信系统内的节点的范围信息和定位的方法和装置。

背景技术

已经提出了要求使无线传感器网络(WSN)确定无线通信系统内的节点的定位的能力的各种系统。例如，在资产控制(asset control)中，期望知道例如办公楼、制造现场或其他普通或专用空间的边界内的对象(例如，膝上型计算机、蜂窝电话、具有内置传感器节点的集装箱、具有附属或内置传感器节点的共享医院设备等)的定位。不幸的是，用于无线传感器网络的很多定位应用的特征在于其严格的资源约束(例如，能量、带宽、处理功率以及存储器)，这对定位性能具有相当大的影响。例如，很多WSN应用都要求非常长的寿命，以避免频繁的重新充电或电池更换。在设计有效定位技术的困难在于，管理在资源使用和定位性能之间的折衷。最小化资源消耗导致定位准确度的降低，而增加资源消耗导致更准确的定位估计。因此，需要用于确定无线通信系统内的节点的范围和定位的方法和装置，该方法和装置平衡了资源约束与定位准确度。

附图说明

图1图示了在确定多个无线设备的相互定位时所涉及的多个无线设备所位于的办公楼的典型的楼层平面图。

图2示出了用于资产标签读取器的用户界面。

图3是资产标签读取器的框图。

图4是示出图3的读取器的操作的流程图。

图5是具有偶极天线的读取器和标签的示图。

图6是最小检测功率相对于方位角的绘图。

图7是示出在功率的改变和方位角的改变之间的关系的图表。

图8是包括方向反馈的最小检测功率相对方位角的绘图。

图9是示出真极小值和假极小值的最小检测功率相对于时间的绘图。

图10是示出针对不同旋转速率的在功率的改变和方位角的改变之间的关系的一对图表。

图11是具有交叉偶极天线的读取器和标签的示图。

图12是示出相位超前特性的对于交叉偶极天线的最小检测功率相对于时间的曲线的绘图。

图13是示出相位滞后特性的对于交叉偶极天线的最小检测功率曲线相对于时间的绘图。

图14是用于确定旋转方向的正交编码方法的状态改变示图。

图15是示出旋转方向的改变的效果的对于交叉偶极天线的最小检测功率曲线的相对于时间的绘图。

图16是对于固定频率和固定距离的检测率相对于传输功率的绘图。

本领域技术人员应当认识到，附图中的元素出于简单和清楚的目的进行图示，并且不必按比例绘制。例如，附图中的一些元素的尺寸和/或相对定位可以相对于其他元素被放大，以有助于促进对本发明的各种实施例的理解。而且，为了促进本发明的这些各种实施例的不太模糊的查看，在商业上可行的实施例中有用或者必须的常见而公知的元素通常不进行描绘。应当进一步理解，特定动作和/或步骤可以以具体的发生顺序来进行描述和描绘，而本领域技术人员应当理解，实际上不需要这样的对于顺序的规定。本领域技术人员应当进一步认识到，对诸如“电路”的特定实现实施例的参考可以等同地经由用通用计算装置(例如，CPU)或专用处理装置(例如，DSP)上的软件指令执行代替来实现。还应当理解，除了在此以其他方式阐述的不同的特定意义之外，在此使用的术语和表达具有由如上阐述的本技术领域的普通技术人员给予这样的术语和表达的普通的技术意义和表达。

具体实施方式

为了解决上述需要，在此提供了一种用于能量有效地确定无线通信系统内的范围的方法和装置。然后，该范围信息可以用于定位节点。在操作期间，使得能够检测标签的源收发器(例如，RFDI读取器)的最小传输功率将用于指示距离。由于可变标签定向、不同环境配置(障碍物、反射体等)、多径效应以及标签所附连到的材料的不同吸收特性而导致最小检测功率与绝对距离的准确相关是不可能的。由此，发射功率的改变将用于指示到特定节点的距离的相对改变。读取器将被配置为一直以将导致目标收发器(例如，RFID资产标签)的特定百分比(例如，50％)的检测率的传输功率进行操作。产生该期望检测率的传输功率被定义为最小检测功率。当读取器移动得更接近标签时，最小检测功率将减小；当读取器移动得更远离标签时，最小检测功率将增加。显示该信息以给出在RFID读取器和资产标签之间的范围信息的一般改变(例如，增加的范围或减小的范围)。个人能够通过使用所显示的信息容易地定位资产标签。

因为与RSSI相比最小读取器传输功率对环境的改变不太敏感，所以使用检测目标标签所需要的最小读取器传输功率是比RSSI更好的距离指示。最终，上述技术还具有确保读取器一直以检测目标标签所需要的最小传输功率进行操作的附加益处，这应当有助于保持电池寿命的现有功率管理努力。

本发明包括一种用于确定通信系统内的定位信息的方法。该方法包括下述步骤：向通信系统内的节点发射多个询问；监听来自节点的响应；以及确定检测率。检测率基于从节点收到的响应的数目和发射到节点的询问的数目。确定保持期望检测率所需要的发射功率，并且调节发射功率以保持期望检测率。最后，显示与发射功率相关的信息。

本发明另外包括一种用于确定通信系统内的定位信息的装置。该装置包括：发射器，该发射器向通信系统内的节点发射多个询问；接收器，该接收器监听来自节点的响应；逻辑电路，该逻辑电路基于从节点收到的响应的数目和发射到节点的询问的数目来确定检测率，逻辑电路另外确定保持期望检测率所需要的发射功率，并且调节发射功率以保持期望检测率。该装置另外包括：显示器，该显示器显示与发射功率相关的信息。

现在转到附图，其中相同的附图标记指示相同的组件，图1是在办公楼的内部的楼层平面图上布置的通信系统100的框图。通信系统100包括在确定特定节点的定位中涉及的无线设备104-105。办公楼包括包围多个办公室103(仅一个被标记)的围墙102。

圆形对象104表示可以如下所述定位的节点或者无线收发器。由于要确定节点104的定位，所以这些节点104被称为“蒙眼(blindfolded)”节点或简称为“盲”节点。盲节点104可以包括，例如，附连到诸如膝上型计算机的贵重资产的收发器安全标签、射频识别(RFID)标签，或者被嵌入在包括蜂窝电话的无线通信设备中。矩形对象105表示用于定位节点104的无线收发器(优选地是手持式)。

在本发明的优选实施例中，收发器105包括资产标签读取器，诸如由摩托罗拉公司制造的手持式移动计算机资产标签读取器。另外，盲节点104优选地包括RFID资产标签，诸如由Avery Dennison制造的AD-222资产标签。

应该注意，虽然图1示出了在二维空间内存在的节点104-105，但是本领域技术人员应当认识到，节点104-105可以位于包括三位空间的其他环境中。例如，节点104可以包括位于装配线上的装配有无线收发器的制造品。以类似方式，节点104可以包括位于多层仓库内的存货。不论节点104进行操作的环境如何，单个资产标签读取器105用于辅助对节点104的定位。更具体地，应当认识到，基于对于节点104的最小检测功率的改变，即，保持特定节点的特定百分比检测率所需要的读取器的发射功率的改变，读取器105将确定特定节点是正在接近读取器105还是从读取器105撤回。

确定范围信息：

在读取器105和资产标签104之间的通信被设计为使得资产标签在被轮询时对读取器105作出响应。更具体地，读取器105将发送出用于与特定资产标签进行通信的无线请求(称为询问)。该请求以特定功率水平进行发射，并且包括用于被轮询的资产标签的标识信息。当资产标签接收无线请求时，该资产标签用指示接收到请求的消息(称为响应)来进行响应。在操作期间，读取器105以使得请求的特定百分比(例如，50％)将不造成被读取器105检测到的响应的功率水平来进行操作。(应当注意，没有响应可能是由于被轮询的资产标签没有接收该请求并且从而不进行响应，或者可能是由于来自资产标签的响应被错误地接收)。

实际检测(响应)的数目除以尝试(轮询)的数目将得到测量的检测率。读取器105将基于测量的检测率与期望检测率(例如，50％)的偏差来调节传输功率。这可以通过使用比例控制器来实现，该比例控制器以一增益来调整期望检测率和所测量的检测率之间的偏差，以产生传输功率的递增改变。应当注意，读取器105可以过滤发射功率的大的变化。执行过滤以平滑化发射功率随着时间的大的变化。在读取器初始地集中于最小检测功率时，由于移动的读取器和/或标签，或者如果控制器增益过大，发射功率可能发生跳变。在读取器105操作期间，提供用户界面以指示保持期望检测率所需要的功率水平的任何改变。例如，如果期望检测率所需要的功率水平增加，则可以推断读取器从所轮询的资产标签撤回。替代地，如果期望检测率所需要的功率水平减小，则可以推断出读取器正接近所轮询的资产标签。

使用范围信息来定位节点：

图2图示了设计为向用户提供与用户正在接近轮询的资产标签还是从轮询的资产标签撤回相关的信息的包括屏幕201和屏幕202的简单用户界面。屏幕201示出了读取器初始地确定哪些标签203在范围内并且使得用户能够选择用于测距(range-finding)的一个。屏幕202示出了可视范围指示204：条形图越高，离标签就越近。条形图的高度与发射功率逆向相关；当发射功率为最小值时，条形图处于其最高处；当发射功率最大时，条形图处于其最低处。还可以存在与可视范围指示相关联的可听指示(例如，蜂鸣声)，类似于盖革计数器，其中，随着距离减小，蜂鸣声速率增加。

在操作期间，用户使用屏幕201来选择用于测距的特定标签203。然后，用户在环境中移动的同时视觉地观测屏幕202(并且监听可听输出)。用户的移动影响可视和可听指示符；如果用户正接近标签，则可视指示符条形图将增长并且蜂鸣声速率将增加，向用户提供他正在朝标签移动的反馈。

图3是资产标签读取器105的框图。在本发明的优选实施例中，读取器105包括由摩托罗拉公司制造的MC9090-G手持式移动计算机资产标签读取器。如示，读取器105包括耦合到发射器304和接收器305的逻辑电路302。发射器304和接收器305进而连接到天线303。逻辑电路302优选地包括微处理器控制器，诸如但不限于

XScale^TMBulverde PXA270微处理器。在本发明的优选实施例中，逻辑电路302用作用于确定保持对于资产标签的期望检测率所必须的功率水平并且在用户界面202上显示范围估计的装置。

为了利用公知通信协议(诸如用于在860MHz-960MHz处的通信的EPC^TM射频识别协议类-1第二代UHF RFID协议，版本1.0.9)来进行通信，接收和发射电路是本领域中公知的常见电路。接收和发射电路用作用于发射和接收消息的装置。例如，发射器304使用天线303和空中通信信号309来将通信请求消息发射到资产标签104，而接收器305经由空中通信信号309接收对这些请求的响应。

在操作期间，逻辑电路302接收来自用户界面201的指令，以定位特定资产标签104。作为响应，逻辑电路302指示发射器304向特定资产标签周期性地发射询问(例如，每25毫秒一个询问)。另外，逻辑电路302指示接收器305监听来自特定资产标签的响应。如果收到对于特定询问的响应，则逻辑电路302推断出检测到资产标签。然而，如果接收器305没有接收到响应，则逻辑电路302推断出没有检测到资产标签。逻辑电路302根据所发出的询问的数目和特定资产标签的检测的数目来确定a％的检测率，并且调节发射器304的功率水平以保持期望检测率。例如，假设期望检测率为50％，如果检测率被确定为＜50％，则将增加发射器304的发射功率，类似地，如果检测率被确定为＞50％，则将减小发射器304的发射功率。范围估计始终将被输出到用户界面202以进行显示。然后，设备105的用户能够简单地通过在功率不断减小的方向上移动来定位特定资产标签。

图4是图3的读取器的操作的流程图。逻辑流程开始于步骤401，其中逻辑电路302接收来自用户界面201的指令，以定位特定节点(例如，资产标签104)。作为响应，逻辑电路302指示发射器304向特定资产标签周期性地发射多个询问(例如，每25毫秒一个询问)(步骤403)。另外，逻辑电路302指示接收器305监听来自特定资产标签(节点)的响应(步骤405)。如上所述，作为收到由发射器发射的多个询问中的一个的结果，通信系统内的资产标签发射响应。

在步骤407处，逻辑电路302确定对于特定资产标签的检测的比率。检测的比率(检测率)基于从节点收到的响应的数目和发射到节点的询问的数目。在优选实施例中，检测率包括：所收到的响应的数目除以所发送的轮询的数目。如果收到对于特定询问的响应，则逻辑电路302推断出询问由特定资产标签成功接收。然而，如果接收器305没有接收到响应，则逻辑电路302推测出特定资产标签没有接收到询问。

接下来，在步骤409处，逻辑电路302确定保持期望检测率(例如，50％)所需要的发射功率，并且将调节发射器304的功率水平以保持对于特定资产标签的期望检测率。例如，假设期望检测率为50％，如果检测率被确定为＜50％，则将增加发射器304的发射功率，类似地，如果检测率被确定为＞50％，则将减小发射器304的发射功率。最终，在步骤411处，逻辑电路302将功率/范围信息输出到用户界面202以进行显示。如上所述，显示与发射功率相关的信息的步骤包括下述步骤：显示条形图，其中条形图的高度指示发射功率的。另外，发射功率的可听指示可以由操作扬声器的逻辑电路来输出。然后，因为移动将影响所显示的信息，所以设备105的用户能够简单地通过在功率不断减小的方向上移动来定位特定资产标签。所显示的条形图增长或收缩，以向用户提供用户正在朝向或远离节点移动的反馈。

向用户提供角信息：

以上论述描述了最小检测功率如何随着读取器和标签之间的径向距离的改变而改变。下文描述了补充性效果：对于固定距离，最小检测功率如何随着方位角而改变。该信息可以由逻辑电路302利用，以输出对期望的标签的角信息。这在图2中被示为显示器205。显然，显示器205包括箭头206，该箭头206将发光以提供对特定标签的方位方向。

这样，逻辑电路302将考虑由于天线增益在90°和270°处最大所以最小检测功率在90°和270°处最低(参见图5)的事实。由于天线增益在0°和180°处最小，所以最小检测功率在0°和180°处最高。

应该注意不要混淆检测率和最小检测功率。读取器一直尝试以预定义的检测率(例如，50％)进行操作，而当这样做时，功率能够并且将随着读取器和/标签移动而改变。为了避免混淆，最小检测功率(MDP)是对于给定距离和定向读取器一直尝试以其进行操作以获得期望检测率的功率水平。如果固定距离而改变定向，则MDP本身将改变(始终保持50％的检测率)。倾向于以下论述解决的跨过方位角的MDP。当通过不同的方位角扫视时，寻找最小MDP(即，对于方位角的范围的最小检测功率的最小值)，这是因为最小MDP对应于与标签在一条线上的读取器(直接指向其，或者180°相反)。不论指向的方向和当前最小检测功率如何，读取器将处于50％检测率。

应当注意，读取器的定向影响到标签的视线方向，这进而确定有效天线增益(或衰减)，并且因此确定最小检测功率。图5限定了包括RFID读取器和RFID标签的相对位置和定向以及坐标框架的工作空间配置。假设天线(ANT)是简单的偶极，在附图中，在x-y平面中的天线图案的横截面叠加在天线上。

通过观察，可以看到，当读取器直接指向标签(θ＝90°)时，最大增益(或最小衰减)将发生。这与针对读取器和标签之间的给定距离的所有方向角上的最低的最小检测功率相对应。通过对称性，最小检测功率中的类似最小值将发生在θ＝270°处。最小增益(或最大衰减)将发生在θ＝0°和θ＝180°处。因此，对于在读取器和标签之间的给定距离，这些角度与在所有方位角上的最大的最小检测功率相对应。图6示出了最小检测功率如何随着方位角而改变。根据图6，清楚的是，在通过水平(x-y)面中的角的范围中使读取器扫视的同时，通过寻找最小检测功率曲线中的最小值可以找到对标签的方位方向，即，

$\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{d\θ}}=0$ 和 $\frac{d^{2}P}{{\mathrm{d\θ}}^2}>0.$

然后，角信息可以由逻辑电路205输出到显示器205。

由于存在与朝向和远离标签的方向相对应的两个最小值，所以需要执行一个额外的步骤：在最小值的方向上径向移动，以观测对最小检测功率的影响。如果最小检测功率减小，则该方向是朝向标签的真方向；如果最小检测功率增加，则该方向与真方向180度相反。现在考虑如何利用该现象来提供对于两种情况的方向反馈：(1)当读取器的定向(即，可经由传感器、罗盘、编码器等来测量)已知时以及(2)当定向未知时。

情况1：定向已知

当定向已知时，可以向用户提供具体的方向反馈。读取器必须围绕z-轴(即，在水平面中旋转)旋转，以产生每个方向角的功率测量的序列。

旋转的方向

旋转的方向由旋转率

的符号给出：如果则旋转关于z-轴是逆时针的(CCW)；否则，如果

则旋转关于z-轴是顺时针的(CW)。假设方位角可以被测量，可以用

近似

其中，Δθ是连续方位测量之间的差Δθ＝θ_k-θ_k-1，并且Δt是采样间隔Δt＝t_k-t_k-1。采样间隔总是正的，所以仅需要检查Δθ的符号，以确定旋转的方向。

Δθ	旋转的方向
		＜0	顺时针(CW)
＞0	逆时针(CCW)

表1：旋转的方向

转动的方向

旋转的方向可以与转动(turn)的方向如下相关：如果读取器CCW转动，则如用户看到的向左转动。如果读取器CW旋转，则如用户看到的向右转动。

旋转的方向	转动的方向
		顺时针(CW)	右
逆时针(CCW)	左

表2：转动的方向

到最小值的方向

对于方位的给定改变Δθ，存在功率的相应改变ΔP。比率

是

的近似。如图7中所示，可以在x-y平面中将功率曲线映射成单位圆。图6中的波谷与±y轴相对应，并且波峰与±x轴相对应。曲线的斜率的符号从象限到象限改变，但是在每个象限内相同，如图7中所示。

表3示出了Δθ和ΔP测量如何可以用于确定到最接近的最小值的方向(记住，到标签的方向可能是与到最小值的方向相反的180度)。

Δθ	ΔP	象限	运动	到最小值的方向
					＞0	＞0	II、IV	远离最小值	向右
＞0	＜0	I、III	朝向最小值	向左
					＜0	＞0	I、III	远离最小值	向左
＜0	＜0	II、IV	朝向最小值	向右

表3：到最小值的方向

表4总结了对于情况1的所有方向反馈结果。

Δθ	ΔP	旋转的方向	转动的方向	到最小值的方向
					＞0	＜0	CCW	左	左
＞0	＞0	CCW	左	右
					＜0	＜0	CW	右	右
＜0	＞0	CW	右	左

表4：对于情况1的方向反馈总结

图8示出了如何将这些结果应用于图6的功率曲线。

一旦确定了到最小值的方向，最终步骤就将在该方向上径向地移动，以确定该方向是到标签的真方向还是与真方向反相的180度。

情况2：定向未知

如果读取器的定向未知并且不能被测量，如在类似于MC9090-G的当前手持式设备的情况下，检测率将是时间的函数。如果尝试基于这样的功率曲线的斜率来确定方向反馈，则需要考虑功率曲线对读取器的旋转速率的隐含性依赖：

$\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{d\θ}}\frac{\mathrm{d\θ}}{\mathrm{dt}}.$

由于假极小值导致不正确方向信息的可能性，未知旋转速率

将使问题变得复杂。当功率曲线是角度的函数时，发现最小值是直接的。然而，现在，当

时的最小值也可能出现。这在读取器是静止的并且在读取器的旋转方向改变时可能发生。

静止读取器

该情况可以通过检查功率曲线的二次导数来检测和避免。如果读取器停止旋转，则一次导数和二次倒数将为0；如果读取器旋转通过最小检测功率曲线中的最小值，则二次导数将为正：

旋转方向的改变

当旋转的方向改变时，第二假最小值出现。图9示出了作为时间的函数的最小值检测功率曲线。存在两个极小值，但是仅有一个是功率曲线中的真最小值；另一个最小值是由于读取器的旋转方向改变而导致的。不幸的是，由于在这些情况下的二次导数为非零，所以以上使用的窍门不能有助于检测该情况。除非存在可以用于检测该情况的一些额外信息(例如，来自传感器)，否则用户将必须知道旋转方向的改变对测向算法的影响。

方向反馈

当定向未知时，可以仅确定是朝向最小值还是远离最小值旋转。不论旋转的方向如何，当我们朝向最小值移动时，最小检测功率将减小，而当我们远离最小值移动时，最小检测功率将增加。因此，不能确定在哪个象限中、正在向哪个方向移动、或者最小值可能与读取器的当前定向相关的位置。

例如，如果最小检测功率随着时间减小，则无法确定读取器逆时针旋转并且在第I或III象限中，还是读取器顺时针旋转并且在第II或IV象限中。图10图示了该问题。

可以通过提供第二天线并且比较最小检测功率曲线来补偿单个天线情况的缺点。如果提供了在物理上与天线A偏移一角度ψ的第二偶极天线B，诸如图11中所示的交叉偶极配置，则天线B的最小值检测功率曲线将与A的最小值检测功率曲线相移ψ度。可以利用该相位差来通过正交编码提供方向反馈。然而，应当注意，ψ必须不是90度的整数倍，这是因为A和B功率曲线将是相同的(对于ψ，为90度的偶数倍)或者相互为负(对于ψ，为90度的奇数倍)。这将使得所提出的方法无法使用，因为其不可能确定在这些情况下A超前B还是滞后B(可以从图6中看到，最小检测功率曲线具有180度的周期，这是作为90度的倍数的偏移量将导致相同或相反曲线的原因。)推荐使用ψ＝45°的角度，因为这将产生作为相移四分之一波形的最小值检测功率曲线，并且因此将得到状态之间的对称过渡(见下)。使用除了45度之外的角的效果是相对彼此移动曲线，在一些状态下改变所花费的时间量。

例如，假设读取器关于z-轴逆时针旋转(即，从用户的视点看，向左转动。)所得到的最小值功率曲线将类似于图12中的那些，其中，A曲线超前B曲线(为了简单起见，假设每个单位时间与1度的角分辨率相对应)。类似地，如果假设读取器关于z-轴顺时针旋转(即，从用户的视点看，向右转动)，则所得到的功率曲线将类似于图13中的那些，A滞后B。

因此，知道A是超前还是滞后B可以用于确定旋转的方向(即，关于z-轴逆时针(CCW)或关于z-轴顺时针(CW))以及转动的方向(即，向左还是向右)。问题是如何确定A和B功率曲线之间的关系。

在优选实施例中，使用将在以下解释的正交编码。

转动的方向

使用推荐的角度ψ＝45°，A和B功率曲线为相移45°。结果，每四分之一周期仅一条曲线的凹度改变(注意，因为用于每个曲线的一个周期是180°，所以45°构成一个四分之一周期。)每个曲线的凹度由其二次导数的符号给出。如果对每个符号指配一个比特的值，诸如表5中，则可以对合并的功率曲线的每个四分之一周期进行编码，以产生用于A超前B和A滞后B两种情况的唯一格雷码序列。

表5：凹度比特值

表6示出了当A超前B时用于图12中的最小值检测功率曲线的格雷编码。表7示出了当A滞后B时用于图13中的最小值检测功率曲线的格雷编码。

表6：对于A超前B的格雷序列

表7：对于A滞后B的格雷序列

序列对于两种情况而言是不同的。它们可以在图14的状态过渡视图中被图示。

通过保持两个比特的状态并且观测过渡，能够确定旋转的方向和转动的方向。

可以使得正交编码方法对一个天线的测量中的变化/假信号不敏感，因为这样的假信号(glitch)将导致无效的状态改变，例如，从00到11。假设这些假信号实质上是暂时的，这些无效过渡可以被忽略。而且，由于该方法基于确定哪个功率曲线超前或滞后另一个，只要两个天线A和B不分离90°，该方法就将起作用。使用除了推荐的45°之外的角度的效果将使曲线移动得更近或更远，在一些状态下，改变所花费的时间量。

方向反馈

如果该方法在移动RFID读取器上使用以向用户提供方向反馈，则用户需要使读取器通过角度来扫视，以生成A天线和B天线的最小检测功率曲线。如果得到的格雷码序列指示A超前B，则知道正在逆时针旋转，即，向左转动。如果A滞后B，则知道正在向右转动。使用A作为参考，当A减小时，知道正在朝向标签转动，而当A增加时，正在远离标签转动。现在可以将该信息与方向相结合，如表8中所示。

表8：方向反馈

消除假阳性

先前示出了当最小检测功率是时间的函数时，由于不能利用单个天线检测的读取器的旋转的方向的改变(参见图9)而导致“假最小值”可能发生。然而，刚刚描述的两个天线方法可以用于识别和消除该假最小值。

一个解决方法是注意格雷码序列的改变，但是该方法具有固有的四分之一周期的滞后。鉴于此，考虑示出从CCW(向左转动)到CW(向右转动)的时间180处的直接改变的图15。在时间180之前，曲线A超前曲线B，但是此后B超前A。相应状态过渡在表9中给出。

时间范围(重复)	A	B
			0-45	1	1
45-90	0	1
			90-135	0	0
135-180	1	0
			180-225	1	0
225-270	0	0
			270-315	0	1
315-360	1	1

表9：检测方向的改变

从时间0到180，A超前B，这是由于读取器向左转动。由于旋转方向的改变而导致时间180处的过渡将为相同状态。即使过渡位于四分之一周期的中间，这也将发生。在下一个四分之一周期在时间225处开始之前一直发生，以看到序列的改变：从状态10过渡到00，由于读取器向右转动，所以这意味着A现在滞后B。该四分之一周期的延迟是该方法中所固有的；实际延迟时间取决于读取器的旋转速率。

更有效的方法是注意其问A功率曲线和B功率曲线二者的斜率同时改变符号的任何持续时间，因为这仅在方向改变期间发生。该方法不具有任何时间滞后，并且能够向用户提供方向改变的几乎瞬时反馈。

行进的方向

本公开中描述的方法还可以用于沿着商店的走廊或沿着传送带检测通过门口的运动的方向。对于这样的情形，与先前情况不同，假设读取器时静止的，同时标签是移动的。如果标签通过读取器从左向右移动，则A功率曲线将超前B功率曲线。如果标签通过读取器从右向左，则A功率曲线将滞后B功率曲线。

虽然参考特定实施例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下在此作出多种形式和细节的改变。例如，可以在激活标签所需要的最小检测功率低于读取器的最小传输功率之前一直使用以上公开的测距方法。任何距离上的进一步减小都将导致读取器保持处于其最小传输功率，并且因此防止系统使到标签的范围进一步变窄。在此，该技术可以从上述方法切换为RSSI方法。

对以上技术的其他修改可以通过使用具有多个增益的自适应控制器而不是比例控制器调节传输功率来实现。所测量的检测率在0％和100％之间，包括0％和100％。通常，当所测量的检测率大于0％并且小于100％时，在发射功率和所测量的检测率之间存在一一对应。然而，存在导致恰好0％检测和恰好100％检测的很多传输功率。所测量的检测率在这些值处饱和，并且因此丢失与读取器距离期望检测率还有多远相关的信息(换句话说，不知道将传输功率改变多少才能接近期望检测率。)图16示出了用于固定距离和固定频率的典型的检测率相对传输功率的曲线图。

自适应控制器利用多个(例如，两个)不同增益值中的一个：当所测量的检测率大于0％并且小于100％时的用于递增调节传输功率的小增益；以及当检测率在0％和100％处饱和时的用于传输功率的过程调节(course adjustment)的大增益。当读取器的当前传输功率距离最小检测功率过远时，较高饱和增益通过使传输功率改变较大来有助于改进响应时间，而当读取器的传输功率接近最小检测功率时，较小增益支持较高准确度调节。这样的改变落入所附权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种用于确定通信系统内的定位信息的方法，所述方法包括下述步骤：

通过发射器向所述通信系统内的节点发射多个询问；

监听来自所述节点的响应；

确定检测率，其中，所述检测率基于从所述节点收到的响应的数目和发射到所述节点的询问的数目；

确定保持期望检测率所需要的发射功率；

调节所述发射功率以保持所述期望检测率；以及

显示与所述发射功率相关的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测率包括：从所述节点收到的所述响应的数目除以发射到所述节点的所述询问的数目。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述期望检测率包括50％的检测率。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述节点包括资产标签。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发射器包括RFID读取器。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，调节所述发射功率的步骤包括：利用多个不同增益值中的一个来调节所述发射功率的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，显示与所述发射功率相关的信息的步骤包括下述步骤：显示条形图，其中该条形图的高度指示所述发射功率。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括下述步骤：

输出所述发射功率的可听指示。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，作为收到由所述发射器所发射的所述多个询问中的一个的结果，所述通信系统内的所述节点发射响应。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括下述步骤：

移动所述发射器，其中，移动将影响所显示的信息。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，显示与所述发射功率相关的信息的步骤包括下述步骤：显示条形图，其中所述条形图的高度指示所述发射功率；并且所述条形图将增长或收缩以向用户提供用户朝向或远离所述节点移动的反馈。

12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括下述步骤：

确定方位角。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括下述步骤：

向接收器输出角信息。

14.一种用于确定通信系统内的定位信息的装置，所述装置包括：

发射器，所述发射器向所述通信系统内的节点发射多个询问；

接收器，所述接收器监听来自所述节点的响应；

逻辑电路，所述逻辑电路确定检测率，其中，所述检测率基于从所述节点收到的响应的数目和发射到所述节点的询问的数目，所述逻辑电路另外确定保持期望检测率所需的发射功率，并且调节所述发射功率以保持所述期望检测率；以及

显示器，所述显示器显示与所述发射功率相关的信息。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述检测率包括：从所述节点收到的响应的数目除以发射到所述节点的询问的数目。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述期望检测率包括50％的检测率。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述节点包括资产标签。

18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述发射器包括RFID读取器。

19.根据权利要求14所述的装置，其中，调节所述发射功率的步骤包括下述步骤：利用多个不同增益值中的一个来调节所述发射功率。

20.根据权利要求14所述的装置，其中，显示与所述发射功率相关的信息的步骤包括下述步骤：显示条形图，其中所述条形图的高度指示所述发射功率。

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